南昌专业网站优化推广,怎样搭建大型企业网络,应用软件开发属于什么行业,wordpress kindeditor第一章 计算机网络体系结构 一 计算机网络概述
1.1 概念及功能
1.1.1 计算机网络的概念
计算机网络就是互连的、自治的计算机系统的集合
互连#xff1a;通过通信链路互联互通
自治#xff1a;各个节点之间无主从关系#xff0c;高度自治的
1.1.2 计算机网络的功能
功…第一章 计算机网络体系结构 一 计算机网络概述
1.1 概念及功能
1.1.1 计算机网络的概念
计算机网络就是互连的、自治的计算机系统的集合
互连通过通信链路互联互通
自治各个节点之间无主从关系高度自治的
1.1.2 计算机网络的功能
功能1、数据通信(最基本的功能)
两台主机之间可以进行相互传输数据文件
功能2、资源共享
同一个计算机网络上的其他计算机可使用某台计算机的计算机资源的行为可共享硬件、软件、数据。
硬件共享例如网络式打印机将打印机连在一个网络里同时给打印机设置一个固定的静态IP地址接着我们的手机可以通过网络和这个打印机连在一起。即可实现所有人对这台打印机的共享。软件共享例如电脑上远程访问另一台电脑然后使用这个电脑上面远程访问另一台电脑接着使用另一台电脑上面的办公软件或者是画图此时就实现了软件的资源共享。数据共享例如在百度文库上上传或者下载文件这些都是数据的共享这个网络资源的共享并不一定是免费的它还会有收费的情况。
功能3、分布式处理
场景一台计算机它的负载过大那么此时可以使用多台计算机可以各自承担统一工作任务的不同部分此时工作效率就会变高。
举例非常典型的应用则是hadoop这样的一个分布式平台可以进行高速的运行以及分布式的存储。
功能4、提高可靠性分布式处理引申功能
若是分布式处理网络中一台主机宕机了那么此时可以让另一台机器作为替代机实现。
功能5、负载均衡也是分布式处理引申功能
使用了分布式处理后可以使多台计算机各自承担一部分的工作任务相对比较均衡。
1.1.3、因特网发展阶段
第一阶段阿帕网
美苏冷战时期美国国防部有一个单一十分集中的点这个中心是否被害怕被核武器给摧毁一旦中心被摧毁那么全国的局势系统就会瘫痪因为所有的节点都依附在这一个只会中心上此时就想着是不是能够设计一个比较分散的指挥系统
预想的一个指挥系统在指挥系统中有一个个分散的指挥点组成一旦其中的指挥点被炸掉了那么还会有其他节点可以接替工作并且还可以实现彼此之间的通信。
该组织就是美国国防部高级研究计划局ARPA设计了一个网络叫做阿帕网。是互联网的前身
网络把所有计算机连接在一起而互联网则把许多网络连接在一起因特网(Internet)是世界上最大的互联网。
第二阶段三级结构
1985年美国国家科学基金会NSF围绕6个大型计算机中心建设计算机网络即国家科学基金网NSFNET。
这样的网络是由三层结构构成最底层就是校园网或者企业网对于最底层用户若是想要连接到互联网就需要连接到第二层的地区网并且第二层地区网再去连接到第一层的主干网此时就形成了逻辑比较清晰的三层网络结构。 主干网-地区网-校园网企业网
对于这种三级的计算机网络结构实际已经覆盖了当时美国大部分的学校以及研究所并且成为了因特网当中的主要组成部分。
第三阶段多层次ISP结构认识IXP
随着技术的发展越来越多用户、公司连接到互联网中此时就会导致网络的信息量急剧增大而美国当时所掌握的这个因特网已经满足不了大量的要求了此时美国政府则将因特网的主干网交给一些私人公司来经营并且开始对介入因特网的单位来进行收费。这些第三方的公司则被称为ISP。
ISP因特网服务提供者/因特网服务提供商是一个向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务和增值业务的公司如中国电信、中国联通、中国移动等。并且分为主干ISP、地区ISP和本地ISP。
