網路通訊原理

網際網路

網路中最值得注意的就是網際網路 (Internet)，其目標是發展能夠連結不同電腦的網路技術，使這些網路可以如相連結的系統進行運作且不會受到個別網路災害的影響。

網際網路架構

網際網路是許多網路的連結，這些網路是由所謂的網際網路服務提供者 (Internet Service Providers, ISP) 的機構所建構與維護的，習慣上都會使用 ISP 稱呼他們所提供的網路，因此如果說連接到某個 ISP 則代表連接到該 ISP 所提供的網路。

ISP 所營運的網路系統可以根據他們在網際網路整體結構中所扮演的角色階層進行分類，最上層是相對比較少的第一層 ISP (tier-1 ISP)，是由高速高容量的國際型 WAN 所組成，一般由大型通訊公司經營。

連接到第一層 ISP 的是第二層 ISP (tier-2 ISP)，一般屬於區域性規模且影響力較小，同樣的這些網路也是一般通訊公司所經營。

第一層與第二層基本上是由一群路由器組成的網路，主要提供網際網路的基本通訊設施，路由器之間可產生許多通訊路徑，這些路徑是網際網路備援 (redundancy) 的核心，即使第一層路由器發生故障也可以讓整個網路還是保持連結的狀態，網路核心的連結通常是由稱為街口 ISP (access ISP) 或第三層 ISP (tier-3 ISP) 的中介者所提供，一個接口 ISP 本質上是個獨立的網路系統有時也稱為內部網路 (intranet)，是由單一機構所營運，提供住家和店家網際網路的接口。

最後個人用戶連結到接口 ISP 的設備稱為終端系統 (end system) 或主機 (host)，這些終端可能是筆電或是個人桌上電腦，也可能是電話, 攝影機, 汽車等等的，終端連接到網路的技術也非常多樣，成長最迅速的是基於 WiFi 的無線網路連接，其技術是連接 AP 到某個接口 ISP 再經由這個 ISP 提供的網際網路接口給 AP 服務範圍內的終端系統，AP 或一組 AP 能提供的服務範圍稱為熱點 (hot spot)。

網際網路能夠提供通訊服務，連結許多不同的裝置和技術，這樣的設計使網際網路成為一個端對端架構 (end-to-end architecture)，儘管終端設備只有少少的基礎預設條件，但當新的網路系統和裝置變得普及時，網際網路仍然可以快速的支援這些網路系統及裝置。

網際網路地址

在前面有提到網路需要網路用的地址，每個網路上的電腦都會配置一個唯一的地址，這些地址就是所謂的IP 位置 (IP address)，起初 IP address 是一組32 位元的字串但為了提供更多位置，所以正轉變為使用128 位元的字串，一組連續的 IP address 由網際網路名稱與數字地址分配機構 (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers, ICANN) 發配給 ISP。

位元字串形式的地址法不利於人們使用，因此網際網路提供了另一種地址法，他就是網域 (domain) 的概念，網域相當於網際網路中的區域，每個網域都需要向 ICANN 註冊，網域註冊過程需要中鄧一個易於記憶的網域名稱 (domain name)，網域名稱與 IP address 一樣都是獨一無二的。

在網域名稱中可以添加尾綴字，這些尾綴字稱為定層網域 (top-level domains, TLD)，有包含代表商務機構的.com、代表美國政府的.gov、非營利組織的.org、軍事單位的.mil 和起出給 ISP 使用的 .net，但隨網路快速過展到全世界，因此也產生了兩個字母組成的 TLD 用來代表國家 (國碼 TLD, country-code TLD)。

一旦網域名稱註冊後就可以在這個網域內加上易於記憶的名稱來辨識個別機器，要注意的是階層是網域名稱是往左延伸並以句號隔開，再多延伸的情況下通常會使用子網域 (subdomain) 來表示網域下的某個組織，子網域常用於表示同一個網域範圍中的不同子網路，比如 Yoyodyne 公司使用的網域名稱 yoyodyne.com 則該公司內部的某台電腦可能就是 overthruster.propulsion.yoyodyne,con 這樣的網域名稱。

雖然易於記憶的位置可便於人們使用，但訊息在網路上的傳播還是以 IP address 的方式進行，所以如果要傳送訊息給遠方的電腦並使用易於記憶的名稱位置時，負責傳輸訊息的軟體比需要傳送訊息之前將該位置轉換為 IP address，，這個轉換是透過一個名叫名稱伺服器 (name server) 的伺服器所幫助，他的本質與電話簿一樣提供了位置轉譯服務，這些作為網際網路的電話簿系統稱為網域名稱系統 (domain name system, DNS)，使用 DNS 進行名稱轉譯的過程稱為 DNS 查詢 (DNS lookup)。

網際網路的應用

在早期的網際網路中，多數應用都是個別且簡單的程式，他們只會遵循某個網路協定，比如網路新聞傳輸協定 (Network News Trasfer Protocol, NNTP) 的新聞閱讀器或使用檔案傳輸協定 (File Transger Protocol, FTP) 的程式，但隨著網站與瀏覽器越來越複雜，越來越多這些傳通的網路應用都透過強大的超文本傳輸協定 (Hyper Text Transfer Protocol, HTTP) 以網頁的方式來處理。

網路多媒體的資料串流

目前網際網路中很大一部分的流量是用於即時的語音和影片傳輸，也就是所謂的串流 (streaming)，串流的有分兩種方式，第一種是N 點傳播更精確的說是單點傳播 (unicast)，指的是一對一的傳播，而 N 點傳播指的是一對多的傳播，N 點傳播有個缺點就是會帶給傳播站伺服器很大的負擔，同樣也會給伺服器附近共用網路的主機帶來嚴重的影響，而多數 N 點傳輸的許多替代方案都試圖在緩解這個問題，其中一種是使用 P2P 模式，類似於檔案分享的模式，也就是一但某一點已接收到資料後，他就開始向其他還在等待的資料點傳播該資料，亦即由原本的單一資料來源負責傳播資料轉而由多點傳播。

另一種替代方案稱為多點傳播 (multicast)，將傳播問題移動到網際網路的路由器，使用多點傳播時一台伺服器傳送訊息到多個客戶的方式是告知某個位置並仰賴網路上所有路由器解析該位置的特殊性進而複製多筆資訊再轉送到正確的目的地，但要注意這種多點傳播的軟體需要借用到路由器發揮超呼他原本的職責，所以他沒辦法延伸到整個全球網路。

為了讓串流模式擴大到同時服務數千至上百萬人，每個人都有自己個人的串流，因此有必要將串流內容複製到許多不同的伺服器上，大型的串流服務都利用內容傳遞網路 (content delivery networks, CDN)，這是一大群伺服器經過規劃後分布在整個網際網路，用來服務鄰近網路的使用者，CDN 機器可能放置於某個接口 ISP 網路中，讓該網路的客戶可以從近的伺服器享受到高速的多媒體串流服務，比存取遠端的中心串列服務伺服器要快速許多，有一種稱為任意傳送法 (anycast) 的網路傳輸技術讓使用者從一群規劃好的伺服器中自動連接最近的伺服器，這樣可以讓 CDN 更切實可行。

來源:https://ithelp.ithome.com.tw/articles/10284175?sc=pt

全部共 0則留言
留言...
登入帳號密碼代表遵守學術網路規範