从计算机网络到无线网络
计算机网络
计算机网络最底层的逻辑可以概括为：连接终端以实现资源共享。
通过有线/无线介质将终端联结成网络，不同用户资源通过网络实现各种资源(信息/软 件/硬件)共享。
核心定义与物理构成
通过通信链路连接分散主机实现互联，通信和共享
计算机网络的本质定义： 将地理位置不同的具独立功能的多台主机/外设/其它设备，通过通信线路连接，在网络操作系统、管理软件及通信协议管理协调下，实现资源共享和信息传递的完整系统
接入网络的每台主机本身可独立工作。并且网络还分为资源子网和通信子网
| 构成部分 | 物理隐喻 | 包含内容 | 主要功能 |
|---|---|---|---|
| 资源子网 | “工厂与商店” | 主机（边缘/叶节点）、终端、软件、数据库 | 位于网络的边缘，负责处理数据，提供具体业务服务。 |
| 通信子网 | “物流与道路” | 网络节点（交换机、路由器）、通信链路 | 位于网络的核心，负责数据的传输、转发与存储。 |
传输介质的多样性：
- 有线介质： 双绞线、同轴电缆、光纤、电力线等（追求稳定性）。
- 无线介质： 微波、红外线、激光、可见光等（追求便捷性）。 介质的多样性直接决定了网络在不同极端环境（如矿山或外太空）下的适应能力。
体系化分类
- 按传输技术分类：
- 点对点式： 像拉专线，两个节点间独占物理信道。
- 广播式： 像开广播，所有主机共享公共信道，一台发送，全网皆可接收。
- 按地理范围分类：
| 网络分类 | 分布距离 | 跨越地理范围 |
|---|---|---|
| 局域网 (LAN) | ~10m - 2km | 房间、建筑物、校园 |
| 城域网 (MAN) | ~100km | 城市 |
| 广域网 (WAN) | ~1000km | 国家或省份 |
- 注：互联网是全球最大的广域网，它由无数 LAN、MAN、WAN 通过统一的 TCP/IP 协议联结而成。
- 按拓扑结构分类： 常见的包括总线型、星型、环型、树状、网状。拓扑结构决定了网络系统的“几何排列”，直接影响到系统的可靠性——例如，网状结构虽然成本高，但具备极强的抗毁损能力。
协议体系结构：OSI 七层与 TCP/IP 四层的逻辑对撞
网络技术中为数据交换而设置的标准、规则和约定的集合称协议
具体某个协议往往关注具体某一层，用于同层实体间通信的相关规则约定的集合。
协议的三要素：
- 语法： 规定数据与控制信息的“格式”（怎么写）。
- 语义： 规定控制信息的“含义”（做什么）。
- 时序： 规定收发数据的“同步与排序”（何时做）。
各层相互独立、功能明确。对等实体间逻辑通信
| ISO/OSI 七层模型 | TCP/IP 四层模型 |
|---|---|
| 应用层、表示层、会话层 | 应用层 |
| 传输层 | 传输层 |
| 网络层 | 网际互联层 |
| 数据链路层、物理层 | 网络接口层 |
层间通信的核心概念：
- 实体 (Entity)： 每一层执行具体任务的软件或硬件进程。
- 服务访问点 (SAP)： 就像邮局的窗口，是相邻两层交换信息的逻辑接口。
- 协议数据单元 (PDU)： 层间交换的数据单位（在不同层分别称为报文、分组、帧等）。
无线网络WSN
无线网络在物理层和 MAC 层（介质访问控制层）进行了更新以适应复杂且开放的无线环境。
协议侧重点： 鉴于共享访问介质，无线网络重点关注 MAC 层（处理共享介质的冲突）和 物理层（无线频谱管理）。由于应用层通常直接复用传统协议，只要解决了底层连接的可靠性，各种应用就能无缝运行。
冲突处理对比：
- 有线网络： 检测到丢包通常判定为拥塞，协议会要求“减速”。
- 无线网络： 丢包往往是由于干扰，协议策略通常是“切换信道”重新发送。
分类体系：
1. 按“覆盖范围”分类（由小到大）：
- 无线个域网 (WPAN)：距离最短，主要用蓝牙等技术连接个人身边的设备（如鼠标、键盘、耳机等）
- 无线局域网 (WLAN)：分为依靠固定基站的网络，以及无需基站、设备间自发组网的“自组织网络 (MANET)”。无线城域网 (WMAN)：覆盖可达几十公里，传输快且支持移动切换（如 IEEE 802.16）
- 无线广域网 (WWAN)：覆盖范围最广，典型代表是我们常用的手机蜂窝网络和卫星通信网络。
2. 按“应用目的”分类：
- 互联接入：主要目的是“让人上网”，提供互联网信息服务（例如 WLAN、卫星网络等）。
- 物联传感：主要目的是“让万物相连”，用于采集环境、物体或人体的物理信息。典型应用包括物联网 (IoT)、无线传感网 (WSN) 以及连接智能穿戴设备的无线体域网 (WBAN) 等。
应用
1. 网络安全 (Network Security)
核心目的：保护网络的硬件、软件和数据免受破坏或泄露，确保系统连续可靠运行，重点关注信息的机密性、完整性、可用性和可控性。挑战：网络传输安全由于面临的威胁多，技术非常复杂；特别是随着无线网络的快速发展，安全问题更加突出，难以彻底解决。
2. 数据中心网络 (DCN)
核心定位：是云计算和云服务的核心基础设施，承载海量服务器和存储系统。演进特点：从传统的“三层树型拓扑”发展为新型的以交换机为核心或以服务器为核心的拓扑结构，并且通常需要对传统的 TCP 协议进行专门的改造和定制，以适应大规模数据和组播的需求。
3. 软件定义网络 (SDN)
核心突破：打破了传统网络硬件（如路由器、交换机）固化带来的管理限制，实现了控制平面与数据平面的分离。优势：使网络架构变得可编程。管理者可以通过软件平台，以控制器为逻辑中心（如典型的 OpenFlow 协议）直接下发流表来灵活管理、调整和升级网络资源。
4. 网络功能虚拟化 (NFV)
核心理念：将网络功能（如路由、网关等）与专用的底层硬件解耦。优势：利用标准化的服务器、存储器等通用硬件结合可编程软件，来实现虚拟化的网络功能。这使得网络资源可以被灵活共享，从而实现新业务的快速开发、自动部署和弹性伸缩。
5. 边缘计算 (Edge Computing)
核心模式：作为云计算的延伸，它将计算、存储和应用能力下沉到了靠近物体或数据源头的“网络边缘”。优势：因为距离数据源更近，它能够提供更快的响应速度，极大地满足了各类行业对实时业务处理、智能应用以及安全隐私保护的需求。