学习回顾与重要总结 1.2 组成和分类
1.2.1 计算机网络的组成部分
1.2.1.1 组成部分硬件、软件、协议
组成硬件、软件、协议一系列规则和约定的集合。 硬件端系统边缘末端的系统以及中间的路由器交换机等等中间设备。软件附在端系统上甚至是包括这个中间设备上也有一定软件将软件来布到硬件上。协议协议穿梭在各个硬件当中构成了计算机网络计算机网络的每一个层次都是有很多协议的根据这个协议来规定数据如何封装、打包、传输。
1.2.1.2 工作方式边缘部分、核心部分
工作方式边缘部分、核心部分
边缘部分就是一系列的端系统组成这些端系统不仅仅包含一些计算机也可以包括非常大的一些服务器、大型计算机 还可以是一些非常小的网络摄像头实时的捕获到一些信息并将这些信息实时发布出去。
端系统边缘末端的系统。端和端的通信指的是两个端系统之间的进程通信。举例主机A某个进程如QQ与主机B某个进程如QQ直接进行发送、接收消息这就是两个端系统之间的进程通信。
两个端之间通信用户直接使用包括两种方式C/S方式【或B/S方式】、P2P方式。
C/S方式client/server通信。例如微信client之间聊天发送消息都是通过的服务器server来进行转发。【B/S则是浏览器与服务器】P2P方式peer-to-peer对等连接。所有的主机都有两个身份一面提供服务的服务者另一面就是使用服务的享受者既可以充当客户也可以充当服务器。
核心部分计算机网络只有边缘部分不够还需要使用核心部分的一些服务通过核心部分提供服务边缘部分才能够实现端系统与端系统之间的通信。
简述主要是给边缘部分提供服务的包括路由器以及一些中间设备还有一些网络连接起来此时构成了计算机网络。 1.2.1.3 功能组成通信子网、资源子网
计算机网络主要两个功能为数据通信、资源共享根据这两个功能可以对计算机网络来进行划分通信子网、资源子网。
通信子网实现数据通信。(物理层,数据链路层,网络层)资源子网实现资源共享/数据处理。(应用层,表现层,会话层) 上三层主要是对数据进行封装处理下三层主要是将这个数据送上路对于中间的传输层起到一个非常重要的融会贯通的作用。
传输层主要是为了弥补上面三层要求的服务和网络层提供服务之间的差距并且向高层用户屏蔽通信子网当中的一些细节。实际举例子你在网上商城上下了订单此时商家就会根据订单中的宝贝进行打包包裹那么对于封装好了宝贝之后就需要送上去而对于具体下一站送到哪里如何送上车是空运还是邮寄我们都无需管。这个中间传输的过程就是传输层要做的事情。
1.2.2 计算机网络的分类
1.2.2.1 按照分布范围分含局域网与广域网区别
按照分布范围分广域网WAN、城域网MAN、局域网LAN、个人区域网PAN
广域网WAN范围十分广几十到几千公里广域网算是因特网的核心了任务就是通过比较长的距离可以跨国家的距离来运行主机之间要发送的一些数据。城域网MAN可以覆盖一个城市的网络。局域网LAN地理上比较小例如一个学校、一个办公楼都是局域网范围。个人区域网PAN个人工作的地方将自己的一些电子设备如电脑、智能手表、手环等通过无线技术连接起来的网络称为无线个人局域网范围在10米左右。
对于局域网与广域网的区别
①不能够仅仅只是凭借物理距离来判定而是要根据实际使用的技术来决定。 举例我和邻居相隔很近但是由于各自使用自己的wifi那么我们直接发短信通信这个实际上是在网络中进行一个交换和传递 这个网络就是互联网虽然说我们物理距离离得很近但是实际上使用的广域网的技术来进行通信的。
②局域网使用的是广播技术广域网使用的是交换技术。
如何巧记
局域网广播技术例子例如在一个村子里我们只需要打开广播吼一声那么全村人都可以听见了。广域网交换技术例子你在一个县接着你要和另一个省的人说哈此时就不是吼一声的事情了此时需要使用的就是交换技术通过路由器等等一些中间设备将数据一点一点的转发存储并交换出去。
