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網(wǎng)際奇緣:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)、概念探秘與通信魔法!

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計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1.1????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本定義和基本功能

  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一組自治計(jì)算機(jī)互連的集合。
    • 自治是指每個(gè)計(jì)算機(jī)都有自主權(quán),不受別人控制;
    • 互連則是指使用通信介質(zhì)進(jìn)行計(jì)算機(jī)連接,并達(dá)到相互通信的目的。
  • 通俗地講,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是把分布在不同地理區(qū)域的獨(dú)立計(jì)算機(jī)以及專門(mén)的外部設(shè)備利用通信線路連成一個(gè)規(guī)模大、功能強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),從而使眾多的計(jì)算機(jī)可以方便地互相傳遞信息,共享信息資源。

  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能:
    1. 資源共享
      • 資源分為軟件資源硬件資源。
      • 軟件資源包括形式多種多樣的數(shù)據(jù),如數(shù)字信息,消息、聲音,圖像等;
      • 硬件資源包括各種設(shè)備,如打印機(jī)。
    2. 分布式處理(Distributed Processing)與負(fù)載均衡(Load Balancing)
      • 通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),海量的處理任務(wù)可以分配到分散在全球各地的計(jì)算機(jī)上
      • 例如,一個(gè)大型ICP(InternetContent Provider)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)量相當(dāng)大,為了支持更多的用戶訪問(wèn)其網(wǎng)站,在全世界多個(gè)地方部署了相同內(nèi)容的www(World Wide Web,萬(wàn)維網(wǎng))服務(wù)器;通過(guò)技術(shù)使不同地域的用戶看到放置在離他最近的服務(wù)器上的相同頁(yè)面,這樣可以實(shí)現(xiàn)各服務(wù)器的負(fù)載均衡,并使得通信距離縮短。
    3. 綜合信息服務(wù)
      • 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的趨勢(shì)是應(yīng)用日益多元化,即在一套系統(tǒng)上提供集成的信息服務(wù),如圖像、語(yǔ)音,數(shù)據(jù)、IP電話等。
      • 廣泛使用的IP電話,就是利用IP作為傳輸協(xié)議,通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將語(yǔ)音集成到IP網(wǎng)絡(luò)上來(lái),實(shí)現(xiàn)在基于IP的網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行語(yǔ)音通信。

1.2 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)過(guò)程

  • 1837年,美國(guó)的 Samuel F.B. Morse和英國(guó)的Charles Wheatstone、William Cooke 率先發(fā)明了電報(bào)。它可以利用一根導(dǎo)線傳送字符信息,通過(guò)將每個(gè)字母規(guī)定成長(zhǎng)短不同的電脈沖信號(hào),并可以在導(dǎo)線的另一端解讀文字信息。
  • 1876年,Alexander Graham Bell進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了通過(guò)導(dǎo)線傳送聲音的功能,成功構(gòu)造了第一個(gè)電話系統(tǒng),通話質(zhì)量非常出色,Bell 的助手可以清晰地聽(tīng)到消息“Mr. Watson,comehere.”,電話系統(tǒng)由此得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。
  • 1945年,世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī) ENIAC(電子數(shù)字計(jì)算機(jī))誕生了。它共由18000個(gè)真空管組成,體積極其龐大,需要數(shù)個(gè)戾間才能容納它。
  • 1946年,晶體管研制獲得成功。計(jì)算機(jī)采用晶體管取代了真空管,由此它的體積和價(jià)格降了下來(lái),同時(shí)它的性能和智能水平也在不斷提高,這為后來(lái)的計(jì)算機(jī)快速而廣泛地普及做了歷史性的鋪墊。
  • 為了處理更多的運(yùn)算,批量地處理任務(wù),人們開(kāi)始考慮通過(guò)借助傳統(tǒng)的電話線路,使用終端(如電傳打字機(jī)、收發(fā)器等)遠(yuǎn)程訪問(wèn)計(jì)算機(jī),由此而發(fā)展出計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形——主機(jī)互連形式。

1.2.1 ??主機(jī)互聯(lián)??

