第一章 计算机网络和因特网

1.1 什么是因特网(Internet)

在博客这一系列文章中，我们使用一种特定的计算机网络，即公共因特网作为讨论计算机网络及其协议的主要载体。什么是因特网？可以用两种方式来回答这个问题：其一，我们能够通过因特网的具体构成来描述因特网，即构成因特网的基本硬件和软件组件；其二，我们能够根据为分布式应用提供服务的联网基础设施来描述因特网。

1.1.1 具体构成描述

节点

• 主机及其运行在上边的应用程序
• 路由器、交换机等网络交换设备

边：通信链路

• 接入网链路：主机连接到互联网的链路
• 主干链路：路由器间的链路

协议

• 协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输和接收或其他事件方面所采取的动作

接入到因特网的各种设备被称为主机或端系统。

端系统通过通信链路和分组交换机的网络连接到一起，不同的通信链路能够以不同的速率传输数据，并以比特/秒(bit/s或bps)来度量通信链路的传输速率。当一台端系统要向另一台端系统传输数据时，发送端系统首先将数据分段，并未每段数据加上首部字节，由此形成的数据包称为分组。分组将在目的端系统完成装配。

分组交换机负责转发分组，常见的分组交换机有路由器和链路层交换机。链路层交换机通常用于接入网中，路由器通常用于网络核心中。

端系统通过因特网服务提供商(ISP)接入互联网，如大学ISP、公司ISP，每个ISP本身就是一个由多台分组交换机和多段通信链路组成的网络。各ISP为端系统提供了不同类型的网络接入，包括线缆调制解调器或DSL那样的住宅宽带接入、高速局域网接入和移动无线接入。ISP本身也是互联的，低层次的ISP通过国家的、国际的较高层次ISP互联起来，较高层次的ISP是由通过高速光纤链路互联的高速路由器组成的。

端系统、分组交换机和其它互联网部件都要运行多个协议，这些协议控制因特网中信息的接收和发送。TCP(Transmission Control Protocol，传输控制协议)和IP(Internet Protocol，网际协议)是互联网中两个最为重要的协议。IP定义了在路由器和端系统之间发送和接收的分组格式。

因特网协议是人们能够创造出交互操作的系统和产品的关键，因此指定统一的标准显得格外重要。因特网标准由因特网工程任务组(Internet Engineering Task Force, IETF)研发。IETF的标准文档称为请求评论(Request For Comment，RFC)。它们定义了TCP、IP、HTTP(用于Web)和SMTP(用于邮件)等协议。

1.1.2 服务描述

使用通信设施进行通信的分布式应用，例如：Web、VoIP、email、分布式游戏、电子商务、社交网络

通信基础设施为应用提供编程接口(通信服务)

• 将发送和接收数据的应用与互联网连接起来
• 为应用提供服务选项，类似邮政服务，存在两种类型的服务方式，面向连接的可靠服务和无连接的不可靠服务

分布式应用，涉及多个相互交换数据的端系统的应用。

运行在一个端系统的应用要如何指挥互联网向运行在另一个端系统上的软件传送数据呢？

与因特网相连的端系统提供了一个套接字接口(socket interface)，该接口规定了运行在一个端系统上的程序请求因特网基础设施向运行在另一个端系统上的特定目的地程序交付数据的方式。因特网套接字接口是一套发送程序必须遵循的规则集合，因此因特网能够将数据交付给目的地。