[网络_1] 因特网 | 三种交换 | 拥塞 | 差错 | 流量控制
目录
一、网络、互连网与因特网
二、因特网发展
三、因特网的组成与功能
四、计算机网络的分类
五、因特网的标准化与意义
一、三种传输方式：电路交换 vs 报文交换 vs 分组交换
1. 电路交换（Circuit Switching）——像“打电话”
2. 报文交换（Message Switching）——像“寄信”
3. 分组交换（Packet Switching）——像“分装快递”
二、分组传输的三大控制机制
1. 拥塞控制（Congestion Control）——像“交通疏导”
2. 差错控制（Error Control）——像“快递验货”
3. 流量控制（Flow Control）——像“水龙头调节”
三、总结对比表
拥塞控制 vs 流量控制
典型场景
一、网络、互连网与因特网
- 网络的基本构成
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- 实例：家庭Wi-Fi网络由路由器（节点）和无线信号（链路）连接手机、电脑等设备组成，就像一条无形的“纽带”将设备串起来。
- 关键点：节点可以是电脑、路由器等，链路分有线和无线（如光纤、Wi-Fi）。
- 互连网 vs 因特网
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- 互连网（internet）：多个网络通过路由器连接，例如公司总部与分部的内部网络互联。
- 因特网（Internet）：全球最大的互连网，如我们每天使用的微信、淘宝均基于此。
- 区别：类似于“高速公路网”（互连网）与“中国高速公路系统”（因特网）的关系。
二、因特网发展
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- ISP的兴起：如中国电信、联通提供家庭宽带服务，用户缴费即可接入互联网。
- 商业化与万维网：1994年万维网（WWW）普及，好比从“只能发电报”升级到“能浏览网页、看视频”。
三、因特网的组成与功能
- 边缘部分
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- 实例：你的手机、智能手表、家里的智能摄像头均属于边缘设备，直接与用户交互。
- 核心部分
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- 路由器的作用：类似快递中转站，将数据包（包裹）从你的手机转发到目标服务器（如淘宝的服务器）。
四、计算机网络的分类
- 按覆盖范围
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- 局域网（LAN）：家庭Wi-Fi或办公室网络，覆盖一栋楼。
- 广域网（WAN）：跨城市的银行系统内部网络，如总行与分行的连接。
- 按拓扑结构
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- 星型网络：家里的路由器连接手机、电脑、智能电视（所有设备通过中心路由器通信）。
- 网状网络：城市交通监控系统，多个摄像头通过不同路径传输数据，确保某条线路故障时仍有备份。
- 按使用者
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- 公用网：4G/5G移动网络，付费即可使用。
- 专用网：地铁信号控制系统，仅内部人员可访问。
五、因特网的标准化与意义
- RFC文档：类似“交通规则”，确保全球设备能互通（如微信消息能从华为手机发到苹果手机）。
- ISP分层：一级ISP如国家级运营商（中国移动），二级ISP如省级公司，三级ISP如小区宽带服务商。
总结：
- 因特网就像一张覆盖全球的“数字公路网”
- 设备 是 路上的车辆
- 路由器 是 立交桥
- 而ISP 是 公路的建设和维护者。
从发送一条微信到观看直播，都依赖这张网络的协作运行。
我们可以用生活中的快递、交通、水流等场景来类比，来理解这三种网络传输方式及分组传输的控制机制：
一、三种传输方式：电路交换 vs 报文交换 vs 分组交换
1. 电路交换（Circuit Switching）——像“打电话”
- 生活实例：你给朋友打电话时，运营商需要先帮你“独占一条线路”，比如从你家到朋友家拉一条虚拟的“电话线”，直到挂断前这条线只属于你们。
- 特点：
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- 先建路，后通话：拨号时等待“线路接通”（建立连接），通话中线路被独占（即使不说话），挂断后释放线路。
- 适合长时间通信：比如视频会议，但线路利用率低（就像电话里沉默时线路也占着不用）。
- 缺点：如果两人聊天断断续续（数据突发），大部分时间线路空置，浪费资源。
2. 报文交换（Message Switching）——像“寄信”
- 生活实例：你写一封长信寄给朋友，邮局收到后先存下整封信，再根据地址一步步转发到目的地。
- 特点：
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- 整存整发：信件（报文）必须完整存储后才能转发。
- 无需独占线路：邮局（交换机）可同时处理多封信件，但大信件会占用仓库（缓存）空间。