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  • 基于主機(jī)(Host)之間的低速串行(Serial)連接的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最初雛形。在早期的網(wǎng)絡(luò)中,終端借助電話線路訪問(wèn)計(jì)算機(jī),由于計(jì)算機(jī)發(fā)送/接收的為數(shù)字信號(hào),電話線傳輸?shù)氖悄M信號(hào),這就要求在終端和主機(jī)間加人調(diào)制解調(diào)器(Modem,俗稱“貓”),進(jìn)行數(shù)/模間的轉(zhuǎn)換。
  • 在這種聯(lián)機(jī)系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心,同時(shí)也是控制者。 這是一種非常原始的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),它的主要任務(wù)是通過(guò)遠(yuǎn)程終端與計(jì)算機(jī)的連接,提供應(yīng)用程序執(zhí)行,遠(yuǎn)程打印和數(shù)據(jù)服務(wù)等功能。

存在的問(wèn)題:

  • 電話通信網(wǎng)絡(luò)并不適合傳送計(jì)算機(jī)或終端的數(shù)據(jù)。首先,用戶所支付的通信線路費(fèi)用是按占用線路的時(shí)間計(jì)算的,而在整個(gè)計(jì)費(fèi)時(shí)間里,計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)是突發(fā)式地和間歇性地出現(xiàn)在傳輸線路上。其次,由于計(jì)算機(jī)和各種終端的傳送速率很不一樣,在采用電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸交換時(shí),不同類型、不同規(guī)格、不同速率的終端很難相互進(jìn)行通信。

1.2.2 ??局域網(wǎng)??

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  • 隨著以個(gè)人計(jì)算機(jī)為主的商業(yè)計(jì)算模式的出現(xiàn)。商業(yè)計(jì)算的復(fù)雜性要求大量終端設(shè)備的資源共享和協(xié)同操作,導(dǎo)致對(duì)本地大量計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化連接的需求,局域網(wǎng)(Local Area Network,LAN)由此產(chǎn)生了
  • 主流局域網(wǎng)技術(shù)——以太網(wǎng)(Ethernet)就是在此時(shí)期產(chǎn)生的。1973年,Xerox 公司的Robert Metcalfe博士(以太網(wǎng)之父)提出并實(shí)現(xiàn)了最初的以太網(wǎng)。
    局域網(wǎng)的出現(xiàn),大大降低了商業(yè)用戶高昂的成本。

1.2.3 ??互聯(lián)網(wǎng)??

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  • 彼此分離的局域網(wǎng)相連接,形成互聯(lián)網(wǎng)(Internet)
    • 由于單一的局域網(wǎng)無(wú)法滿足對(duì)網(wǎng)絡(luò)的多樣性要求,廣域網(wǎng)技術(shù)逐漸發(fā)展起來(lái),以便將分布在不同地域的局域網(wǎng)連接起來(lái)。以TCP(Transmission Control Protocol 傳輸控制協(xié)議)和IP(Internet Protocol,網(wǎng)際協(xié)議)作為其主要的協(xié)議族,使大范圍的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)成為可能。

1.2.4 ??因特網(wǎng)??

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1.3 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的基本概念

1.3.1 ????局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)

  • 局域網(wǎng)通常指幾千米范圍以內(nèi)的,可以通過(guò)某種介質(zhì)互連的計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、Modem或其他設(shè)備的集合。局域網(wǎng)連接的是小范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī),系統(tǒng)覆蓋半徑從幾來(lái)到幾千米,覆蓋范圍局限在房間、大樓或園區(qū)內(nèi)。是實(shí)現(xiàn)有限區(qū)域內(nèi)信息交換與共享的典型有效的途徑。
  • 一個(gè)局域網(wǎng)通常為一個(gè)組織所有,常用于連接公司辦公室或企業(yè)內(nèi)的個(gè)人計(jì)算機(jī)和工作站,以便共享資源和交換信息。
  • 局域網(wǎng)與具他網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別主要體現(xiàn)在以下兒個(gè)方面:
    1. 網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的物理范圍
    2. 網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    3. 網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)
  • 局域網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn):
    • 局域網(wǎng)分布范圍極小,一方面容易管理與配置
    • 容易構(gòu)成簡(jiǎn)潔規(guī)整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)延遲小、數(shù)據(jù)傳輸速率高、傳輸可靠、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)靈活。

  • 城域網(wǎng)覆蓋范圍為中等規(guī)模,介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間,通常是在一個(gè)城市內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)連接(距離為10km左右)。

  • 城域網(wǎng)建設(shè)主要采用IP技術(shù)和ATM技術(shù),寬帶IP城域網(wǎng)是根據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)的需要而建設(shè)的城市范圍內(nèi)的寬帶多媒體通信網(wǎng)絡(luò),是寬帶骨干網(wǎng)絡(luò)(如中國(guó)電信IP骨干網(wǎng)絡(luò)、聯(lián)通骨干ATM網(wǎng)絡(luò)等)在城市范圍內(nèi)的延伸。

  • 城域網(wǎng)作為本地公共信息服務(wù)平臺(tái)的組成部分,負(fù)責(zé)承載各種多媒體業(yè)務(wù),為用戶提供各種接人方式,滿足政府部門(mén)、企事業(yè)單位、個(gè)人用戶對(duì)基于IP的各種多媒體業(yè)務(wù)的需求,因此,寬帶IP城域網(wǎng)必須是可管理、可擴(kuò)展的電信運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)。

