计算机网络基础

文章目录

    • 一、网络介绍
    • 二、网络类型(按拓扑结构分类)
    • 二、网络类型(按地域分类)
    • 三、网络设备
    • 四、传输介质
    • 四、传输介质 -- 双绞线
    • 四、传输介质 -- 光纤
    • 五、ISO与OSI
    • 六、TCP/IP四层模型
    • 七、TCP/UDP协议
      • TCP:面向连接的一个协议
        • 三次握手
        • 四次断开
      • UDP:无连接,只负责发
      • 对比:TCP安全 UDP高效

一、网络介绍

计算机网络是由 通信介质(如网线,wifi) 将 地理位置不同 的且 相互独立 的计算机连接起来,实现数据通信与资源共享。

二、网络类型(按拓扑结构分类)

  1. 总线型:效率低
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  1. 环型:环形比总线型利用率还低,易发生冲突
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  1. 星型
    优点:网络利用率高,可以多个通信一, 比前两个好
    缺点:易发生单点故障,因为线路单一且中央节点压力大
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  1. 网型
    现在的网络都是网形,不会发生冲突such as环型,不会发生单点故障such as星型
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二、网络类型(按地域分类)

参照物不同,类型不同
局域网(LAN):一个公司、一个家庭
城域网(MAN):一个区、一个城市、一个国家
广域网(WAN):一个国家、全世界

三、网络设备

  1. 交换机:负责组建局域网,研究的是MAC地址。

如何搭建局域网:买个交换机,用网线把交换机和电脑连起来,eg.网吧

mac地址:计算机上网卡在出厂的时候,厂家会带一个48位二进制的地址,这个地址叫mac地址,前24位代表厂商地址,后24位代表全球唯一编号

前面是模块,后面是局域网的口,把线连到不同的计算机上形成局域网

  1. 路由器:负责组建广域网,研究的是IP地址。

路由器讲不同的局域网连起来,构成广域网

家里就是一个小型局域网,都连着wifi(无线局域网),无线局域网先上网得有宽带路由把数据包扔出去,然后路由再把数据包拿回来,去和别的局域网交流

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路由连几个局域网,A局域网的数据扔给B局域网/广域网,交换机是把一个计算机发给另一台计算机

四、传输介质

同轴电缆、双绞线、光纤、电磁信号、蓝牙
目前常用的有线介质是:双绞线和光纤

四、传输介质 – 双绞线

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双绞线(twisted pair, TP)是一种综合布线工程中最常用的传输介质,是由两根具有绝缘保护层的铜导线组成的。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,每一根导线在传输中辐射出来的点拨会被另一根发出的电波抵消,有降低信号干扰的程度。

双绞线分为屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线两种,理论最大传输距离是100米,建议不要超90米。如果两台设备超过这个距离,建议这个放一个中继器/交换器(信号放大器)

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6类到千兆,5类是百兆,超五理论上可以到千兆 称为伪千兆

四、传输介质 – 光纤

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光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃或塑料制成的纤维,可作为光传到工具。

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光纤速度相比于双绞线非常快,而且传递距离远,缺点就是玻璃材质容易断

五、ISO与OSI

不同的电脑厂商的电脑只能和同厂商电脑通信,ISO组织为了让所有品牌电脑都可以互相通信,开会推出了OSI

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  1. 第一层物理层:传输信号,传输介质(网线、光纤等),研究比特流

  2. 第二层数据链路层:物理寻址,将数据分配给某一计算机
    设备:交换机
    地址:物理地址 Mac地址

    把元素比特率转成数据帧,交换机上每个端口记录每个电脑的地址,一个口对应一个地址

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  1. 第三层网络层:逻辑寻址,定位一个范围,控制子网运行,研究数据包
    设备:路由器
    地址:逻辑地址 IP地址

    逻辑链路寻址,A->B,路由表有多条线路 它会推荐一条最短的(如时间),全世界都共享一张路由表

    逻辑地址相当于小区,mac地址相当于门牌号,先寻址ip 再寻址mac

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  1. 第四层传输层:可靠/不可靠传输
传输类型 负责的协议 特点 应用
可靠传输 TCP(传输控制协议) 安全,速度慢 应用层的http协议
不可靠传输 UCP(用户数据协议) 不安全,速度快
  1. 第五层会话层:不同机器上的用户之间建立管理会话
  2. 第六层表示层:加密解密,图形信号–>图像 视频信号–>视频
  3. 第七层应用层:用户接口,如http


OSI太严格,无法应用于计算机,所以又改出一版四层协议 — TCP/IP四层模型

六、TCP/IP四层模型

TCP与IP的区别:

  1. TCP:又叫传输控制协议(Transmission Control Protocal)是一种面向连接的、端对端的、可靠的、基于IP的传输层协议。主要特点是3次握手建立连接,4次挥手断开连接。
  2. IP:又叫因特网协议(Internet Protocol),IP协议位于网络层,IP协议规定了数据传输时的基本单元(数据包)和格式,IP协议还定义了数据包的递交办法和路由选择。

总结:整个网络中的传输流程是:IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层—TCP层;相反,IP层也把从TCP接收来的数据包传送到更低层。

TCP和IP的关系是:IP提供基本的数据传送,而高层的TCP对这些数据包做进一步加工,如提供端口号等等。

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  1. 第一层网络接口层:传输介质,交换机,计算机网卡,有ARP,RARP协议。
    设备:交换机
    地址:物理地址 Mac地址
    交流:目标Mac和源Mac
  1. 第二层网际层:逻辑链路选址,有三大协议IP, ICMP,IGMP
    设备:路由器
    地址:逻辑地址 IP地址
    交流:目标IP和源IP
  1. 第三层传输层:可靠/不可靠传输,UDP只管发出去,不管到没到。
    交流:目标端口和源端口
  1. 第四层应用层:对接用户,处理特定应用程序的细节。需要会话的管理、数据的表示、用户的对接,如HTTP
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TCP/IP协议簇:

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发送过程用户通过app生成数据包,交给传输层,根据应用层的规定决定走TCP还是UDP,数据包封包TCP活UDP,交给网络层,封装IP,通过网卡发送对方。对方拿到后看mac地址是不是自己,如果是就拆包,再看ip地址是不是自己,如果是就拆包,看端口是否正常,如果是就拆包,用app打开显示。

IP:负责逻辑链路选址
ICMP:网络测试协议,比如pin

RARP:mac地址解析为ip
ARP:ip地址解析为mac

C/S案例:

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七、TCP/UDP协议

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缩写 含义
SYN 建立连接
FIN 关闭连接
ACK 响应

TCP:面向连接的一个协议

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三次握手

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通信前三次握手如同打电话 1.拨号 2.对方说喂你是?3.这边说喂我是…

  1. 请求连接
  2. 确认连接
  3. 开始连接
    3中含有确认机制,窗口机制一次传几个包。
    3中含有断点/确认重传机制:没收到会继续传

四次断开

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  1. 客户:这边没事啦!
  2. 服务器:你挂断电话吧~

于是客户和服务器断开了(FIN_WAIT没彻底),但服务器和客户端还没断

  1. 服务器:服务器传数据ing,传完啦,可以断开啦!
  2. 客户:你挂断电话吧~

客户等2MSL后,确认没有其他数据传输,关闭

TCP包头字段:

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UDP:无连接,只负责发

应用:聊天软件、视频、音频等及时real-time消息
特点:快,安全性低,适合少量信息

UDP包头字段:

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对比:TCP安全 UDP高效

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举例:

TCP:打电话,需要建立连接
UDP:你喊你回家吃饭,只管发,不管听没听见

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