因特网（互联网）的描述

Posted 2021-05-18 天“码”行空

       什么是因特网？因特网多么耳熟能详的概念，但是你能描述出来吗？我们有两种回答方式：其一，描述因特网的具体构成，即构成因特网的基本组件（硬件和软件）；其二，为分布式的应用提供提供服务的联网基础设施来描述因特网。

        先看其一，我们的问题是因特网是由什么构成的呢？因特网是一个世界范围的计算机网络，即它是一个互联了遍及全世界数十亿计算设备的网络。这些设备都称为主机（host）或端系统（end system）。端系统要通信，肯定要互连，端系统又是怎么互连在一起的呢？端系统通过通信链路（communication link）和分组交换机（packet switch）。

       什么是通信链路呢？通俗地说，就是网络中结点之间的通信路径。不同的链路能够以不同的速率传输数据，链路的传输速率以比特/秒（bit/s，或bps）度量。当一台端系统要向另外一台端系统发送数据时，发送端系统将数据分段，并为每段加上首部字节。可能很多读者不太明白这句话，在此我先简单介绍一下：协议层次最上层是应用层，应用层的信息分组称为报文，报文不能直接被发送接收，将数据分段，并在首部加上控制性的信息。由此形成的信息在计算机网络的术语中叫做分组。这些分组通过网络发送到目的端系统，在那里组装。

       什么是分组交换机呢？分组交换机，顾名思义，交换（转发）分组的啊。刚才讲了什么是分组。分组交换机接收到一端的通信链路来的分组，然后从另外一端转发该分组。至于怎么转发，我们以后再介绍吧，暂且不说。分组交换机有两种，一种是位于网络层的路由器，另外一种是位于链路层的链路交换机。

      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。例如考虑下面情况，一个工厂需要将大量货物搬运到数千里以外的某个目的仓库。在工厂中，货物要分开并装上卡车车队，然后，每辆卡车独立地通过高速公路，公路和立交桥组成的网络向仓库运送货物。在目的地仓库，卸下这些货物，并且将一起装载的其他货物堆放于一起。由此，在许多方面，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，而端系统类似于仓库。就像卡车选取一条路径前行一样，分组也是如此。

       端系统通过通信链路（communication link）和分组交换机（packet switch）。这两者就暂且讲到这里。下面再讲讲端系统，端系统通过因特网服务提供商（ISP）接入因特网的，ISP可以是可以是本地电缆和电话公司，大学，及公共场所提供WiFi接入的ISP。因特网就是将端系统彼此互连，因此为端系统提供接入的ISP也互联。

       因特网也叫互联网，为什么可以这么叫？因为端系统，分组交换机，和其他因特网部件互联，正是由于互连才可以保证能通信。但是并非互连了，就能通信，各个部分还要运行一系列协议，这些协议用于控制因特网中信息的接收和发送。举个栗子，你和一个日本人见面了，那见面了，你们就能交流（通信）吗？不一定吧，至少你得懂日语吧，或者他会中文吧。网络也是这样，互连只是物理上的连接，只有运行相同的协议才能通信。比如说，你们公司有自己的网络，且和互联网具有不同的协议，那也不能想公司外的端系统发送信息，当然也收不到公司外主机发送过来的信息。

       协议：定义了两个或多个通信实体之间交换的报文的格式和顺序，以及报文发送和接收或其他事件所采取的动作。

        鉴于因特网协议的重要性，每个人就各个协议及其作用取得一致的认识是很重要的。一致即标准。因特网标准是由因特网工程任务组（IETF）研发。IETF的标准文档为请求评论（RFC）。

        再看其二，从为应用进程提供服务的基础设施角度来描述因特网。首先看一个概念，什么是分布式应用进程？它是应用程序，但是这些应用程序涉及多个互相交换数据的端系统，故称为分布式应用程序。我们把因特网分成两部分，上面是分布式的应用进程，下面是为这些应用进程提供服务的基础设施（包括之后将学习的运输层，网络层，数据链路层和物理层等）。

        总结一下：因特网的两种描述：（1）根据它的2硬件和软件组件来描述。（2）根据基础设施向分布式的应用进程提供的服务来描述。