  • 城域網(wǎng)劃分為“城域網(wǎng)城域部分”和“城域網(wǎng)接入部分”。

    • 城域網(wǎng)城域部分為運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò),由運(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一規(guī)劃與建設(shè),又可分為城域核心層和城域匯接層。
      • 城域核心層主要完成城域網(wǎng)內(nèi)部信息的高速傳送與交換,實(shí)現(xiàn)與其他網(wǎng)絡(luò)的互連互通
      • 城域匯接層主要完成信息的匯聚與分發(fā)。
    • 城域網(wǎng)接入部分可由運(yùn)營(yíng)商、企業(yè),建筑商以及物業(yè)管理部門(mén)建設(shè),其不僅僅提供傳統(tǒng)意義上的接入功能,還可能需要向用戶提供本地業(yè)務(wù)。
    • 城域網(wǎng)接入部分又分為接入?yún)R接層用戶接入層
      • 接入?yún)R接層:完成信息的匯接與分發(fā),實(shí)現(xiàn)用戶管理,城域網(wǎng)接接入部分的業(yè)務(wù)提供、計(jì)費(fèi)等功能
      • 用戶接人層:為用戶提供具體的接入手段

  • 廣域網(wǎng)在超過(guò)局域網(wǎng)的地理范圍內(nèi)運(yùn)行,分布距離遠(yuǎn),它通過(guò)各種類型的串行連接以便在更大的地理區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)接入。
  • 廣域網(wǎng)本身往往不具備規(guī)則的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 廣域網(wǎng)拓?fù)浜茈y進(jìn)行歸類,一般多采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)連接往往要依賴運(yùn)營(yíng)商提供的電信數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
  • 由于速度慢,延遲大,入網(wǎng)站點(diǎn)無(wú)法參與網(wǎng)絡(luò)管理,所以,它要包含復(fù)雜的互連設(shè)備(如交換機(jī)、路由器)處理其中的管理工作,互連設(shè)備通過(guò)通信線路連接,構(gòu)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(通信子網(wǎng))。其中,入網(wǎng)站點(diǎn)只負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收發(fā)工作:廣域網(wǎng)中的互連設(shè)備負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的路由等重要管理工作。
  • 廣域網(wǎng)的特點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸慢、延遲比較大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不靈活。

1.3.2 ????網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

  • 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?Network Topology)指的是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的物理布局,通常也稱為拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
  • 基本的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠P?/strong>主要有總線型拓?fù)?、環(huán)型拓?fù)?星型拓?fù)浜途W(wǎng)狀拓?fù)?/strong>。絕大部分網(wǎng)絡(luò)都可以由這幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)獨(dú)立或混合構(gòu)成
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    四種常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):
  1. 總線型拓?fù)洌˙us Topology):
    總線型拓?fù)涫且环N線性連接的結(jié)構(gòu),所有節(jié)點(diǎn)都連接到同一條通信線(稱為總線)上。數(shù)據(jù)在總線上單向傳輸,每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過(guò)偵聽(tīng)總線上的數(shù)據(jù)來(lái)判斷是否是自己的數(shù)據(jù)。總線型拓?fù)浜?jiǎn)單且成本較低,但當(dāng)總線出現(xiàn)故障或沖突時(shí),整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)受到影響。

  2. 環(huán)型拓?fù)洌≧ing Topology):
    **環(huán)型拓?fù)渲忻總€(gè)節(jié)點(diǎn)都與左右相鄰的節(jié)點(diǎn)直接相連,形成一個(gè)封閉的環(huán)路。**數(shù)據(jù)沿著環(huán)路從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸?shù)较乱粋€(gè)節(jié)點(diǎn),直到到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。環(huán)型拓?fù)渚哂泻?jiǎn)單的結(jié)構(gòu),適用于小型網(wǎng)絡(luò),但當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)或連接出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)環(huán)路中斷。

  3. 星型拓?fù)洌⊿tar Topology):
    **星型拓?fù)涫且环N中心化的結(jié)構(gòu),所有節(jié)點(diǎn)都直接連接到一個(gè)中心設(shè)備(通常是交換機(jī)或集線器)。**所有的數(shù)據(jù)傳輸都通過(guò)中心設(shè)備進(jìn)行中轉(zhuǎn),這樣可以降低沖突和故障對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的影響。星型拓?fù)湟子诠芾砗途S護(hù),但如果中心設(shè)備故障,整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將無(wú)法正常工作。

