一.现代通信基础🥝

现代通信基础设施体系科划分为三大基础网络形态：

• 电信网络：以语音通信为核心，提供电话、电报及传真等实时通信服务，采用电信交换技术
• 有线电视网络：专注于单向广播式音视频内容分发，通过同轴电缆或光缆传输
• 计算机网络：主打端到端的数据文件传输，采用分组交换技术

• 当前，传统网络边界已发生实质性突破，呈现融合发展趋势

  二.网络、互联网、英特网🧾

  1.网络（Network）

  物理构成：由若干节点（Node）和链接这些节点的链路（Link）组成

• 节点（Node）：包括计算机（笔记本、服务器等）、网络互联设备（集线器、路由器等）、具有网络功能的设备（联网摄像头、打印机等）
• 链路（Link）：分为有线链路和无线链路

• 

  2.互联网（internet）

  物理构成：网络与网络之间通过路由器互连形成的更大网络。
  
  简单来说，网络就是把计算机连在一起，互联网是把网络通过路由器连在一起

  3.因特网（Internet）

  物理构成：当今世界上最大的互联网，是普通用户日常接触最多的网络，采用 TCP / IP 协议作为通信规则，也是本学科的研究对象

• 三重特性：全球最大的分布式系统；协议栈最完整的参考实现；持续严谨的技术生态
• 分布式系统：由多个独立计算机节点通过网络互联组成的软件系统，节点通过消息传递协同工作，对外表现为统一整体

• 日常表述中，人们常不严格区分互联网和因特网，通常所说的互联网即指因特网

  三.计算机网络的标准定义🥝

  早期定义🧾

  一些互连、自治的计算机的集合，特指以计算机为中心的数据通信系统。

  随着技术发展，尤其物联网普及，该定义已不适用。接下来我们分别从物理构成和服务功能两个方面俩看一下：

  物理构成视角：Internet（互联网）的硬件与软件架构体系🍉

  互联网是覆盖全球的互联网络系统，本质是数十亿异构计算设备基于标准化协议（TCP/IP）构建的全球性互联网络系统，其技术特征与终端构成仍在发展。

  终端设备代际演进	非传统终端设备演进
  1990 年代：桌面 PC、UNIX 工作站、专用 Web 服务器 2000 年代：无线路由器、企业级防火墙 2010 年代：智能手机（iPhone）、平板电脑（iPad） 2020 年代：物联网设备（IoT）、边缘计算节点	1.家庭物联网设备：智能家电、安防系统、可穿戴设备 2.工业物联网应用：智能制造、智慧城市 3.车联网发展：消费级、商用级

  从"计算机"到"端系统"：由于时代的发展，计算机网络已经无法再准确描述当下的互联网环境，所以我们进行了一系列术语上的规范和更新。

  功能服务抽象视角：Internet（互联网）作为分布式应用的基础设施🍉

  当前Internet（互联网）的应用范围早已远超其设计初期所设想的几种简单功能（如文件传输、远程登录），各种意想不到的新应用（如共享出行、在线教育、远程医疗、短视频社交）正持续涌现。

  互联网之所以能够向用户提供如此丰富的服务，根本原因在于它具备两个核心特性：连通性与共享性：

• 连通性 指的是无论地理位置如何，用户之间都可以通过网络建立连接，实现信息的实时交互
• 共享性 则意味着信息资源可以在全球范围内被多个用户访问与使用，从而实现知识、数据和服务的最大化

• 有关计算机网络的一个较好的定义🍂

  计算机网络主要是由一些通用的、可编程的硬件互连而成，而这些硬件并非专门用来实现某一特定目的(例如，传送数据或视频信号)。这些可编程的硬件能够用来传送多种不同类型的数据，并能支持广泛的和日益增长的应用。

  这个较好的定义包含了以下含义:

