计算机网络-概述篇(上)

• 目录

  发展简史

  互联网的发展简史

  中国互联网发展简史

  计算机网络的层次结构

  层次结构设计的基本原则

  OSI七层模型

  TCP/IP四层模型

  现代互联网的网络拓扑

  边缘部分

  核心部分

  ---

• 发展简史

• 互联网的发展简史

• 第一阶段：(单个网络ARPANET)
• Arpanet即阿帕网
• 主要是交换机和计算机
• 计算机直接通过连接交换机就可以完成信息交互，并且连接的计算机也不多
• 第二阶段：（三级结构互联网）
• 分为3种网络结构：
• 主干网(顶)
• 地区网(中)
• 校园网(下)
• 第三阶段：（多层次ISP互联网）
• ISP：网络服务提供商
• 如：中国电信，中国移动，中国联通等
• 主干ISP(顶)(如中国电信)
• 地区ISP(中)(如北京电信)
• 终端机器公司，校园，家庭等(下)

• 中国互联网发展简史

• 1980年开始互联网实验
• 1989年第一个公共网络建立运行
• 1994年接入国际互联网
• 有5个公共网络是规模最大的
• 1.中国电信互联网
• 2.中国联通互联网
• 3.中国移动互联网
• 4.中国教育与科研计算机网
• 5.中国科学技术网
• 我们出国的流量主要也是通过这5个网络来进行国外信息访问的

• 计算机网络的层次结构

• 层次结构设计的基本原则

• 计算机网络为何需要使用层次结构设计
• 假设有A和B 2个计算机
• 它们通过计算机网络连接起来的
• 这个网络需要：
• 1.保证数据通路顺畅
• 2.识别目的计算机
• 3.通过这个网络计算机可以查询到目的计算机状态
• 4.数据是否错误
• 可见计算机网络需要解决的问题是繁多而复杂的
• 里面就采用了分层实现不同的功能的设计
• 例子：
• 对于用户来说，我们所接触的顶层数据主要是网络应用数据(视频，文件，游戏)
• 在这层之下，就有数据可靠通信(数据错误，重复)；物理网络接入(光电等物理特性)
• 设计的基本原则
• 1.各层之间是相互独立的
• (某一层不需要知道上一层或下一层是怎么实现的，每层只有一个独立功能，层与层之间的耦合度是非常低的)
• 2.每一层要有足够的灵活性
• (因为计算机网络是不断发展的，要使得灵活性可以应对未来的变化)
• 3.各层之间完全解耦
• (也就是说某一层的上/下一层的变化不影响当前层的稳定，使得每一层的功能都易于实现和维护，并且结构上可以完全独立)

• OSI七层模型

• 计算机网络有7层模型：
• 1.应用层
• 为计算机用户提供接口和服务
• 也就是说我们在使用计算机时，直接接触的是应用层
• 2.表示层
• 主要用于数据处理(编码解码，加密解密等)
• 3.会话层
• 主要是管理(建立，维护，重连)通信会话
• 4.传输层
• 主要是管理端到端的通信连接
• 5.网络层
• 主要是负责数据路由(决定数据在网络的路径)
• 6.数据链路层
• 主要是管理相邻节点之间的数据通信
• 7.物理层
• 数据通信的光电物理特性
• OSI欲成为全球计算机都遵循的标准
• OSI在市场化过程中困难重重，TCP/IP在全球范围成功运行
• OSI最终并没有成为广为使用的标准模型
• 原因：
• OSI的专家缺乏实际经验
• OSI标准制定周期过长，按OSI标准生产的设备无法及时进入市场
• OSI模型设计的并不合理，一些功能在多层中重复出现

• TCP/IP四层模型

• 分为4层：
• 1.应用层
• 在OSI的应用层，表示层，会话层都归属于这个应用层
• 协议：HTTP/FTP/...
• 2.传输层
• 归属不变
• 协议：TCP/UDP
• 3.网络层
• 归属不变
• 协议：IP/ICMP
• 4.网络接口层
• 在OSI的数据链路层和物理层都归属于这个网络接口层
• 协议：Ethernet(以太网)/ARP/RARP
• 实际应用例子：
• 假设有A和B 2个计算机通过路由器连接起来
• A首先会通过应用层，传输层，网络层，网络接口层与路由器进行通信
• 路由器的数据将会通过网络层以及网络接口层来到路由器
• 在路由器中所使用的层面只到网络层，并没有使用传输层以及应用层
• 到了路由器后，路由器再根据网络层的数据进行数据的转发
• 转发到计算机B也是通过应用层，传输层，网络层，网络接口层
• 通过各层次所有的协议看
• 四层模型是类似一个中间窄，两端大的沙漏形状

• 现代互联网的网络拓扑

• 边缘部分

• 平时用户能直接接触的部分(如家庭，企业)
• 家庭例子
• 终端机器(手机平板电脑智能机器等)通过有线或无线的方式连接到路由器
• 路由器需要与当地的网关进行连接
• 网关可能连接一个或多个路由器，再由路由器与终端机器进行连接，网关就通过一些线路连接到当地的地区ISP
• 企业例子
• 有多个终端机器和路由器
• 终端机器与就近的路由器进行连接
• 路由器也是与就近的网关进行连接
• 企业的网关可能有多个，网关之间相互连接，称为企业的内部网关
• 收敛前面的连接提供一个出口，即统一网关，统一网关再与地区ISP进行连接

• 核心部分

• 主要是由地区ISP，主干ISP以及一些国际的路由器组成
• 对于主干ISP，对于华南地区主要在广州；对于华北地区主要在上海以及北京
• 主干ISP相互连接，并且通过国际路由器来与其它地区或国家的主干ISP进行连接
• 如果把核心部分与边缘部分连接起来的话
• 可以得到一个现代网络的树状结构(在发展简史中有提及)
• 如果站在用户的角度看互联网的话，我们更多看到的是一些模式
• 我们在互联网里寻求服务时，使用的是客户-服务器(c/s)模式
• 客户是服务的请求方
• 服务器是服务的提供方
• 双方都是通过互联网连接起来的
• 在互联网里有很多的设备通过互联网相互连接，但是我们不需要感知互联网里的具体细节
• 如果我们需要使用某一服务时，我们直接从自己的计算机发起这个服务
• 这个服务就可以通过网络里的路由来到服务提供的地方---一个服务器
• 服务器收到请求之后就会响应，然后本地的计算机得到应答
• 这个模式也是我们平时接触互联网的边缘部分时(发邮件，查资料等)就采用的一种模式
• 对等连接(P2P)模式
• 很多终端通过边缘部分连接到网络的核心部分
• 但是在这里面，不分服务的请求方和服务的提供方
• 只要这个终端运行了P2P，它们之间就能进行对等连接，可以支持大量的对等用户