计算机网络概述

什么是计算机网络?

计算机网络=通信技术+计算机技术(个人理解利用通信技术和计算机技术把世界连接起来)
计算机网络就是一种通信网络;
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定义:互联的、自治的计算机集合
(1)自治-无主从关系
(2)互连-互联互通
通过交换网络互联主机
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计算机网络结构

一、从工作方式上来看分为边缘部分和核心部分
边缘部分:由许多连接在互联网上的主机组成。这部分是用户直接使用的,用来进行通信(传送数据、音频或视频)

  • 端系统可以是一台普通个人电脑和具有上网功能的智能手表,神主可以是很小的网络摄像头。
  • 边缘部分利用核心部分所提供的服务,使众多主机之间能够互相通信并交换或共享信息。
  • 端系统之间的通信方式通常可划分为两大类:客户-服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。

核心部分:有大量的网络和连接这些网络的路由器组成,这部分是为边缘部分提供服务的(提供连通性和交换)

  • 为边缘部分的主机提供连通性
  • 路由器:实现分组交换(存储转发),除了分组交换还有电路交换、报文交换,这里就不再过多解释。
    需要注意的是,分组交换在传送数据之前不必先占用一条端到端的链路的通信资源。分组在哪段链路上传送才占用这段链路的通信资源。分组到达一个路由器后,先暂时存储下来,查找转发表,然后从一条适合的链路转发出去。分组在传输时就这样一段一段地断续占用通信资源,而且还省去了建立连接和释放连接的开销,因此数据的传输效率更高。

分组交换带来的问题:

  • 分组在路由器存储转发时需要排队,这就会造成一定的时延

  • 各分组必须携带的控制信息,也造成了一定的开销,整个分组交换网还需要专门的管理和控制机制。

计算机网络体系结构

计算机网络是个非常复杂的系统。为了说明这一点,可以设想一种最简单的情况:连接在网络上的两台计算机要互相传送文件。
显然,在这两台计算机之间必须拥有一条传送数据的通路 。但这远远不够。至少还有几项工作需要去完成:

  • 发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。所谓“激活”就是要发出一些信令,保证要传送的计算机数据能在这条通路上正确的发送和接收。
  • 要告诉网络如何识别接收数据的计算机。
  • 发起通信的计算机必须查明对方计算机是否开机,并且与网络连接正常。
  • 发起通信的计算机中的应用程序必须弄清楚,在对方计算机中的文件管理程序是否已做好接收文件和存储文件的准备工作。
  • 若计算机文件格式不兼容,则至少其中一台计算机应完成格式转换功能。
  • 对出现的各种差错和意外事故,如数据传送错误、重复或丢失,网络中某个节点交换机出现故障等,应当由可靠的措施保证对方计算机最终能够收到正确的文件。

为解决不同公司产品之间的互联互通,国际标准化组织ISO提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架,即著名的开放系统互连基本参考模型。

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协议与层次划分
网络协议:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。网络协议主要由以下三个要素组成:

  • 语法:即数据与控制信息的结构或格式
  • 语义:即需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应
  • 同步:即时间实现顺序的详细说明

协议通常有两种不同的形式:

  • 一种使使用便于人来阅读和理解的文字描述
  • 一种是使用让计算机能够理解的程序代码

分层结构的好处:

  • 各层之间独立
  • 灵活性好
  • 结构上可分割
  • 易于实现和维护
  • 能促进标准化工作

具有五层协议的体系结构
一、应用层

  • 应用层的任务是通过应用进程间的交互来完成特定网络应用。

  • 应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。

  • 进程指的是主机中正在运行的程序。

  • 应用层协议:域名系统DNS、支持万维网应用的的HTTP协议,支持邮件的SMTP协议等,我们把应用层交互的数据单元称为报文
    二、运输层

  • 运输层任务就是负责像两台主机中进程之间的通信提供通用数据传输服务,应用层进程利用该层服务传送应用层的报文。

  • 由于一台主机可同时运行多个进程,因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用进程可同时使用下面运输层的服务,分用和复用相反,是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

  • 运输层主要使用两种协议:(1)传输控制协议TCP——提供面向连接、可靠的数据传输服务,其传输数据的单位是报文段。(2)用户数据报协议UDP——提供无连接的,尽最大努力的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性),其数据传输的单位是用户数据报。
    三、网络层

  • 负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。

  • 在发送数据时,网络层把运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或包进行传送,在TCP/IP体系中,由于网络层使用IP协议,因此分组也叫做IP数据报。
    四、数据链路层(数据在两个相邻结点之间传送)

  • 将网络层交下来的IP数据包组装成帧(数据+控制信息(同步信息、地址信息、差错控制等))
    五、物理层

  • 所传数据的单位是比特
    实体、协议、服务和服务访问点
    实体:表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程
    协议:控制两个对等实体(或多个实体)进行通信的规则的集合。协议的语法方面规则定义了所交换的信息的格式,而协议的语义方面的规则就定义了发送者或接收者所要完成的操作。

协议是“水平的”,即协议是控制对等实体之间通信的规则。但服务是“垂直的”,即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。

上述内容是通过自学计算机网络总结下来的知识点,可能不全,后续随着更加深入的学习,会逐渐完善的。

一个走在与自己为敌的路上的女孩子

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