2017-01-17號 上午 計算網路和因特網、組成描述、服務描述、網絡邊緣、接入網 上
Computer Networking: A Top-Down Approach,Sixth Edition
計算網路和因特網－什麼是因特網－具體構成描述
因特網是一個世界範圍的計算機網絡，即它是一個互聯了遍及全世界的數以億計的計算機設備的網絡。這些設備都稱爲主機（host）或端系統（end system）。
端系統通過通信鏈路（communication link）和分組交換機（packet switch）連接到一起。
有許多類型的通信鏈路，它們由不同的物理媒介組成。這些物理媒體包括同軸電纜、銅線、光纖和無線電頻譜等。不同的鏈路有不同的速率傳輸數據，鏈路的傳輸速率以比特／秒度量（bit／s，bps）。
每一個端系統向另一臺端系統發送數據時，發送端系統將數據分段，併爲每個分段加上首部字節。由此形成的信息報用計算機網絡的術語來說稱爲分組（packet）。這些分組通過網絡發送到目的端系統，在那裏被裝配成初始數據。
分組交換機從它的一條入通信鏈路接收到達的分組，並從它的一條出通信鏈路轉發該分組。現在兩種最著名的分組交換機是路由器（router）和鏈路層交換機（link－layer switch）。這兩種類型的交換機朝着最終的目的地轉發分組。
鏈路層交換機通常用於接入網中，而路由器通常用於網絡核心中。
從發送端系統到接收端系統，一個分組所經歷的一系列通信鏈路和分組交換機稱爲通過該網絡的路徑（route和path）。
用於傳送分組的分組交換網絡在許多方面類似於承載運輸車輛的運輸網絡，該網路包括高速公路、公路和立交橋等。
端系統通過因特網服務提供商（Internet Service Provider，ISP）接入因特網，每個ISP是一個由多個分組交換機和多段通信鏈路組成的網絡。
端系統、分組交換機和其他因特網部件都要運行一系列協議（protocl），這些協議控制因特網中信息的接收和發送。
TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協議）和IP（Internet Protocol，網際協議）是因特網兩個最爲重要的協議。
因特網標準（Internet standard）由因特網工程任務組（Internet Engineering Task Force，IETF）研發。IETF的標準文檔稱爲請求評論（Request For Comment，RFC）。
計算網路和因特網－什麼是因特網－服務描述
那麼因特網是爲應用程序提供服務的基礎設施。如Web衝浪、網絡遊戲、流式視頻、對等（peer－to－peer，P2P）文件共享等。這也應用稱爲分佈式應用程序（distributed application），因爲它們涉及多臺相互交換數據的端系統。
運行在一個端系統上的應用程序怎樣才能指令因特網向另一個端系統上的軟件發送數據呢？
與因特網相連的端系統提供了一個應用程序編程接口（Application Programming Interface，API），因特網API是一套發送軟件必須遵循的規則集合，因此因特網能夠將數據交付給目的地。
計算網路和因特網－什麼是因特網－什麼是協議－網絡協議
一個協議定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和次序，以及報文發送和／或接收一條報文或其他事件所採取的動作。
因特網（更一般的說是計算機網絡）廣泛地使用了協議。不同的協議用於完成不同的通信任務。當你閱讀完這本書後將會知道，掌握計算機網絡領域知識的過程就是理解網絡協議的構成、原理和工作方式的過程。
計算網路和因特網－網絡邊緣
通常把與因特網相聯的計算機和其他設備稱爲端系統。因爲它們位於因特網的邊緣，故而被稱爲端系統。端系統也稱爲主機。主機有時又被進一步劃分爲兩類：客戶（client）和服務器（server）。現在許多服務器位於大型數據中心（data center）。如谷歌擁有30-50個數據中心，其中許多數據中心都有10萬臺以上的服務器。
計算網路和因特網－網絡邊緣－接入網
接入網（access network），這是指將端系統連接到其邊緣路由器（edge router）的物理鏈路。邊緣路由器是端系統到任何其他遠程系統的路徑上的第一臺路由器。
計算網路和因特網－網絡邊緣－接入網－家庭接入
家庭接入的兩種最流行的類型：數據用戶線（Digital Subscriber Line，DSL）和電纜。通過電話線和DSL調制解調器接入網絡。每個用戶的DSL調制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（CO）中的數字用戶線接入複用器（DSLAM）來交換數據。來自許多家庭的模擬信號在DSLAM處被轉換成數字形式。
