计算机网络

网络模型

什么是网络？

• 协议：在网络中通信时，双方遵守的约定和规则

• 服务：每种网络协议规定一种网络的功能，比如：http规定了用户可以浏览WEB页面的功能

• 进程： 程序成功之后，我们称之为进程。并以CPU控制。服务器服务对外提供的功能，也就是将进程提供给客户

• 端口： 就是唯一标识协议、服务、进程

• 通过端口号可直接访问进程，由于服务遵循协议，所以进程的运行也遵循相应的协议

网络的概念以及发展

• 计算机网络是将在不同地理位置的计算机设备，通过传输介质和网络设备按照特定的结构和协议，相互连接起来，利用网络的操作系统，进行管理和控制，从而实现信息传输和资源共享。

网络的分类（覆盖范围划分）

• 局域网（Local Area Network 简称;AN）
  覆盖范围一般不超过数十公里

• 城域网（Metropolitan Area network 简称MAN）
  覆盖范围为数十公里到数百公里

• 广域网 (Wide Area Network 简称WAN)
  覆盖范围通常为数百公里到数千公里,甚至数万公里

• 同一个子网通信不需要网关，异子网通信需要网关

网络的分类（管理方式划分）

• 对等网（工作组）
  采用分散式管理
  各个客户机管理自己的信息
  不适合工作量大，大型网络

• 域（客户机/服务器网）
  采用集中式管理方式
  用于大型网络，方便管理

网络的分类（数据传输方式）

• 广播网络 (Broadcasting Network)
  网络上的计算机或设备通过一条共享通信链路进行通信，每个节点都会收到其他节点发出的数据，比如使用集线器连接的网络
  这种传输方式主要应用于局域网中

• 点对点网络 (Point to Point Network）
  网络上的计算机或设备通过单独的链路进行通信，甚至两个节点间有多条链路，比如使用交换机连接的网络
  这种传播方式主要应用于广域网中。

• 广播网络中有三种传输类型：单播、组播和广播

  • 单播：一台计算机与另一台计算机通信（一对一），接收方IP是另一台计算机的IP
  • 组播（多播）：一台计算机与一组计算机通信（一对多），接收方IP使用的是组播IP地址
  • 广播：一台计算机与网络上所有计算机通信（一对所有），接收方IP使用的广播地址

单工、双工（全双、半双）

• 比如QQ聊天，我们可以发送信息，也可以接收消息

• 单工：QQ只能接收消息或发送消息，只能有一个功能

• 双工：QQ可以发送也可以接收

• 半双工： 在双工的基础上，在单位时间内，只能做一件事，只发或只收

• 全双工： 在双工的基础上，单位时间内可同时进行

TCP和UDP

什么是TCP？

• 传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议

• 建立这种协议之后，当我们在发送消息时，必须确定对方回复方可进行。比如：
  “吃了吗？”
  “吃了！”
  才能进行下一个话题

• 特点：

  • 安全可靠传输质量好、但是效率低

什么是UDP？

• UDP协议即用户数据报协议，该协议主要为应用程序提供了一种无需建立连接就可以发送封装的 IP 数据包的方法

• 建立这种协议之后，我们无需应答对方回复，可直接操作，比如看网络视频，视频的数据并不是传输过来，我们确定了才能看，而是直接观看

• 特点：
  不安全可靠、传输速率高

OSI七层模型与TCP/IP模型

OSI模型简介

• 网络通信使用的是TCP/IP模型，而该模型是参考OSI模型而来

• 速记法：印表会传往树屋

• 按照七层模型又大概分为两大类：

  • 5-7层称为高层协议：定义网络数据的格式以及网络的应用
  • 1-4层称为低层协议：定义数据如何传输到目的地

• 为什么分七层？有什么好处？
  各层间相互独立,某一层的变化不会影响其他层，解耦
  促进标准化工作,使网络易于实现和维护

OSI各层功能

1. 第七层 应用层
   规定了应用协议，常见的网络服务： WWW E-mail FTP

2. 第六层 表示层
   将应用层的数据格式转换成网络通信数据的标准格式，比如编码、解码；加密、解密；压缩、解压缩

3. 第五层 会话层
   分割进程间的数据；
   管理用户间的会话；
   与直连设备协商单双工模式和链路速度，比如：路由器传输带宽1G，而客户机为100MB，经过协商之后就为100MB的传输带宽

以下协议为数据如何传输

4. 第四层 传输层

   • 功能：将数据封装成数据段（报文、segment），实现端（应用进程/端口）对端的数据连接和传输

   • 封装单位（PDU协议数据单元）：数据段（segment）

   • 寻址方式：端口（port）

   • 寻址目标：进程

   • 进程间的连接方式（该层协议定义的）：
     TCP：面向连接，保证通信质量
     UDP：无连接，保证通信速度

5. 第三层 网络层（该层封装信息是路由器查看的）

   • 功能：将数据段封装成数据包，数据包中的封装信息为双方的IP地址，通过该层封装信息可以在广域网内进行路由寻址，将数据送达到对方所在的子网。

   • 封装单位（PDU）：数据包（packet）

   • 寻址方式：IP地址

   • 寻址目标：子网

6. 第二层 数据链路层（该层封装信息是由交换机查看的）

   • 功能：将数据包封装成数据帧，数据帧中封装的是通信主机的Mac地址，通过该层封装信息可以在子网内寻找主机。

   • 封装单位（PDU）：数据帧（frame）

   • 寻址方式：Mac地址

   • 寻址目标：主机

7. 第一层 物理层

   • 通过传输介质传输bit流；规定电器特性（电压）

封装解封装

• 可以理解为包装快递和拆快递

封装与解封装的定义
把OSI参考模型每层自己的协议信息加进数据信息的过程,反之叫做解封装

协议单元
协议数据单元(protocol data units,PDU)，数据+封装进去的信息