计算机网络自顶向下第一章 计算机网络和因特网（1）1.1什么是因特网1.1.1具体构成的描述1.1.2企业和家庭接入：以太网和wifi服务描述什么是协议？广域无线接入：3G,和LTE

第一章 计算机网络和因特网
1.1什么是因特网
1，我们能够描述因特网的具体的构成，即构成因特网的基本硬件和软件的组件，
2.我们能够根据为分布式应用提供服务的联网基础设施来描述因特网

1.1.1具体构成的描述
这些计算机设备多数是传统的桌面PC，LInux工作站以及所谓的服务器，他们勇于存储和传输Web页面和电子邮件报文等信息，然而越来越多的非传统的因特网的物品（便携机，智能手机，平板电脑，游戏机，温度调节装置，家用安全系统，家用电器，手表，眼镜）正在和因特网相连，所有的这些设备称为主机或者端系统

端系统通过通信链路和分组交换机连接在一起，我们将介绍许多类型的通信链路，他们是由不同类型的物理媒体组成的，这些物理媒体包括同轴电缆，痛心啊，光纤，无线电频谱，不同的链路能够按照不同的速度传输数据，链路的传输塑料布以比特/秒(bit/s,bps)度量，当一台端系统要向另一台端系统发送数据的时候，发送端系统将数据分段，这些分组通过网络发送到目的端系统，在哪里被装配成为了初始数据

分组交换机从他的一条如通信链路接受到到达分组并且从他的一条出通信链路转发该分组，市面上流行这各种的类型，各具特色的分组交换机，但是在当今因特网当中，两种最著名的类型是路由器和链路层交换机。这两种类型的交换机朝着最终的目的转发分组，链路层交换机通常用于接入网当中，而路由器通常用于网络核心当中，从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列的通信链路和分组交换交换机称为通过该网络的路径。

用于传送分组的分组交换网络在许多方面类似于承载运输车辆的运输网络，该网络包括了高速公路，公路，交叉口，例如，考虑一下的情况，一个工厂需要将大量的货物搬运到数千里以外的某个目的仓库，在工厂当中，货物要分爱并装上卡车车队，然后后每辆卡车独立的通过高速公路，公路和立交桥组成的网络向仓库运送货物，在目的地仓库，写下这些货物，并且与一起装载的同一批货物的其余部分对方在一起，因此，在许多的方面，分组类似于卡车，通信链路类似于高速公路和公路，分组交换机类似于交叉口，而端系统类似于建筑物，就像卡车选取运输网络的一条路径向前一样，分组则选取计算机网络的一条路径前行。

端系统通过因特网的服务提供商接入因特网，包括如本地电缆，或者电话公司，那样的住宅区ISP，公司ISP，每一个ISP自身就是一个由多态分组交换机和多段通信链路组成的网络，各个ISP为端系统提供了各种不同类型的网络接入，包括如线缆调制解调器或者DSL那样的住宅宽带接入，高速局域网接入和一共无线接入，ISP也为内容提供者提供因特网接入服务，将Web站点和S视频服务器接入，和移动无线接入，ISP也为内容提供者提供因特网接入服务，将Web站点和视频服务器直接连入因特网，因特网就是将端系统彼此互联，因此为端系统提供接入的ISP也必须互联，比较高层次ISP是由通过高速光纤链路互联的高速路由器组成的，无论是较高层还是较低层的ISP网络，他们每个都是独立管理的，运行着IP协议遵从有一定的命名和地址规则。

端系统，分组交换机和其他的因特网部件都要运行一系列的协议，这些协议控制因特网昂中的信息接收和发送，TCP和IP是因特网当中两个最为重要的协议，IP协议定义了在路由器和端系统之间发送和接收的分组的格式，
IETF的标准文档称为请求文档
RFC最初只是普通的请求评论（因此而得名），目的是解决因特网先驱者们面临的网络和协议的问题、
其中最引人注目的是针对网络链路的标砖
例如：IEEE 802LAN/MAN标准化委员会制定了以太网和无线WiFi的标准