- 缺点：信件太大容易堵住邮局（延迟高），且一旦写错地址整封信要重寄（容错差）。
- 已 out
3. 分组交换（Packet Switching）——像“分装快递”
- 生活实例：你要寄一台电脑给朋友，但怕路上摔坏，于是把电脑拆成零件（分组），每个零件单独包装，贴上地址和序号，走不同快递路线（可能有的走空运，有的走陆运），最后朋友按序号重新组装。
- 特点：
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- 分装传输：数据拆成小包（分组），独立传输（可能走不同路径）。
- 高效灵活：快递车（网络线路）可同时运送多个包裹，即使某条路堵了也能绕道。
- 优点：适合突发数据（如刷网页、看视频），资源利用率高，容错性强（个别包裹丢失只需重发小包）。
对于这部分的一个感受，就是针对很大的数据我们可以化大为小的进行拆分，借助标记位，因为这样之后也就可以复原了，就像对于很多的东西我们也可以再加一层的进行处理
二、分组传输的三大控制机制
1. 拥塞控制（Congestion Control）——像“交通疏导”
- 生活实例：节假日高速堵车，交警通过限流（减少车辆进入）、引导绕行（动态调整路线）缓解拥堵。
- 网络中的作用：
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- 检测拥堵：路由器发现队列过长（堵车）时，通知发送方减速。
- 调整策略：如TCP的“慢启动”（先试探性发少量数据，逐渐加速）。
- 典型方法：TCP的拥塞窗口动态调整、路由器丢包反馈。
2. 差错控制（Error Control）——像“快递验货”
- 生活实例：快递员送货时，你检查包裹是否破损（差错检测），若损坏则要求重发（重传机制）。
- 网络中的作用：
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- 检测错误：通过校验和（如CRC）、奇偶校验码判断数据是否损坏。
- 纠正错误：自动重传损坏的包（ARQ协议），或使用纠错码（如二维码局部污损仍可识别）。
- 典型方法：TCP的ACK确认机制、FEC前向纠错。
3. 流量控制（Flow Control）——像“水龙头调节”
- 生活实例：老师讲课太快时，学生会喊“慢一点！”；老师根据学生反馈调整语速。
- 网络中的作用：
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- 匹配速率：接收方通过滑动窗口告诉发送方“还能接收多少数据”。
- 防止溢出：避免发送方“灌爆”接收方的缓存（类似水杯满了会溢出）。
- 典型方法：TCP的滑动窗口协议、接收方缓冲区动态反馈。
三、总结对比表
| 传输方式 | 生活类比 | 适用场景 | 核心优势 | 典型应用 |
| 电路交换 | 电话专线 | 长时间稳定通信（视频会议） | 延迟低、稳定 | 传统电话网络 |
| 报文交换 | 寄整封信 | 早期电报（已淘汰） | 无需独占线路 | 老旧电报系统 |
| 分组交换 | 分装快递 | 互联网（网页、视频） | 高效、灵活、容错 | 现代互联网（TCP/IP） |
拥塞控制 vs 流量控制
| 对比维度 | 拥塞控制 | 流量控制 |
| 目的 | 防止网络过载导致整体瘫痪 | 防止发送方灌爆接收方 |
| 范围 | 全局性（整个网络的路由器、链路） | 点对点（发送方和接收方之间） |
| 触发原因 | 网络资源（带宽、缓存）不足 | 接收方处理速度慢 |
| 实现机制 | 拥塞窗口动态调整（如TCP的慢启动） | 滑动窗口（接收方反馈窗口大小） |
| 类比场景 | 交警疏导交通避免全城堵车 | 水龙头调节水流避免水杯溢出 |
- 拥塞控制的例子：
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- 场景：节日期间，景区入口人流量激增。管理员（网络）启动限流措施：分批放行、关闭部分入口 —— 这就是拥塞控制
- 结果：避免人群（数据包）过多导致景区（网络）瘫痪。
- 流量控制的例子：
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- 场景：老师（发送方）讲课，学生（接收方）做笔记。学生举手说：“老师，讲慢一点，我跟不上了！” ——这就是流量控制
- 结果：老师调整语速，确保学生能消化知识（数据不丢失）。
典型场景
- 拥塞控制的典型应用：
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- TCP的拥塞窗口机制：检测到丢包（堵车）时，发送方降低发送速率（车辆限流），逐步恢复
- 例：下载文件时，网络拥堵会自动切换成低速下载模式。
- 流量控制的典型应用：
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- 滑动窗口协议：接收方通过TCP报文的窗口字段告诉发送方“还能接收多少数据”
- 例：视频通话中，接收方网络差，发送方自动降低分辨率（减少数据量）。
总结：
拥塞控制是“宏观”的，解决 整个网络 的资源分配问题。流量控制是“微观”的，解决 两个人 的速率匹配问题；
就像你既要控制水龙头不溢出杯子（流量控制），又要避免全城大堵车（拥塞控制）
