登陆注册
16415600000003

第3章 信息传递(1)

分组交换技术

计算机网络通常不是在通信的每两台计算机之间连接一条专用的线路。相反,网络系统中的多台计算机共享低层的硬件设备。就像我们使用的电话系统一样,每一家电话有两根线,一个进一个出,而不是在每两个有电话的地方都联上两根线,这种共享是出于经济的考虑:多台设备共享一条传输线路降低了成本。因为这样可以只使用少量的线路和少量的交换设备。所以,共享传输线路的优点是节约资金。

共享传输路径并不是一个新的思想,而且也不局限于计算机网络。例如,打电话,当有一个人给你打电话时,电话局的交换设备就把你和他之间的线路连通,这时,如果有另一个人再给你打电话,他就会听见忙音,第二个人必须等到第一个人挂断电话后才能打进来,也就是说,此时第一个打进电话的人独占了你的电话线路,同一时间这条线路只能提供给一个人使用,从而影响了别人的使用。所以,共享传输线路的缺点是在时间上产生了延迟。

那么,如何防止一台计算机由于长时间任意占用共享传输线路而导致其他计算机都要等候很长时间呢?有人想出了一个解决方法,那就是让网络中每一台计算机每次只能传送一定的数据量。这种分割总量、轮流服务的规则就叫做分组交换。分组交换的思想是在60年代提出来的,每次所能传送数据的单位称为一个分组,也称为信息小包。目前计算机网络,无论是局域网,还是广域网,都使用分组交换技术。

为了说明为什么分组交换可以避免延迟,请看下面的例子。

假设有3台计算机A、B、C,分别要从Internet上获得的数据量是80字、100字和40字,那么网络在给这3台计算机传送数据时,并不是先为A或B或C传完后再给另两台传,而是规定每一次的传输量,比如每次传20字,轮流给这3台计算机传输。

这种设计使得A、B、C3台计算机所等待的时间都是最合理的。

计算机很容易将数据分成组。如果A需要发送一个长的信息到C,计算机将这一信息分成许多分组。如果B有一个短的信息要发送给D,那么该信息可能单独一个分组或者几个分组就能容纳下。在发送了一个分组之后,B可以发送它自己的分组。这样,B无需等到A发送所有的分组就有机会发送自己的分组。结果,短的信息无需等待长信息发送结束后才发送。

在大多数分组交换网络中,分组传输的速度很快。例如,典型的局域网1秒钟可在两台计算机之间传输1000个大的分组。传输小的分组所需时间比这还要小一些。对于人来说,在千分之几秒内发生的时间可认为是立即的。因此,分组交换技术能够使多台计算机在一个共享网络上进行通信是有最小的延迟的。

网络共享是自动的。分组交换技术允许任何一台计算机在任何时候都能发送数据。一台计算机在其他计算机准备好使用网络之前就发送分组。如果只有一台计算机需要使用网络,那么该台计算机可以连续发送分组。一旦,另一台计算机准备开始发送数据,那么共享就开始了。两台计算机轮流发送,两台计算机公平地分享网络。如果第三台计算机准备开始发送数据,那么3台计算机公平地分享网络。当一台计算机停止发送数据时,网络会自动地调整共享的策略。例如,如果3台计算机平等地共享网络,而其中一台的数据发送结束后,那么剩余的两台计算机轮流分享网络进行发送。

更为重要的是,每台计算机并不需要知道同一时刻还有多少台计算机在使用网络,关键是由于分组交换系统能够在有计算机准备发送数据和有计算机结束发送数据时,立即进行自动调整,因而每台计算机在任何一个给定的时刻都能够公平地分享网络。

网络的自动调整是通过网络的接口硬件。也就是说,网络无需任何“计算”,也不需要各台计算机在开始使用网络之前进行协调。相反,任何一台计算机可以在任何时候产生分组。当一个分组就绪后,计算机的接口硬件开始等待,等轮到自己发送时,就把分组发送出去。因而,从计算机的角度看,公平地使用共享网络是自动的。

Internet也是一个分组交换系统。Internet的硬件包括供多个用户共享的物理线路,分组交换允许多台计算机之间进行通信。在Internet上的所有数据都以分组的形式发送。发送方将信息或文本划分成分组后在Internet上传送,而接受方则将接受到的分组重新组装成原来的信息。同一时刻在Internet上流动着来自许多台计算机的分组。

TCP/IP协议

Internet是用一种称为路由器的专用计算机互联在一起的。当然,单纯将计算机硬件互联在一起并不能形成Internet,互联的计算机要在软件的指挥下才能正常地工作。这个软件就是使世界上这么多种不同类型的网络互联成为Internet所使用的协议——TCP/IP协议。TCP/IP协议就是在Internet上实现分组交换技术的软件。

