【计算机网络】网络基础
1. 計算機網絡分類(按規模)
- 局域網:覆蓋范圍10公里以下,一般以學校、公司等為單位組建
- 廣域網:覆蓋范圍幾十公里到幾萬公里,橫跨國家、大洲,形成全球性計算機網絡
- 城域網:位于局域網與廣域網之間,覆蓋范圍幾十公里
2. 協議分層
1)OSI參考模型
該模型分為7層,只是對各層的作用做了一系列粗略的界定,并沒有對協議和接口進行詳細的定義。
| 7 | 應用層 | 為應用程序提供服務并規定應用程序中通信相關的細節。包括文件傳輸(FTP)、電子郵件(SMPT)、遠程登陸(Telnet)等協議 |
| 6 | 表示層 | 主要負責數據格式的轉換(設備固有數據格式->網絡標準傳輸格式)。將應用處理的信息轉換為適合網絡傳輸的格式,或將來自下一層的數據轉換為上層能夠處理的格式。 |
| 5 | 會話層 | 建立和斷開通信連接 |
| 4 | 傳輸層 | 管理兩個節點間的數據傳輸,確保數據被可靠的傳送到目標地址 |
| 3 | 網絡層 | 網絡尋址、路由選擇 |
| 2 | 數據鏈路層 | 負責物理層面上互連的、節點間的通信傳輸(數據幀的生成與接收) |
| ! | 物理層 | 負責0、1與電壓高低、光的閃滅之間的轉換 |
2) TCP/IP四層模型
| 4 | 應用層 | 決定了向用戶提供應用服務時通信活動。對應OSI的應用層、表示層、會話層 |
| 3 | 傳輸層 | 提供處于網絡連接中的兩臺計算機之間的數據傳輸。包含TCP、UDP |
| 2 | 網絡層 | 處理網絡上流動的數據包,選擇傳輸路線并將數據包傳送給對方 |
| 1 | 數據鏈路層 | 處理連接網絡的硬件部分,對應于OSI的數據鏈路層、物理層 |
3. 傳輸方式的分類
1)面向有連接型與面向無連接型
面向有連接型
在發送數據之前,需要在兩臺主機之間建立一條通信線路。在通信傳輸前后,需要進行建立和斷開連接的處理。如果與對端之間無法通信,就可以避免發送無謂的數據。
面向無連接型
不需要建立和斷開連接,發送方可以在任何時候自由發送數據,接收端也不知道自己何時會接收數據。因此接收端需要時常確認是否收到了數據。(不需要確認對端是否存在,即使對方不存在,也可以發送數據)
2)電路交換與分組交換
電路交換
通信之前,在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路。建立連接以后,用戶可以一直使用這條電路,直至該連接被斷開為止。
然而,如果用戶獨占一條線路,其他用戶只能等該用戶使用完畢后才有機會使用這條線路收發數據,造成效率低下。
分組交換
將數據分成多個數據包,按照一定的順序排列后發送。每個數據包首部都有發送端與接收端的地址,所以即使一條線路為多用戶提供服務,也可以明確區分每個數據包的收發地址。通信中的線路為共享線路。
分組交換大致流程:發送端將數據分組發送給路由器(分組交換機),路由器收到數據后,先緩存到自己的緩沖區,再轉發給目標計算機。
3)根據接收端數量分類
單播(Unicast)
1對1通信
廣播(Broadcast)
將消息從一臺主機發送給與之相連的所有其他主機。進行廣播通信的計算機有一個廣播范圍,只有在這個范圍里的計算機才能接收到廣播消息,該范圍稱為廣播域。
多播
多播與廣播類似,也是將消息發送給多個主機,不同在于多播要限定某一組主機作為接收端。
任播
在特定的多臺主機中選出一臺作為接收端的一種通信方式。與多播的不同在于:任播從目標主機群中選擇一臺最符合網絡條件的主機作為目標主機發送消息。通常,所被選中的那臺特定主機將返回一個單播信號,隨后發送端主機會只跟這臺主機進行通信。(應用:DNS根域名解析服務器)
4.網絡的構成要素
1) 通信媒介與數據鏈路
2) 網卡
網絡接口卡(NIC),又叫網絡適配器,LAN卡。任何一臺計算機在連接網絡時,必須使用網卡。
3)中繼器
中繼器是OSI模型的第1層——物理層面上延長網絡的設備又電纜傳過來的信號由中繼器的波形調整和放大后再傳給另一個電纜。可以在不同媒介之間完成轉接,但不能在傳輸速度不同的媒介之間進行轉發。
通過中繼器進行的網絡延長,其距離也并非可以無線擴大。例如一個10Mbps的以太網最多可以由4個中繼器分段連接,而一個100Mbps的以太網最多只能連2個中繼器。
有些中繼器可以提供多個端口的服務,每個端口都可以成為一個中繼器。
4)網橋/2層交換機
網橋是OSI模型的第二層——數據鏈路層上連接兩個網絡的設備。它能識別數據鏈路層中的數據幀,并將這些數據幀臨時存在內存中,再重新生成信號作為一個全新的幀轉發給相鄰的另一個網段。由于能夠存儲這些數據幀,網橋能夠連接傳輸速率不同的數據鏈路,并且不限制連接網段的個數。
5)路由器/3層交換機
路由器實在OSI模型的第三層——網絡層上連接兩個網路,并對分組報文進行轉發的設備。網橋根據物理地址(MAC地址)進行處理,而路由器則是根據IP地址進行處理。由此,網絡層中的地址就成了IP地址。
6)4~7層交換機
負責處理OSI模型中從傳輸層到應用層的數據。負責帶寬控制等,應用場景有加速器、防火墻等。
7)網關
網關是OSI模型中負責從傳輸層的數據進行轉換和轉發的設備。雖然與4~7層交換機都是處理傳輸層及以上的數據,但是不同在于網關不僅轉發數據,還負責對數據進行轉換,在兩個不同的協議之間進行翻譯,最終實現兩者之間的通信。
總結
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