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网络---网络连接设备及网络结构1.网卡中继器2. 集线器3.交换机4.路由器5.光猫互联网结构国内互联网结构

抛开软件与系统层面的东西我们看看一个完整的网络线路大概要经过一个怎么样的流程,以此来加深下我们对网络的认知。各种协议也不是当前主要关心的内容

1.网卡

  假设我们此时已经生成了一个网络包要发送给服务器,我们知道网络包只是存放在内存中的一串数字信息,没有办法直接发送给对方。因此,我们需要将数字信息转换为电或光信号,才能在网线上传输,也就是说,这才是真正的数据发送过程。负责执行这一操作的就是网卡,同时网卡也不能单独工作要控制网卡还需要网卡驱动程序。不同厂商和型号的网卡在结构上有所不同,因此网卡驱动程序也是厂商开发的专用程序,这个不是重点了解即可。下面是来自《网络是怎样连接的》是一张网卡主要构成要素的概念图,并不代表硬件的实际结构。网卡的 ROM 中保存着全世界唯一的 MAC 地址,这是在生产网卡时写入的。且网卡中保存的 MAC 地址会由网卡驱动程序读取并分配给 MAC模块。

  在我们生活中网线里面传输的是携带有信息数据的微弱的脉冲电流。但是来光缆是靠光波传送,它的特点就是抗电磁干扰性极好,保密性强,速度快,传输容量大等。总的来说就是网线的线芯是铜芯,是以电讯号的形式进行传输的。接下来网卡就会将包经过一系列处理转换成电信号并发送到网线中。发送信号的操作分为两种,一种是使用集线器的半双工模式,另一种是使用交换机的全双工模式。半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信。全双工是指网卡在发送数据的同时也能够接收数据,两者同步进行,这好像我们平时打电话一样,说话的同时也能够听到对方的声音。目前生活中我们基本都是使用全双工模式。网线直接连接的就是我们的光猫或者路由器,不管连哪其实最终指向的都是光猫。

中继器

中继器设计的目的是给你的网络信号以推动,以使它们传输得更远。现在生活中也基本很少见到,偶尔用来加强wifi信号。中继器自己会发射一个信号,当你连接上之后切换中继百模式(有些中继器不止用来中继)就度可以在wifi列表中找到你自己路由发射的信号知,连接上之后(可改名)实现了对原信号的转发,从而实现信号扩展道增强的目的。

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2. 集线器

现在已经基本见不到使用集线器的地方了,基本被交换机完全取代。集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考模型第一层,即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备。

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3.交换机

交换机常常的用途是用来扩展网络接口,比如一个情景是只有两个网口,但是却有四台电脑答需要上网,这时候就面临网口不足的情况,这时候就可以买一台交换机来扩展接口。总结来版说交换机起到权的是增加网口的作用。交换机与路由器没有什么本质的不同,都是RJ-45接口。但是路由器相对度于交换机有LAN口和WAN口的区分,而交换机则没有。

4.路由器

路由器相对于交换机来说,是包含交换机的功能。交换机常常的用途是用来扩展网络接问口,比如一个情景是只有两个网口,但是却有四台电脑答需要上网,这时候就面临网口不足的情况,这时候就可以买一台交换机来扩展接口。路由器除了提供上网功能外还能提供交换机功能,最经典的场景的就宿舍中每个人通过路由器后面的wan接口没人插一根网线就能一起上网。

5.光猫

因为电脑端没有光纤口,电脑也没有光转电的设备。所以我们的电脑不能直接与光纤联通,国家提出光纤入户后就需要一个能将光转换为电信号的设备从而达到跟电脑等通信的目的。光猫的就跟它的名字一样,主要功能就是负责信号转换。至于之后数据如何准确传输到我们的目标服务器又是个复杂的过程。下面我们首先对网络结构整体有一个概念。

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互联网结构

下面是一个国际互联网的示意图,如下图所示这是一个分层汇聚网络。位于最顶端的是“国际骨干网”,负责连接各个国家的“国家骨干网”。而重要的一些大国之间又有直达通道。对于大多数国家来说,其内部通常有一个全国性的高速“国家骨干网”贯穿全国,这个骨干网只能在某些点上对接“国际骨干网”,同时它负责将分布在各个城市里的城域网连接起来,而每个城域网又负责将本区域众多“园区网”接入进来,这些“园区网”可以是省内某些高新产业园的网络,一些大的IT公司网络如一些云服务器数据基地等。通过这样一层层的连接关系形成了全球互联网的互通关系。

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为了将全球各个大洲互联,人类建设了很多海底光缆。可以说一条条海底光缆构成了“国际骨干网”的骨架。下图就是2019的海底光缆分布图。https://submarine-cable-map-2019.telegeography.com/这个网址提供了详细信息。我们不难发现很多国家并不是直接连通的,加入我们想要访问到一个俄罗斯网站就的绕很大一圈经过很多国家的海底光缆。中国大陆的海底光缆连接点只有三个:分别是青岛(2条光缆),上海(6条光缆),和汕头(3条光缆)。由于光缆之间存在重合,所以实际上,中国大陆与Internet的所有通道,就是3个入口6条光缆。

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国内互联网结构

国内主要有4大骨干网3大运营商8大节点。几台计算机连接起来,互相可以看到其他人的文件,这叫局域网,整个城市的计算机都连接起来,就是城域网,把城市之间连接起来的网就叫骨干网。这些骨干网是国家批准的可以直接和国外连接的互联网。其他有接入功能ISP(互联网服务提供商)想连到国外都得通过这些骨干网。骨干网(Backbone Network)是用来连接多个区域或地区的高速网络。每个骨干网中至少有一个和其他骨干网进行互联互通的连接点。不同的网络供应商都拥有自己的骨干网,用以连接其位于不同区域的网络。具体介绍可看这篇论文https://wenku.baidu.com/view/b61b57ef5901020206409ca0.html

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大概对整个网络体系有一个概念,我们的每一个请求与相应都是需要经过一个个网路节点通过一条完整的通道与服务器建立连接的。

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