家庭電話線用時承載了數據和傳統的電話信號，他們編碼爲不同的頻率：
＊高速下行信道，位於50kHz到1MHz頻段； 12Mbps下行傳輸速率
＊中速上行信道，位於4kHz到50kHz頻段； 1.8Mbps上行傳輸速率
＊普通的雙向電話信道，位於0到4kHz頻段。
這種方法使單根DSL線路看起來像有3根單獨的線路，因此一個電話呼叫和一個因特網連接能夠同時共享DSL鏈路。在用戶一側，一個分頻器把到達家庭的數據信號和電話信號分隔開來，並將數據信號轉發給DSL調制解調器。在本地電話公司一側，在本地中心局中，DSLAM把數據和電話信號分隔開，並將數據送往因特網。數百甚至上千個家庭與同一個DSLAM相連。
由於上行速率和下行速率不同，所以這種接入被稱爲不對稱的。
電纜因特網接入（cable Internet access）利用了有限電視公司現有的有線電視基礎設置。住宅從提供有線電視的公司獲得電纜因特網接入。
在這個系統中光纜連接到地區樞紐，從這裏使用傳統的同軸電纜到達各家各戶。因爲這個系統中應用了光纜和同軸電纜，所以他經常被稱爲混合光纖同軸（Hybird Fiber Coax，HFC）。
同樣電纜因特網接入需要特殊的調制解調器，稱爲電纜調制解調器（cable modem）。
電纜因特網接入的一個重要特徵是共享廣播媒體。特別是由頭端發送的每個分組向下行經每段鏈路到每個家庭；因此，如果幾個用戶經下行信道下載一個視頻文件，每個用戶接收視頻文件的實際速率將大大低於電纜總計的下行速率。
光纖到戶（Fiber To The Home，FTTH）從本地中心局直接到家庭提供了一條光纖路徑。
從本地中心句到家庭也有幾種競爭性的方案。最簡單的稱爲直接光纖，從本地中心局到每戶設置一根光纖。更爲一般的是，從中心局出來的每根光纖實際上由許多家庭共享。
第二種方式也有多種方式：主動光纖網絡（Active Optical Network，AON）和被動光纖網絡（Passive Optical Network，PON）。
在家庭中，用戶將一臺家庭路由器與ONT相連，並經過這臺家庭路由器接入因特網。每個家庭具有一個光纖網絡端接器（Optical Network Terminator，ONT），它由專門的光纖連接到鄰近的分配器（splitter）。該分配器把一些家庭集結到一根共享的光纖，該光纖再連接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提供了光信號和電信號之間的轉換，經過本地電話公司路由器與因特網相連。
計算網路和因特網－網絡邊緣－接入網－企業（和家庭）接入：以太網和WI-FI
越來越多的用戶通過局域網（LAN）將端用戶連接到邊緣路由器。目前以太網是當前最流行的局域網接入技術。以太網用戶與以太網交換機相連，接入網絡。
Wi-Fi是一種無線LAN接入技術，現在越來越多的家庭使用Wi-Fi技術，將寬帶住宅接入與廉價的無線局域網技術結合起來，產生強大的家用網絡。
計算網路和因特網－網絡邊緣－接入網－廣域無線接入：3G，4G等
3G爲分組交換廣域無線因特網接入提供超過1Mbps的速度。
計算網路和因特網－物理媒體
這裏我們概述一下這些常在因特網中使用的傳輸媒體。
每個網絡中傳輸的比特從源到目的地傳輸時，通過一系列“傳輸器－接收器”對。對於每個傳輸器－接收器對，通過跨越一種物理媒體（physical medium）傳播電磁波或光脈衝等來發送該比特。
物理媒體劃分爲兩類：引導型媒體（guided media）和非引導型媒體（unguided media)。對於引導型媒體，電波沿着固體媒體前行。對於非引導型媒體，電波在空氣或外層空間中傳播。
1 雙絞銅線
雙絞銅線由兩根隔離的銅線組成，每根大約1mm粗，以規則的螺旋形式排列着。這兩根線被絞合起來，以減少來自鄰近類似的雙絞線的電器干擾。
一對電線構成一個通信鏈路。無屏蔽雙絞線通常用於局域網（LAN）中。
2 同軸電纜
同軸電纜由兩個銅導體組成，但是這兩個導體是同心的而不是並行的。藉助這種結構以及特殊的絕緣體和保護層，同軸電纜能夠達到較高的數據傳輸速率。同軸電纜在電視系統中相當普遍。
3 光纖
支持極高的比特速率，長達100km的光纜信號衰減極低，並且很難竊聽。常用於主幹網。
4 陸地無線電信道
5 衛星無線電通信
一顆通信衛星連接兩個或多個位於地球的微波發射方／接收方，它們被稱爲地面站。通信中常用兩類衛星：同步衛星和近地軌道衛星。
