第一章：計算機網路和因特網

有時不禁會疑問：計算機相關專業考研為啥要考計算機網路、組成原理和作業系統，再經歷了一些程式設計中所遇到的問題之後，可以很乾脆的回答自己的疑問，它是非常必要的。比如，檔案與IO，套接字程式設計，程式與執行緒等等，當前對於這些東西而言，你可能還未感覺到我的疑問所在，但是當你瞭解過Netty，JVM等知識點後，也許就會跟我有同樣的疑問。我本人也是在學習的過程中，意會到了自己的短板所在，因為這些知識可能才是更為寶貴的財富，相比於學習web的各種框架而言，我們不應該把自己培養成為職業技術學校的專業人才。

寫在前面：想以這種寫部落格的形式以督促自己看完這本書的同時又提高自己的學習質量，每章更新！

計算機網路結構

其結構主要由三部分組成：即網路邊緣、接入網和網路核心，接下來將對這三部分做詳細介紹。

網路邊緣

顧名思義，指網路結構的最外層，如何稱呼接入網路的手機、個人PC或伺服器呢？為此引入端系統的概念：通常指與因特網相連的計算機或其他裝置，端系統也稱為主機。

接入網

在介紹接入網之前，先了解下物理媒介，將會使得後續的理解更加容易一些。

物理媒介

物理媒介分為導引型媒體和非導引型媒體，對於導引型媒體而言，電波沿著固體媒體前行，如電纜，雙絞電纜或同軸電纜；對於非導引型媒體，電波在空氣或外層空間中傳播，例如在無線區域網或數字衛星頻道中。

1. 雙絞銅線：由兩根隔離的銅線組成，以規則的螺旋形式排列著，廣泛用於電話網。
2. 同軸電纜：與雙絞線類似，由兩個銅導體組成，但是這兩個導體是同心的而不是並行的，廣泛應用於電纜電視系統。
3. 光纖：是一種細而柔軟，能夠導引光脈衝的媒體，每個脈衝表示一個位元，可支援極高的位元速率，不受電磁干擾，訊號衰減極低，成為長途引導性傳輸媒體。
4. 陸地無線電通道：無線電通道承載電磁頻譜中的訊號，不需要安裝物理線路，具有穿透牆壁，提供與移動使用者的連線以及長距離承載訊號的能力。
5. 衛星無線電訊號：由一顆通訊衛星連線兩個或多個位於地球的微波發射方/接收方，它們被稱為地面站，該衛星在一個頻段上接受傳輸，使用一個轉發器再生訊號，並在另一個頻率上傳輸訊號。

在介紹了物理媒介之後，我們開始接入網的學習。首先什麼是接入網，它的概念是：指將端系統連線到其邊緣路由器的物理鏈路。下面我們介紹接入網的幾種方式。

家庭接入：DSL、電纜、FTTH、撥號和衛星

數字使用者線（DSL），Digital Subscriber Line，其接入是從本地電話接入的本地電話公司處獲得DSL因特網接入。每個使用者的DSL調變解調器使用現有的電話線（雙絞銅線）與位於本地電話公司的本地中心局中的數字使用者線接入複用器DSLAM（Digital Subscriber Line Access Multiplexer）來交換資料。家庭的DSL調變解調器得到數字資料後將其轉換為高頻音，通過電話線傳輸給本地中心局，在DSLAM處將模擬訊號轉換為數字形式。
家庭電話網同時承載了資料和傳統的電話訊號：高速下行通道：位於50KHz到1MHz頻段；中速上行通道：位於4KHz到50kHz頻段；普通的雙向電話通道，位於0到4KHz頻段。由於上行速率和下行速率是不同的，所以這種接入稱為不對稱的。
在使用者一側，一個分頻器把到達家庭的資料訊號和電話訊號分隔開來，並將資料訊號轉發給DSL調變解調器。在本地電話公司一側，在本地中心局中，DSLAM把資料和電話訊號分隔開，並將資料送往因特網中。數百上千個家庭與同一個DSLAM相連。
電纜因特網接入： cable Internet access， 利用有線電視公司現有的有限電視基礎設施獲得因特網接入，光纜將電纜頭端連線到地區樞紐。在電纜頭端使用同軸電纜到達各家各戶，由於使用到了光纖和同軸電纜，故稱為混合光纖同軸（Hybrid Fiber Coax，HFC）。在電纜頭端，電纜調變解調器端接收系統（Cable Modem Termination System，CMTS）將模擬訊號轉換回數字訊號，在使用者一側，電纜因特網接入需要電纜調變解調器，與DSL調變解調器類似，將HFC網路劃分為上行和下行兩個通道，通常也是不對稱的。電纜因特網接入的一個重要特徵是共享廣播媒體，由頭部端傳送的每個分組向下行經每段鏈路到每個家庭，每個家庭傳送的每個分組經上行通道向頭部傳輸。
FTTH：Fiber To The Home，光纖到戶，存在兩種光纖分佈體系結構，主動光纖網路（AON）或被動光纖網路（PON），關於PON，每個家庭具有一個光纖網路端接器（Optical NetWork Terminator，ONT），由專門的光纖連線到鄰近的分配器，該分配器把一些家庭集結到一根共享的光纖，該光纖再連線到本地電話和公司的中心局中的光纖線路端接器（Optical Line Terminator,OLT），該OLT提供了光訊號和電訊號之間的轉換，經過本地電話公司路由器與因特網相連。在PON體系結構中，所有從OLT傳送到分配器的分組在分配器處複製。
關於企業接入和廣域網無線接入需要後續知識。

網路核心

網路核心指由互聯因特網端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路。