计算机网络笔记1-网络概述

​ 计算机网络的定义：将独立自主的、地理上分散的计算机系统，通过通信设备和通信线路互连起来，并在完善的网络软件控制下实现资源共享和信息传输

​ 网络提供的最基本服务：

  • 信息传递
  • 资源共享

网络分类（按地域规模）

  • 个域网 PAN
  • 局域网 LAN
  • 城域网 MAN
  • 广域网 WAN

互联网层级结构

互联网构成

网络边缘

  • **端系统：**位于互联网边缘，与互联网相连的计算机和其他设备
    • 端系统由各类主机构成：计算机、服务器、智能终端设备等

​ 主机的功能：容纳应用程序、产生信息并向接入网发送数据、从网络接受数据并提供给应用程序

网络核心

  • 网络核心：由互联端系统的分组交换设备和通信链路构成的网状网络
    • 分组交换：路由器、链路层交换机
    • 通信链路：光纤、铜缆、无线电、激光链路
  • 目标：将海量的端系统互联起来
  • 分组交换：
    • 主机将数据分成分组，发送到网络
    • 网络将数据分组从一个路由器转发到下一个路由器，逐跳传输到目的地

网络核心的两大功能

  1. 路由：
    • 全局操作：确定数据从源到目标所使用的路径
    • 需要路由协议和路由算法，产生路由表
  2. 转发：
    • 本地操作：路由器或交换机将接收到的数据分组转发出去
    • 确定转发出去的接口/链路

接入网概述

​ 接入网目标：接入网目标是将主机连接到边缘路由器上

​ 边缘路由器是端系统Host去往任何其他远程端系统路径上的第一台路由器

​ 如何将终端系统连接到边缘路由器？

  • **有线网络接入技术：**光纤到户FTTH、以太网、同轴电缆、双绞线的DSL、拨号上网等
  • **无线网络接入技术：**WIFI、4G/5G、卫星广域覆盖

协议和分层结构

网络体系结构的基本概念

网络协议：同等实体间通信制定的有关通信规则约定的集合

网络协议三要素：语义、语法、时许

  • **语义：**指交换的信息含义，即“讲什么”，包括用于协调与差错处理的控制信息
  • **语法：**指“如何讲”，即协议的元素的格式，包括数据及控制信息的格式、编码、信号电平等
  • **时序：**指事时执行的顺序，即通信过程中通信状态的变化过程，包括速度匹配和排序等。

网络协议设计的目的

  • 可靠性
  • 资源分配
  • 拥塞问题
  • 自适应性
  • 安全问题

协议分层结构

  • 层次栈：为降低网络设计的复杂性，网络使用层次结构的协议栈，每一层都使用其下一层所提供的服务，并为上层提供自己的服务
  • 对等实体：不同机器上构成相应层次的实体成为对等实体
  • 接口：每一对相邻层次之间的是接口：接口定义了下层向上层提供哪些服务原语
  • 网络体系结构：层和协议的集合为网络体系结构，一个特定的系统所使用的一组协议，即每层的协议，称为协议栈
  • **协议分层结构：**发送端层层封装，接收端层层解封装

服务原语

两种不同类型的服务：面向连接和无连接

  • 面向连接：每个“请求”或“响应”后，都在对方产生一个指示或确认动作
  • 无连接：邮件携带了完整的目标地址，传输过程不需要应答

参考模型

三个最具影响力的协议：

  • OSI协议：理论指导
  • IEEE 802 LAN协议：局域网组网
  • TCP/IP协议：网络互连

OSI参考模型

OSI7层模型：从下到上：

  • 物理层
    • 定义了如何在信道上传输0、1：Bits on the wire，比特流
    • 定义了机械接口、电子信号、时序接口、介质等
    • 作用与相邻两个节点之间
  • 数据链路层
    • 实现相邻网络实体间的数据传输
    • 成帧：以数据帧进行传输
    • 错误检测与纠正
    • 流量控制
    • 链路管理
  • 网络层
    • 传输单元为分组
    • 面向连接和无连接两种服务、路径选择、拥塞控制
  • 传输层
    • 从传输层开始，以报文为单元进行传输
  • 会话层
  • 表示层
  • 应用层

TCP/IP参考模型

从下到上：

  • 网络接口层（相当于OSI的物理层和数据链路层）
  • 互联网层（相当于OSI的网络层）
  • 传输层（相当于OSI的传输层）
  • 应用层（相当于OSI的会话层、表示层和应用层）