计算机网络基础知识一

计算机网络的定义:将具有独立功能的许多个计算机连接起来,按照某种协议进行通信,并通过网络操作系统进行管理,实现资源共享的系统

计算机网络系统的组成:分为软件系统和硬件系统两大部分。其中软件系统又可分为网络系统软件和网络应用软件。硬件系统分为:网络基本硬件,网络通信设备,网络传输介质,网络外部设备。

计算机网络的基本功能:
1.数据通信和信息服务(基本)
2.资源共享(主要)
3.集中管理避免孤岛,实现协同运算,实现分布式处理

资源共享:硬件资源(多台设备连接同一个打印机),
软件资源(word软件共享),
数据资源(数据库文件,办公文件),
信道资源(电信号的传输介质)

计算机网络发展的四个阶段:
以数据通信为主的初级阶段
以资源共享为主的第二阶段
体系结构标准化的第三阶段
高速互联智能化的第四阶段

初级阶段:以单个计算机为核心,面向多个终端的网络结构是计算机网络的雏形
第二阶段:以分组交换网为核心的计算机网络,APRA网的建立标志进入第二代,也是Internet的前身
第三阶段:支持体系结构标准化的计算机网络(1983年开放系统互连参考模型)
第四阶段:以Internet为核心的第四代计算机网络

资源子网:提供用户访问网络和处理数据的能力,包括计算机,终端外设,软件和数据资源
通信子网:提供网络的通信功能

OSI标准模型和TCP/IP的体系结构示意图
应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层
物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层

又可分为应用层,传输层,internet层,网络接口层

两种通信方式:
客户服务器方式(c/s)
对等方式(p2p)

客户服务器方式:客户和服务器都是通信过程中涉及的两个应用进程,客户与服务器方式所描述的是进程之间的服务与被服务的关系,客户是服务的请求方,服务器是服务的提供方。
客户端必须知道服务器程序的地址才能请求服务,服务器开启后自动运行,不必知道客户端的地址,可以同时处理多个远程或本地客户的请求。

对等方式:是指两台计算机在通信时并不区分是服务提供方或是服务请求方,只要两个主机都运行了对等连接软件,则两台主机进行平等的连接通信,本质上仍然是客户服务器方式,只是每一台主机既是客户端又是服务器。

因特网的核心部分
网络的核心部分要向边缘部分的大量计算机提供连通性,使边缘部分的任何一台计算机都能够与其他主机通信

在网络核心部分起特殊作用的是路由器,他是实现分组交换的关键构建,任务是转发收到的分组,这是核心部分最重要的功能

分组交换的主要特点:
1.在发送端,先将较长的报文划分成较短的固定长度的数据段(为什么要划分?报文太长传输容易丢失数据),每一个数据段的前面都添加上首部构成一个分组

2.分组交换网以分组为数据传输单元,依次把每个分组发送到接收端。

注意:每一个分组的首部都包含地址等信息
分组交换网中的结点交换机根据收到分组的首部中的地址信息把分组转发到下一个结点交换机,用这样存储转发的方式,分组就能到达目的地

3.接收端收到分组以后剥取首部还原成报文(假定分组在传输过程中没有错误和丢失)

路由器处理分组的过程是:
1.先将分组存储在缓存
2.查找转发表,找出到某个目的地址应从哪个端口转发
3.把分组送到适当的端口转发出去

主机和路由器作用不同:
主机负责向网络发送分组接收分组,路由器负责对分组进行存储转发,最后将分组交付给主机。

计算机网络的分类
1.按照范围
1.个人局域网(10m)
2.局域网LAN(1KM左右)
3.城域网MAN(5KM-50KM)
4.广域网WAN(几十千米到几百千米)

2.按照网络使用者划分
1.公用网:电信运营商建造的大型网络,也叫“公众网”
2.专用网:为某个单位建造的网络,不向外人开放

计算机网络的性能
1.速率(kb/s,Mb/s,Gb/s)
2.带宽(kb/s,Mb/s,Gb/s)
3.吞吐量:表示某个时间内,通过某个网络接口的数据量,受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
4.发送时延:从发送数据帧的第一个比特算起,到最后一个比特发送完毕的时间
5.传播时延:电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。
6.处理时延:交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。
7.排队时延:结点缓存队列中分组排队所经历的时延。
8.时延带宽积
9.利用率

总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延

OSI七层协议模型功能:
应用层:提供应用程序接口
表示层:处理数据格式数据加密等
会话层:建立维护和管理会话
传输层:建立主机端到端连接和数据传输
网络层:路由存储转发
数据链路层:提供介质访问,链路管理,链路节点间管理
物理层:比特流(物理层传输电气信号的载体)

具体工作
1.物理层
位于OSI参考模型的最底层,提供一个物理连接,所传数据的单位是比特,其功能是提供比特流(物理层传输电气信号的载体)传输服务。也就是说有了物理层以后,数据链路层以上各层都不需要考虑使用的是什么传输媒体,无论是用双绞线,光纤还是微波,都被称为一个比特流管道

2.数据链路层
负责在各个相邻节点间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据,每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。其功能是对物理层传输的比特流进行校验,并采用
检错重发等技术,使得原本可能出错的数据链路层成为出错的数据链路,从而对上层提供无差错的数据传输,换句话说就是数据链路层以上不需要考虑传输过程中出错的问题,就可以认定下面是一条不会出错的数据传输信道,把数据交给数据链路层,他就能完整无误的把数据传输给相邻节点的数据链路层。

3.网络层
计算机网络中进行通信的两台计算机需要经过多个节点和链路,也可能要经过多个通信子网,网络层数据的传送单位是分组和包,他的任务就是选择合适的路由,使发送端的传输层传下来的分组能够正确无误的按照目的地址发送到接收端,传输层及以上各层设计时不需要考虑传输路由。

4.传输层
在发送端和接收端之间建立一条不会出错的路由,对以上各层提供可靠的报文传输服务,主要控制的是包的丢失,错序,重复等问题。

5.会话层
对数据进行管理,会话层建立在两个相互通信的应用进程之间

6.表示层
主要功能是完成数据转换数据压缩和数据加密

7.确定进程间的通信性质以满足用户的需要,负责用户信息语义的表示

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