TCP/IP第一章: 網絡基礎知識

1.1 計算機網絡出現背景;
1.2計算機與網絡發展的7個階段
1.3協議
1.4 協議由誰規定
1.5協議分層與OSI參考模型
1.6OSI參考模型通信處理舉例
1.7傳輸方式的分類
1.8地址
1.9網路的構成要素
1.10現代網絡實態

OSI參考模型:
物理層- 【以太網、無線LAN、PPP(雙絞線電纜,無線,光纖)】
數據鏈路層-【以太網、無線LAN、PPP(雙絞線電纜,無線,光纖)】
網絡層- 【ARP/IPV4,IPV6,ICMP,IPsec】
傳輸層 -【TCP,UDP,UDP-LITE,SCTP,DCCP】
會話層 - 【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】
表示層 -【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】
應用層 - 【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】

1.1計算機網絡,根據其規模可分爲WAN(廣域網)和LAN(局域網);
1.2 爲了能夠更多人使用計算機,出現了批處理系統。所謂批處理,是指事先將用戶程序和數據裝入卡帶或磁帶,並由計算機按照一定的順序讀取,使用戶所要執行的這些程序和數據能夠一併批量得到處理的方式。
 20世紀60年代出現了分時系統,指多個終端與同一個計算機連接,允許多個用戶同時使用一臺計算機的系統。
 20世紀70年代初期,人們開始實驗基於分組交換技術的計算機網絡,並着手研究不同廠商的計算機之間能夠相互通信的技術。
20世紀90年代,那些專注於信息處理的公司和大學已爲每一位員工或研究人員分配了一臺計算機,形成了“一人一機”的環境;
互聯網由許多獨立發展的網絡通信技術融合而成。能夠使它們之間不斷融合並實現統一的正式TCP/IP技術。
TCP/IP是通信協議的統稱。
1.3協議必要性: 每一種協議都明確地界定了它的行爲規範。兩臺計算機之間必須能夠支持相同的協議,並遵循相同協議進行處理,這樣才能實現相互通信。
協議如同人們平常說話所用的語言;
分組交換協議: 將大數據分割爲一個個叫做包(packet)的較小單位進行傳輸的方法。如同平常在郵局裏見到的郵包,分組交換就是將大數據分裝爲一個個這樣的郵包交給對方。
  將發送端地址、接收端地址以及分組序號寫入的部分成爲“報文首部”;
 一個較大的數據被分爲多個分組時,爲了標明是原始數據中的那一部分,就有必要將分組的序號寫入包中。接收端會根據這個序號,再將每個分組按照序號重新裝配爲原始數據;
1.5 : OSI分層模型中: 每個分層都接收由她下一層所提供的特定服務,並且負責爲自己的上一層提供特定的服務。上下層之間進行交互時所遵循的約定叫做“接口”,同一層之間的交互所遵循的約定叫做“協議”;
   通過分層能夠細分通信功能,更易於單獨實現每個分層的協議,並界定各個分層的具體責任和義務,這些都屬於分層的優點;
各個分層的作用:
 應用層: 爲應用程序提供服務並規定醫用程序中通信相關的細節,包括文件傳輸,電子郵件,遠程登錄等協議;
表示層: 將應用程序的信息轉換爲適合網絡傳輸的格式,或將來自下一層的數據轉換爲上層能夠處理的格式,因此他主要負責數據格式的轉換,具體來說,就是將設備固有的數據格式轉換爲網絡標準傳輸格式。不同設備對同一比特流的解釋結果可能會不同,因此,使他們保持一致是這一層的主要作用
會話層: 負責建立和斷開通信連接(數據流動的邏輯通路),以及數據的分割等數據傳輸相關的管理;
傳輸層: 起着可靠傳輸的作用。只在通信雙方節點上進行處理,而無需在路由器上處理。
網絡層: 將數據傳輸到目標地址。目標地址可以是多個網絡通過路由器連接而成的某一個地址,因此這一層主要負責尋址和路由選擇;
數據鏈路層:負責物理層面互連的,節點之間的通信傳輸,例如與1個以太網相連的2個節點之間的通信
物理層: 負責0,1比特流與電壓的高低,光的閃滅之間的互換。

