TCP/IP入门(一)：网络基础知识汇总

1.小的知识点

1.1.计算机网络

• 根据计算机网络的规模，可分为WAN(Wide Area Network,广域网)和LAN(Local Area Network,局域网)

1.2.协议

• 协议就是计算机与计算机之间通过网络实现通信时事先达成的一种“约定”。这种“约定”使那些由不同厂商的设备、不同的CPU以及不同的操作系统之间的计算机之间，只要遵循相同的协议就能够实现通信。

分组交换协议

分组交换是指将大数据分割成一个个叫做包(Packet)的较小单位进行传输的方法。

2.协议分层与OSI参考模型

2.1协议的分层

• OSI参考模型将通讯协议中必要的功能分成了7层，通过分层，使那些比较复杂的网络协议更加简单化。
• 在这一模型中，每个分层都接受由它下一层所提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时所遵循的约定叫做“接口”。同一层之间的交互所遵循的约定叫做“协议”。
• 协议分层如同计算机软件中的模块化开发，然后这些模块组合起来实现网络通信。分层可以将每个分层独立使用，即使系统汇总某些分层发生变化，也不会波及整个系统，可以构造一个扩展性和灵活性都比较强的系统；劣势在于，可能过于模块化、使处理变得更加沉重以及每个模块不得不实现相似的处理逻辑等问题。

2.2OSI参考模型

2.3七层通信

模块化通信的方式：

发送方从第7层、第6层到第1层由上至下按照顺序传输数据，而接收端则从第1层、第2层到第7层由下到上向每个上一级分层传输数据。每个分层上，在处理上一层传过来的数据时可以附上当前分层的协议所必须的“首部”信息。然后接收端就对收到的数据进行数据“首部”与“内容”的分离，再转发给上一分层，并最终将发送端的数据恢复原状。

3.传输方式的分类

3.1有向连接和无向连接

• 通过网络发送数据，大致可以分为面向有连接和面向无连接类型。
• 面向有连接，在发送数据之前，需要在收发主机之间连接一条通信线路。
• 面向无连接，则不需要建立和断开连接，发送端可以于任何时候自由发送数据，反之接收端也永远不知道自己会在何时从哪里收到数据。

3.2电路交换和分组交换

• 网络通信的方式有两种：电路交换和分组交换。

电路交换 ：

在电路交换中，交换机主要负责数据的中转处理，计算机首先被连接到交换机上，而交换机与交换机之间则由众多通信线路再继续连接，因此，计算机之间在发送数据时，需要通过交换机与目标主机建立通信电路，我们将连接电路称为建立连接，然后用户可以通信，知道连接被断开。

鉴于一台计算机在收发信息时会独占整个电路，其他计算机只能等到这台计算机处理结束以后才有机会使用这条电路收发数据。

分组交换 ：

让连接到的通信电路的计算机将所要发送的数据分成多个数据包，按照一定的顺序排列之后再发送。

分组交换由于使数据被细分，所有的计算机就可以一起收发数据，这样也就提高了通信线路的利用率，由于在分组中，已经在每个分组的首部写入了发送端和接收端，所以即使同一条线路同时为多个用户提供服务，也可以明确区分每个分组数据发往的目的地。

3.3根据接收端的数量分类

根据目标地址的个数及其后续行为对通信进行分类，可以分为：

• 单播(Unitcast)

1对1通信，早期的固定电话。

• 广播(Broadcast)

将消息从1台主机发送给与之相连的所有其他主机。典型例子是电视播放，它将电视信号一起发送给非特定的多个接收对象。

• 多播(Multicast)

与广播类似，也是将信息发送给多个接收主机，不同之处是多播要限定某一组主机作为接收端。典型的就是电话会议。

• 任播(Anycast)

任播是在特定的主机中选出一台作为接收端的一种通信方式。任播通信从目标主机中选择一台最符合网络条件的主机作为目标主机发送消息。典型就是DNS域名解析服务器。

4.地址

• 地址的唯一性

一个地址必须明确地表示一个主体对象。

• 地址的层次性

MAC地址和IP地址在标识一个通信主体的时候虽然都具有唯一性，但是他们当中只有 IP地址具有层次性。

虽然MAC地址是真正负责最终通信的地址，但是在实际寻址过程中，IP地址却必不可少。

5.网络的构成要素

5.1通信媒介与数据链路

在数据传输过程中，两个设备之间的数据流动的物理速度称为传输速率。单位为bps(Bits Per Second,每秒比特数)。传输速率又称为带宽 ，带宽越大网络传输能力越强。

此外，主机之间的实际传输速率被称作吞吐量，吞吐量不仅衡量带宽，同时也衡量主机的CPU处理能力、网络的拥堵程度等信息。

5.2网卡

任何一台计算机连接网络时，必须使用网卡(网络接口卡)，网络 接口卡(NIC)有时也被叫做网络适配器、网卡、LAN卡。

网卡：集成了连接局域网功能的设备，有时会被集成到计算机的主板中去，有时也可以单独插入扩展槽使用。

5.3中继器

中继器在OSI模型的第1层—物理层面上延长网络的设备。由电缆传过来的电信号或者光信号经由中继器的波形调整和放大再传给另一个电缆。

5.4网桥/2层交换机

网桥在OSI模型中的第2层——数据链路层上连接两个网络的设备，它能够识别数据链路层中的数据帧，并且将这些数据帧临时存储于内存，再重新生成信号作为作为一个全新的帧发送给相连的另一个网段。数据链路中的数据帧有一个数据位叫做FCS，用以校验数据是否正确送达目的地，网桥通过检查这个域中的值，讲那些损坏的数据丢掉，从而避免送给其他网段。

5.5 路由器/3层交换机

路由器是在OSI模型中的第三层——网络层面上连接两个网络、并对分组报文进行转发的设备。网桥是根据MAC地址进行处理，而路由器/3层交换机则是根据IP地址进行处理的。

5.6 4~7层交换机

4~7层交换机负责处理OSI模型中从传输层到应用层的数据，如果用TCP/IP分层模型来表述，4~7层交换机就是以TCP等协议的传输层及其以上的应用层为基础，分析收发数据，并对其进行特定的处理。

5.7 网关

网关是OSI参考模型中复杂将从传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。其与4~7层交换机一样都是处理传输层以及以上的数据，但是网关不仅转发数据还负责数据进行转换，通常会使用一个表示层或应用层网关，在两个不能进行直接通信的协议之间进行翻译，最终实现二者之间的通信。

一个非常典型的例子就是互联网邮件与手机之间的转换服务。

6.参考

图解TCP/IP