OSI七层模型和TCP/IP协议栈

计算机网络概述

计算机网络定义

一组自治计算机互联的集合

计算机网络基本功能

• 资源共享
• 综合信息服务
• 分布式处理与负载均衡

计算机网络的类型

局域网 （LAN）

由用户自行建设，使用私有地址组建的内部网络

城域网 （MAN）

由运营商或大规模企业建设，连接城市范围的网络

广域网 （WAN）

由运营商建设，连接全国各个城域网的网络，又称骨干网、核心网、传输网

网络拓扑

定义

网络设备连接排列的方式

分类

• 总线型拓扑：所有设备共享一条公共线路，线路中断会导致所有设备中断通讯
• 环型拓扑：所有设备共享一条环型总线，传输性能优于总线型拓扑
• 星型拓扑：其他节点都与中央节点直接相连，某条线路中断不会影响其他节点，中央节点故障会导致全网中断
• 树型拓扑：星型拓扑的进一步发散型，优点，结构简单，组网成本低，维护管理容易，缺点，中央节点压力大，可靠性差
• 网状拓扑：节点之间有多条线路可达，优点，可靠性高，缺点，组网成本高，维护管理复杂

衡量网络性能的指标

带宽

定义：单位时间内能够传输的数据总量
单位：bps
带宽越大，网络质量越好

延迟

定义：数据从一个节点到达另一个节点消耗的时间
单位：ms
延迟越低，网络质量越好

数据单位

1Kb=1024b
1Mb=1024Kb
1Gb=1024Mb
Byte：字节，一个数字或字母占用1字节，一个汉字占用2字节
bit：比特，1Byte=8bit

协议和标准

协议

数据通讯双方共同遵守的通讯规则

标准

公认的，所有厂商所共同遵守的协议规则

标准化组织

制定定义国际公认参考标准的组织团体，常见国际标准组织，ISO（国际标准化组织），IEEE（电子电器工程师协会）

网络参考模型

OSI参考模型

产生背景

各大IT设备厂商只支持自己的私有协议，跨厂商设备兼容性差，用户购买和维护成本高，不利于网络技术发展

概念

定义了网络中设备所遵守的层次结构

优点

开放的标准化接口，协议不再封闭，多厂商设备兼容，易于理解、学习和更新协议标准，实现模块化工程，降低开发难度，便于故障排除

分层：物数网传会表应

物理层	定义电压、接口、线缆标准、传输距离、传输介质等物理参数
数据链路层	MAC地址寻址
网络层	IP地址寻址、路由
传输层	数据分段、建立端到端连接、维护传输可靠性，端口用于区分同一台计算机上的不同应用程序，TCP：可靠的传输，UDP：不可靠的传输
会话层	建立、维护、拆除应用程序间的会话，区分同一个应用程序的不同访问者
表示层	定义数据格式、结构；数据加密、压缩
应用层	为应用程序进程提供网络服务

OSI参考模型的问题

1. 划分层次过多，会话层、表示层存在意义不大
2. IP协议成为事实的网络层唯一协议

TCP/IP参考模型

4层划分方法

网络接口层，网络层，传输层，应用层

5层划分方法

物理层，数据链路层，网络层，传输层，应用层

数据封装和解封装

定义

封装（在原始数据的基础上加入一些额外信息形成新的格式），解封装（拆除掉封装的额外信息，还原成原始数据）

TCP/IP分层封装

物理层	比特流
数据链路层	数据帧
网络层	数据包
传输层	数据段
应用层	数据

数据封装和解封装过程

1. 数据发送时，从上至下逐层封装
2. 数据接收时，从下至上逐层解封装
3. 只有拆除外层封装，才能看到内层封装