  4. 網(wǎng)狀拓?fù)洌∕esh Topology):
    網(wǎng)狀拓?fù)涫亲顬閺?fù)雜和靈活的一種結(jié)構(gòu),其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)與其他節(jié)點(diǎn)直接相連。 這種連接方式可以提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院腿哂嘈裕词鼓承┻B接出現(xiàn)問(wèn)題,仍然可以通過(guò)其他路徑傳輸數(shù)據(jù)。網(wǎng)狀拓?fù)渫ǔS糜陉P(guān)鍵應(yīng)用和要求高可靠性的網(wǎng)絡(luò),但也會(huì)導(dǎo)致較高的成本和復(fù)雜性。

不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于不同的網(wǎng)絡(luò)需求和應(yīng)用場(chǎng)景。選擇合適的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)需要綜合考慮網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、可靠性、成本和管理復(fù)雜性等因素。

1.4 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)分為多種類型。以下是常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類型:

  1. 按覆蓋范圍分類:

    • 局域網(wǎng)(LAN,Local Area Network):覆蓋較小的地理范圍,例如一個(gè)建筑物、辦公室或校園。
    • 城域網(wǎng)(MAN,Metropolitan Area Network):覆蓋城市范圍,連接多個(gè)局域網(wǎng)。
    • 廣域網(wǎng)(WAN,Wide Area Network):覆蓋更大的地理范圍,可以跨越城市、國(guó)家甚至大陸,連接多個(gè)城域網(wǎng)和局域網(wǎng)。
  2. 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類:

    • 總線型拓?fù)洌˙us Topology):所有節(jié)點(diǎn)連接到一條共享的總線上。
    • 環(huán)型拓?fù)洌≧ing Topology):所有節(jié)點(diǎn)按環(huán)狀連接。
    • 星型拓?fù)洌⊿tar Topology):所有節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)中心設(shè)備。
    • 網(wǎng)狀拓?fù)洌∕esh Topology):所有節(jié)點(diǎn)之間相互直接連接,形成復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
  3. 按使用場(chǎng)景分類:

    • 互聯(lián)網(wǎng)(Internet):全球最大的廣域網(wǎng),連接了全球范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。
    • 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò):用于組織或企業(yè)內(nèi)部的通信和資源共享。
    • 家庭網(wǎng)絡(luò):用于家庭中的多個(gè)設(shè)備之間的通信和共享。
  4. 按連接方式分類:

    • 有線網(wǎng)絡(luò):使用物理電纜(如以太網(wǎng)、光纖等)連接設(shè)備。
    • 無(wú)線網(wǎng)絡(luò):使用無(wú)線技術(shù)(如Wi-Fi、藍(lán)牙、移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)等)連接設(shè)備。
  5. 按傳輸技術(shù)分類:

    • 電路交換網(wǎng)絡(luò):建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
    • 分組交換網(wǎng)絡(luò):將數(shù)據(jù)分成小塊(數(shù)據(jù)包)進(jìn)行傳輸,如互聯(lián)網(wǎng)就是基于分組交換網(wǎng)絡(luò)的。
  6. 按使用的協(xié)議和技術(shù)分類:

    • TCP/IP網(wǎng)絡(luò):基于TCP/IP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò),是互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。
    • 以太網(wǎng)(Ethernet):一種常見(jiàn)的局域網(wǎng)技術(shù)。
    • 無(wú)線局域網(wǎng)(Wi-Fi):基于無(wú)線技術(shù)的局域網(wǎng)。
  • 這些類型可以根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)和需求進(jìn)行組合和衍生,從而構(gòu)建出復(fù)雜多樣的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。
  • 不同類型的網(wǎng)絡(luò)在不同的應(yīng)用場(chǎng)景下都有其優(yōu)勢(shì)和適用性。

1.5 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信方式

  • 電路交換(Circuit Switching)和分組交換(Packet Switching)是通信中的一對(duì)重要概念。
  • 電路交換和分組交換都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的方式,但它們的實(shí)現(xiàn)原理和適用場(chǎng)景有所不同。隨著互聯(lián)網(wǎng)和分組交換技術(shù)的發(fā)展,分組交換逐漸取代了電路交換,成為了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中主要的通信方式。

1.5.1 ??電路交換??

  • 電路交換是一種傳統(tǒng)的通信方式,它在通信開(kāi)始之前建立一條專用的物理連接,然后在通信過(guò)程中保持這條連接。在建立連接的過(guò)程中,網(wǎng)絡(luò)資源(帶寬、傳輸路徑等)被獨(dú)占,因此在通信過(guò)程中會(huì)有穩(wěn)定的傳輸速率和延遲。
  • 電話網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)常見(jiàn)的電路交換網(wǎng)絡(luò)的例子。然而,由于電路交換需要提前分配資源,并且在通信過(guò)程中保持連接,因此效率較低且不適合大量短時(shí)間通信的場(chǎng)景。
  • 電路交換的缺點(diǎn)是所占帶寬固定,網(wǎng)絡(luò)資源利用率低。在電路交換系統(tǒng)中,物理線路的帶寬是預(yù)先分配好的。對(duì)于已經(jīng)預(yù)先分配好的線路,即使通信雙方?jīng)]有數(shù)據(jù)要交換,線路帶寬也不能為其他用戶所使用,從而造成帶寬的浪費(fèi)。此外,電路交換建立連接所需的時(shí)間比較長(zhǎng)。

1.5.2 ??分組交換??