1.2.2.2 按照使用者来分公用网、专用网 公用网一般是国有或者私有出资建造的一些大型网络包括电信、联通、移动。 专用网某个部分或者某个行业为了自己的一些特殊工作需要构建的网络。比如说军队、政府或者说是我们现在很多互联网公司一个办公室整个办公间使用的都是专用网是内网。
1.2.2.3 按照交换技术来分电路、报文、分组
按照交换技术来分电路交换、报文交换、分组交换
①电路交换特点就是在通话的时间内通过的双方会完全占着中间的资源不能够被其他人所使用。
电路交换原理①建立连接占用一个通信资源。②传输数据双方一直占用资源。③断开连接把电话挂了之后即可断开连接。举例打电话就是电路交换包含几个步骤首先拨号若是对方接听了那么此时建立号一个链接其他人若是给你打电话就会出现正在通话中无法插入此时就表示已经占线了。
②报文交换、分组交换两者之间都是采用的存储转发方式仅仅只是对于主体并不相同。 存储转发介绍若是此时将一个数据报文或者是分组放在网络上进行传输这个数据可能会交由一个路由器接着这个路由器会存储下来这个报文或者分组检查一下要往哪里发此时若是有好几条路此时就会选择一个更近的路由器来进行转发给它。 **报文交换与分组交换的不同点**主要是主体不一样报文是一个大的一整个文件而分组则是将一整块报文拆分成一个个分组。
**报文交换与分组交换的共通点**都是采用的存储转发并且占用线路是一段一段的并不是向电路交换一样独享占用。若是有其他数据也是在同一条链路上发送也是可以的。
1.2.2.4 按照拓扑结构分类总线、星、环、网
**拓扑结构**将网络中的节点可以是路由器、交换机、或者段系统的主机将这些节点变为一个个小质点小圆圈接着将通信链路抽象成一条线将这个圆圈儿和线组合在一起称为拓扑结构。
①总线型所有的端系统或者说节点都连接在这个总线上面。 ②星型由中间这个节点四散开来链接每一个节点。
关于星型这一块主要考察节点的个数以及中间链路数的关系。如果说是有6个节点那么需要的是五条链路。 ③环型将所有的节点连接在一起构成环。 ④网状型可在广域网中常用的拓扑结构多对多的关系。 1.2.2.5 按照传输技术分类广播式、点对点
按照传输技术分为广播式网络、点对点网络
广播式网络共享公共通信信道
具体介绍是在局域网当中一种网络是共享公共通信信道的通常使用的是这个总线型拓扑结构共享中间的这样一条公共的信道所有的这个联网的计算机都可以享用这个信道并且当一条计算机向这个共享信道发送报文分组的时候所有计算机都会收到这个分组。
点对点网络使用分组存储转发和路由选择机制。
具体介绍通常是对应广域网广域网基本都是点对点的网络指的是若是网络当中两台主机想要实现通信但是没有直接连接的话它就需要很多中间节点来实现分组的存储转发和路由选择。与广播区别发的信息并不是所有计算机都能够收到只有目标的计算机才能够收到。
知识回顾脑图 1.3 标准化工作及相关组织
1.3.1 标准化工作
若是要实现不同厂商的硬、软件之间相互连通必须遵循统一的标准。
1.3.2 标准化分类法定、事实标准
标准分类分为法定标准、事实标准
法定标准由权威机构制定的正式的、合法的标准。可以是国内也可以是国际上的法定标准比较常见的是书中提到的OSI标准。事实标准某些公司的产品在竞争中占据了主流TCP/IP时间长了这些产品中的协议和技术就成了标准。
1.3.3 RFC及其发展为因特网标准的四个阶段
RFCRequest For Comments请求评论因特网标准的形式。
RFC要上升为因特网正式标准的四个阶段
1因特网草案Internet Draft这个阶段还不是RFC文档。
首先在这个阶段并不能够算是一个rfc的文档只能说是一个构思假如说目前想要制定一个标准此时就可以先拟出一个因特网草案出来实际就是一个我个人觉得可以成立的标准。
