Tabla de contenido
Conceptos básicos de comunicación en red
Modelo de red TCP/IP de cinco capas
Proceso básico de transmisión de datos en red.
Red de área local
Al construir una red, se necesitan conmutadores y enrutadores.
En el enrutador, hay un puerto lan y un puerto wan
Aunque el router solo tiene 4 puertos lan
De hecho, la LAN establecida puede tener más dispositivos y utilizar conmutadores.
Los puertos del conmutador no se dividen en puertos lan y puertos wan, todos los puertos son equivalentes.
Las redes empresariales de componentes a menudo requieren un enrutador de nivel empresarial + varios conmutadores de nivel empresarial, lo que extiende una gran cantidad de cables de red para que todos los utilicen.
AP es equivalente a un pequeño conmutador que no requiere enchufar cables de red (mejorando las capacidades de expansión del punto de acceso inalámbrico)
Enrutador, capaz de reenviar Capa 3 (capa de red)
El conmutador realiza un reenvío de dos capas (capa de enlace de datos)
Esta definición se basa en la definición clásica de enrutador/conmutador.
De hecho, las diferencias entre los conmutadores/enrutadores modernos son cada vez más pequeñas y existen muchas superposiciones en sus funciones.
Un concentrador divide un cable de red en múltiples bifurcaciones, pero es esencialmente diferente de un conmutador.
Estas horquillas del interruptor son independientes entre sí y no interfieren entre sí.
Las bifurcaciones del centro causarán conflictos.
No existe un límite claro entre LAN y WAN
Cuando hay una gran cantidad de dispositivos en una red de área local y el espacio de la red de área local es particularmente grande, se le puede llamar red de área amplia.
Conceptos básicos de comunicación en red
dirección IP
Utilice una dirección IP para describir la ubicación de un dispositivo en la red
El número de puerto
Se utiliza para distinguir diferentes aplicaciones en un host.
Un programa de red debe estar vinculado a uno o más números de puerto cuando se inicia, y los procesos de comunicación posteriores deben depender del puerto para su expansión.
protocolo
Describe el significado de los datos transmitidos por la comunicación de red.
Los protocolos de comunicación de red, aunque más complejos, son esencialmente reglas acordadas.
Internet se ha desarrollado durante muchos años y se han estipulado muchos detalles en los protocolos.
Lo principal que hacemos es conocer los acuerdos que se han pactado.
¿Por qué deberíamos llegar a un buen acuerdo?
Hay muchos tipos de computadoras y muchos fabricantes de equipos, debe haber un estándar de protocolo unificado para que todos puedan desarrollar equipos de acuerdo con los mismos estándares, para que las cosas que crean puedan comunicarse entre sí.
Capas de protocolo
La comunicación en red es un trabajo relativamente complejo que implica una serie de tareas muy tediosas y detalladas.
Depender de un protocolo para resolver todos los problemas hará que el protocolo sea muy complejo y enorme.
Por lo tanto, es necesario dividir los protocolos. Dado que hay muchos protocolos divididos, estos protocolos están clasificados y en capas.
Para los protocolos de red, a menudo se dividen en varios niveles para su definición.
El protocolo de capa superior llama al protocolo de capa inferior.
El protocolo de capa inferior proporciona soporte de servicio al protocolo de capa superior.
Es decir, estos protocolos tienen una relación jerárquica clara, lo que puede evitar la confusión causada por llamadas entre niveles, reducir el acoplamiento y mejorar la legibilidad de todo el sistema.
Esta imagen describe muy bien las capas.
(1) La capa superior no necesita conocer los detalles de la capa inferior (encapsulación)
(2) Ajuste/reemplazo flexible de protocolos en una determinada capa
Hay dos formas principales de superponer protocolos: modelo de red de siete capas OSI (solo en los libros de texto), modelo de red de cinco capas TCP/IP
Modelo de red TCP/IP de cinco capas
Si incluyes la capa física, son cinco capas. Si no incluyes la capa física, son cuatro capas.
Porque la capa física está orientada al hardware y poco tiene que ver con el software.
Capa fisica:
Describe las especificaciones que deben cumplir algunas infraestructuras de comunicaciones en red.
Acordaremos el cable de red y cómo se verá el puerto de red.
Capa de enlace de datos
Cómo se transportan los datos entre nodos adyacentes
Capa de red
Realizar la planificación del camino
Shanghai -> Beijing, hay muchas rutas y la empresa de entrega urgente debe planificar qué ruta deben tomar las mercancías.
capa de transporte
Concéntrese únicamente en el punto de inicio y el punto final, no en el proceso intermedio (de dónde comienzan los datos y hacia dónde van)
Capa de aplicación
Obtenga estos datos, ¿para qué se utilizarán exactamente?
Diferentes aplicaciones utilizarán diferentes protocolos de capa de aplicación para comunicarse (o pueden usar el mismo)
Los protocolos de la capa de transporte y los protocolos de la capa de red están integrados en el sistema operativo.
Los controladores los proporcionan los fabricantes de hardware. Los controladores se adaptarán al núcleo del sistema. Otros sistemas pueden operar el hardware a través de los controladores.
Proceso básico de transmisión de datos en red.
Resúmelo en cuatro palabras: encapsulación y separación.
Tome el envío de mensajes QQ como ejemplo para presentar el proceso básico de transmisión de datos de la red.
A envía el mensaje al host B a través de QQ
"Cinco tuplas" en la comunicación de red: IP de origen, puerto de origen, IP de destino, puerto de destino, tipo de protocolo
Situación del remitente:
1. Capa de aplicación
La aplicación QQ obtiene el mensaje que desea ingresar del cuadro de entrada y lo construye en un datagrama de la capa de aplicación (de acuerdo con el protocolo de la capa de aplicación)
Muchas aplicaciones personalizarán el protocolo de la capa de aplicación, pero no sabemos qué protocolo utiliza QQ.