  • 分組交換技術(shù)將需要傳輸?shù)男畔澐譃榫哂幸欢ㄩL(zhǎng)度的分組(Packet,也稱為包),以分組為單位進(jìn)行存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。 每個(gè)分組都載有接收方地址和發(fā)送方地址的標(biāo)識(shí),便于在網(wǎng)絡(luò)中尋址﹔網(wǎng)絡(luò)中的傳送設(shè)備則根據(jù)這些地址進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā),使信息最終傳遞到目的節(jié)點(diǎn)。
  • 由于采用動(dòng)態(tài)復(fù)用的技術(shù)來(lái)傳送各個(gè)分組,雖然任意時(shí)刻線路總是被某個(gè)分組獨(dú)占,但線路的帶寬在統(tǒng)計(jì)上得到復(fù)用,從而提高了線路的利用率。
  • 分組交換能夠保證任何用戶都不能長(zhǎng)時(shí)間獨(dú)占某傳輸線路,因而它可以較充分地利用信道帶寬,并且可以達(dá)到處理并行交互式通信的能力。IP電話就是使用分組交換技術(shù)的一種新型電話。
  • 但是在分組交換中,數(shù)據(jù)要被分割成分組,而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也需要逐一對(duì)分組實(shí)行轉(zhuǎn)發(fā),這使得分組交換引入了更大的端到端延遲。由于每個(gè)分組都要載有額外的地址信息,因此同樣的有效數(shù)據(jù)實(shí)際上需要占用更多的帶寬資源。另外由于來(lái)自多對(duì)通信節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)復(fù)用同一個(gè)信道,突發(fā)的數(shù)據(jù)可能造成信道的擁塞。所有這些使得分組交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和協(xié)議需要具備處理尋址、轉(zhuǎn)發(fā)、擁塞等能力,這也加大了對(duì)分組交換網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理能力和復(fù)雜程度的要求。

1.5.3 ??補(bǔ)充:IP電話??

  • QQ和微信電話都屬于IP電話。IP電話也被稱為VoIP(Voice over Internet Protocol),它是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或任何基于IP的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行語(yǔ)音通信的技術(shù)。
  • 在IP電話中,語(yǔ)音信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)包,并通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)絡(luò)傳輸。這些數(shù)據(jù)包然后在接收端重新組裝,以重新創(chuàng)建語(yǔ)音信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)用戶之間的實(shí)時(shí)語(yǔ)音通信。IP電話提供了一種成本效益高且高效的替代傳統(tǒng)的電路交換電話(固定電話通話),在現(xiàn)代通信系統(tǒng)和應(yīng)用中廣泛用于語(yǔ)音通信服務(wù),包括QQ和微信。它們提供IP電話功能,允許用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)使用數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接相互進(jìn)行語(yǔ)音通話。

IP電話(Internet Protocol Telephony),也稱為VoIP(Voice over Internet Protocol),是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)絡(luò)傳輸語(yǔ)音通信的技術(shù)。它是一種數(shù)字化的語(yǔ)音通信方式,通過(guò)將語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)包并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸,實(shí)現(xiàn)用戶之間的語(yǔ)音通話。

  • IP電話的工作原理如下:

    1. 數(shù)字化語(yǔ)音信號(hào):在IP電話通話開(kāi)始時(shí),用戶的語(yǔ)音信號(hào)首先被轉(zhuǎn)換成數(shù)字化的數(shù)據(jù)流。這個(gè)過(guò)程稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換,將模擬的語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
    2. 數(shù)據(jù)分組:數(shù)字化的語(yǔ)音數(shù)據(jù)被劃分成較小的數(shù)據(jù)包。每個(gè)數(shù)據(jù)包包含一小段語(yǔ)音數(shù)據(jù)以及一些額外的控制信息,如源地址、目的地址和時(shí)間戳等。
    3. IP傳輸:這些數(shù)據(jù)包通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)或其他IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。由于IP網(wǎng)絡(luò)具有廣泛的覆蓋范圍和高速傳輸能力,因此可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程語(yǔ)音通信。
    4. 數(shù)據(jù)重組:在接收端,數(shù)據(jù)包被重新組裝成連續(xù)的語(yǔ)音信號(hào)。這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換,將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)還原成模擬的語(yǔ)音信號(hào)。
    5. 語(yǔ)音通話:重新組裝的語(yǔ)音信號(hào)在接收端被傳送到聽(tīng)筒或揚(yáng)聲器,使用戶可以聽(tīng)到對(duì)方的聲音。
  • IP電話的優(yōu)點(diǎn)包括:

