計算機網路概述(一)

Jerome Wayne發表於2020-12-05

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前言

在現如今的21世紀,是一個以網路為核心的資訊時代。資訊時代什麼最有價值,那當然就是資料資訊了,而資訊時代的特徵就是數字化網路化資訊化
事實上,我們所熟知的網路有三大類,即電信網路、有線電視網路和計算機網路。

  • 電信網路負責向使用者提供電話、電報及傳真的服務
  • 有線電視網路負責向使用者傳送各種電視節目。
  • 計算機網路則是使用者能夠在計算機之間傳送資料檔案。

隨著技術的發展,電信網路和有限電視網路都逐漸融入了現代計算機網路。
20世紀90年代以後,以Internet為代表的計算機網路得到了飛速的發展,Internet是由數量極大的各種計算機網路互連起來的,因此採用網際網路這個譯名能體現出Internet的主要特徵。而對於僅在區域性範圍互連起來的計算機網路,只能稱之為互連網,而不是網際網路

那麼什麼是網際網路呢?

我們日常所接觸的互連網,像是上網衝浪,查閱資訊,網上聊天,看視訊,其實都是網際網路在我們生活中的應用。
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計算機網路是由若干結點和鏈路組成,將通訊裝置與線路連線起來,由功能完善的軟體實現資源共享和資訊傳遞的系統。
如下圖,我們看到幾臺計算機通過幾條鏈路連線到一個集線器上,這就構成了一個簡單的計算機網路。而網路之間再經由路由器相互連線,這就構成了一個一定範圍的計算機網路,這樣的網路稱為互連網。因此互連網是網路的網路(network of network)。
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而像這樣的覆蓋全球的網路就是網際網路

  • 以小寫字母i開頭的internet(互連網)是一個通用名次,它泛指由多個計算機網路互連而成的計算機網路。
  • 而以大寫字母I開頭的Internet(網際網路/因特網)則是一個專用名詞,它指當前全球最大的、開放的、有眾多網路相互連線而成的特定網際網路,它採用TCP/IP協議簇作為通訊的規則,其前身是美國的ARPANET。

網際網路發展的三個階段

第一階段:以單個網路ARPANET(阿帕網)向網際網路發展的過程。

  • 1969年,美國高階研究計劃局(Advanced Research Projects Agency)的ARPANET投入執行,它被認為是當今網際網路(Internet)的前身。
    阿帕網網際網路的鼻祖

  • 但到了20世紀70年代中期,人們就已經認識到不可能僅用一個單獨的網路承擔起所有通訊問題,所以ARPA又開始研究多種網路互聯的技術,這就是現今網際網路的雛形。

  • 1990年ARPANET正式宣佈關閉,因為它的實驗任務已經完成。

第二階段:劃分結構的網際網路。

  • 1985年,美國國家科學基金會NSF(National Science Foundation)圍繞六個大型計算機中心建設了一個分為主幹網、地區網和企業網(或校園網)三級結構的計算機網路,即國家科學基金網(NSFNET)。其範圍覆蓋了近乎全美國重要的大學和研究機構。
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  • 1991年,NSF和其他政府機構開始認識到,網際網路勢必要擴大其使用範圍,而若是擴大範圍,網路上的通訊量急劇增大,網際網路也需擴大其容量。於是美國政府決定將網際網路的主幹網轉交給私人公司來經營,並對接入網際網路的單位收費。

第三階段:多層次IPS結構的網際網路。

  • 1993年,政府機構開始不再負責網際網路的運營,這就出現了一個新的名詞:網際網路服務提供者(Internet Service Provider)也稱為網際網路服務提供商。如中國移動、中國聯通和中國電信就是我國較為知名的ISP。
    ISP可以從網際網路管理機構申請到很多IP地址,並同時擁有通訊線路和路由器等聯網裝置,因此任何機構和個人只要向某個ISP繳納一定的費用,就可以從該ISP獲取到IP地址,並從該ISP接入到網際網路。我們所說的“上網”就是指利用從某ISP獲取的IP地址接入網際網路。現在的網際網路早已不是某一個組織所擁有的,而是全球無數的大大小小的ISP共同擁有的。因此IP地址管理機構只是把一批IP地址有償租賃給經審查合格的ISP。

ISP的分層根據服務範圍的大小以及所擁有的IP地址數量的不同分為:主幹ISP地區ISP本地ISP

  • 主幹ISP由幾個專門的公司建立和維持,服務面積最大,並且還擁有高速主幹網。
  • 地區ISP則是一些較小的ISP。這些地區ISP通過一個或多個主幹ISP連線起來。

本地ISP給使用者提供直接服務。本地ISP可以連線到地區ISP,也可以直接連線到主幹ISP。本地ISP可以是一個提供網際網路服務的公司,也可以是一個擁有網路並向自己的僱員提供服務的企業,或者是一個執行自己的網路的非盈利機構(如大學)。
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隨著網際網路上資料流量的極具增長,人們開始研究如何更快地轉發分組,以及如何更加有效地利用網路資源。於是網際網路交換點IXP(Internet Xchange Point)就出現了。網際網路交換點IXP的主要作用就是允許兩個網路直接相連並交換分組,而不需要在通過第三個網路來轉發分組。這樣既減少了轉發延遲,也降低了成本。

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