计算机网络：自顶向下(Top-Down)学习笔记_1.1

Posted 2022-02-01 BB_Chan

一.前言

本人最近正在学习计算机网络课程，参考教材为 计算机网络：自顶向下方法（第七版） (Computer Networking: A Top-Down Approach(7th Edition))。参考的网课为：b站上中科大郑烇老师的计网课程（BV1JV411t7ow）。这个老师的视频比较新，并且讲得很清晰，强烈推荐！

现准备分享自己的学习过程，一来作为课程复习加深印象，二来锻炼自己的语言组织能力。此后一段时间会不定期更新（因为是自学，课余时间并不固定）。本人CSDN新人，还望大家多多关照！

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二.正文

首先，计算机网络是一门极其复杂的课程，没有哪一个人能够迅速地掌握。在这门课程中涉及极多的概念、协议和技术，因此学习这门课程通常采用分层的结构。这本教材，从书名便能得知其结构：自顶向下，即从应用层开始向下一直到物理层。层与层间的关系为：上层向下层提出需求，下层为上层提供服务。那么我们闲话少叙，开始第一节的学习。

第一章：计算机网络与因特网

第一章主要介绍名词及概念，十分重要，是后面几章的基础。

1.1 什么是因特网

因特网是有史以来人类设计创造的最大的系统，它又数十亿的设备连接而成，这些设备如今或已经成为我们生活中的必需品，从手机电脑，到智能手表手环，再到汽车。

本课程我们讨论的是一种特定的计算机网络，即因特网（Internet），另有其它计算机网络，如军事网络，不在本课程讨论范围内。

（1）从因特网构成视角（因特网具体构成如下图：）

我们把所有连入因特网的设备成为主机（host）或端系统（end system），此二者意思相同。

端系统通过通信链路（communication link）和分组交换机（packet switch）连接到一起，连接它们的物理媒介包括但不限于：同轴电缆、铜线、光纤和无线电。

链路的速率通过比特/秒（bit/s, 即bps）来衡量，端系统发送信息时，会将信息分段、封装某些信息后发出，我们将这些信息称为分组（packet）。

端系统通过因特网服务提供商（Internet Service Provider，ISP）接入互联网，ISP也呈分层分布，较低层为住宅区、公司、大学等，较高层为国家、国际，较低层通过较高层连接在一起。

因特网中的各类组件需要遵循一定的规则，我们称其为协议（protocol）。协议具体的定义如下：

对等层的实体在通信过程中应该遵循的规则的集合，包括语法、语义和时序。

 在原书中的描述为：

A protocol defines the format and the order of messages exchanged between two or more
communicating entities, as well as the actions taken on the transmission and/or receipt of a message or other event.

 TCP（Transmission Control Protocol，传输控制协议）和 IP（Internet Protocol，网际协议）是因特网中最重要的两个协议，通常将其统称为TCP/IP。

每个人都可以为因特网标准添砖加瓦，具有权威性的标准文档称为请求评论（Request For Comment，RFC）。

（2）从提供服务的视角

我们无法直接使用网络，或是网络中的设备，而是使用运行在设备上的应用程序，这些程序通常涉及多个相互交换数据的端系统，我们将他们称为分布式应用程序（distributed application）。网络系统为应用程序直接提供一个接口，以便它与在网络中其他端系统上的应用程序交换数据，我们将这个接口称为套接字接口（socket interface），此接口为应用层与传输层间的接口（在后续的章节中会介绍），并依赖于更低层级所提供的服务。

（3）协议

要理解网络协议，首先要理解人类活动中的协议。

 上图为人类协议和计算机网络协议的对比，可以看出：在人类协议中，既有我们发送的特定报文（special message，如图中的第一个“Hi”及“Got the time?” ），也有我们根据收到的应答报文或其他事件（例如一段时间内未作答）所采取的动作（如第二个“Hi”及“2:00”）。

由此可见：协议即为一套约定俗成的动作，网络协议制约着网络中的设备的活动。可以说，学习计算机网络即是在学习网络协议的构成、原理和工作方式。