计算机网络结构简介

    计算机网络可以说是人类目前为止精心设计的有史以来的最大且最伟大的系统了。随着社会的不断进步与发展，越来越多的设备都加入到该系统中来。然后这样一个庞大的系统却依然有条不紊的运行着，这要归功于它精心设计的结构，接下来，我们就从简到繁地剖析一下计算机网络结构。
    今天，我们先来简单地对计算机网络有一个初步的感性认知。
    在学习之前，我们给计算机网络下一个定义：计算机网络就是一些互联的且自治的计算机集合。
    因此，我们构造一个简单形式的计算机网络，如下图1所示，每个计算机设备之间通过彼此的互联来实现数据的通信。

图1 简易设备连接模式
但是，这样的连接方式存在一个致命性的问题，当我们的设备规模不断扩大时，每新接入一个端系统，就必须确保他能与所有的其他计算机设备形成互联，当设备规模很大时，这种连接方式无疑是一个愚蠢的方案，因此，我们引入交换网络的概念，形成如图2所示的连接模式。

图2 引入交换网络的计算机网络结构
如图所示。每个主机与交换网络相连，通过交换网络，可以实现主机与主机之间的交流通信。
所谓交换网络，主要由路由器/交换机等网络设备以及实现路由与转发的的网络协议组成。
上述介绍的网络结构只是几个基本的网络结构单元，以我们目前广泛使用的InterNet网络为例，正是由数以百万计的这样的网络组成的这样的一个庞大的网络体系结构，如图3所示：

图 3 InterNet网络结构
从图中我们可以看出，通过网络划分，形成了许许多多的不同却又联系紧密的网络，这就是我们InterNet网络的简易的网络拓扑结构。
但是，我们上述仅仅介绍的是网络结构的硬件组成部分，但是各个主机之间是如何事件交流的能，我们都知道，现在有许多不同的计算机厂家如：联想，华为，苹果等，他们生产的计算机如何实现交流呢。这就需要引出一个重要的概念“网络协议”。
所谓网络协议，简单了说就是一组规则的集合，就是对不同的计算机设备之间实现顺利交流所制定的一系列规则，大大减少人为干预，能够确保整个网络系统有条不紊的运行。
那么，计算机网络协议都规定了什么呢？我们来看一个例子，以我们日常交流为例。

网络协议所作出的规定，与我们日常交流所做出的规定是类似的，即建立特定的连接，发送方发送特定的消息，接收方根据特定的消息做出相应的动作。计算机并不像人类一样那么聪明，因此我们有必要对协议做进一步的固定，即协议的要素：
1、语法：为了确保消息的正确传输，协议规定了消息发送的语法。
2、语义：为了确保消息的接收方能准确的解读消息，协议规定了消息的语义表述
3、差错控制：当接收方无法正确解读消息时，协议规定了差错控制的标准流程，确保正确的消息到达正确的主机
4、时序：发送方给接受方发特定的消息时，必须按照特定的时序进行发送，如TCP协议就要求，必须要先进行握手成功之后，才能进行消息的发送。
5、速度匹配：接收方与发送发建立速度匹配机制，能有有效解决丢包问题，提高消息信道的利用效率。

上述描述的种种规定并不是所有协议都必须完全遵循的，针对特定的应用场合，会制定特定的网络协议，有的可能比上述的要求还多，有的可能比上述的要求还少。总之，世事无绝对，这是我们必须要深入理解的一个概念。
当然，上述的介绍都只是一个简单的描述，接下来的分享中，我们将进行深入的探讨。