计算机网络 Chap.1 计算机网络体系结构

本系列计算机网络博文基于Bilibili王道计算机教育的免费考研课程整理而来, 目的在于系统的梳理计算机专业课的基础知识, 并为将来的面试做好充分的准备.

除本系列外, 计算机考研相关还包括数据结构 / 操作系统 / 计算机组成原理的相关内容.

引子, 为什么要考计网?

在开始梳理前, 稿主认为有必要明确, 为什么是计网? 计网在整个计算机体系中占据了什么样的地位?

课程中的这张图非常清晰的表述了关于我们会梳理的几门课程的地位. 计网 , 主打一个连接性, 两台物理上隔离的设备是如何做到互相通信的? 这就是我们要研究的核心问题.

1.1 计算机网络概述

1.1.1 计算机网络的概念

计算机网络(Computer Network) 的完整概念其实并没有一个确切的定论, 我们这里给出一种参考:

概念: 计算机网络
计算机网络 是一个将众多 分散的 , 自治的 计算机系统, 通过通信设备与线路连接起来, 由功能完善的软件实现 资源共享 和 信息传递 的系统

我们随后要明确三个名词的区别, 这三个名词非常相似, 但在计网中意义并不相同.

• 计算机网络(Computer Network) : 简称 网络 , 是由若干 结点(node) 和连接这些结点的 链路(link) 组成的系统.

概念: 结点
计网中的结点有很多种, 包含计算机, 集线器, 交换机, 路由器等等.

概念: 链路
请读者不要被这个名词所误导, 链路可以是有线的, 亦可以是无线的.

• 互连网(internet) : 指的是网络中存在 路由器 使两个子网能够相互连接的一个计算机网络.

注意: 路由器
在计网中所说的 路由器 , 与我们当前通常提及的 家用路由器 概念并不完全一致, 这是因为, 家用路由器为了保证便利性, 往往集合了 路由器 与 交换机 的功能.

• 互联网(Internet) : 也叫 因特网 , 是由各大ISP和国际机构构建的, 覆盖全球范围 的互连网.

概念: ISP(Internet Service Provider)
ISP, 即互联网服务提供商, 下属有高级路由器将各个大型互连网进行连接. 国内典型案例有: 中国移动 / 联通 / 电信

注意: 协议差别
在 互联网(Internet) 中, 使用的通信协议是有严格规定的, 必须为 TCP / IP通信协议 , 而在 互连网(internet) 中, 通信协议可以是自主协定的.

1.1.2 计算机网络的组成和功能

聊完了概念, 我们来看看计网里面到底有啥玩意.

我们先从 具体的组成部分 的角度来切入, 从组成部分看, 计算机网络可以分为三个大部分:

• 硬件
  • 主机(End System, 端系统) : 如手机, 计算机, 智能家居等. 指的是这些设备连接在网络的 末端
  • 通信链路 : 如网线, 光纤, 同轴电缆等
  • 通信设备 : 如集线器, 交换机, 路由器等
• 软件
  • 装载在主机和通信设备上, 目的是方便用户使用, 实现资源共享.
• 协议
  • 规定了计算机网络中的通信规则
  • 由硬件和软件共同实现

从 工作方式 上来看, 计算机网络也能被分为以下两部分:

• 边缘部分
  • 这部分的网络直接为用户服务, 主要由 主机 以及其上的软件组成.
• 核心部分
  • 这部分的网络目的是为 边缘部分 提供服务, 主要由大量网络以及连接它们的路由器组成.

随后, 我们了解一下计算机网络这玩意能干啥.

其实从日常生活中我们已经接触到了很多方面:

• 数据通信
• 资源共享
  • 硬件资源
  • 软件资源
  • 数据资源
• 分布式处理
• 提高可靠性
• 负载均衡
• …

注意: 数据通信
这是计算机网络中 最基本, 最重要 的功能, 没了它, 后续所有的功能都无法实现 (没了这玩意这个家得散)

例子: 分布式处理
一个控制端将一个很复杂的任务分成多个小部分, 分配给处在能够连接的网络中的其余主机, 这即分布式处理的方法.

例子: 提高可靠性
比如你的文件在某个云盘上被备份了, 显然它不应该只被存储了一份, 它应当是在这个云盘下属的多个服务器上都被存储了, 这才能保证厂商服务的可靠性. 这个备份工作就得靠计网对不?