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宽带连接是什么(涨知识了!网络原来是这样连接的)

8balincan|
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大家好,今天给大家分享宽带连接是什么,一起来看看吧。

即便不提互联网(Internet),大家也都知道网络是一个巨大而复杂的系统,因此用一本书的篇幅涵盖所有的知识是不可能的。

不过,我们可以开启探索之旅,从在浏览器中输入**(比如 www.nikkeibp.co.jp/)开始,一路追踪到显示出网页内容为止的整个过程,这样就能够用一本书的篇幅讲清楚网络的全貌了。

之所以要控制在一本书的篇幅,是因为:如果只是讲解 TCP/IP、以太网这些单独的技术,读者就无法理解网络这个系统的全貌;如果无法理解网络的全貌,也就无法理解每一种网络技术背后的本质意义;而如果无法理解其本质意义,就只能停留在死记硬背的程度,无法做到实际应用。为了避免这一点,即便一本书的篇幅只能介绍有限的一些场景,我们也依然可以涵盖网络系统的全貌。

其次,本书重点介绍了实际的网络设备和软件是如何工作的。TCP/IP、以太网等技术,可以理解为规定网络设备和软件如何工作的一种规则。尽管理解这些规则很重要,但仅仅学习这些规则是无法看到设备和软件的内部构造的。这是因为,为了减少设备生产和软件开发上的制约,网络中的规则将设备和软件的内部构造看作一个黑箱,只从外部视角规定了这些设备和软件的工作方式。而且,实际的设备和软件中还包含很多规则中所没有规定的要素。要想熟练运用网络技术,理解实际的设备和软件是非常重要的,但这一点单靠学习规则本身是无法做到的。考虑到上述原因,本书将重点介绍设备和软件的内部工作方式。

正是因为本书的上述特色受到了读者的好评(至少笔者是这样认为的),第 1 版的销量远远超出了笔者的预期。这是一件值得高兴的事,但也暴露出一些问题。因为读者群之广,远远超过了当初设想的范围。要理解实际设备和软件的工作方式,需要一定程度的基础知识,而第 1 版中对这些内容的讲解并不充分。因此,在第 2 版的编写中,笔者将这部分内容作为重点,全面修订了讲解的内容,大幅增加了对于基础知识的介绍。结果,这本书的篇幅比第 1 版增加了将近 100 页,这也充分体现了此次修订的成果。

图书内容结构

第 1 章 Web浏览器

首先探索了浏览器的工作方式。大家可以认为我们的探索之旅是从在浏览器中输入**(URL)开始的。例如,当我们输入下面这样的**时,浏览器就会按照一定的规则去分析这个**的含义,然后根据其含义生成请求消息。

www.lab.glasscom/sample1.html

在上面这个例子中,浏览器生成的请求消息表示“请给我 sample1.html 这一文件中储存的网页数据”,接着浏览器会将请求消息发送给 Web 服务器。

当然,浏览器并不会亲自负责数据的传送。传送消息是搬运数字信息的机制负责的工作,因此浏览器会委托它将数据发送出去。具体来说,就是委托*作系统中的网络控制软件将消息发送给服务器。第 1 章中,我们会探索到浏览器将数据委托出去为止。

第 2 章 协议栈、网卡

第 2 章我们将探索搬运数据的机制。其中先出场的是协议栈(网络控制软件叫作协议栈)。这个软件会将从浏览器接收到的消息打包,然后加上目的地址等控制信息。如果拿邮局来比喻,就是把信装进信封,然后在信封上写上收信人的地址。这个软件还有其他一些功能,例如当发生通信错误时重新发送包,或者调节数据发送的速率等,或许我们可以把它当作一位帮我们寄信的小秘书。

接下来,协议栈会将包交给网卡(负责以太网或无线网络通信的硬件)。然后,网卡会将包转换为电信号并通过网线发送出去。这样一来,包就进入到网络之中了。

第 3 章 集线器、交换机、路由器

接下来出场的物品会根据接入互联网的形式不同而不同。客户端计算机可以通过家庭或公司的局域网接入互联网,也可以单独直接接入互联网。很遗憾,我们的探索之旅无法涵盖所有这些可能性,因此只能以现在典型的场景为例,假设客户端计算机是连接到家庭或公司的局域网中,然后再通过 ADSL 和光纤到户(FTTH)等宽带线路接入互联网。

在这样的场景中,网卡发送的包会经过交换机等设备,到达用来接入互联网的路由器。路由器的后面就是互联网,网络运营商会负责将包送到目的地,就好像我们把信投到邮筒中之后,邮递员会负责把信送给收件人一样。