1.1.2服务描述
从为应用程序提供服务的基础设施的角度来描述因特网，除了电子邮件，Web冲浪等传统应用以外，因特网应用还包括移动智能手机和平板电脑应用程序，其中包括网络即时讯息，与实时道路流量信息的映射，来自云的音乐流，电影和电视流，在线社交网络，视频会议，多人游戏，以及基于位置的推荐系统，来自云的音乐流，因为这些应用程序涉及多个相互交换数据的端系统，所以他们被称为分布式应用程序，重要的是，因特网应用程序运行在端系统上，即他们并不运行在网络核心当中的分组交换机，尽管分组交换机能够加速端系统之间的数据交换，但是他们并不在意作为数据的源或者宿的应用程序

与因特网相连的端系统提供了一个套接字的接口，该接口规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的程序交付数据的方式，因特网套接字接口是一套发送程序必须遵循的规定的集合，因此因特网能够将数据交付给目的地，因特网也有一个发送数据的程序必须遵循的套接字接口，使得因特网向接受数据的程序交付数据。

因特网向应用程序提供了多种服务，当你的研发一种因特网的应用程序的时候，也必须为你的应用程序选择其中的一种因特网服务。

我们已经给出了因特网的两种描述方法，一种是根据他的硬件和软件来描述，一种是根据基础设施向分布式应用程序提供的服务的描述，但是，你也许还会对因特网感到非常困惑，什么是分组交换和TCP、IP

1.1.3什么是协议？
protocol
1.人类活动的类比
人类协议（至少说是好的行为方式）要求一方首先进行问候，以爱是与另一个人的通信，对你好的典型的相应是返回一个你好的报文，这个人用一个热情的你好进行相应，隐含着一种知识，表示能够继续向那人询问时间，对最初的你好的不同的响应，也表明了一个勉强的或者不能够进行的通信，在这个情况下，发话者就不能够询问时间了，有的时候问的问题根本得不到任何的回答，这在个情况下，按照人类协议，发话者就不能够询问时间了，注意：有我们发送的特定的报文，也有我们根据收到的应答报文或者其他的时间（例如在某个给定的时间内没有回答）采取动作。
显然，发送和接受的报文，以及这些报文发送和接受其他事件出现的时候所采取的动作，这些在人类协议当中起到了核心的作用。
完成一个工作，要求两个通信实体具有相同的协议。

2.网络协议
网络协议类似于人类的协议，除了交换报文和采取动作的实体是某些设备（可以是智能手机，平板电脑，路由器，或者其他的具有网络能力的设备）的硬件或者软件的组件。在因特网当中，设计两个或者多个远程通信实体的所有的活动都受到写的制约，例如：在两台物理上链接的计算机当中，硬件实现的协议统治了在两块网络接口卡间的线上的比特流，在端系统当中，拥塞控制协议控制了在发送方和接受方之间的传输的分组发送的速率，路由器当中的协议决定了分组从源到目的地的路径，在因特网当中协议运行无处不在，

你的计算机将向该Web服务器发送一条连接请求报文，并等待回答，该Web服务器将最终能够接受到的连接请求报文，并返回一条连接响应报文，得知请求该Web的文档正常以后，计算机则在一条GET报文当中发送要从这太Web服务器上取回的网页的名字，最后，Web服务器向计算机返回该WWeb网页，

协议：定义了在两个或者多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，自己报文发送和或者接受一条报文或者其他的实践所采取的动作。
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1.2网络边缘
通常我们吧与因特网连接的计算机和其他的设备称为端系统。
因为他们位于因特网的边缘，所以说他们被称为是端系统
因特网的端系统包括了桌面计算机，（例如：桌面PC，MAC，Linux设备），服务器（例如:Web和电子邮件服务器）和移动计算机（例如：便携机，智能手机和平板电脑），此外越来越多的非传统的物品正在被作为端系统与因特网相连

端系统被称为主机（host）,因为他们容纳（即运行）应用程序。如Web应用程序，Web服务器程序，电子邮件客户，或者电子邮件服务器程序
本书通篇将交替使用主机和端系统这两个属于，
主机有的时候进一步划分为两类：客户机和服务器
客户通常是桌面PC，移动PC和智能手机等，而服务器通常是更为强大的机器，用于存储和发布Web页面，流视频，中继电子邮件等，今天大部分提供搜索结果，电子邮件，Web页面，和视频的服务器都是大型数据中心(data center)
1.2.1什么是协议？接入网
端系统物理连接当其边缘路由器的网络，边缘路由器是端系统到任何的其他的远程的端系统的路径上的第一台路由器