2建议标准Proposed Standard从这个阶段开始称为了RFC文档。
构建出来之后此时可以发邮件给rfc-editorrfc-editor.org若是他们回复你觉得很棒那么此时就会进入到下一个阶段若是回复欢迎下次再来就表示没有通过。
3草案标准Draft Standard
可以开始请求评论将rfc文档放到因特网上等着很多人给你进行修改意见来对RFC文档进一步进行完善完善之后此时就会形成了一个草案标准。
4因特网标准Internet Standard
此时进入最终阶段会将这个草案标准拿给IETF、IAB组织来进行审核若是最后一关也通过了那么因特网草案就成为了一个因特网的标准。
注意在2011年之后第三个阶段就取消了。
1.3.4 标准化工作的相关组织
国际标准化组织ISOOSI模型、HDLC协议。
国际电信联盟ITU制定通信规则。负责电信电话这一方面。
电器和电子工程师协会IEEE学术机构、IEEE802系列标准、5G。
Internet工程任务组IETF负责因特网相关标准的制定、RFC xxxx。
其中最重要的则是这个国际标准化组织ISO。
脑图时刻 1.4 性能指标
1.4.1 速率
速率数据率或称数据传输率或比特率。连接在计算机网络上的主机在数字信道上传输数据位数的速率。
比特表示1或者0最小单位。
其中的单位是b/skb/sMb/s、Gb/s、Tb/s
接下来是速率的换算单位及存储容量比较 注意数据传输速率通信领域是1031000为换算单位对于存储容量形容大小是2101024作为换算单位1024。
1.4.2 带宽
带宽原本指某个信号具有的频带宽度即最高频率与最低频率之差单位是赫兹Hz。
计算机网路中带宽用来表示网络的通信线路传送数据的能力通常是指单位时间内从网络中的某一点另一点所能通过的最高数据率。单位是比特/s例如b/s、kb/s、Mb/s、Gb/s。
带宽举例网络设备中所能支持的最高速度例如有一台交换机有一个口是100M的口也就是说交换机这个100M的口最多极限的传输速率就是100M比特每秒如果说这个交换机这边连一个百兆的网卡那么两个就可以实现一起通信在通信的过程中一秒最多这个交换机能往信道或者链路上面传输的比特数为100M比特。
注意带宽指的是在这个入口位置发送数据的速率而不是指在链路上传播的速率。实际在链路上都是以电磁波的形式来传播的。带宽就是发送端最高能发送的数据率也就是理想当中极限的传输数据率。
下面使用图示来理解速率与带宽的区别
情况1我们这里的有一条链路①首先链路带宽1Mb/s换算下来主机在1us可向链路发送1bit数据。②传播速率为2x108m/s电磁波1us可向前传播200m。
下面是表示在1us、2us、3us的时候在链路中bit的位数以及传输情况 在第1us的时候发送出来一个bit在第2us的时候第一个bit传输了200米并且此时再次发出1个bit在第3us的时候再次发送了一个bit并且前2us发送的bit同时传输了100米。
情况2接下来是链路带宽为2Mb/s的情况 对比上一个1Mb/s差别就是一个是每1对比上一个1Mb/s差别就是一个是每1秒发送1个bit当前这个则是1秒发送两个bit图是在3us时链路中的情况。
结论若是带宽变大那么就表示单位时间内往链路中注入的数据或者数据量比特数变多了但是不会影响这个比特在链路上传播的速度只能说发送的变快了。
1.4.3 吞吐量
举例例如一个景区的门口在十分钟之内进出了多少人这就是景区门口的吞吐量。
吞吐量表示在单位时间内通过某个网络或信道、接口的数据量。单位b/s、kb/s、Mb/s等。
首先我们有一台主机和交换机我们自己的计算机与交换机都有百兆口那么对于链路带宽就是100Mb/s。
