計算機網絡概述

1、計算機網絡定義

不同位置的多臺計算機機器設備,通過通信線路連接起來,在操作系統以及通信協議的管理下,實現資源共享,和信息管理傳遞的計算機網絡。組成包括,計算機、傳輸介質、網絡操作系統以及相應的軟件(前面兩個軟件後面兩個硬件)

2、網絡設備

2.1網卡

每一網卡都有唯一的編號,這個號碼叫做MAC地址,其功能主要有兩個,一是將計算機的數據進行封裝,通過通信線路發佈到網上。二是接收網絡上傳來的數據,傳到計算機中。

2.2 交換機

交換機與集線器一樣,但性能卻優於集線器。1000Mb/s的交換機的每個端口都是1000Mb/s,互聯的每臺計算機均以1000Mb/s進行通信,而不像集線器那樣平分帶寬。交換機的工作原理:交換機從某一節點收到一個以太網幀後,便在其內存中地址表進行查找(MAC地址),如果有就將數據傳輸到該地址,如果沒有就將該數據包廣播到所有節點,與此匹配的MAC地址收到後就會做出應答,最後交換機就可以將這個地址保存到MAC地址表。

2.2 路由器

路由器主要連接不同網絡,所謂路由功能指的是在不同網絡之間選擇最佳的信息傳輸路徑,從而使信息更快的傳輸到目的地。

2、OSI 七層模型

OSI(open system interconnection),開放式系統互聯參考模型,七層結構記憶方法:應、表、會、傳、網、數、物。
這個模型把網路協議分爲七層,每一層對應相關的物理設備,OSI七層模型是一種框架性的設計方案,主要是用來解決異構網絡互連時所遇到的兼容性問題,用來幫助不同類型的主機實現數據傳輸。模型最大的優點在於將服務、接口、協議分開。服務說明某一層爲上一層提供什麼功能,接口說明上一層如何使用下一層的服務,而協議則涉及如何實現本層的功能。

2.1數據傳輸過程

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中間的常規路由器設備是由三層交換設備,常規的交換機是兩層交換設備。

2.2具體各層介紹

物理層:定義物理設備標準,比如網線的接口類型,光纖的接口類型,傳輸介質的傳輸速率。主要作用是傳輸數據流
數據鏈路層:定義如何讓格式化數據傳輸,如何控制對物理層的訪問。 其主要功能是如何在不可靠的物理線路上進行數據的可靠傳遞。保證傳輸的可靠性。
數據鏈路層主要設備:二層交換機、網橋、網卡
網絡層:給兩個不同的主系統提供鏈接和路徑選擇。
網絡層主要設備:路由器
傳輸層:定義傳輸數據的協議和端口號(www協議,使用80端口),TCP(傳輸控制協議),UDP(用戶數據報協議)
會話層:認爲是一次通訊的過程,通過傳輸層建立數據傳輸的通路(設備的連接可以是IP或者MAC或者主機名)
表示層:這一層確保一個系統的應用層所發出的信息可以被另一個系統接收。兩個系統之間可能傳輸和接收數據的格式不一樣,需要表示層來進行數據格式轉換。
應用層:用戶的應用程序,應用層協議的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP、DNS等。

2.3 每一層的數據變化

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3、TCP/IP四層模型

OSI七層模型是一個參考模型,真正使用的是TCP/IP模型。TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是傳輸控制協議和網絡協議的簡稱,它定義了電子設備如何連入因特網,以及數據如何在它們之間傳輸的標準。
TCP/IP 不是一個協議,而是一個協議族的統稱,裏面包括了 IP 協議、ICMP 協議、TCP 協議、以及 http、ftp、pop3、https 協議等。網絡中的計算機都採用這套協議族進行互聯。
模型對應圖:
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3.1 每一層負責的功能

鏈路層:鏈路層也叫網絡接口層,通常包括操作系統中的設備驅動程序和計算機中對應的網絡接口卡。
網絡層:也叫互聯網層,處理分組的網絡活動。TCP/IP協議族中,網絡層協議包括IP協議(網際協議),ICMP協議(互聯網控制報文協議),以及IGMP協議(internet組管理協議)
運輸層:主要爲兩個主機的應用程序提供端到端的通信。TCP/IP協議族中,有兩個互不相同的協議TCP協議,UDP協議。
應用層:負責處理特定的應用程序細節。應用層面向不同的網絡應用引入了不同的應用層協議。其中,有基於TCP協議的,如文件傳輸協議(File Transfer Protocol,FTP)、虛擬終端協議(TELNET)、超文本鏈接協議(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP),也有基於UDP協議的。

3. 2 基於TCP/IP協議族的主機間通訊協議過程

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TCP和UDP是兩種最爲著名的運輸協議,二者都使用IP作爲網絡層協議。IP是網絡層上的主要協議,ICMP是IP協議的附屬協議,IP層用它來與其他主機或者路由器交換錯誤報文和其他重要信息,IGMP是internet組管理協議,它用來把一個UDP數據報播到多個主機。ARP(地址解析協議)和RAPP(逆地址解析協議)是某些網絡接口(如以太網,令牌環網)使用的特許協議,用來轉換IP層和網絡接口層協議。

3.3 TCP/IP數據包封裝

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傳輸層TCP傳給網絡層IP的數據單元稱作TCP報文段,TCP段。IP傳給接口層的數據單元稱作IP數據段。

3.3 TCP/IP數據包分發

主機收到一個數據包時,數據就開始從協議棧中由底層向上升,同時去掉各層協議加上的報文首部,每層協議盒都要檢查報文首部中的協議標識,以確定接收數據的上層協議,這個過程叫做分用。
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