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1. 计算机网络的分类
按通信距离可分为广域网、城域网和局域网。
| 网络分类 | 缩写 | 分布距离 | 计算机分布范围 | 传输速率范围 |
|---|---|---|---|---|
| 局域网 | LAN | 10m-1000m左右 | 房间、楼寓、校园 | 4Mbps-1Gbps |
| 城域网 | MAN | 10km | 城市 | 50Kbps-100Mbps |
| 广域网 | WAN | 100km以上 | 国家或全球 | 9.6Kbps-45Mbps |
2. ISO/OSI网络体系结构
计算机网络相当复杂，把计算机网络进行分层，可以把庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题进行处理。ISO/OSI的参考模型共有7层。由低到高分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
2.1 物理层
- 物理层提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性。
- 提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示。
注意：传递信息用利用到物理媒体，如双绞线、同轴电缆等，但是这些具体的物理媒体并不属于OSI的7层之内。
物理层的任务是为上一层提供物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。例如规定使用电缆和接头的类型是RJ-45水晶头，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是位。
2.2 数据链路层
- 负责在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为单位地数据。每帧包括一定数量地数据和一些必要地控制信息
- 在结点上进行流量控制
- 负责建立、维持和释放数据链路地连接
- 如果在结点上检测到所传数据中由差错，就要通知发送方重发这一帧
2.3 网络层
- 网络层负责ip数据报的产生以及ip数据包在逻辑网络上的路由转发
- 网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点（点到点）
- 其主要任务是：通过路由选择算法，为报文或分组通过通信子网选择最适当的路径。该层控制数据链路层与传输层之间的信息转发，建立、维持和终止网络的连接。具体地说，数据链路层的数据在这一层被转换为数据包，然后通过路径选择、分段组合、顺序、进/出路由等控制，将信息从一个网络设备传送到另一个网络设备。
- TCP/IP协议中的IP协议属于网络层
2.4 传输层
- 传输层提供端到端通信服务层次,提供可靠及非可靠连接
- 传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口（端到端）
- 传输层提供了主机应用程序进程之间的端到端的服务。传输层利用网络层提供的服务，并通过传输层地址提供给高层用户传输数据的通信端口，使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条端到端的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。
- TCP/IP协议中的TCP协议属于网络层，UDP协议也属于网络层
2.5 会话层
- 会话层的主要功能是在两个节点间建立、维护和释放面向用户的连接
- 对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。
会话层和传输层的区别
假设你对你的秘书说，给雷先生打个电话，这时你相当于会话层，而秘书相当于传输层。你的请求就相当于请求一个会话。你提出建立连接的要求，但不必自己动手查找电话号码、拨号等。秘书着手打电话，开始建立传输连接。当拨号成功，对方拎起话筒，传输连接就建立起来了。然后，你接过电话，此时会话层(连接)建立 成功。
2.6 表示层
- 表示层主要是负责数据格式的转换，压缩与解压缩，加密与解密
- 表示层就专门负责这些有关网络中计算机信息表示方式的问题。表示层负责在不同的数据格式之间进行转换操作，以实现不同计算机系统间的信息交换。 两台计算机之间的信息交换除了编码外，还包括数组、浮点数、记录、图像、声音等多种数据结构，表示层用抽象的方式来定义交换中使用的数据结构，并且在计算 机内部表示法和网络的标准表示法之间进行转换
- 表示层还负责数据的加密，以在数据的传输过程对其进行保护。数据在发送端被加密，在接收端解密。使用加密密钥来对数据进行加密和解密。表示层还负责文件的压缩，通过算法来压缩文件的大小，降低传输费用。
2.7 应用层
- 应用层是网络体系中最高的一层，也是唯一面向用户的一层，应用层将为用户提供常用的应用程序，并实现网络服务的各种功能。常用的电子邮件、上网浏览等网络服务，都是应用层的程序。
- 应用层主要是面对用户访问网络的。主要有一些应用程序，如：DNS,FTP,E-mail，Telnet，HTTP。
3. 网络设备
3.1 物理层的互连设备
（1）中继器
用于扩展局域网段的长度。理论上可以用中继器把网络延长到任意长的距离，但是受中继器的时延和衰耗影响，一般以太网最多使用4个中继器。
（2）集线器
集线器可以看成是一个特殊的多路中继器，具有信号放大功能。集线器的优点是某条线路或结点出现故障时不会影响到其他结点的正常工作。
3.2 数据链路层的互连设备
（1）网桥
网桥将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网络1 和网络2 通过网桥连接后，网桥接收网络1 发送的数据包，检查数据包中的地址，如果地址属于网络1 ，它就将其放弃，相反，如果是网络2 的地址，它就继续发送给网络2.这样可利用网桥隔离信息，将同一个网络号划分成多个网段（属于同一个网络号），隔离出安全网段，防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段，各网段相对独立（属于同一个网络号），一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。
（2）交换机
交换机（交换器）工作于OSI参考模型的第二层，即数据链路层。交换机内部的CPU会在每个端口成功连接时，通过ARP协议学习他的MAC地址， 保存成一张交换表。在今后的通讯中，发往该MAC地址的数据包将仅送往其对应的端口，而不是所有的端口，因此，交换机可用于划分数据链路层广播，即冲突域，但它不能划分网络层广播，即广播域。
3.3 网络层的互连设备
（1）路由器
路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。 路由器是互联网络的枢纽，“交通警察”。目前路由器已经广泛应用于各行各业，各种不同档次的产品已成为实现各种骨干网内部连接、骨干网间互联和骨干网与互联网互联互通业务的主力军。路由和交换机之间的主要区别就是交换机发生在OSI参考模型第二层（数据链路层），而路由发生在第三层，即网络层。这一区别决定了路由和交换机在移动信息的过程中需使用不同的控制信息，所以说两者实现各自功能的方式是不同的。
路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备
3.4 应用层的互连设备
（1）网关
网关(Gateway)又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同层–应用层。