Sains Komputer Dilancarkan, Bab 1: Sambungan

Petikan ini dari Sains Komputer Wladston Ferreira Filho yang dilepaskan ke dalam teknologi asas yang menggerakkan web di seluruh dunia. Walaupun sering diambil begitu sahaja, teknologi ini adalah penting dan mengejutkan. Temui kejuruteraan cerdik yang mengubah sambungan komputer mudah ke dalam rangkaian komunikasi global, dekat, dan hampir percuma.

Revolusi digital, yang didorong oleh Internet, telah memupuk sambungan global yang tidak pernah berlaku sebelum ini, memberi kesan kepada ekonomi dan politik dengan mendalam. Walau bagaimanapun, kebanyakan pengguna tetap tidak menyedari kerja dalamannya. Bab ini memberi kuasa kepada anda untuk menyertai barisan mereka yang memahami dan menggunakan teknologi ini, mengajar anda untuk:

• Sambungkan komputer untuk membentuk rangkaian,
• Mengintegrasikan rangkaian menggunakan protokol Internet ,
• Kenal pasti penerima melalui alamat internet mereka,
• Tentukan laluan di internet,
• Menghantar data antara aplikasi.

Komunikasi pra-internet bergantung pada pautan fizikal langsung. Tahun 1950 -an menyaksikan telefon individu yang disambungkan terus ke stesen pusat, yang memerlukan pengendali untuk menyambungkan panggilan secara manual. Panggilan jarak jauh melibatkan rantaian kompleks sambungan fizikal.

Internet merevolusikan ini. Daripada pautan fizikal langsung, maklumat disampaikan langkah demi langkah melalui peranti yang saling berkaitan ke destinasinya. Ini menghapuskan keperluan pengendali dan koordinasi pusat, yang membolehkan banyak sambungan serentak untuk berkongsi dawai yang sama, menghasilkan komunikasi global segera, berpatutan, dan boleh diakses.

Rangkaian moden, bagaimanapun, jauh lebih kompleks daripada teleponi awal, menggunakan protokol berlapis. Mari kita meneroka lapisan ini, bermula dengan yang paling asas.

1.1 Pautan Rangkaian

Sambungan komputer ke komputer langsung menggunakan medium penghantaran : saluran fizikal (dawai tembaga, kabel gentian optik, atau gelombang udara). Setiap komputer mempunyai antara muka rangkaian untuk menghantar dan menerima isyarat. Telefon bimbit, misalnya, gunakan cip radio dan antena.

Antara muka ini beroperasi mengikut peraturan yang ditakrifkan oleh lapisan pautan . Pautan yang berdedikasi antara dua komputer menggunakan r rotokol p oint -to- p ( PPP ), memastikan pengenalan data pengenalan dan tepat.

Walau bagaimanapun, media bersama adalah perkara biasa.

Pautan bersama dan cabaran mereka

Rangkaian pejabat sering menyambungkan komputer ke hab pusat, di mana isyarat dari satu komputer diterima oleh semua. Home Wi-Fi beroperasi sama. Akses bersama ini memberikan dua cabaran utama:

Perlanggaran - Transmisi serentak membawa kepada gangguan dan rasuah data (perlanggaran). Ini sama dengan perbualan kumpulan di mana suara bertindih, menjadikan pemahaman sukar. Teknik mengelakkan perlanggaran melibatkan pemancar hanya apabila medium adalah jelas dan memadamkan penghantaran semula selepas kelewatan rawak jika berlaku perlanggaran. Walau bagaimanapun, percubaan penghantaran yang tinggi boleh menyebabkan ketepuan pautan, memberi komunikasi tidak berkesan.

Pengalamatan Fizikal - Dalam medium yang dikongsi, bagaimanakah komputer mengenal pasti penerima yang dimaksudkan? Setiap antara muka rangkaian mempunyai alamat fizikal atau alamat perkakasan yang unik. Transmisi termasuk kedua -dua alamat penghantar dan penerima, yang membolehkan komputer menapis mesej yang tidak relevan. Pengenal pasti unik ini dipanggil alamat MAC .

Alamat MAC dan implikasi mereka

Setiap antara muka rangkaian (Wi-Fi, Bluetooth, Ethernet) mempunyai alamat MAC yang unik, yang diberikan semasa pembuatan. IEEE menyelaraskan peruntukan alamat MAC untuk mengelakkan pertindihan. Alamat MAC adalah nombor heksadesimal, dengan separuh pertama mengenal pasti pengeluar (misalnya, Apple). Alamat siaran (FF: FF: FF: FF: FF: FF) mensasarkan semua komputer di rangkaian.

