计算机网络-什么是因特网
Posted 旷世奇才李先生
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一、描述
因特网是一个世界范围的计算机网络，它将全世界数十亿的计算设备互联在了一起。这些设备以前大多数是pc电脑，现在越来越多的出现了智能手机、平板电脑、电视、游戏机等。
用因特网术语来说，所有这些设备都称为主机或端系统。
端系统通过通信链路和分组交换机连接到一起。
通信链路由不同类型的物理材料组成，例如电缆、铜线、光纤等，不同的材料传输数据的速度是不同的，比如光纤是比较快的，传输速度以比特/秒度量。
当一台电脑向另一台电脑发送数据的时候，发送端会将数据分段，并为每段加上首部字节。由此形成的信息可以称为一组，这些组通过网络发送到另一台电脑上，在另一台电脑上被装配成初始数据。
分组交换机是接收一组数据再发送一组数据，市面上有不同类型的交换件，其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目的地转发分组。
链路层交换机通常用于接入网中，而路由器通常用于网络核心中。从发送端系统到接收端系统，一个分组所经历的一系列通信链路和分组交换机称为通过该网络的路径。
端系统通过因特网服务提供商（简称：ISP） 接入因特网，包括公司、学校、机场、酒店、咖啡店等场所。
端系统、分组交换机和其他因特网部件都要运行一系列协议 ，这些协议控制因特网中信息的接收和发送。TCP（传输控制协议）和IP（网际协议） 是因特网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格式。因特网的主要协议统称为TCP/IP。
二、什么是协议？
现在我们来了解一下什么是协议？协议是用来干什么的？
1、现实生活的类比
假如现在我在路上迷路了，碰巧看见一个大爷在遛弯，我想要问路肯定是如下的情况：
我：大爷您好。
大爷：你好。
我：请问幸福小区怎么走？
大爷：前面左拐，然后再左拐，然后再左拐。
到这里我们完成了问路，这里有的人就会说了，这么麻烦干啥，直接上去问幸福小区怎么走不就行了？这里是因为我们看得见对方，对方也看得见我们，所以可以简化，但是如果是打电话的情况下，你打过去电话对象接听后，你首先需要喂一下，确认对方是否能听到你说话，这样才能开始正题。
计算机在这里也一样，例如我们常说的TCP协议就是规定了如果传输数据。
2、网络协议
网络协议类类似于人类协议，除了交换信息的时候使用的是物理设备，其他的都是一样的，如下图。
在网络中的协议跟人类的生活类似，也是一问一答的形式，想要发送消息接收消息，都必须遵守这种协议。
协议定义了在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/或接收一条报文或其他事件所采取的动作。
3、什么是网络边缘？
网络边缘就是位于网络末端的设备，像我们平时用的手机、电脑都是网络末端的设备，所以我们通常把这些称做端系统。
4、接入网
在认识到网络边缘的设备后，我们在来了解一下怎么给这些设备连上网络，这里就需要给这些设备接入网络。
首先我们的电脑是不可能直接连接到网络最中心的服务器的，而是先连接到我们家庭里的路由器，这里叫做 边缘路由器。
1、企业或家庭接入：以太网和WiFi
在公司和大学校园以及越来越多的家庭环境中，使用局域网（LAN）将端系统连接到边缘路由器。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公司、大学和家庭网络中最为流行的接入技术。
5、物理媒体
我们在数据传输中是使用到了很多物理媒体的，在家庭中我们使用手机连接无线网就可以上网，但是路由器后面是连接了很多物理媒体才将你想看到的东西传输过来的。
