计算机速成课 第二十八集 计算机网络

1. 背景

• 1970年以前，大多数计算机是独立运行的
• 第一个计算机网络出现在 1950～1960年代，通常在公司或者研究室内部使用，为了方便信息交换

2. 局域网：

• 计算机近距离构成的小型网络，建成 LAN
• 小到可以是同一个房间里的两台机器，大到可以是校园里的上千台机器
• 最著名和成功的是「以太网」，开发于 1970 年代，在施乐的「帕洛阿尔托研究中心」诞生，今日让被广泛使用
  • 最简单形式：一条以太网电线连接数台计算机。当一台计算机要传数据给另一台计算机时，它以电信号形式，将数据传入电缆。这也同样催生了 MAC 地址的产生，即每台计算机有唯一的媒体访问控制地址
  • 媒体访问控制地址
    • 这个唯一的地址放在头部，作为数据的前缀发送到网络中
    • 计算机只需要监听以太网电缆，只有看到自己的 MAC 地址，才处理数据
    • 现在制造的每台计算机都自带唯一的 MAC 地址

3. 时延

• 指传播一条信息所需要的时间

4. 载波侦听多路访问

• 即：多台电脑共享一个传输媒介
• 简称：CSMA
• 载体：指运输数据的共享媒介
  • 以太网的「载体」是铜线
  • WI-FI 的「载体」是传播无线电波的空气

4. 指数退避

• 指数级增长等待时间的方法
• 以太网和WiFi都用这种方法，很多其他传输协议也用

5. 冲突域

• 载体和其中的设备总称

6. 早期电话系统

• 连接两台相隔遥远的计算机或网络，最简单的办法是分配一条专用的通信线路

7. 传输数据的方法

• 电路交换
  • 通话期间，连接通话的线被占用
• 报文交换

8. 跳数

• 消息沿着陆游跳转的次数
• 记录跳数的作用是可以分辨出路由问题
• 跳数限制：如果看到某条消息的跳数很高，就知道路由肯定哪里错了

9. 数据包：

• 把大报文分成很多小块，这一小块叫「数据包」
• 像报文交换一样，每个数据包都有目标地址，因此路由器知道发到哪里
• 报文具体格式由「互联网协议」定义，简称 IP，这个标注创建于 1970 年代
  • 每台联网的计算机都需要一个 IP 地址

10. 阻塞控制

• 路由器平衡与其他路由器之间的负载，以确保传输可以快速可靠

11. TCP/IP

• 可以解决乱序问题

12. 分组交换 Packet Switching

• 含义：将数据拆分成多个小数据包，然后通过灵活的路由传递，非常高效且可容错，如今的互联网就是这么运行的
• 好处：去中心化，没有中心权威机构，没有单点失败问题
• 背景：因为在冷战时期，有核攻击的威胁，所以创造了分组交换
• 世界上第一个分组交换网络，以及现代互联网的祖先是 ARPANET（美国高级研究计划局）