1.6從用戶輸入完所要發送的內容並點擊“發送按鈕那一刻愛是,就進入了應用層協議的處理,該協議會在所要傳送數據的前端附加一個首部(標籤)信息。
  由於數據被轉換爲通用標準格式後再進行處理,使得異構的機型之間也能保持數據的一致性,是表示層的作用所在。
決定採用何種連接方法是會話層的主要責任。
會話層在其受到的數據前端附加首部或標籤信息後再轉發給下一層,而這些首部或標籤中記錄着數據傳送順序的信息。

傳輸層爲確保所傳輸的數據到達目標地址,會在通信兩端的計算機之間進行確認,如果數據沒有到達,它會負責進行重發!
TCP/IP中,網絡層與傳輸層相互協作以確保數據包能夠傳送到世界各地,實現可靠傳輸。

分層模式,每個分層上協議規定了該分層中數據首部的格式以及首部與處理數據的順序。
1.7 通過網絡發送數據,大致可以分爲面向有連接與面向無連接,兩種類型。
面向有連接中,發送數據之前,在收發主機之間連接一條通信線路。
目前,網絡通信大致分爲兩種 - 電路交換和分組交換。TCP/IP採用了分組交換技術。 - 連接到通信線路的計算機將所要發送的數據分成多個數據包,按照一定的順序排列之後分別發送。這就是分組交換,有了分組交換,數據被細分後,所有的計算機就可以一齊收發數據。
在分組交換中,由分組交換機(路由器)連接通信線路,分組交換的大致處理過程是: 發送端計算機將數據分組發送給路由器,路由器收到這些分組數據以後,緩存到自己的緩衝區,然後再轉發給目標計算機,因此,分組交換也有一個名稱:蓄積交換。

根據接收端數量分類:
單播、廣播、多播、任播;

1.8 地址:
實際的網絡通信中,每一層的協議所使用的地址都不盡相同,例如TCP/IP通信中使用MAC地址,IP地址,端口號等信息作爲地址標識,甚至在應用層中,可以將電子郵件地址作爲網絡通信的地址。
地址的層次性: 正是因爲有了層次性,才能更加快速定位某一個地址;層次性是指包含國名,省名,市名,區名..
mac地址和IP地址在標識一個通信主體時雖然都具有唯一性,但是IP地址才具有層次性。mac地址由設備的廠商針對每塊網卡進行分別指定,IP地址由網絡號和主機號兩部分組成,即時通信主題的IP地址不同,若主機不同,網絡號相同,說明他們處於同一個網段。
在MAC尋址中所參考的表叫做抵制轉發表,而IP尋址中所參考的叫做路由控制表。
1.9網絡構成要素:
網卡 :使計算機聯網的設備
中繼器:從物理層上延長網絡的設備;由電纜傳過來的電信號或者光信號經由中繼器的波形調整和放大再傳給另一個電纜;
網橋/2層交換機:從數據鏈路層上延長網絡的設備,
路由器/3層交換機:通過網絡層轉發分組數據的設備,對分組報文進行轉發的設備,網橋是根據物理地址MAC進行處理,而路由器/3層交換機則是根據IP地址進行處理的。
4~7層交換機:處理傳輸層以上各層網絡傳輸的設備。以TCP等協議的傳輸層及其上面的的應用層爲基礎,分析收發數據,並對其進行特定的處理。(爲了能通過同一個URL將前端訪問分發到後臺多個服務器上,可以在這些服務器前端加一個負載均衡器)。
網關:轉換協議的設備; 負責將傳輸層到應用層的數據進行轉換和轉發的設備。防火牆就是一款通過網關通信,針對不同應用提高安全性的產品。
電纜: 包括雙絞線電纜、光纖電纜、同軸電纜,串行電纜

1.10 移動通信:
手機一開機,就會自動與距離最近的基站發生無線通信,基站上設有特定手機基站天線,基地本身也相當於網絡的接入層。
虛擬化技術,當一個網站或是系統 需要調整運營所使用的資源是,並不增減服務器,存儲設備,網絡等實際的物理設備,而是利用軟件將這些物理設備虛擬化,通過軟件按量增減的一種機制。利用虛擬化技術,根據使用者的情況動態調整必要資源的機制被人們稱作雲。

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