计算机 络之概念解析

互联 、因特 与万维

凡是由能彼此通信的设备组成的 络就叫互联 ，即使仅有两台机器（计算机、手机等），不论用何种技术使其彼此通信，都叫互联 。国际标准的互联 写法是internet，字母i一定要小写！

因特 指当前全球最大的、开放的、由众多 络相互连接而成的特定计算机 络，它采用TCP/IP协议族作为通信的规则，其前身是美国的ARPANET。

因特 是互联 中的一种，它可不是仅有两台机器组成的 络，而是由上千万台设备组成的 络（该 络具备一定规模）。因特 使用TCP/IP协议让不同的设备可以彼此通信。但使用TCP/IP协议的 络并不一定是因特 ，一个局域 也可以使用TCP/IP协议。判断自己是否接入的是因特 ，首先是看自己电脑是否安装了TCP/IP协议，其次看是否拥有一个公 地址(所谓公 地址，就是所有私 地址以外的地址)。国际标准的因特 写法是Internet，字母I一定要大写！

因特 是基于TCP/IP协议实现的，TCP/IP协议由很多协议组成，不同类型的协议又被放在不同的层，其中，位于应用层的协议就有很多，比如FTP、SMTP、HTTP。所以，因特 提供的服务一般包括有：www（万维 ）服务、电子邮件服务（outlook）、远程登录（QQ）服务、文件传输（FTP）服务、 络电话等等。

万维 (World Wide Web)，又称环球 。万维 的历史很短，1989年CERN(欧洲粒子物理实验室)的研究人员为了研究的需要，希望能开发出一种共享资源的远程访问系统，这种系统能够提供统一的接口来访问各种不同类型的信息，包括文字、图像、音频、视频信息。1990年各种人员完成了最早期的浏览器产品，1991年开始在内部发行WWW，这就是万维 的开始。目前，大多数知名公司都在Internet上建立了自己的万维 站。

实际上，万维 是一种建立在Internet上的全球性的、交互的、动态、多平台、分布式、图形信息系统。它只是建立在Internet上的一种 络服务。它的开发最初是为了在科学家之间共享成果，科学家们可以将科研成果以图文形式方在 上进行共享。它的基础就是Hypertext（超文本）。

只要应用层使用的是HTTP协议，就称为万维 。之所以在浏览器里输入百度 址时，能看见百度 提供的 页，就是因为你的个人浏览器和百度 的服务器之间使用的是HTTP协议在交流。

在不少人看来，互联 、因特 、万维 没有大多的区别，其实这三者之间的关系应该是：互联 包含因特 ，因特 包含万维 。

ISP（Internet Service Provider，因特 服务提供者）拥有从因特 管理机构申请到的多个IP地址，同时拥有通信线路以及路由器等连 设备。中国的电信、 通等都是ISP，我们通常所说的上 就是指通过某个ISP接入到因特 ，IP地址的管理机构不会把一个单个的IP地址分配给单个用户，而是把一批IP地址有偿地分配给经审查合格的ISP。现在的因特 是由全世界无数个大大小小的ISP所共同拥有的。

用户上 与ISP的关系：

处在因特 边缘部分的主机又称为端系统（endsystem）。

端系统之间的通信方式通常可划分为两类：客户服务器方式（Client/Server, C/S方式）和对等方式（Peer-to-Peer, P2P方式）。还有一种被称为浏览器服务器的方式（B/S, Browser/Server方式），可以看作是客户服务器方式的特例。

C/S方式是因特 上最常用的传统方式，我们在 上发送电子邮件或在 站上查找资料时，都是客户服务器方式。

客户和服务器都是指通信中所涉及到的两个应用进程。最主要的特征是：客户是服务请求方，服务器是服务提供方。

广域 、城域 与局域

按照作用范围，可以讲计算机 络分为广域 、城域 与局域 ：

广域 WAN（Wide Area Network）的作用范围通常为几十到几千公里，因而有时也称为远程 。广域 是因特 的核心部分，其任务是通过长距离运送主机所发送的数据，连接广域 各结点交换机的链路一般都是高速链路，具有较大的通信容量。

城域 MAN（Metropolitan Area Network）的作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，其作用距离约为5-50公里。城域 可以为一个或几个单位所拥有，但也可以是一种公用设施。

局域 LAN（Local Area Network）一般用微型计算机或工作站通过高速通信线路相连，但地理上则局限在较小的范围内。现在局域 的应用已非常广泛，一个学校或企业大都拥有许多个互连的局域 （通常被称为校园 或企业 ）。

个人局域 PAN（Personal Area Network）就是把属于个人使用的电子设备用无线技术连接起来的 络，因此也常称为无线个人局域 WPAN（Wireless PAN）。

比特率与带宽

速率的单位是b/s（比特每秒），有时候也写为bps，即bit persecond。

带宽（bandwidth）本来指某个信 具有的频带宽度。信 的带宽是指该信 所包含的各种不同频率成分所占据的频率范围。例如，在传统的通信线路上传送的电话信 的标准带宽是3.1kHz，这种意义上的带宽的单位是赫兹。