    1. 成本效益:相較于傳統(tǒng)的電路交換電話,IP電話可以利用現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)或IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信,避免了長(zhǎng)途通話費(fèi)用,特別是在國(guó)際通話方面。
    2. 靈活性:IP電話可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸?shù)木C合通信,使得通信方式更加靈活多樣。
    3. 全球性:由于基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議,IP電話可以跨越地理和國(guó)界進(jìn)行通信,實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的語(yǔ)音通話。
    4. 功能豐富:IP電話支持諸如語(yǔ)音郵件、會(huì)議通話、文件共享等高級(jí)功能,擴(kuò)展了通信的用途。

1.6 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的衡量指標(biāo)

  • 帶寬(Bandwidth)和延遲(delay)是衡量網(wǎng)絡(luò)性能的兩個(gè)重要指標(biāo)。
  • 帶寬分為模擬帶寬和數(shù)字帶寬。
  1. 帶寬(Bandwidth):

    • **帶寬指的是網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的能力或速率,通常以每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量(比特/秒或字節(jié)/秒)來(lái)表示。**它表示在單位時(shí)間內(nèi)從一個(gè)點(diǎn)到另一個(gè)點(diǎn)傳輸數(shù)據(jù)的能力。
    • 帶寬可以理解為網(wǎng)絡(luò)的"管道"大小,越大的帶寬意味著網(wǎng)絡(luò)可以支持更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。帶寬通常用來(lái)描述網(wǎng)絡(luò)連接的速度,比如家庭寬帶的帶寬可以是幾百兆比特每秒(Mbps)或幾千兆比特每秒(Gbps)。
  2. 延遲(Delay):
    延遲是指數(shù)據(jù)從發(fā)送端到接收端所經(jīng)歷的時(shí)間,也稱為數(shù)據(jù)包傳輸?shù)臅r(shí)延。延遲包含多個(gè)組成部分:

    • 傳播延遲(Propagation Delay):數(shù)據(jù)在物理媒體(如光纖、電纜等)中傳播所需的時(shí)間,取決于信號(hào)傳輸速度和距離。
    • 處理延遲(Processing Delay):數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(如路由器、交換機(jī))上進(jìn)行處理所需的時(shí)間。
    • 排隊(duì)延遲(Queuing Delay):數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的緩沖區(qū)中等待處理所需的時(shí)間。
    • 傳輸延遲(Transmission Delay):將數(shù)據(jù)包從發(fā)送端發(fā)送到接收端所需的時(shí)間,取決于帶寬和數(shù)據(jù)包大小。

延遲是一個(gè)關(guān)鍵的性能指標(biāo),特別對(duì)于實(shí)時(shí)應(yīng)用如語(yǔ)音通話、視頻會(huì)議和在線游戲等,延遲的高低直接影響到用戶體驗(yàn)。較低的延遲可以使通信更加實(shí)時(shí)和流暢。

