计算机网络 - 技术栈

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计算机网络已成为信息社会的命脉和知识经济的重要基础，对社会经济的发展及对社会生活的很多方面都已产生了不可估量的影响。

计算机网络的定义与分类

计算机网络没有一个明确和统一的定义，百度百科中的解释为将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路和通信设备连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理协调下，实现资源共享和信息传递。
由计算机网络的定义可知，计算机网络由硬件设备、软件系统和通信协议三部分组成。硬件设备主要包括主机（如计算机、智能手机等）、通信链路（如光纤、双绞线等）、交换设备（如路由器、交换机等）和通信处理机（如网卡）等，它们负责传输和处理数据；
软件系统包括操作系统、应用程序等，它们通过控制硬件设备完成网络的各种功能；
通信协议则是计算机之间进行通信所遵循的规则和标准，保证数据传输的稳定、可靠。

计算机网络的分类标准各种各样，从覆盖范围角度划分是目前大家都认可的分类标准。按这个标准可以将计算机网络划分为个人区域网 、局域网 、城域网 和广域网 。

1️⃣ 个人区域网（Personal Area Network，PAN）

个人区域网是指个人范围的计算机设备（如计算机、手机、网络打印机等）组成的通信网络，其覆盖范围约为10m，主要用于家庭和办公室。

2️⃣ 局域网（Local Area Network，LAN）

局域网是最常见、应用最广的一种网络，是局部地区范围内的网络，几乎每个单位都有自己的局域网，其覆盖范围较小，通常为几米至10km，在计算机数量配置上没有太多的限制，少则两台，多则几百台。

3️⃣ 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）

城域网与局域网相比，其扩展的距离更长，连接的计算机数量更多，可以说是局域网的延伸，其覆盖范围可以为10~100km，通常是在一个城市。一个城域网通常连接着多个局域网，如连接高校的LAN、医院的LAN、公司企业的LAN等。

4️⃣广域网（Wide Area Network，WAN）

广域网一般是将不同城市之间的LAN或MAN互连，其覆盖范围比城域网更广，通常为几百千米到几千千米。
计算机网络除按覆盖范围划分外，还可以按传输技术（广播式网络和点对点网络）、拓扑结构（总线型、环型和星型）、使用者（公用网和专用网）及传输介质（有线网和无线网）等进行分类。

互联网（Internet）也称因特网，是指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接，并采用TCP/IP协议作为通信协议而形成的网络，其前身是ARPANET。
注意:

在网络中还有术语------互连网，泛指由多个计算机网络互连而成的计算机网络，网络之间的通信协议可以任意选择。

互联网的标准化工作对互联网的发展起到了非常重要的作用。1992年1月成立了国际互联网协会（Internet Society，ISOC），以对互联网进行全面管理。ISOC设有互联网体系结构委员会（Internet Architecture Board，IAB）,负责管理互联网有关协议的开发。
IAB下又设有互联网工程部（Internet Engineering Task Force，IETF）和互联网研究部（Internet Research Task Force，IRTF），其中IETF主要负责协议的开发和标准化，IRTF主要研究一些需要长期考虑的问题，如协议、应用、体系结构等。

边缘部分主机间的通信方式为客户服务器方式和对等连接方式。下面分别对这两种方式进行介绍：
（1）客户-服务器方式
客户（Client）和服务器（Server）是指通信中的应用进程，因此客户服务器（Client/Server，C/S）方式是进程间服务与被服务的关系。客户是服务请求方，服务器是服务响应方，即提供服务。这种方式在互联网中最常用，如我们使用浏览器打开网页、发送电子邮件、微信聊天等。
（2）对等连接方式
对等连接（Peer to Peer，P2P）是指主机在通信时不再区分是服务请求方还是服务响应方，只要主机都运行P2P程序，它们就可以平等地、对等连接通信。双方可以下载对方已存储在硬盘中的共享文件，因此这种方式也称P2P文件共享。

交换技术是指主机之间、通信设备之间或主机与通信设备之间交换信息采用的数据格式和交换装置的方式。在通信网络的发展过程中，先后出现了电话网、电报网和计算机网络，不同的网络使用的交换技术不同。

在源节点和目的节点之间建立一条专用的通路用于传送数据，包括建立连接、数据传输和释放连接三个阶段。最典型的电路交换网是传统的电话网，该类网络的主要特点是整个报文的比特流连续地从源点直达终点，如同是在一条管道中传送。
优点是数据直接传输、时延小；
缺点是线路利用率低、不能充分利用线路容量、不便于进行差错控制。

报文交换的过程是用户数据加上源地址、目的地址、校验码等辅助信息，然后封装成报文，再将整个报文传送到相邻节点，相邻节点将报文全部存储后，再转发给下一个节点，重复这一过程直至到达目的节点。每个报文可以单独选择到达目的节点的路径。

较长的报文一般不适宜直接传送，如果报文太长，则对交换节点的缓存容量有很大的需求，在差错处理方面也会比较低效。因此需要将较长的报文划分成若干个较小的等长数据段，在每个数据段前添加首部（Header），首部由一些必要的控制信息（如源地址和目的地址等）组成，这样就构造出了一个个分组（Packet）。

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