在计算机 络中，带宽用来表示 络的通信线路所能传送数据的能力，因此 络带宽表示在单位时间内从 络的某一点到另一点所能通过的最高数据率。就好象高速公路的车道一样，带宽越大，好比车道越多。这种意义的带宽单位为比特每秒，即b/s。

应特别注意数量单位K、M、G、T等英文缩写在具体环境中所代表的数值。在描述数据量大小时，往往使用字节（byte）作为度量单位。一个字节（记为大写的B）代表8个bit，“千字节”的“千”用大写的K表示，它等于2¹⁰，即1024，而非10³。同样，1MB或1GB表示的也不是10⁶或10⁹个字节，而是2²⁰或2³⁰个字节。

在实际上 应用中，下载软件时常常看到诸如下载速度显示为176KB/s，103KB/s等宽带速率大小字样，因为ISP提供的线路带宽使用的单位是比特（bit），而一般下载软件显示的是字节（Byte）（1Byte=8bit），所以要通过换算，才能得实际值。我们以1M宽带为例，按照换算公式换算一下：

1Mb/s=1024*1024b/s=1024Kb/s=1024/8KB/s=128KB/s

理论上：2M（即2Mb/s）宽带理论速率是：256KB/s，实际速率大约为150~240KB/s；（其原因是受用户计算机性能、 络设备质量、资源使用情况、 络高峰期、 站服务能力、线路衰耗，信 衰减等多因素的影响而造成的）。4M（即4Mb/s）的宽带理论速率是：512KB/s，实际速率大约为200~440KB/s 。

计算机 络体系结构

在计算机 络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换的数据的格式以及有关的同步问题。

这些为进行 络中的数据交换而建立的规则、标准或约定成为 络协议（networkprotocol）。

对于非常复杂的计算机 络协议，其结构应该是层次式的。例如，假定我们在主机1和主机2之间通过一个通信 络传送文件，我们可以将要做的工作划分为三类。

OSI模型将计算机 络划分为七层，但它既复杂又不实用。TCP/IP是一个四层的体系结构，包含应用层、传输层、 际层和 际接口层。不过从实质上讲，TCP/IP只有最上面的三层， 际接口层并没有什么具体内容。因此学习计算机 络的原理时往往采取折中的办法，即总和OSI和TCP/IP的优点，采用一种五层协议的体系结构。

（1）应用层（applicationlayer）

应用层是体系结构中的最高层。应用层直接为用户的应用进程提供服务。在因特 中的应用层协议很多，如支持万维 的HTTP协议，支持电子邮件的SMTP协议，支持文件传送的FTP协议等等。

（2）传输层（transportlayer）

传输层的任务就是负责向两个主机中进程之间的通信提供服务。由于一个主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用则是运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中的相应进程。

传输层主要使用以下两种协议：

传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)——面向连接的，数据传输的单位是 文段（segment），能够提供可靠的交付。

用户数据 协议UDP(User Datagram Protocol)——无连接的，数据传输的单位是用户数据 ，不保证提供可靠的交付，只能提供“尽最大努力交付（best-effort delivery）”。

（3） 络层（networklayer）

络层负责为分组交换 上的不同主机提供通信服务。在发送数据时， 络层会把传输层产生的 文段或用户数据 封装成分组（包）进行传送。在TCP/IP体系中，由于 络层使用IP协议，因此分组也叫作IP数据 。

络层的另一个任务就是要选择合适的路由，使源主机运输层所传下来的分组，能够通过 络中的路由器找到目的主机。

（4）数据链路层（datalink layer）

我们知道，两个主机之间的数据传输，总是一段一段在链路上传送的，也就是说，在两个相邻结点之间（主机和路由器之间或两个路由器之间）传送数据是直接传送的。这就需要使用专门的链路层协议。数据链路层将 络层交下来的IP数据 组装成帧（framing），在两个相邻结点间的链路上透明地传送帧（frame）中的数据，每一帧包括数据和必要的控制信息。

所谓透明，是指无论什么样的比特组合都能通过这个数据链路层，因此，所传送的数据是“看不见”数据链路层的。

（5）物理层（physicallayer）

物理层的任务就是透明地传送比特流。也就是说，发送方发送1（或0）时，接收方应当收到1（或0）而不是0（或1）。因此物理层要考虑用多大的电压代表1或0，以及接收方如何识别出发送方发出的比特。具体使用什么样的传输媒介不在物理层的包含范围。

下图模拟了两个主机的通信数据在各层之间所经历的变化：

可以用一个简单例子来比喻上述过程：有一封信从最高层向下传，每经过一层就包上一个新的信封，写上必要的地址信息，包有多个信封的信件传送到目的站后，从第一层开始，每层拆开一个信封后就把信封中的信交给它的上一层，传到最高层后，取出发信人所发的信交给收信人。

虽然应用进程数据要经过上图所示的复杂过程才能送达终点的应用进程，但这些复杂过程对用户来说，都被屏蔽掉了，以致应用进程AP₁觉得好像是直接把数据交给了应用进程AP₂。

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