Keupayaan untuk memantau semua transmisi ( mod promiscuous ) membolehkan penemuan rangkaian tersembunyi dan berpotensi pemintasan data. Ini menekankan pentingnya penyulitan. MAC Spoofing , di mana pelakon berniat jahat menggunakan alamat MAC yang lain, adalah kebimbangan keselamatan.

Bingkai dan pengesanan ralat

Mesej besar dibahagikan kepada bingkai yang lebih kecil untuk penghantaran yang cekap. Bingkai WiFi biasanya mempunyai saiz maksimum 2,346 bait, manakala rangkaian berwayar sering menggunakan 1,526 bait. FCS ( f rame c heck s Equence) memastikan integriti data dengan membandingkan checksum yang dikira dan diterima. Medan jenis menunjukkan bagaimana muatan harus ditafsirkan.

1.2 Lapisan Internet

Lapisan Internet (atau lapisan rangkaian ) mengendalikan komunikasi antara komputer yang tidak disambungkan secara tidak langsung . Router , dengan pelbagai antara muka rangkaian, mesej relay antara rangkaian.

Rangkaian kawasan tempatan dan luas

Router membolehkan komunikasi antara komputer di rangkaian yang berbeza. Rangkaian yang terletak rapat yang saling berkaitan melalui router membentuk l ocal a rea ​​n etwork ( LAN ). Menyambungkan LAN jauh mencipta satu ide a rea ​​n etwork ( wan ). Internet adalah WAN terbesar di dunia.

Sambungan: Transit dan mengintip

Sambungan Internet boleh didapati melalui Transit , perkhidmatan berbayar di mana mesej melewati rangkaian pihak ketiga. Sebagai alternatif, Peering membolehkan pertukaran mesej percuma antara organisasi, sering mengurangkan kos.

Penghalaan dan alamat lokasi

Router meneruskan mesej di seluruh rangkaian. Tidak seperti alamat fizikal, yang merupakan lokasi-agnostik, protokol internet menggunakan alamat hierarki untuk membimbing penghalaan mesej.

Protokol Internet (IP)

Protokol Internet (IP) mengawal penghantaran mesej. Paket IP mengandungi alamat lokasi penghantar dan penerima dan data. Router ke hadapan paket IP berdasarkan alamat destinasi.

1.3 alamat IP

Alamat IP adalah nombor 128-bit, biasanya ditulis dalam heksadesimal. Awalan penghalaan mengenal pasti organisasi, diikuti oleh subnet dan ID antara muka . IANA ( i nternet a ssigned n umbers a uthority) dan rir s ( r egional i nternet r egistries) menguruskan peruntukan alamat IP.

Iana dan RIRS

IANA mewakilkan peruntukan alamat IP kepada lima RIRS, masing -masing bertanggungjawab untuk rantau geografi. Organisasi meminta awalan dari RIR serantau mereka.

Penyedia Perkhidmatan Internet (ISP)

ISP menyediakan akses Internet kepada individu dan organisasi, memperuntukkan alamat IP dan menguruskan sambungan.

1.4 Routing IP

Router menggunakan jadual untuk menentukan hop seterusnya untuk setiap paket IP. Hierarki alamat IP memudahkan keputusan penghalaan.

Mata Pertukaran Internet (IXPS)

IXPS memudahkan mengintip antara rangkaian.

Rangkaian Backbone dan Tier-1 Internet

Rangkaian Tier-1 membentuk tulang belakang Internet, menghubungkan ISP serantau.

Penghalaan dinamik

Router dinamik bertukar maklumat penghalaan, menyesuaikan diri untuk menghubungkan perubahan dan memastikan laluan yang optimum.

Gelung penghalaan dan had hop

Gelung penghalaan dihalang menggunakan medan had hop dalam paket IP.

Diagnostik dan ICMP

ICMP ( i nternet c ontrol m essage p rotocol) mengendalikan pelaporan ralat dan diagnostik rangkaian. Mesej ICMP biasa termasuk time exceeded , destination unreachable , packet too big , dan parameter problem . ICMP juga menyokong mesej maklumat seperti echo request dan echo reply yang digunakan oleh ping dan traceroute .

Lapisan pengangkutan, termasuk TCP dan UDP, membolehkan aplikasi menggunakan paket IP untuk pertukaran data. Untuk menyelam yang lebih mendalam ke dalam protokol ini dan teknologi web lain (e -mel, Web, DNS), meneroka sains komputer yang dilepaskan . Buku ini juga meliputi analisis data, pembelajaran mesin, kriptografi, dan ungkapan biasa.

Atas ialah kandungan terperinci Sains Komputer Dilancarkan, Bab 1: Sambungan. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!