那么,什么是通信协议呢?通信协议就是通信的双方在通信时所使用的约定。只有当两个人讲同一种语言时,这两个人才可能进行交流。这个道理对于计算机来说也同样适用,两台计算机除非使用同一种语言,否则它们彼此之间是不能进行通信的。通信协议是两台计算机用来交换信息所使用的一种大家所公认的规定,网络上的计算机只有遵守这种约定,才能进行信息的交流。“协议”这一词语是从外交辞令中引用来的,在外交辞令中,协议是指各国在外交事物中所应遵循的规则。

计算机通信协议精确地定义了计算机在彼此进行通信时的所有细节。例如,协议规定了每台计算机所发送的每条信息的精确格式和含义。协议也规定每台计算机在哪些情况下应该发送特定的信息,以及当一个信息到来时,一台计算机应该做出怎样的反应等。

TCP/IP协议是一组协议,其中最重要的两个协议就是TCP协议和IP协议。

IP协议,即网络互联协议,负责将需要传输的信息分割成很多信息“小包”,也就是将信息分组,每个小包除包含了部分要传输的信息外,还包含了要传送的目的地地址等重要信息,有了目的地地址信息,Internet才知道这些信息小包去往何处,才能将这些信息小包正确地传送到目的地。这正如去邮局邮信一样,你把写的信放在信封里后,还要在信封上写下收信人的地址,这样邮局才知道你的信发往何处,邮递员才能将你的信正确地送到目的地。

由于在Internet上互联了很多计算机,它就像一张大网,信息从一台计算机传输到另外一台计算机,中间需要经过很多台计算机或专用设备来实现信息的传输,这样信息的传递就可能有很多条通路。在Internet上传送时,IP协议将为每一个信息小包选择一条繁忙程度比较低,能够以很快速度到达目的地的线路。所以,信息小包传递到目的地可能走不同线路,也不一定按顺序到达。如果在信息传递线路上有某一个连接点被破坏了,信息将会通过另外的线路传输,即使网络的一部分遭到破坏,信息也可以传送到目的地。

信息到达目的地之后,IP协议会把同一条信息分割的小包重新组装起来,最后得到一条完整的信息。

TCP协议,即传输控制协议,负责管理小包的传递过程,并有效地保证数据传输的可靠性。

由于Internet的线路容量是有一定限制的,大量传输的信息小包会因为线路超载而发生堵塞,网上的设备将不得不丢弃一部分信息小包,直到堵塞解除。TCP协议将自动检测被丢弃的小包并能恢复丢弃的小包,这就保证了传输的可靠性。

Internet的结构复杂,每个数据可以通过多条路径到达同一目的地,就好像高速公路上的汽车在前方出现问题会绕道而行一样。结果由于路径的变化,一些信息小包会和它们发送时不同的顺序到达目的地,TCP自动检测到来的信息小包,并且按照它们原来的顺序调整过来。

有时,网络硬件故障也会导致重复地发送同一个信息小包。结果,一个信息小包的多个副本可能会同时到达目的地。TCP会自动检测有没有重复的信息小包到来,如果有,它只接受最先到达的信息小包。

IP协议和TCP协议各自有自己的功能,但它们是在同一时期为一个系统来设计的,在功能上相互配合、相互补充,也就是说连接Internet的计算机必须同时使用这两个协议,两者的结合才能保障Internet在复杂的环境下正常运行。因此,在实际中常把这两个协议统称为“TCP/IP”协议。

Internet的地址和域名

IP地址

为了使信息可以在Internet上正确地传送到目的地,连接到Internet上的每台计算机必须拥有一个唯一的地址,这就如使用电话一样,每个电话必须有一个不同于其他电话的号码,才不会产生混淆。为每台计算机指定的地址是一组数字,称为“IP地址”。这个地址在整个Internet上只表示唯一的一台计算机。连接到Internet上的两台计算机不应具有相同的IP地址。一般把IP地址分成4个字节,每个字节用十进制数表示,字节之间用圆点分开。例如:168.160.233.10。

同类推荐
  • 奥秘世界百科:野人王国百科

    奥秘世界百科:野人王国百科

    本套书全面而系统地介绍了当今世界各种各样的奥秘现象及其科学探索,集知识性、趣味性、新奇性、疑问性与科学性于一体,深入浅出,生动可读,通俗易懂,目的是使读者在兴味盎然地领略世界奥秘现象的同时,能够加深思考,启迪智慧,开阔视野,增加知识,能够正确了解和认识这个世界,激发求知的欲望和探索的精神,激起热爱科学和追求科学的热情,掌握开启人类和自然的金钥匙,使我们真正成为人类和自然的主人,不断认识世界,不断改造自然,不断推进人类文明向前发展。
  • 科学创造未来