Supongamos que el protocolo de capa de aplicación de QQ es así:
El proceso llamado "construcción de datagramas de capa de aplicación" consiste en concatenar cadenas de acuerdo con un formato determinado.
El remitente y el receptor deben llegar a un acuerdo.
El programa de aplicación llamará a la interfaz proporcionada por la capa de transporte y pasará los datos anteriores a la capa saliente para su procesamiento.
2. Capa de transporte
Existen muchos protocolos de capa de transporte, los más importantes son TCP y UDP .
Esto supone que se utiliza UDP
Los datos anteriores se transmiten desde la capa de aplicación a la capa de transporte y se entregan a UDP, por lo que el protocolo UDP genera un datagrama UDP según su propio formato.
A UDP no le importa lo que hay en los datos de la capa de aplicación y su contenido, simplemente trata los datos de la capa de aplicación como una cadena y construye un datagrama UDP.
De manera similar a cuando un mensajero recoge un paquete, no le importa el paquete específico, solo le importa el tamaño y el peso (si cabe en el paquete).
Después de que el mensajero reciba los artículos, los empacará y les pondrá etiquetas.
En este momento, la capa de transporte entregará el datagrama UDP construido a la capa de red.
3. Capa de red
El protocolo más importante en la capa de red es el protocolo IP.
El protocolo IP también construirá un datagrama IP según su propio formato.
Al protocolo IP no le importa cuál sea el contenido de la carga útil aquí, simplemente lo trata como una cadena y luego empalma otro encabezado IP sobre esta base.
A continuación, los datos deben transmitirse a la capa de enlace de datos.
4. Capa de enlace de datos
Ethernet (normalmente es necesario conectar un cable de red para acceder a Internet)
Ethernet encapsulará aún más el datagrama IP y agregará un encabezado de datos y un final de datos.
A Ethernet no le importa lo que hay en la carga útil, simplemente trata la carga útil como una cadena, une aún más el encabezado y la cola de la trama y construye una trama de datos Ethernet.
Los datos anteriores deben entregarse a la capa física.
5. Capa física
Dispositivo de hardware (tarjeta de red)
Son esencialmente datos binarios (compuestos por un conjunto de 0101)
El equipo de hardware necesita convertir los datos anteriores (señal óptica/señal eléctrica/onda electromagnética)
En este punto, el host A ha completado el proceso de envío.
Situación del destinatario
Aquí no consideramos el proceso intermedio.
1. Capa física
El dispositivo de hardware recibe la señal óptica/señal eléctrica/onda electromagnética, necesita demodular la señal recibida y obtiene una serie de secuencia de datos binarios 0101, que es la trama de datos de Ethernet.
Modulación: coloque la información que desea transmitir en la señal fotoeléctrica.
Demodulación: extraer información de señales fotoeléctricas.
Estos datos deben entregarse a la capa superior, la capa de enlace de datos.
2. Capa de enlace de datos
El protocolo Ethernet en la capa de enlace de datos analizará estos datos.
En este momento, saque la parte de la carga útil y entréguela a la capa superior (protocolo IP)
3. Capa de red
El protocolo IP analiza este datagrama, elimina el encabezado IP, elimina la carga útil y la pasa a la capa de transporte.
4. Capa de transporte
Según los campos del encabezado IP, sabemos que la carga útil actual es un datagrama UDP, que se entrega a UDP para su procesamiento.
UDP también necesita analizar el datagrama, eliminar el encabezado, eliminar la carga útil y entregársela a la aplicación.
5. Capa de aplicación
En el encabezado UDP, hay un campo, puerto de destino. Si encuentra el programa de aplicación asociado según el puerto de destino, simplemente entréguelo a este programa.
Cuando el programa qq reciba estos datos, los analizará de acuerdo con el protocolo de capa de aplicación qq.
Mostrar los datos aquí en la página.
En QQ, el avatar correspondiente comienza a parpadear, haga clic en él para mostrar el nuevo mensaje y la hora del mensaje.
El proceso por el cual el host A agrega encabezados secuencialmente de arriba a abajo se llama encapsulación.
El proceso en el que el host B analiza los encabezados secuencialmente de abajo hacia arriba se llama demultiplexación.
La encapsulación es empaquetar la entrega urgente y la división es el desmantelamiento de la entrega urgente.
Cada vez que se transmiten datos de la red, deben pasar por este proceso.
El mensaje se reenvía a un determinado dispositivo y el flujo de procesamiento de cada dispositivo es el mismo que el de la encapsulación y descentralización anteriores.
Si es un conmutador , el conmutador se puede utilizar por separado en la capa de enlace de datos.
El conmutador analiza la trama de datos de Ethernet, obtiene además la "dirección mac" en el encabezado de la trama, consulta la tabla de reenvío dentro del conmutador en función de la dirección mac y determina desde qué puerto de red se enviarán los siguientes datos.
Antes del envío, la trama de datos Ethernet se volverá a encapsular.
El enrutador lo encapsula y lo aplica a la capa de red.
Analice el paquete IP, obtenga el encabezado IP y planifique la siguiente ruta en función de la IP de destino en el encabezado IP.
A continuación, estos datos serán enviados
El enrutador conmutador descrito anteriormente es solo un enrutador conmutador clásico
De hecho, los conmutadores y enrutadores modernos harán más cosas, muy probablemente encapsulación y demultiplexación a la capa de aplicación.