计算机网络概述

计算机网络概述

互联网的构成

• 网络边缘
  • 网络边缘是指用户与网络之间的交互界面，例如电脑、手机、平板等通过网络接口(如无线网卡、以太网络)与其他设备通信的设备
• 网络核心
  • 用于连接设备并建立传输通道的基础设备，例如路由器、交换机、光纤，无线电等等

网络分类

• 个域网PAN
  • 便携式通信设备之间短距离通信的网络，例如蓝牙耳机等
• 局域网LAN
  • 局部地区形成的区域网络，例如企业网络
  • 分布地区范围有限，大到一栋建筑，小到一个办公室
  • 电脑WLAN接入
• 域域网MAN
  • 覆盖一个城市的网络
• 广域网WAN
  • 覆盖一片地区乃至国家的网络

网络核心的两大功能

• 路由
  • 确定数据分组从源到目标所使用的路径（全局操作）
• 转发
  • 路由器或交换机将接收到的数据分组转发出去

网络分层

OSI 7层模型

• 物理层

  • 主要目标是通过提供可靠的物理连接和传输媒介来实现数据之间的原始传输
  • 例如电缆、光纤、无线信号等

• 数据链路层

  • 负责在直接连接的节点之间传输数据，并提供可靠的数据服务
  • 例如帧封装与解封：帧就是链路层将从网络层接收到的数据分割成一个较小的数据块
  • 链路层使用MAC地址来识别每一个网络接口，MAC地址是全球唯一的标识符
  • 访问控制：当多个设备连接到同一个传输媒介时，数据链路层负责协调设备之间的访问

• 网络层

  • 将数据包跨越网络从源设备发送到目标设备
  • IP：分为IPv4和IPv6两种格式，用于唯一的标识网络中的每个节点，它们用于确定数据包的源地址和目标地址
  • 路由：在网络中使用路由算法来决定数据包从源节点到目标节点的最佳路径

• 传输层

  • 将数据从源端口发送到目标端口
  • 网络层定位到一台主机（host），传输层的作用于具体到主机上的一个进程
  • 网络层的控制主要面向运营商，传输层为终端用户提供端到端的数据传输控制
  • TCP和UDP：TCP可靠且慢，UDP不可靠但快（一次性）

• 会话层

  • 利用传输层提供的服务，在应用程序之间建立和维持会话，并使会话获得同步

• 表示层

  • 关注所传递信息的语法和语义，管理数据的表示方法，传输的数据结构

• 应用层

  • 通过应用层协议，提供应用程序便捷的网络服务调用

TCP/IP 4层模型

• 应用层
• 传输层
• 互联网层
• 网络接口层

两种模型比较

• 网络覆盖范围
  • OSI模型：OSI模型是一个通用的网络参考模型，适用于各种类型的计算机网络
  • TCP/IP模型：TCP/IP模型是针对互联网设计的，特别适用于广域网和局域网的互联互通
• 互连性
  • OSI模型：在各层之间明确定义了接口和协议标准，以确保不同厂商的设备和系统能够进行互操作
  • TCP/IP模型：主要基于已有的互联网协议，其中每个层级都有一个或者多个协议来实现特定的功能
• 兼容性
  • OSI模型：具有更好的理论性和标准化，但在实际应用中并没有得到广泛采用，部分原因是由于实施起来比较复杂
  • TCP/IP模型：是实际互联网所基于的模型，广泛应用于现代计算机网络，并成为事实上的标准