    科学创造未来

    发达国家经济的增长点、现代化的战争、通讯传媒事业的日益发达,处处都体现出高科技的威力,同时也迅速地改变着人们的传统观念,使得人们对于科学知识充满了强烈渴求。
  • 世界大发现纪实系列丛书-神奇分界线(上)

    世界大发现纪实系列丛书-神奇分界线(上)

    《世界大发现纪实系列丛书》共有五册,分别是《拨开宇宙的迷雾——天文大发现》《精彩地球——地理大发现》《自然世界的奇迹——考古大发现》《地下深处的秘密——考古大发现》《神奇分界线——北纬30度的秘密》。人类的每一次重大发现,都不知凝聚了多少人的汗水和心血,甚至生命。每一次震惊世界的发现,都给人类带来无价的物质或精神果实,让我们真切地触摸到自然或历史的本来面目。
  • 探究式科普丛书-生活中离不开的化学

    探究式科普丛书-生活中离不开的化学

    你知道魔术的背后隐藏着什么吗?你知道煤、石油等物质给我们生活带来的利与弊吗?你知道我们为什么要大力治理和保护我们的环境吗?其实,这一切并不神秘。只要你想知道,本书就将给你解答。
  • 地理百科知识博览

    地理百科知识博览

    这里有神秘诡异的百科知识等你阅读,这里有扑朔迷离的背后玄机等待你的发现,这里有鲜为人知的惊险内幕等待你的探索,这里有匪夷所思的灵异事件等待你的追寻。
热门推荐
  • 方言校箋

    方言校箋

    本书为公版书,为不受著作权法限制的作家、艺术家及其它人士发布的作品,供广大读者阅读交流。
  • 淮柳山庄

    淮柳山庄

    微风,细雨,石桌,木椅,一壶茶。山庄虽小,可里面的人却可穿梭无数位面。
  • 最强妖孽升级系统

    最强妖孽升级系统

    叮~,恭喜宿主获得超级赛亚人变身叮~,恭喜宿主获得永恒万花筒写轮眼叮~,恭喜宿主获得诛仙剑,如意金箍棒,盘古斧【开启着轮回眼的超级赛亚人,打爆诸天万界,碾压一切绝世天骄】
  • 野鼠受难记

    野鼠受难记

    当代诗歌的进程中,70后诗人的出场,随之而来的迅猛崛起,确乎超出了很多人的预料,不仅诗歌读者感到意外,而且诗歌界内部也感到意外。对有些诗人来讲,由于70后诗人的登台,原先似乎清晰可辨的当代诗歌发展的脉络变得模糊起来,甚至变得无从把握。原来设想的从始于1970年代的地下诗,延伸到朦胧诗,再转换到第三代诗歌,并进而扩展到后朦胧诗的这一当代诗歌的谱系,本来就在上世纪90年代的诗歌中遭遇了离析,但在诗歌史的评述上似乎还有折中的办法。而70后诗人的星火燎原,则彻底捻灭了人们对修复原先的当代诗歌谱系的动机和可能。
  • 灵星陌

    灵星陌

    淡淡蔷薇花暮染苍穹,美若幻影,似是一触既散。彼方,未知的谜疑依旧继续,这么做是对?是错?梦的开篇真的就如同他人说的那么美好,仿若隔世的彩虹,美得虚幻而真实……
  • 王俊凯不可磨灭的爱

    王俊凯不可磨灭的爱

    这是我第一次写小说,希望大家支持哈!她,王源的表姐,千玺小凯的青梅竹马。期待他们会发生什么事呢?你点一下啊,点一下不就知道啥内容了嘛。
  • 异能神赐

    异能神赐

    主人公是一个拥有读心看透人心一切超能力的人,捡了个同样拥有异能的妹妹,在邪恶的都市里过着开心的生活......“我们一定会永远的在一起,就算与全世界为敌也无所谓。”
  • 冷面夫君

    冷面夫君

    多年前的相遇,他们一见倾心,谁知她却是他仇人之女,娶她是为了复仇,新婚之夜的蹂躏,第二日便让她搬进仓库,数日后迎娶新妇进门,一切为她准备的苦难都在按部就班的进行着,可为什么,在看到她的泪的时候,他的心却渐渐疼起来?--情节虚构,请勿模仿
  • 噬神者的魔改学研究

    噬神者的魔改学研究

    新人翻车车祸现场,不是老书友麻烦就不要看了PS.二次元多位面穿越类同人。新手上路,小心翻车!!
  • 凤临之逆天魅后倾天下

    凤临之逆天魅后倾天下

    她是相府千金,亦是绝世丑颜她是家族最优秀的女子,亦是让人闻风丧胆的魅,可惜过于优秀,遭到身边人的嫉很,被男友背叛,被亲人陷害。他是绝世天才,第一公子一朝穿越她成了她,无才无貌的她,却让他一见倾心甘愿为她弃其所有,终于让她已冰封的心,缓缓融化重新打开