計算機網絡學習1—概述

計算機網絡學習筆記1

• 概述
• • 引言
  • 各層的功能
  • 通訊過程
  • 傳輸方式的分類
  • • 面向有連接配接型和無連接配接型
    • 電路交換與分組交換
    • 根據接收端數量分類
  • 一些常用術語

概述

引言

​ 為了解決網絡的通信問題，ISO（International Organization for Standardization, 國際标準化組織）制定了國際标準 OSI（Open System Interconnection, 開放式系統互聯參考模型），對通信系統進行了标準化。

​ OSI參考模型分為七層：實體層、資料鍊路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層。目前，應用最廣泛的TCP/IP通訊協定将OSI參考模型簡化為了四層：資料鍊路層、網絡層、傳輸層、應用層。下圖給出了兩者的對應關系，同時給出了TCP/IP協定各層所包含的常用協定。

​ 表1 OSI 和 TCP/IP 對應關系

各層的功能

• 資料鍊路層
  • 處理與通信傳輸媒介（如電纜）的實體接口細節，資料鍊路層的協定定義了通過通信媒介互聯裝置之間傳輸的規範。
  • 屬于資料鍊路層的位址為實體位址，即 MAC位址（Media Access Control Address），每一個主機或是路由器裝置都有唯一的MAC位址，它是由裝置的制造廠商針對每塊網卡（Network Interface Card, NIC，是計算機聯網時所需要的硬體，現在的計算機一般都有内置網卡）設定的。
• 網絡層
• 處理分組在網絡中的活動，如分組選路。
• 屬于網絡層的位址為IP位址。
• 傳輸層
• 為兩台主機上的應用程式提供端到端的通訊，是根據端口（可以了解為傳輸層的位址）實作的。
• 應用層
• 處理特定的應用程式細節。

通訊過程

​ 圖1給出了七層協定的通訊過程，四層的TCP/IP協定與之類似。

圖1 OSI 參考模型通訊過程

​ 待發送的資料包從上層協定到下層協定，依次添加首部（包括源位址、目标位址等資訊），直到資料鍊路層封裝成資料幀，根據首部資訊發送資料幀，到達目标主機之後，再由下層協定到上層依次解封，進而獲得資料。圖2給出了需要傳輸的資料經過各層添加首部的過程。圖3給出了分層包的結構。

​ 圖2 資料包首部的階層化

圖3 分層包的結構

傳輸方式的分類

​ 網絡通信傳輸方式可以根據不同的标準進行分類。

面向有連接配接型和無連接配接型

• 面向有連接配接型

  在發送資料之前，需要在發送端和接收端主機之間連接配接一條通信線路。

• 面向無連接配接型

  不要求建立和斷開連接配接，發送端可以任何時候自由發送資料。

電路交換與分組交換

• 電路交換

  在電路交換中，交換機主要負責資料的中轉處理，兩台主機通信時，首先建立通信線路，是獨占線路進行通信的，效率較低。

• 分組交換

  在分組交換中，由分組交換機（路由器）連接配接通信，發送端将資料分組發送給路由器，路由器收到後，緩存到自己的緩沖區，然後再轉發給接收端。

  

  ​

  圖4 電路交換和分組交換

根據接收端數量分類

• 單點傳播

  隻有一個接收端，即一對一通信，例如早期的固定電話。

• 廣播

  有多個接受端，即從一個主機發送消息給與之相連的所有其他主機，例如電視廣播。

• 多點傳播

  與廣播相似，不同之處在于多點傳播要限定某一組主機作為哦接收端，例如電視會議。

• 任播

  任播指在特定的多台主機中選出一台作為接收端。

  

  ​ 圖5 單點傳播、廣播、多點傳播、任播

一些常用術語

• ISO International Organization for Standardization, 國際标準化組織
• OSI Open System Interconnection, 開放式系統互聯參考模型
• ISP Internet Service Provider, 網絡服務供應商
• WAN Wide Area Network, 廣域網
• LAN Local Area Network, 區域網路
• Internet 網際網
• The Internet 網際網路
• 位址
  • MAC位址 資料鍊路層（實體層）位址
  • IP位址 網絡層位址
  • 端口号 傳輸層位址
• 資料機關
  • 包 是全能性術語
  • 幀 用于表示資料鍊路層中包的機關
  • 資料報 是IP和UDP等網絡層以上的分層中的包機關
  • 段 表示TCP資料流中的資訊
  • 消息 指應用協定中資料的機關