計算機科學釋放，第1章：連接

Wladston Ferreira Filho的計算機科學釋放的摘錄介紹了為萬維網提供動力的基礎技術。這些技術經常被認為是理所當然的，但這些技術既重要又令人驚訝。發現將簡單的計算機連接轉換為全球，近乎近代且幾乎免費的通信網絡的巧妙工程。

互聯網推動的數字革命促進了前所未有的全球連通性，對經濟和政治產生了深遠的影響。但是，大多數用戶仍然不知道其內部工作。本章使您能夠加入那些了解和利用這些技術的人的行列，教您：

• 將計算機連接到形成網絡，
• 使用Internet協議集成網絡，
• 通過其互聯網地址識別收件人，
• 確定互聯網上的路線，
• 在應用程序之間傳輸數據。

前互聯網通信取決於直接的物理鏈接。 1950年代看到單個電話直接連接到中央車站，要求操作員手動連接呼叫。長途電話涉及物理連接的複雜鏈。

互聯網徹底改變了這一點。而不是直接的物理鏈接，而是通過互連設備逐步中繼到其目的地。這消除了對操作員和中央協調的需求，從而使許多同時連接共享相同的電線，從而產生了瞬間，負擔得起和可訪問的全球通信。

但是，現代網絡與使用分層協議相比，現代網絡比早期電話要復雜得多。讓我們探索這些層，從最基本開始。

1.1網絡鏈接

直接的計算機對計算機連接使用傳輸介質：物理通道（銅線，光纖電纜或電波）。每台計算機都有一個網絡接口來發送和接收信號。例如，手機使用無線電芯片和天線。

這些接口根據鏈接層定義的規則運行。兩台計算機之間的專用鏈接使用P OINT - POCORCOL （ PPP ），以確保識別和準確的數據交換。

但是，共享媒體很普遍。

共同的聯繫及其挑戰

辦公網絡通常將計算機連接到中央集線器，其中所有人都收到了一台計算機的信號。 Home Wi-Fi的運行方式類似。此共享訪問提出了兩個關鍵挑戰：

碰撞- 同時傳輸導致干擾和數據腐敗（碰撞）。這類似於一個小組對話，聲音重疊，使理解困難。避免碰撞技術僅在介質清晰並在發生碰撞後隨機延遲後重新接觸傳輸時才進行傳輸。但是，高傳輸嘗試可能導致鏈接飽和度，使通信無效。

物理尋址- 在共享媒介中，計算機如何識別預期的接收者？每個網絡接口都有一個唯一的物理地址或硬件地址。傳輸包括發件人和收件人地址，允許計算機過濾無關的消息。這些唯一的標識符稱為MAC地址。

MAC地址及其含義

每個網絡接口（Wi-Fi，藍牙，以太網）都有一個在製造過程中分配的獨特MAC地址。 IEEE協調MAC地址分配以防止重複。 MAC地址是十六進制的數字，上半年識別製造商（例如，蘋果）。廣播地址（FF：FF：FF：FF：FF：FF：FF：FF）針對網絡上的所有計算機。

監視所有傳輸（混雜模式）的能力允許發現隱藏的網絡並可能攔截數據。這突出了加密的重要性。惡意演員使用他人的MAC地址的Mac Spoofing是一個安全問題。

幀和錯誤檢測

大郵件分為較小的幀，以有效地傳輸。 WiFi幀通常的最大大小為2,346個字節，而有線網絡通常使用1,526個字節。 FCS （ F RAME C HECK S Eqeence）通過比較計算和接收的校驗和來確保數據完整性。類型字段指示應如何解釋有效載荷。

1.2互聯網層

Internet層（或網絡層）處理間接連接的計算機之間的通信。路由器具有多個網絡接口，網絡之間繼電器消息。

本地和廣域網絡

路由器可以在不同網絡上的計算機之間進行通信。通過路由器互連的緊密位置網絡形成了一個元素（ LAN ）。連接遙遠的蘭斯會產生一個局部（ WAN ）。互聯網是世界上最大的WAN。

互連：過境和凝視

可以通過Transit獲得Internet連接，這是一種付費服務，其中消息通過第三方網絡。另外，對方允許組織之間的免費消息交換，通常會降低成本。

路由和位置地址

路由器跨網絡轉發消息。與物理地址（位於位置無關的物理地址）不同，Internet協議使用層次地址指導消息路由。

互聯網協議（IP）

Internet協議（IP）控制消息轉發。 IP數據包包含發送者和收件人位置地址和數據。路由器基於目標地址轉發IP數據包。

1.3 IP地址

IP地址是128位數字，通常用十六進制編寫。路由前綴標識組織，然後標識子網和接口ID 。 IANA （ I nternet a sssigned n umbers a uthority）和rir s（ r egional i nternet r egistries）管理IP地址分配。

Iana和Rirs

IANA將IP地址分配委託給五個RIR，每個RIR負責地理區域。組織請求其區域RIR的前綴。

互聯網服務提供商（ISP）

ISP為個人和組織提供互聯網訪問，分配IP地址並管理連接性。

1.4 IP路由

路由器使用表確定每個IP數據包的下一個跳躍。 IP地址層次結構簡化了路由決策。

互聯網交換點（IXP）

IXP促進網絡之間有效的凝視。

Internet骨乾和TIER-1網絡

Tier-1網絡形成了Internet的骨幹，將區域ISP互連。

動態路由

動態路由器交換路由信息，適應鏈接更改並確保最佳路由。

路由循環和躍點極限

使用IP數據包中的HOP限制字段阻止路由循環。

診斷和ICMP

ICMP （ Internet C Ontrol M Essage p rotocol）處理錯誤報告和網絡診斷。常見的ICMP消息包括time exceeded ， destination unreachable ， packet too big和parameter problem 。 ICMP還支持信息消息，例如echo request和ping和traceroute使用的echo reply 。

包括TCP和UDP在內的傳輸層使應用​​程序可以利用IP數據包進行數據交換。要深入了解這些協議和其他Web技術（電子郵件，Web，DNS），請探索計算機科學釋放。該書還涵蓋了數據分析，機器學習，密碼學和正則表達式。

以上是計算機科學釋放，第1章：連接的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！