Network Fundamentals

发布于 6 天前  17 次阅读


-- 《计算机科学概论》 4.1

Network Classifications

PAN/LAN/MAN/WAN

Personal Area Network 短距离通信,如头显/蓝牙耳机 Local Area Network 包含一系列设备的网络,如办公大楼的内网 Metropolitan Area Network 包含更大地理位置的网络,如社区网络 Wide Area Network 包含全球的网络

Open/Close/Proprietary

开放网络 使用公开标准,如互联网 封闭网络 访问受限,安全性高 专有网络 有授权,受单一供应商控制

Topology of Network

Bus

总线拓扑是一种较为简单的网络结构,所有设备通过单根共享的通信线连接在一起。每个设备都能够监听和发送数据。数据包在总线上广播,只有目标设备会接受并处理这些数据。
但存在容易出现碰撞(collision),性能有限,故障点集中等故障

Star

星形拓扑将所有设备连接到一个中央节点(交换机或集线器),可靠性比较高,中心节点故障是网络中唯一的单点故障。

AP

Access Point 无线广播+中央机

Protocols

每个网络都会有其运行模式根据的协议,作为设备间的网络通信规范。 早期的bus中使用 CSMA/CD 协议来规范总线通信中的信息收发,终端在发送数据之前会检测信道是否被占用,决定是否立即发送。但这并不使用于star,因为经过了一层AP后,设备之间可能会出现隐藏终端问题(Hidden Terminal Problem),导致终端不能得知该信道是否被占用。

不同的网络会使用不同的协议。

Combining Network

扩展当前的网络,有多种实现方式

Repeater

中继器是简单的将两个bus相连的设备,完全连接,将信息完全转发和接受。

Bridge

桥将两个bus相连,但只有需要访问其他网络的信息,才需要通过桥。

Switch

交换机能连接多个bus,并起到类似桥的作用,最小化网络流量。

不论是哪一种实现方式,目的都是相同的: 实现更大组网

Internet & Router

有时候需要扩展和组合多个网络,这需要网络的“类型”相同。 比如WiFi网路与Ethernet网络直接相连不能很好的兼容,就需要一个规范网络通信的网络: Internet

在连接多个网络时,需要硬件设备来转发数据,这种硬件设备就是路由器 Router,路由负责实现协议的转换,允许不同类型的网络连通,并且通过查找和维护转发表(Forwarding Table)来将数据发送到正确的下一跳。

Gateway

网关是相对于内网而言的,内网和外网的关口(端点),就被成为网关。 网关是一个比较开放的概念,一般情况下 AP+路由 可以合并视作一个网关

Methods of Process Communication

多个进程需要通过网络进行共同工作和协调,需要实现进程间通信。 以下是常见的模型/架构:

C/S model

Client/Server 架构将每个进程视作客户端,将处理过程视作服务端。通常用于网络应用中。 客户端向服务端发起请求,服务端处理请求并将处理结果返回给客户端。

P2P model

Peer-to-Peer 模型让每个进程都能直接参与通信/共享资源/处理请求参与协作,适用于 实时通信/网络游戏/文件下载 多个对等节点(peer)构成一个群(swarm),去中心化使得共享资源比C/S架构更为高效。

Distributed System

分布式系统是建立在网络之上的软件系统,有以下几种常见的分布式计算系统。

Cluster Computing

集群计算,多个功能相同的硬件,共同处理单一的目标。通过负载均衡完成高可靠性,这种高效便利和高可靠低成本的特性为很多互联网企业所采用。

Grid Computing

网格计算,将计算任务分为不同的节点。不同节点可能存在地理位置/计算任务的差异。不同的节点处理不同的任务和信息,常用于全球合作中。

Cloud Computing

云计算,由互联网公司的机房提供计算云上计算服务。使用者仅仅需要完成客户端的设计,而不用关心机房硬件的具体位置。不过也引发了公众对于个人隐私和数据安全的担忧。

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最后更新于 2024-09-13