1. 计算机网络

1.1 学习要点
  1. 网络拓扑：环形、星形、网格、总线、树形
  2. 网络大小分类：本地网、广域网的区别
  3. 网络协议的必要性，不同场景不同协议。
1.2 English Note

The Internet is the world’s largest computer network.

A computer network is any group of interconnected computing devices capable of sending or receiving data. A computing device isn’t just a computer—it’s any device that can run a program, such as a tablet, phone, or smart sensor.

1.3 组建网络

最简单的计算机网络是两个设备。这样的网络只需要关心一些事情，比如如何物理连接两个设备，以及如何以双方都能理解的格式通过物理连接发送数据。 A diagram of the simplest computer network. Two computers are shown with a line connecting them.

让我们再添加一个设备。现在又增加了复杂性。每个设备如何知道传入的数据是针对他们还是针对他们的邻居？这个简单的网络需要一个寻址方案。 A diagram of a simple computer network. Three computers are shown with a line from one computer to the next.`

让我们增加到六个设备。实际上，我们可以通过多种方式将计算机网络中的六个设备连接在一起。上面三个为环形（ring）、网格（mesh）和星形（star）拓扑，下面为总线（bus）和树（tree）拓扑。

A diagram of 5 different network topologies for networks that each have 6 computing devices.

想象一下一段数据通过其中一个更大的网络的过程。它将走什么道路？当存在多条路径时，它如何知道哪条路径最好？

一旦网络变得更大，路由策略就变得更重要。在一条路径上，两站和三站之间没有太大的区别，但是20站和300站之间有很大的区别。

1.4 网络类型（Types of networks）

根据网络的大小和特点，我们使用不同的术语来指代网络。

最常见的网络类型是局域网（LAN, Local Area Network），一种覆盖有限区域（如房屋或学校）的网络。

局域网一般使用总线（bus）拓扑连接，设备通过以太网电缆连接。如下图所示。

A diagram of a LAN. Five different computers are connected in a bus topology.

最大的网络类型是广域网（WAN, Wide Area Network），这是一种扩展到大地理区域并由许多局域网组成的网络。通常，广域网中的网络只能通过从不同公司租赁电信线路来连接，因为没有一家公司拥有整个地理区域的所有基础设施。

下图显示了澳大利亚不同地区的三个局域网以环形（ring）拓扑连接。

A diagram of a WAN. Three LANs in different parts of Australia are connected in a ring topology.

另一种类型的网络是数据中心网络（DCN, Data Communication Network），这是一种用于数据中心的网络，在这种网络中，数据交换必须具有很小的延迟。

问题：根据上面的描述，互联网是什么类型的网络？
A. DCN B. LAN C. WAN

1.5 网络协议（Networking protocols）

当计算设备在网络中连接在一起时，它们需要协议来相互通信。

如果设备想要通过互联网（Internet）进行通信，它们必须使用Internet网络协议。参考下一节。

2. 互联网

互联网，根据音译也被叫做因特网。

2.1 思考

用文字或图表述出来：假如你有一封邮件要寄给”联合国教育科学文化组织”，申请将XX妙峰山列入世界自然遗产。请描述一下这封信到达教科文组织的过程。

2.2 学习要点
  1. 网线（或者无线），传输信号。
  2. IP协议，标识一台设备的位置，路由。
  3. DNS，名字服务器，找到服务器的IP地址。
  4. TCP/UDP，传输协议，大包裹的拆包和组装，可靠或者快速传输。
  5. TLS，加密传输，防止路上被别人偷看。
  6. HTTP，浏览器访问协议。
2.3 资料

视频：因特网是什么（What is the internet)

2.4. 互联网的组成部分

互联网是一个计算设备以某种方式相互通信的全球网络，无论是发送电子邮件、下载文件还是共享网站。

A world map with icons of computers on top: a laptop in Brazil, a laptop in Russia, a server in Africa, a phone in Sydney, and a phone in NY.

互联网是一个开放的网络：任何计算设备都可以加入，只要它们遵守游戏规则。在网络中，这些规则称为协议，它们定义了每个设备必须如何相互通信。互联网是由多层协议驱动的。要创建全球计算设备网络，我们需要：

  1. 有线和无线：设备之间的物理连接，以及将电磁信号转换为二进制数据的协议。
  2. IP协议：使用IP地址（形式如119.29.29.29）唯一标识设备的协议，并提供将数据发送到目标IP地址的路由策略。
  3. DNS（名字服务器）：把一些易记的名字（如www.baidu.com）转换成服务器的IP地址（如39.156.66.18）。
  4. TCP/UDP：可以将数据包从一个设备传输到另一个设备并在传输过程中检查错误的协议。
  5. HTTP：浏览器在每次加载网页（World Wide Web）时使用的协议。
  6. TLS：用于发送加密数据的安全协议，使攻击者无法查看私人信息。
2.5 常用协议一览
分类 协议名简称 全称 中文 简介
电子邮件 POP3 Post Office Protocol - Version 3 邮局协议版本3 接收邮件
电子邮件 SMTP Simple Mail Transfer Protocol 简单邮件传输协议 发送邮件
电子邮件 IMAP Internet Mail Access Protocol 交互式邮件存取协议 接收、标记邮件
文件 FTP File Transfer Protocol 文件传输协议 发送接收文件
网页 HTTP Hyper Text Transfer Protocol 超文本传输协议 WEB端内容获取
服务器 Telnet     远程登录服务器
网络传输 TCP Transmission Control Protocol 传输控制协议 可靠的、基于字节流的数据传输
网络传输 UDP User Datagram Protocol 用户数据报协议 简单不可靠信息传送服务
2.6 练习
1、

【CSP 2019 入门组第一轮 q01】中国的国家顶级域名是（）
A. .cn   B. .ch   C. .chn   D. .china  

2、

【NOIP 2018 普及组初赛 q04】广域网的英文缩写是（ ）
A. LAN   B. WAN   C. MAN   D. LNA  

3、

【NOIP 2016 普及组初赛 q03】以下不属于无线通信技术的是（ ）。
A. 蓝牙   B. Wifi   C. GPRS   D. 以太网  

4、

【NOIP 2014 普及组初赛 q08】以下哪一种是属于电子邮件收发的协议( )。
A. SMTP   B. UDP   C. P2P   D. FTP  

5、

【NOIP 2013 普及组初赛 q13】IPv4 协议使用32 位地址，随着其不断被分配，地址资源日趋枯竭。因此，它正逐渐被使用（ ）位地址的 IPv6 协议所取代。
A. 40   B. 48   C. 64   D. 128  

6、

【NOIP 2012 普及组初赛 q14】（ ）是目前互联网上常用的E-mail服务协议。
A. HTTP   B. FTP   C. POP3   D. Telnet