  • 计算机网络所连接的硬件，并不限于一般的计算机，还包括智能手机、具有网络功能的传感器以及智能家电等智能硬件。定义中的“可编程的硬件”表明这种硬件一定包含有中央处理单元CPU。
  • 计算机网络并非只用来传送数据，而是能够基于数据传送进而实现各种各样的应用，包括今后可能出现的各种应用。

  计算机网络组成🫠

  1.从组成部分看

  由硬件、软件、协议三部分组成

  • 硬件：主机（端系统）、通信链路、交换设备（路由器等）、通信处理器（网卡等）
  • 软件：实现资源共享的软件和方便用户使用的工具软件（聊天程序、E-mail程序等）
  • 协议：计算机网络的核心，规定网络传输数据所遵循的规范

  2.从工作方式看

  分为核心部分和边缘部分

  • 边缘部分：由所有连接到互联网供用户直接使用的主机组成，用于通信和资源共享
  • 核心部分：由大量网络和连接这些网络的路由器组成，为边缘部分提供连通性和交换服务

  

  五.端系统

  基本概念

  系统(主机)是指任何连接到因特网的设备，是网络通信的发起方或接收方，负责生成、处理并消费网络数据，是用户直接与网络交互的窗口。
  由于它们位于网络的“边缘”，因此也被称为边缘设备

  常见的端系统：桌面服务设备，服务器，移动设备，非传统设备等。

  主机

  端系统也叫主机（host），因为它们是运行应用程序的设备。

  根据网络中的角色分工不同，主机分为两类：

  • 客户端：通常是普通用户的设备，如个人电脑、手机等。它们发起请求，获取服务或资源。

  • 服务器：通常是高性能的计算机，专门用于存储和提供资源。

  客户和服务器的角色是动态的。同一台设备可能在不同场景下扮演不同角色。

  随着互联网服务的普及，许多服务器被集中部署在大型数据中心中。这些数据中心由成千上万台服务器组成，负责处理全球范围内的数据请求。这些数据中心通过高速网络互联，确保用户无论身处何地，都能快速访问所需资源。

  端系统的连接🐦‍🔥

  连接方式🧵

  端系统是通过通信链路和分组交换机相互连接，形成完整的数据传输网络。
  通信链路是数据传输的物理或逻辑通道，分组交换机则负责将数据按需转发至目标节点。

  通信链路

  • 物理媒介：同轴电缆、铜线（双绞线）、光纤、无线电频谱等。
  • 核心指标：传输速率（比特每秒，bps 或 bit/s）。
  • 常见速率：Kbps（千比特每秒，如低速物联网设备）、Mbps（兆比特每秒，如家庭宽带、Wi-Fi）、到Gbps（吉比特每秒，如高速光纤、数据中心网络）甚至Tbps（太比特每秒，如骨干网）

  分组交换

  1. 数据分割：当源端系统需要向目的端系统发送数据时，它不会一次性发送整个数据块，而是分割成的较小的数据块(称为数据段)来发送。

  2. 分组构成：为了确保这些数据段能在网络中正确传输并被目的端系统识别和重组，发送端系统为每个数据段添加包含控制信息（如源地址、目的地址、序列号、错误检测码等）的首部。添加了首部的数据段就构成了一个分组，分组是计算机网络中进行数据传输的基本单元。

  3. 传输过程：分组注入网络后，分组交换机（如：路由器、链路层交换机）据分组首部中的目的地址信息，通过存储-转发机制，沿着最佳路径将分组逐跳（Hop-by-Hop）传输。

  4. 数据恢复：目的端系统依据分组首部信息（尤其是序列号）重组分组，恢复初始数据。

  分组交换机是数据传输的核心设备。其基本功能是从通信链路接收分组，并根据目标地址选择一条出通信链路将分组转发至下一跳节点。这一过程实现了数据在复杂网络中的动态路由，是互联网高效运作的基础。
  当前主流的分组交换机包含路由器与链路层交换机两大类，二者在功能定位与网络层级上存在显著差异。

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