今天，宽带住宅接入有两种最流行的类型：数字用户线（Digital Subscriber Line,DSL）和电缆，住户通常从提供本地电话接入的本地电话公司处获得DSL因特网接入，当时用DSL的时候，用户的本地电话公司也就是他的ISP，每个用户的DSL调制解调器使用现有的电话线（双绞电缆）与位于电话公司的本地中心局（CO）当中的数字用户线接入复用器（DSLAM）交换数据，家庭的DSL调制解调器得到的数字数据以后将其转换成为高频音，来通过电话线传输给本地中心局，来自许多家庭的模拟信号在DSLAM处被转换回数字的形式。
家庭电话线同时承载了数据和传统电话信号。
这种方法让单根DSL线路看起来像有3根单独的线路一样的，因此一个电话呼叫和一个因特网连接能够同时共享DSL线路，在用户一次，一个分配器把到达家庭的数据信号和电话信号分割开，并将数据信号转发给DSL调制解调器，在电话公司一侧，咋本地中心局当中，DSLAM把数据和电话信号分隔开，并把数据送给因特网
DSL利用电话公司现有的本地电话基础设施，而电缆因特网接入利用了有线电视公司现有的电视基础设施，光缆将电缆头端连接地区枢纽，
电缆因特网的接入需要特殊的调制解调器，这种调制解调器称为电缆调制解调器，如同DSL调制解调器，电缆调制解调器通常是一个外部设备，通过一个以太网端口连接到家庭PC在电缆的头端，电缆调制解调器端接系统与DSL网络的DSLAM具有类似的功能，即将来自许多的下行家庭当中的电缆调制解调器发送的模拟信号转换回数字形式电缆调制解调器将HFC网络划分成为下行和上行两个信道，如同DSL，接入通常是不对称的，如在DSL网络当中的情况那样，由于叫第的合同数据率或者媒体消耗，可能不一定能够达到最大的可取得的速率。

2.企业和家庭接入：以太网和wifi
在公司和大学校园以及在越来越多的家庭环境当中，通常是用局域网LAN将端用户连接到边缘路由器，尽管有许多不同类型的局域网技术，但是以太网到目前为止是当前公司，大学和家庭网络当中最为流行的接入技术，
以太网用户使用双绞铜线与一台以太网交换机进行连接，以太网交换机或者这样相连的交换机网络，则再与更大的因特网相连，使用以太网接入，用户通常是以100Mbps速率接入以太网交换机，而服务器可能具有1Gbps甚至10Gps的接入速率

然而，越来越多的人从便携机，智能手机，平板电脑和其他的设备无线接入因特网，在无线LAN环境当中，，无线用户从到一个接入点发送/接受分组，该接入点与企业网连接（很有可能包括有线以太网），该企业网再与有线因特网相连，一个无线LAN用户通常必须位于接入点的几十米的范围以内，基于IEEE 80.11技术的无线LAN接入，更为通俗的称为Wifi,目前几乎无所不在，如大学，商业办公室，咖啡厅等，在许多的城市，人么能够站在街角而位于10或者20个基站的范围以内，802.11今天提供了高达84Mps的共享传输速率

即使以太网和WiFi接入网最初是设置在企业环境当中的，但是他们进来也已经成为家庭网络当中相对常见的部件，今天许多的家庭正在将宽带住宅接入（即电缆调制解调器或者DSL）与廉价的无线局域网技术结合起来，以产生强大的家用网络，
这个家用网络的组成如下所示：一台漫游的便携机，和一台有线PC，一个与无线的PC通信的基站，（无线接入点），一个提供与因特网宽带接入的电缆调制解调器，以及一台互连了基站以及带有电缆调制器的固定的PC路由器，该网络允许家庭成员经过宽带接入因特网，其中衣蛾成员可以在厨房，原子或者卧室漫游上网

3.广域无线接入：3G,和LTE
iphone等设备应用了与移动电话相同的基础设施，通过蜂窝网提供商运营的基站来发送接受分组，与WIFI不同的是，一个用户仅需要位于基站的数万米（而不是几十米）范围内
电信公司已经在所谓的第三代无线技术当中进行了大量的投资，3G为分组交换广域无线因特网接入提供了超过1Mps的速率，甚至更高的速率的广域接入技术以及第四代（4G）广域无线网络已经在部署当中，LTE（Long Term Evolution的缩写）来源于3G的技术，他能够取得超过10Mps的速率，几十MBPS的LTE下行速率已经在商业部署当中得到了应用