百兆口我们这台计算机往外发送速率最快是100Mb每秒交换机同时往外发送的速率也是100Mb/s。那主机和交换机的接收速率是多少?接收的速率是看相对应的缓存多少来决定。 此时主机开始访问两个服务器里的网页对于服务器1也就是上面这一个速率为20Mb/s对于服务器2下面一个速率为10Mb/s对于这个速率实际上是受这个服务器自身的发送速率限制的。 此时我们可以看到的带宽理想的状态一般情况下服务器、主机的传输速率比带宽小的此时我们可以计算一下当前链路上吞吐量为20Mb/s10Mb/s 30Mb/s也就是将两个服务器的传输速率加起来。
简单理解带宽、速率、吞吐率区别链路带宽实际就是带宽标准的最高数据量理想的吞吐量实际的所有链路相加速率指的是单个服务器、单个主机能够发出的速率。
通俗易懂例子如吃方便面我个人胃口最大可以吃100碗带宽对于这个碗数可以不分厂家此时一个厂家1s给了20包速率另一个厂家1s给我30包速率那么我这1s只能够吃50包吞吐量。
1.4.4 时延
指数据报文/分组/比特流从网络或链路的一端传送到另一端所需的时间也叫延迟或迟延。单位是s。
时延包含四大类
发送时延传输时延。传播时延。排队时延。处理时延。
①发送时延
发送时延传输时延指的是从发送分组的第一个比特算起到该分组的最后一个比特发送完所需的时间。
发送时延受两个因素影响①多长的数据。②发送的快慢。
公式发送时延 数据长度/信道带宽
其中信道带宽指的就是发送速率。在实际生活当中传输速率或发送速率是达不到信道的带宽的而在做题时我们一般都是使用带宽来作为发送速率
举例我们有10bit数据带宽为10b/s此时我们的发送时延为10bit / (10b/s) 1s此时我们的发送时延就是1s。实际就是我们将所有的数据推送到信道的时间。 ②传播时延
传播时延是在信道上传播一定距离所花费的时间取决于电磁波传播速度和链路。
信道长度链路长度可以理解为一端介质链路信道可以是光纤、同轴电缆等。电磁波的传输速度一般为3x108bit/s不过在实际应用中是在固体介质上进行传输那么会有一定的损耗最终速度一般是2x108bit/s。
为什么电磁波在信道上传输呢不应该是比特流或者信号在传输吗
我们的信号会经过一定的调制手法把信道的这个电磁波作为载体进行传输。通俗理解电磁波就像是一个工人这个电磁波可以背着比特流向前跑所以这个比特流在信道上面传输的速率显示效果就是电磁波在上传传播的速率。
公式传播时延 信道长度 / 电磁波在信道上的传输速率
例子如下图我们数据在信道上传输到达路由器为止刚好等候的这一段时间就是传播时延。 对比发送时延发送时延一般发生在主机内部发生在网络适配器当中也就是机器内部的发送器里传播时延则是发生在机器外的发生在这个信道上面的。
③排队时延
排队时延等待输出或者输入链路可用所需要的等待时间。
例子我们主机传输的信息到达路由器但是还没有被处理此时在外面待得时间就可以称为是排队时延。 ④处理时延
处理时延若是数据排队结束此时可以进行一些转发的工作了对于这个转发过程也是需要时间主要包含有检错、找出口。
对于排队时延与处理时延的举例拿机场过安检作为例子我们人已经在安检后的队伍里了此时我们前面还有很多人此时就需要等待这个时间就是【排队时延】终于过了很久以后排到我们了此时上安检台这个在安检台上检测处理的过程就是【处理时延】。
发送速率与传播时延是否有无关系
若是我们将发送速率增加换为100bit/s原先10bit/s此时发送速率或信道带宽就提高了在数据长度不变的情况下发送时延肯定会变小。
衍生高速链路中发送速率的提高只会影响信道带宽、发送速率变高以及发送时延减小并不会影响电磁波的传输速率以及传播时延。 1.4.5 时延带宽积
时延带宽积时延和带宽的乘积。用来描述数据量或者信息量的一个性能属性。
这里的时延指的是传播时延是发送端在发送数据时可以达到最高数据量率。指的是电磁波在信道上传输所花费的时间单位是s。带宽则是b/s。
