前面學習的計算機原理和作業系統都是介紹的單個計算機運行的原理,現在的生活都離不開網絡,那麼網絡到底是什麼呢?獨立的計算機是如何逐漸形成遍布世界的龐大網絡的呢?這就是計算機網絡技術這本書講解的內容。
計算機網絡技術分為九個章節,網絡技術概論→數據通信基礎→網絡協議和體系結構→區域網技術→網絡互聯技術→網絡應用技術→網絡管理技術→網絡作業系統→計算機網絡安全。學習這本書之前要明白我是懷著什麼目的去學習它的。最重要的就是了解網絡是如何構成的以及它目前在我們生活中的應用方式!
計算機最開始是在美國的大學裡面研究出來用於計算一些複雜的比如飛彈航線這些實際需要大量計算的數學問題,後來逐步的發展成為可以解決多學科的運算問題的機器和數據儲存庫。那時候人們還沒有辦法進行遠距離直接交流,更別說學校教授之間的學術討論了。為了解決這個問題,美國把四所大學裡面的計算機用線連接起來,讓這四所大學能夠相互之間通過計算機進行數據交換和共享。這四所大學的計算機連接起來組成的網絡就構成了一個小小的區域網,這也是現在網際網路最開始的雛形。後來越來越多大學的計算機也通過連線接入這個網絡來實現和大家信息共享,美國國防部就開始接手這個網絡的管理工作,對這個網絡命名為ARPANET。與此同時,在美國其他地方,也有很多組織和個人也擁有了個人計算機,他們之間也相互進行了連接,形成了一個個相對獨立的區域網,這些不同組織形成的一個個區域網在內部能夠進行信息通信和資源共享。後來,這些相互獨立的區域網也想要進行區域網之間的連接和通信,但是由於這些不同區域網的連接方式和硬體設備等技術標準不相同,連接起來會比較麻煩,所以美國成立了一個國際標準協會,這個標準協會制定了一些通用標準,號召大家在技術層面都按照這個標準來執行,這樣方便大家相互連接。後來大家按照一定的標準協議把獨立的區域網都相互連接起來,最終就形成了現在的internet網際網路。
計算機之間在網絡中通信主要是靠材料介質傳播信號,分為兩種,一種是有線信道,還有一種是無線信道。
有線信道就是平時看到的電纜和光纖,電纜裡面是金屬材料,光纖裡面是光導纖維。電纜通過金屬的導電性將信號轉換為電荷,電荷的正負極就代表數據0和1來進行數據傳輸。而光導纖維則是利用光的折射傳播原理將光的折射代表成0和1來進行數據傳送,光的傳播速度肯定比電快而且損耗小,所以光纖的傳播速度和傳播信息的量就更快更大。當然光纖的價格肯定也就更貴。區域網內部之間計算機連接的距離都比較短而且信息量比較小,一般用電纜連接。區域網之間或者城市之間進行數據傳播的距離遠而且信息量大,一般會用到光纖傳播。
無線信道一般應用就是無線網和流量,它主要的原理就是電磁波在空氣當中的傳播。無線路由器或者基站通過有線信道進行連接,然後不斷向空氣發出電磁波,計算機內的無線網卡或者手機內的射頻接收裝置接收路由器或者基站發來的電磁波,然後轉化成數據形成信息,同理向外傳播信息也是這個道理。
通過有線和無線信道就把所有的設備進行了連接,構成了一張龐大的信息通信網絡。當然,如此龐大的數據連接網絡肯定需要中間樞紐裝置進行協調轉換,比如交換機和路由器。不同設備和不同區域網之間的數據傳送也要遵循同一個協議和條件才能互通,比如TCP/IP協議。TCP屬於數據傳輸過程中的控制協議,就相當於數據在這麼複雜並且龐大的網絡中傳輸要聽TCP的統一指揮,不然就會亂套,就想交通一樣,車輛要按照指示燈和交通規則來統一的運行。而IP協議就是給在這個網絡中的每一個設備一個唯一的地址,也跟門牌號一樣,數據傳輸給哪裡,從哪裡傳輸出去的都是要有這個IP位址進行識別,IP位址是由美國標準協會頒發的,就是一串數字,比如255.255.255.135。每個傳輸數據的站點都有一個這樣的IP位址,用來標識自己,方便數據能準確找到方向。
當形成了這樣一個可以交換數據的網絡,就會產生各種各樣基於這個網絡的相關應用,叫做網絡應用。網絡應用一般會採用客戶機對伺服器模式(C/S模式),什麼意思呢?就比如個人的計算機(客戶機)需要打開一個遊戲軟體聯網進行遊戲,個人計算機上呈現的只是遊戲客戶端打開產生的信息,而這些信息其實都是由網絡連線另一端的遊戲伺服器(也就是另外一臺計算機)提供過來的,伺服器也是一臺計算機,只是這臺計算機可能專門用來為連接上它的各個計算機提供遊戲數據的,把這種專用計算機稱之為伺服器,專門用來提供服務的嘛!這種一般要求客戶機上有該伺服器對應的客戶端軟體。經常用到的網絡應用還有一種方式B/S方式(瀏覽器對伺服器方式),這種方式不需要伺服器對應的有客戶端軟體,而是用瀏覽器軟體即可實現,就是把各種客戶端上的服務全部集合在一個瀏覽器軟體上面,各個不同的網頁代表了不同的伺服器提供服務的埠。這種方式只需要有域名伺服器和與其相對的資料庫伺服器就可以。還有一種方式是P2P網絡應用方式(客戶對客戶),如QQ,微信等。這裡就不一一詳細解釋了,道理基本是一樣的。
這裡再著重解釋一下基於瀏覽器裡面的網址系統,也就是網址到底是怎麼回事?網址也叫做域名,每個網址都代表其背後對應的一臺獨立的伺服器提供不同的服務,網址域名是有一套域名體系的,不能重複,就像門牌號一樣不能一模一樣,每一個主機伺服器或者路由器都有一個其在internet網絡上的IP位址,但是這個IP位址很複雜,都是數字難以記憶,因此需要把它轉換為相對來說容易記憶的網址域名,這樣一套IP位址和域名相對應的機制就叫做域名系統DNS。一般為了避免域名重合,採用層級域名劃分的形式把域名進行一層層劃分,例如www.baidu.cn最後面的.cn域名就屬於頂級域名,頂級域名由國際上一個權威機構統一划分給各國,然後各國各地再把下級域名劃分給所屬地區的組織和機構,這樣一層層劃分。不同的區域進行域名管理用不同的伺服器,一般分為根域名伺服器,頂級域名伺服器,權限域名伺服器和本地域名伺服器。這樣就一層層管理下發的網址域名就不存在域名重複的問題了。
到這裡基本對計算機網絡方面也就有了更加深刻的認識,這本書的重點需要理解掌握的部分就結束了。