第 4 章 接入网、网络运营商

接下来,数据从用来接入互联网的路由器出发,进入了互联网的内部。互联网的入口线路称为接入网。一般来说,我们可以用电话线、ISDN、 ADSL、有线电视、光线、专线等多种通信线路来接入互联网,这些通信线路统称为接入网。接入网连接到签约的网络运营商,并接入被称为接入点(Point of Presence,PoP)的设备。

接入点的实体是一台专为运营商设计的路由器,我们可以把它理解为离你家近的邮局。从各个邮筒中收集来的信件会在邮局进行分拣,然后被送往全国甚至全世界,互联网也是一样,网络包首先通过接入网被发送到接入点,然后再从这里被发送到全国甚至全世界。接入点的后面就是互联网的骨干部分了。

在骨干网中存在很多运营商和大量的路由器,这些路由器相互连接,组成一张巨大的网,而我们的网络包就在其中经过若干路由器的接力,终被发送到目标 Web 服务器上。其中的具体细节我们会在正文中进行讲解,但其实它的基本原理和家庭、公司中的路由器是相同的。也就是说,无论是在互联网中,还是在家庭、公司的局域网中,包都是以相同的方式传输的,这也是互联网的一大特征。

不过,运营商使用的路由器可跟我们家用的小型路由器不一样,它是一种可以连接几十根网线的高速大型路由器。在互联网的骨干部分,存在着大量的这种路由器,它们之间以复杂的形式连接起来,而网络包就在这些路由器之间穿行。

此外,路由器不但在规模上存在差异,在路由器间的连接方式上也存在差异。家庭和公司局域网中一般采用以太网线进行连接,而互联网中除了以太网线连接之外,还会使用比较古老的电话技术和新的光通信技术来传送网络包。这一部分所使用的技术是当今网络中热门的部分,可以说是尖端技术的结晶。

第 5 章 防火墙、缓存服务器

通过骨干网之后,网络包终到达了 Web 服务器所在的局域网中。接着,它会遇到防火墙,防火墙会对进入的包进行检查。大家可以把防火墙想象成门口的保安,他会检查所有进入的包,看看有没有危险的包混在里面。检查完之后,网络包接下来可能还会遇到缓存服务器。网页数据中有一部分是可以重复利用的,这些可以重复利用的数据就被保存在缓存服务器中。如果要访问的网页数据正好在缓存服务器中能够找到,那么就可以不用劳烦 Web 服务器,直接从缓存服务器读出数据。此外,在大型网站中,可能还会配备将消息分布到多台 Web 服务器上的负载均衡器,还有可能会使用通过分布在整个互联网中的缓存服务器来分发内容的服务。经过这些机制之后,网络包才会到达 Web 服务器。

第 6 章 Web服务器

当网络包到达 Web 服务器后,数据会被解包并还原为原始的请求消息,然后交给 Web 服务器程序。和客户端一样,这个*作也是由*作系统中的协议栈(网络控制软件)来完成的。接下来,Web 服务器程序分析请求消息的含义,并按照其中的指示将数据装入响应消息中,然后发回给客户端。响应消息回到客户端的过程和之前我们介绍的过程正好相反。

当响应到达客户端之后,浏览器会从中读取出网页的数据并在屏幕上显示出来。到这里,访问 Web 服务器的一系列*作就全部完成了,我们的探索之旅也到达了终点。

各章的结构

各章的内容分为热身问答、探索之旅的看点、正文、小测验几个部分,还有若干个专栏。

热身问答

在各章的开头有一些简单的热身题,都是判断对错的题目,大家一定要试试看。

探索之旅的看点

探索之旅的看点总结了正文将要介绍的主题,可以以此来了解该章的梗概。

正文

熟悉了看点之后就该正式出发了。在这一部分,我们将邀请经验丰富的导游来进行讲解,相信即便是不具备任何网络知识的读者也能够想象出现实中网络的样子。请大家静下心来,慢慢欣赏。

小测验

这是一些和正文内容相关的测试题,大家可以用这些题目来确认自己的理解程度。答案位于下一页中的专栏的后。

专栏“网络术语其实很简单”

在专栏中,探索队长和探索队员会以对话的形式介绍一些网络术语的词源。这些术语大家平时可能感觉很难,但通过了解它们的词源,就能够理解其本质含义。读完这部分会让你觉得这些术语变得亲切了。

关于插图

在画图时,一般来说箭头都是从左到右绘制的,但本书则正好相反,是从右到左绘制的,这是为了和介绍包格式的图以及介绍信号波形的图的位置关系保持一致。箭头的方向和一般的习惯相反,这一点希望大家理解。

以上就是宽带连接是什么的内容分享,希望对大家有用。