1.7 ????網(wǎng)絡(luò)及標(biāo)準(zhǔn)化組織

  1. 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(International Organization for Standardization,ISO):世界上最著名的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織之一,該組織負(fù)責(zé)制定大型網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn),包括與Internet相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。ISO提出了OSI參考模型。OSI參考模型描述了網(wǎng)絡(luò)的工作機(jī)制,為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建了–個(gè)易于理解的、清晰的層次模型。
  2. 電氣和電子工程師協(xié)會(huì):IEEE由計(jì)算機(jī)和工程學(xué)專業(yè)人士組成,是世界上最大的專業(yè)組織之一。主要提供了網(wǎng)絡(luò)硬件的標(biāo)準(zhǔn),使各廠商生產(chǎn)的硬件設(shè)備能相互連通。**IEEELAN標(biāo)準(zhǔn)是當(dāng)今居于主導(dǎo)地位的LAN標(biāo)準(zhǔn)。**它定義了802.x協(xié)議族,其中比較著名的有802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、802.4令牌總線網(wǎng)(Token Bus)標(biāo)準(zhǔn)、802.5令牌環(huán)網(wǎng)(Token Ring)標(biāo)準(zhǔn)、802.11無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)標(biāo)準(zhǔn)等。
  3. 美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(American National Standards Institute,ANSI):它是一個(gè)由公司、政府和其他組織成員組成的自愿組織。它有將近1000個(gè)會(huì)員,而且本身也是ISO的一個(gè)成員。著名的**美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)信息交換碼(ASCII)**就是被用來(lái)規(guī)范計(jì)算機(jī)內(nèi)的信息存儲(chǔ)的ANSI標(biāo)準(zhǔn)。光纖分布式數(shù)據(jù)接口(Fiber Distributed Data Interface,FDDI)也是一個(gè)適用于局域網(wǎng)光纖通信的 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)。
  4. 國(guó)際電信聯(lián)盟(International Telecommunication Union,ITU):其前身是國(guó)際電報(bào)電話咨詢委員會(huì)(CCITT)。ITU共分為3個(gè)主要部門(mén),ITU-R負(fù)責(zé)無(wú)線電通信;ITU-D是發(fā)展部門(mén);而ITU-T負(fù)責(zé)電信行業(yè)。它定義了很多作為廣域連接的電信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn),眾所周知的有X.25、幀中繼(Frame Relay)等。
  5. **Internet架構(gòu)委員會(huì)(Internet Architecture Board,IAB)??*下設(shè)工程任務(wù)委員會(huì)(IETF)、研究任務(wù)委員會(huì)(IRTF)、號(hào)碼分配委員會(huì)(IANA)等,負(fù)責(zé)各種Internet標(biāo)準(zhǔn)的定義,是目前最具影響力的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織。
  6. 電子工業(yè)協(xié)會(huì)(Electronic Industries Association,EIA):EIA的主要成員是電子產(chǎn)品公司和電信設(shè)備制造商。它也是ANSI的成員。EIA 主要定義了大量設(shè)備間電氣連接和數(shù)據(jù)物理傳輸?shù)臉?biāo)準(zhǔn)。其中最廣為人知的標(biāo)準(zhǔn)是RS-232(或稱 EIA-232),它已成為大多數(shù)PC與調(diào)制解調(diào)器或打印機(jī)等設(shè)備通信的規(guī)范。
  7. 因特網(wǎng)工程特別任務(wù)組(Internet Engineering Task Force,IETF):IETF是一個(gè)由互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)工程專家自發(fā)參與和管理的國(guó)際機(jī)構(gòu),其成員包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)者、制造商﹑研究人員以及所有對(duì)因特網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和持續(xù)發(fā)展感興趣的個(gè)人或組織。它分為數(shù)百個(gè)工作組,分別處理因特網(wǎng)的應(yīng)用、實(shí)施、管理、路由、安全和傳輸服務(wù)等不同方面的技術(shù)問(wèn)題。這些作組同時(shí)也承擔(dān)著對(duì)各種規(guī)范加以改進(jìn)發(fā)展,使之成為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的任務(wù)。

1.8 ????計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)是為了確保不同廠商的設(shè)備能夠互相通信,以及確保網(wǎng)絡(luò)通信的穩(wěn)定和安全。標(biāo)準(zhǔn)化組織負(fù)責(zé)制定和發(fā)布這些協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),以促進(jìn)全球范圍內(nèi)的互操作性。

  1. TCP/IP協(xié)議:TCP/IP是互聯(lián)網(wǎng)最基本的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),它定義了數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸和路由方式。TCP/IP協(xié)議是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簇,包含多個(gè)協(xié)議,如IP(Internet Protocol)、TCP(Transmission Control Protocol)、UDP(User Datagram Protocol)等。TCP/IP協(xié)議是由美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署(DARPA)和互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)共同制定和維護(hù)的。

  2. HTTP協(xié)議:HTTP(Hypertext Transfer Protocol)是用于在Web瀏覽器和Web服務(wù)器之間傳輸超文本的協(xié)議。HTTP是由IETF負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化。

  3. DNS協(xié)議:DNS(Domain Name System)是用于將域名轉(zhuǎn)換成IP地址的協(xié)議,它使得用戶可以通過(guò)易于記憶的域名訪問(wèn)網(wǎng)站,而不需要記住復(fù)雜的IP地址。DNS協(xié)議也是由IETF標(biāo)準(zhǔn)化的。

  4. Ethernet標(biāo)準(zhǔn):Ethernet是一種常見(jiàn)的局域網(wǎng)技術(shù),它規(guī)定了計(jì)算機(jī)在局域網(wǎng)中如何進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。Ethernet標(biāo)準(zhǔn)由IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)標(biāo)準(zhǔn)化,其中最為常見(jiàn)的是IEEE 802.3標(biāo)準(zhǔn)。

  5. Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn):Wi-Fi是無(wú)線局域網(wǎng)技術(shù),它允許計(jì)算機(jī)和其他設(shè)備通過(guò)無(wú)線信號(hào)進(jìn)行通信和連接到互聯(lián)網(wǎng)。Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)也由IEEE標(biāo)準(zhǔn)化,其中最為常見(jiàn)的是IEEE 802.11系列標(biāo)準(zhǔn)。