公式时延带宽积 传播时延 x 带宽。
传播时延以秒为单位带宽则是以b/s为单位几比特每秒为单位那么时延带宽积的单位就是bit。
更加生动理解时延带宽积就是从链路开始-链路借位的所有数据容量。 时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度通俗易懂说就是某段链路现在有多少比特指的是此刻链路当中的数据容量性能指标。
1.4.6 往返时间RTT
一般打游戏时会出现这个RTT若是数字比较大那么打起来就非常卡若是数字很小打起来就十分流畅。
RTT定义指从发送方发送数据开始到发送方收到接收方的确认接收方收到数据后立即发送确认总共经历的时延。
RTT越大在收到确认之前可以发送的数据越多。
RTT组成①往返传播时延 传播时延 * 2。②末端处理时间。
其中传播时延指的就是在信道上传输的时间与电磁波速率以及信道长度有关往返的话就是两倍的传播时延。末端处理时间指的就是接收方可能会对这个数据进行处理到发出一个确认帧的处理时间。【一般的话题目会直接计算两倍的传播时延对于末端处理时间会直接忽略】
注意RTT是不包含传输时延的指的是将所有的数据从主机放到信道上的时间仅仅只是传输数据是在信道上的时间。
实际例子在MAC电脑上进行ping百度的域名此时就会有相应的RTT往返时延时间。 1.4.7 利用率
利用率定义利用的效率主要就是看这个链路上有多少时间是由数据的若是链路上一直有数据在进行传输那么就说明链路的利用率核稿若是没有数据传输那么利用率比较低即为0。
利用率分类信道利用率、网络利用率。
信道利用率公式有数据通过时间 / (有无)数据通过时间。网络利用率公式信道利用率加权平均值。
相关联的性能指标若是时延越大那么就表明此时在信道上传输的数据很多利用率也会无限靠近1相对应的速率实际上会降低。
举例
场景一在同样长的信道上仅仅只有几个数据在进行同行那么就表示利用率比较低。 场景二在同样长的信道上有大量的数据在进行传输数据更多那么利用率更高。 脑图时刻 二 计算机网络体系结构与参考模型
2.1 分层结构、协议、接口、服务
2.1.1 引出分层为什么要分层
发送一个文件之间需要完成的工作
发起通信的计算机必须将数据通信的通路进行激活。要告诉网络如何识别目的主机。发起通信的计算机要查明目的主机是否开机并且与网络连接正常。发起通信的计算机要弄清楚对方计算机中文件管理程序是否已经做好准备。确保差错和意外可以解决。…还有其他一系列的工作
可以看到仅仅是发送一个文件就涉及到一系列的大问题那么这么多的问题放在一起肯定无法直接一连串解决那么此时可以进行分解成小问题来实现。
解决方案分层结构。
2.1.2 如何进行分层实际举例以及理解名词
实际生活中寄快递的例子 理解多个名词实体、对等实体、协议、接口、服务。
实体要寄送的物品也就是对方实际要接收到的数据。对等实体两个活动对象很类似的物品两个统称叫做对等实体。协议固定每一层要如何包装如何解包装只有对等实体才有协议。举例不符合协议的案例例如软包装以及拆木箱本身并不是对等实体那么两层不对等的实体之间是没有协议的。接口逻辑接口规范定义。服务每两个层之间所提供的东西叫做服务。上层是使用下层的服务的下级要为上级提供服务。
分层的基本原则 各层之间相互独立每层只实现一种相对独立的功能。 每层之间界面自然清晰易于理解相互交流尽可能少。 结构上可分割开每层都采用最合适的技术来实现。 保持下层对上层的独立性上层单向使用下层提供的服务。 整个分层结构应该促进标准化工作。
2.1.3 正式认识分层结构名词真实含义协议三大要素 下面来重新正式认识多个名词在上图中的表示说明
1、实体第n层中的活动元素称为n成实体。同一层的实体叫做对等实体。
