计算机网络总体概念的理解梳理与总结

• 计算机网络的总体概念模型（大到小）
• 从主机间通信理解
• 数据的传输
• • 数据中转设备及相关概念
  • • 这里插两个点（都是之前产生过的疑问，可以选择略过）
    • 数据的具体传输方式
• 个人理解以及知识记录
• 参考文献

特别说明：

本篇文章的重点在于计算机网络中数据的具体传输

若所述有错，请狠狠的评论纠正我！

计算机网络的总体概念模型（大到小）

首先建立一个计算机网络的总体概念模型，以便于后续的理解。

整个计算机网络，是一台台机器（主要为服务器，主机）通过一根根线连接起来的。

但是并不是每台机器都相互连接，那样不可能做到。那怎样做到互联呢？是通过网络的嵌套连接实现的。

由大往小来想，整个互联网的里面，不是一个个主机，而是一个个小一号的网络连接构成；每一个小一号的网络又由更小一号的网络连接而成；一层层下去，某一号的网络里就不再是网络了，而是一个个主机，这些主机的连接构成了“单位网络”也就是一个局域网。网，不就是一个一个节点连接起来织成的嘛。

要注意的是，这些局域网内的主机也不是全都相互连着电线，一般是连接到同一个机器上（交换机或者路由器），通过这个机器连接在一起。这个连接的思路还是从电话线的连接借鉴的，想了解的可以去了解下以前电话是怎么能互通的。

我简单画了个示意图，示意一下~

而实现这种网络构架就需要一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架，经过不断的改进，TCO/IP体系结构得到了认可，并获得了广泛应用；所以，理解计算机网络就要理解这种网络的标准框架，而这个框架是由各种协议搭建起来的。这里我用五层协议的体系结构来进行理解。

关于几种协议的体系结构这里不多说，不明白可以先自行简单了解学习一下

五层协议体系结构简介

从主机间通信理解

结合下图来说，

两个主机交换数据，最根本上还是主机里的应用程序，进程需要数据，所以实质上是进程们在“沟通”。

每层都要相应的协议，对要传输的数据进行“包装”；至于分多个层次的原因，主要是为了便于数据的传输与实际应用的实现。

这样的设计下，每层只需要做每层的事情就可以了，各司其职，通过同样的协议约束规范，最终把数据封装好通过物理线路传输到另一台主机；又经过多层的“拆糖纸”，最终把A要送给B的糖送到B的手里，由此实现了通信。

在主机间数据的传输过程中，如果通信双方不再在同一局域网里，那么就需要经过一个或者多个网络才能从一方传到另一方。

图来自《计算机网络(第七版)谢希仁著》

相信现在对网络和主机的关系有点理解了，那么问题又来了。这个数据的传输过程又是怎么实现的呢？？

数据的传输

数据中转设备及相关概念

介绍两个中间设备（数据的中转站），一个是交换机，一个是路由器。

交换机：

根据MAC地址表寻址，而表中只含有与它相连的设备的MAC地址；

交换机的功能是实现局域网内的数据传输；

其工作在链路层（也就是它在处理的数据是链路层协议规定的模样）。

路由器：

根据路由表里的IP地址寻址，数据传输的下一站可能是路由器，交换机或者主机；

路由器的功能是实现局域网之间，也就是局域网与外网的通信；

其工作在网络层（也就是它在处理的数据是网络层协议规定的模样）。

下面看个图例，就比较直观了

图片来源于作者：tvxqpurpleline，文章《路由器与交换机的区别与联系》

由图可以看到主机A发送数据到B所走的路线。

其中，每个路由器之下构成一个局域网，局域网又可能有一个或者多个交换机在进行局域网内数据的交换。

这里插两个点（都是之前产生过的疑问，可以选择略过）

第一个：能不能让路由器替换掉交换机？

个人目前结论：可以，但是不好。因为交换机是通过MAC地址找到接收者，而路由器是通过虚拟的IP地址找，两者比较而言，交换机的速度是比路由器的快的；在局域网内，主机数量不会很庞大，明显是用交换机好；对于整个网络来说，交换机和路由器的有机结合可以让网络更快。

第二个：路由模式与NAT模式的区别

NAT模式：NAT（Network Address Translation，网络地址转换）；在局域网内分配本地IP，对外只有路由器一个IP，也就是说外界是不可以直接访问局域网内某主机IP的。

路由模式：只是作为中间站，找到数据传输的下一站，外界是可以直接访问主机IP的。

数据的具体传输方式

好了，我们继续说数据在网络中的传输。

结合前面所说的计算机网络实现需要用到的五层协议体系结构来说

先看图

总的来说，两个设备实现通信时，应用程序发送数据，数据往下传递，按照各层协议的要求不断封装，最后由物理层实现真实的数据传送过程。

在数据“走出”自己的设备后，经过了交换机看是不是“自己人”（局域网内的设备），如果不是，那就去别的网找，所以发给了路由器，路由器根据其IP地址转发给别的设备，经过可能长可能短的一段路后，数据就发送到了接收方手中。

在此还要说明一点，这个举例只是互联网中数据传输的一种情况，只是为了便于理解，还有其他N种传输路径的存在。

个人理解以及知识记录

1. IP，使大量异构的网络形成一个虚拟的”统一“网络。交换机和路由器织成了一张张“网”，又通过路由器把这些网连了起来；很多的网都难以直接相连，更多的使间接相连。路由器的设计，让整个网“活”了起来，有了脉搏，虽然它还要缺陷。
2. 根据我目前的理解，网段，使由路由器来划分的，有的可能多个交换机才能组成一个网段。
3. 桥接，在链路层实现；NAT在网络层实现。
4. VMware的三种网络配置，在理解了实际网络中的基本的数据传输以及NAT和桥接的概念之后，自然就懂那三种网络配置是怎么回事了
5. 网关的概念

   

参考文献

1. 《计算机网络(第七版)谢希仁著》
2. https://www.cnblogs.com/tvxqpurpleline/p/12118536.html
3. 百度百科