  6. TLS/SSL協(xié)議:TLS(Transport Layer Security)和SSL(Secure Sockets Layer)是用于加密網(wǎng)絡(luò)通信的安全協(xié)議,確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的機(jī)密性和完整性。TLS/SSL協(xié)議也由IETF標(biāo)準(zhǔn)化。

  7. ITU標(biāo)準(zhǔn):國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU,International Telecommunication Union)是聯(lián)合國(guó)的一個(gè)專門(mén)機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)制定通信和網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。例如,ITU制定了H.264視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和G.711音頻編碼標(biāo)準(zhǔn)等。文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-517909.html

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    網(wǎng)絡(luò)互連就是將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接在一起,完成數(shù)據(jù)共享。數(shù)據(jù)共享本質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸,即計(jì)算機(jī)之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳輸數(shù)據(jù),也稱為網(wǎng)絡(luò)通信。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)互連的規(guī)模不同,可以劃分為局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。 局域網(wǎng),即 Local Area Network,簡(jiǎn)稱LAN。Local 即標(biāo)識(shí)了局域網(wǎng)是本地,局部組

    2024年02月06日
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  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 功能 發(fā)展階段 組成 分類

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 功能 發(fā)展階段 組成 分類

    具體理解 數(shù)據(jù)通信即傳送數(shù)據(jù) 資源共享硬件可以想到網(wǎng)絡(luò)式打印機(jī)(打印機(jī)有ip地址,可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與打印機(jī)連接然后發(fā)出打印請(qǐng)求),軟件共享即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程訪問(wèn)進(jìn)而能夠使用其電腦上的軟件,數(shù)據(jù)共享可以想到百度文庫(kù)之類的 分布式處理 (Hadoop) Hadoop是一個(gè)由Apach

    2024年01月19日
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  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

    目錄 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 1.第一階段遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)階段----60年代以前: 2.第二階段多機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)階段----60年代中期: 3.第三階段標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段----70年代末: 4.第四階段網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段一90年代: 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)--下一代網(wǎng)絡(luò) 21世紀(jì)的重要特征就是數(shù)

    2024年03月18日
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  • [計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)]基本概念

    [計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)]基本概念

    目錄 1.ip地址和端口號(hào) 1.1IP地址 1.2端口號(hào) 2.認(rèn)識(shí)協(xié)議 2.1概念: 2.2知名協(xié)議的默認(rèn)端口 3.五元組 4.協(xié)議分層 4.1分層的作用 4.2OSI七層模型 4.3TCP/IP五層(四層)模型 ?編輯4.4網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)應(yīng)的分層: ?編輯以下為跨網(wǎng)段的主機(jī)的文件傳輸:數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)到另一臺(tái)計(jì)算機(jī)傳輸過(guò)

    2024年01月24日
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  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念匯總

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念匯總

    應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。 應(yīng)用層 :為應(yīng)用程序提供交互服務(wù)。在互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用層協(xié)議很多,如域名系統(tǒng)DNS、HTTP協(xié)議、SMTP協(xié)議等。 傳輸層 :負(fù)責(zé)向兩臺(tái)主機(jī)進(jìn)程之間的通信提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。傳輸層的協(xié)議主要有傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)協(xié)議

    2024年02月15日
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  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)概念整理-第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述【期末復(fù)習(xí)|考研復(fù)習(xí)】

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)重點(diǎn)概念整理-第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述【期末復(fù)習(xí)|考研復(fù)習(xí)】

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)復(fù)習(xí)系列文章傳送門(mén): 第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 第二章 物理層 第三章 數(shù)據(jù)鏈路層 第四章 網(wǎng)絡(luò)層 第五章 傳輸層 第六章 應(yīng)用層 第七章 網(wǎng)絡(luò)安全 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)整理-簡(jiǎn)稱縮寫(xiě) 給大家整理了一下計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的重點(diǎn)概念,以供大家期末復(fù)習(xí)和考研復(fù)習(xí)的時(shí)候使用。 參

    2024年02月07日
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  • 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)概念入門(mén)

    計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò):網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)概念入門(mén)

    網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景: ??最初的計(jì)算機(jī)是單機(jī),那么單機(jī)是這樣傳輸數(shù)據(jù)的:A單機(jī)和B單機(jī),在A單機(jī)處理完數(shù)據(jù)后,將裝有數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)介質(zhì)交付給B單機(jī),然后B單機(jī)讀取數(shù)據(jù)并處理。毫無(wú)疑問(wèn),這樣太麻煩了。 ??因此逐步誕生了網(wǎng)絡(luò)的概念,使用網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸,大大提

    2024年02月13日
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