《世界是数字的》读书笔记 四

Posted 2020-06-14

第三部分、通信

第八章网络

所有的通信系统都有一些共性。从最根本处说，他们都是把信息转换成物理表现形式，以便通过某种媒介传输。 带宽——最基本的特性，描述的是系统传输数据的速度。 等待或延迟——特定信息块通过系统所需要的时间。 抖动——延迟可变性，对某些通信系统，特别是语音通信，很重要。 信程——某种技术能够在多大地理范围内实现联网。

8.1 电话与调制解调器

改变要通过声音信号传输的信息的形式叫调制。相反，把这种形式再转换成比特叫解调。而完成调制和解调功能的设备就叫调制解调器。 使用电话网络传输数据有很多缺点，假如你家里只有一根电话线，那你在上网的同时就不能打电话。最大的问题还是传输数据特别慢，最大带宽不过56Kbit/s。

8.2 有线和DSL

电话线传输信号的速度限制是与生俱来的，所以很多人选择了另外两种上网方式，带宽至少是电话线的10倍。 一种是有线电视电缆，可同时传输数百个频道的信号，通常的传输速度都以Mbit/s计。 来回转换有线信号与比特数据的设备叫有线调制解调器。 另一种对家庭来说经济适用的联网技术是DSL，有时也叫ADSL。DSL利用的也是家庭中原有的基础设施—电话线，但与有线电缆相比还有几个主要的区别： 1.DSL在发送数据时不会干扰语音信号，但有距离限制，一般为5公里。 2.DSL还有另一个优点是非共享。 除此之外，DSL与有线电缆再没有什么分别。

8.3 局域网和以太网

以太网——一种由鲍勃·梅特卡夫和大卫·博格斯在1970年代发明的联网技术，可以在通过同轴电缆相连的计算机之间传送信号。 以太网中的信息以包的形式传输。包，就是包装比特或字节信息的一种容器，其中信息的格式经过了精确的定义，以便发送时打包，接受时拆包。包的格式因网络不同而异，最小64字节，最大1518字节。

8.4 无线网络

无线网络通过无线电波传输数据，只要信号足够强，在任何地方都可以通信。 无线网络利用电磁波传送信号，电磁波是特定频率的电波，其振动频率以Hz来衡量。 无线联网对可以使用的频率范围——频段，以及使用多大的功率发送电波都有严格规定。 无线设备可以把数字化信息编码为适合通过无线电波传输的形式。 蓝牙、RFID（即无线射频识别）、GPS是目前使用最广泛的的无线联网技术。 蓝牙技术是为近距离临时性连接而发明的，使用于802.11相同的2.4GHz频段，连接距离为1米到100米。 RFID，主要用于电子门禁、各种商品的电子标签、自动收费系统、宠物植入芯片，以及护照等身份证明。RFID标签其实就是一个小型无线信号收发装置，对外广播身份信息。RFID系统使用多种不同的频率，比较常见的是13.56MHz。 GPS，单向无线系统，常见于汽车和手机导航系统中。

8.5 手机

8.6 小结

频段是无线联网系统的关键资源。 尽管存在些许问题，无线仍然是未来互联网的趋势。与此同时，有线连接必定也是互联网不可或缺的后台支撑。

第九章互联网

互联网不是一个巨型网络，更不是一台巨型计算机。它由定义了网络和其中的计算机相互通信规则的标准连接在一起，是一个松散、非结构化、混乱、自组织的网络集合。 我们需要在间接相连的网络之间找到通信的路径，需要就信息采用何种格式传输达成协议。还需要在错误处理、时延、过载等一些不太容易想到的问题上达成协议。 所有的网络都需要按照协议的约定来处理数据格式、谁先发起请求、后续可以跟随什么样的应答、错误如何处理等方面的问题。

9.1 互联网概述

互联网初创于1960年代，其初衷在于建造一个网络来连接分散在不同地理位置的计算机。 路由器，又叫网关，即网络连接采用的设备，其实就是一种专用的计算机，用来把组成信息的数据包从一个网络发送到下一个网络。 在互联网上，输送数据的包叫做IP包。 地址，每台主机都必须有一个辨识身份的地址，才能跟互联网上的其他主机区分开来。 IPv4地址通常用其4字节的值表示，其中每个字节对应一个十进制数，数与数之间用句点分割，如128.112.132.86，这种奇怪的记法叫点分十进制表示法。 名字，由于人们不太擅长记忆无规律的32位数字，所以给每台主机取了个名字，对于常见的www.standford.edu，我们称之为域名。域名系统用于将名字转换为地址，是互联网基础设施的重要组成部分。 路由，网关之间持续交换路由信息，即互联网上网络和设备的相互连接情况，并根据路由信息把收到的每个包转发到下一个离最终目的地更近一些的网关。 协议，用来准确描述上述机制和其他互联网组件是如何协作规则和步骤。

9.2 域名和地址

9.2.1 域名系统

顶级域——国家代码 顶级域把管理责任和更多名字委托给下级域。 域名只表示逻辑结构，并不受任何地理限制。

9.2.2 IP地址

9.2.3根服务器

DNS的关键功能是把名字转换位IP地址。 顶级域的转换工作由一组根域名服务器负责，他们知道所有顶级域的IP地址。

9.2.4 注册自己的域名

9.3 路由

路由解决从源地址到目标地址的路径寻找问题。在任何网络中，路由都是核心所在。

9.4 协议

最基础的互联网协议有两个，一是互联网协议（IP），定义了单个包的格式和传输方式，二是传输控制协议（TCP），定义了IP包如何组合成数据流以及如何连接到服务。 两者合起来就叫TCP/IP。 TCP在IP层之上确保可靠通信。 和TCP处在同一层的协议还有用户数据报协议（UDP）

9.4.1 互联网协议（IP）

9.4.2 传输控制协议（TCP）

9.5 高层协议

TCP提供双向通信方式，可使数据在两台计算机之间可靠的来回传输。互联网服务和应用程序使用TCP作为传输机制，但在完成具体任务时还要使用自己特定的协议。

9.5.1 文件传输协议（FTP）

9.5.2 远程登录（Telnet）

9.5.3 简单邮件传输协议（SMTP）

9.5.4 文件共享和点对点协议

9.5.5 关于版权的题外话

9.5.6 高层协议总结

9.6 带宽

9.7 压缩

数据压缩是更有效利用现有内存带宽的好方法。压缩的基本思想是避免存储或传输冗余信息。

9.8 错误检测和校正

应用于二进制位的最简单的错误检测算法是奇偶校验码。

9.9 小结

互联网是基于数据包的网络。 互联网给接进来的每台主机分配唯一的IP地址，同一个网络内的主机共享同一个IP地址前缀。 网络之间通过网关连接。 互联网依靠协议和标准来生生不息。