物理媒体分成两种类型：导引性媒体和非导引型媒体。对于导引性媒体，电波沿着固体媒体前行，如光缆、双绞铜线或同轴电缆。对于非导引型媒体，电波在空气或外层空间中传播，例如在无线局域网或数字卫星频道中。
在深入讨论各种媒体类型的特性之前，我们简要地讨论一下它们的成本。物理链路（铜线、光缆等）的实际成本与其他网络成本相比通常是相当小的。特别是安装物理链路的劳动力成本能够比材料的成本高出几个数量级。正因为这个原因，许多建筑商在一个建筑物的每个房间中安装了双绞线、光缆和同轴电缆。即使最初仅使用了一种媒体，在不久的将来也可能会使用另一种媒体，这样将来不必再铺设另外的线缆，从而节省了经费。
1、双绞铜线
最便宜并且最常用的导引型传输媒体是双绞铜线。一百多年来，它一直用于电话网。事实上，从电话机到本地电话交换机的连线超过99%使用的是双绞铜线。我们多数人在自己家中和工作环境中已经看到过双绞线。双绞线由两根绝缘的铜线组成，每根大约1mm粗，以规则的螺旋状排列着。这两根线被绞合起来，以减少邻近类似的双绞线的电气干扰。通常许多双绞线捆扎在一起形成一根电缆，并在这些双绞线外面覆盖上保护性防护层。一对电线构成了一个通信链路。无屏蔽双绞线常用在建筑物内的计算机网络中，即用于局域网（LAN）中。目前局域网中的双绞线的数据速率从10Mbps到10Gbps。所能达到的数据传输速率取决于线的粗细以及传输方和接收方之间的距离。
20世纪80年代出现光纤技术时，许多人因为双绞线比特速率低而轻视它，某些人甚至认为光纤技术将完全代替双绞线。但双绞线不是那么容易被抛弃的。现代的双绞线技术例如6a类电缆能够达到10Gbps的数据传输速率，距离长达100m。双绞线最终已经作为高速LAN联网的主导性解决方案。
如前面讨论的那样，双绞线也经常用于住宅因特网接入。我们看到，拨号调制解调器技术通过双绞线能以高达56kbps的速率接入。我们也看到，数字用户线（DSL）技术通过双绞线使住宅用户以超过数十Mbps的速率接入因特网（当用户靠近ISP的中心局居住时）。
2、同轴电缆
与双绞线类似，同轴电缆由两个铜导体组成，但是这两个导体是同心的而不是并行的。借助于这种结构及特殊的绝缘体和保护层，同轴电缆能够达到较高的数据传输速率。同轴电缆在电缆电视系统中相当普遍。我们前面已经看到，电缆电视系统最近与电缆调制解调器结合起来，为住宅用户提供数十Mbps速率的因特网接入。在电缆电视和电缆因特网接入中，发送设备将数字信号调制到某个特定的频段，产生的模拟信号从发送设备传送到一个或多个接收方。同轴电缆能被用作导引型共享媒体。特别是，许多端系统能够直接与该电缆相连，每个端系统都能接收由其他端系统发送的内容。
3、光纤
光纤是一种细而柔软的、能够导引光脉冲的媒体，每个脉冲表示一个比特。一根光纤能够支持极高的比特速率，高达数十甚至数百Gbps。它们不受电磁干扰，长达100km的光缆信号衰减极低，并且很难窃听。这些特征使得光纤成为长途导引型传输媒体，特别是跨海链路。在美国和别的地方，许多长途电话网络现在全面使用光纤。光纤也广泛用于因特网的主干。
4、陆地无线电信道
无线电信道承载电磁频谱中的信号。它不需要安装物理线路，并具有穿透墙壁、提供与移动用户的连接以及长距离承载信号的能力，因而成为一种有吸引力的媒体。无线电信道的特性极大地依赖于传播环境和信号传输的距离。环境上的考虑取决于路径损耗和遮挡衰落（即当信号跨距离传播和绕过/通过阻碍物体时信号强度降低）、多径衰落（由于干扰对象的信号反射）以及干扰（由于其他传输或电磁信号）。
5、卫星无线电信道
一颗通信卫星连接地球上的两个或多个微波发射器/接收器，它们被称为地面站。该卫星在一个频段上接收传输，使用一个转发器再生信号，并在另一个频率上发射信号。通信中常使用两类卫星：同步卫星和近地轨道卫星。
三、总结
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