2、协议为进行网络中的对等实体数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。【水平】
例如4层协议无法与3层协议对等。
协议的三大要素语法、语义、同步。
语法规定传输数据的格式。语义规定所要完成的功能。同步规定各种操作的顺序。
下面例子采用一个二进制数来举例各个要素在其中表示的含义001000100111001
语法举例按照0或1数字形式来阐述或从哪里开始分割。语义举例之前语法说会进行分段那么对于每段的含义也是要进行规定规范的实现什么功能。同步举例规定各种操作的顺序如规定哪个部分数据先发及后发这是顺序的规定。
3、接口访问服务点SAP上层使用下层服务的入口。
对于相邻之间都会有接口通过这个接口来作为一个桥梁这种联系是需要使用服务。
4、服务下层为相邻上层提供的功能调用。【垂直】
2.1.4 分层之间的数据关系SDU、PCI、PDU
对第五层、第四层、第三层分别抽出来看下对应三层之间存在一种什么样的数据包含关系分别为SDU、PCI、PDU。 ①SDU服务数据单元Service Data Unit为完成用户所要求的功能而应传输的数据。
简单来说就是每一层要传送的数据有用的部分。
②PCI协议控制信息Protocol Control Information控制协议操作信息。
简单描述指的是控制协议操作的信息简单理解为一些控制信息。
③PDU协议数据单元Protocol Data UnitSDU加上PCI控制协议实际对等层之间传送的数据单位。
叙述每层之间数据关系每一层的PDU会作为下一层的SDU再加上相对应层的PCI协议信息即可再次构成PDU。
PDU SDU PCI
概念总结 网络体系结构是从功能上描述计算机网络结构。 计算机网络体系结构简称网络体系结构是分层结构。 每层遵循某个/些网络协议以完成本层功能。 计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合。 第n层在向n1层提供服务时此服务不仅包含第n层本身的功能还包含由下层服务提供的功能。 仅仅在相邻间有接口且所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽。 体系结构是抽象的而实现是指能运行的一些软件和硬件。
脑图时刻 2.2 OSI参考模型
2.2.1 认识计算机分层标准
计算机分层结有多种标准7层OSI参考模型、4层TCP/IP参考模型。
7层OSI参考模型法定标准。
法定标准指的是发来规定的计算机网络参考模型标准。
4层TCP/IP参考模型事实标准。
事实标准指的是目前现实生活中通用的一个参考模型用户体验好。
通过总结优缺点接着得到一个新的五层体系结构主要是为了学习更方便、思路更清晰所产生的。
2.2.2 认识ISO/OSI参考模型以及怎么来的
为了解决计算机网络复杂的大问题按照功能来进行分层结构。
2.2.3 认识ISO/OSI参考模型七层
OSI包含七层物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
上三层属于资源子网主要进行数据处理下三层则是通信子网主要用来进行数据传输。 2.2.4 ISO/OSI参考模型解释通信过程
2.2.4.1 简单理解数据传输的过程
传输一个数据的过程如下图的1-6步骤
①首先主机A会经过7层每一层都会添加相应的控制信息只有物理层仅仅只是转换为二进制来进行传输②通过传输介质传输比特流数据。③经过一些中间系统例如路由器、交换机【整个传输过程中可能会碰到多个】对于中间系统仅仅只有三层会进行从物理层-数据链路层-网络层会将比特流还原到数据链路层接着还原到网络层。接着再依次一层层包裹到物理层再次发送出去。④在中间系统中封装数据包最终在物理层转为比特流继续传输给目标主机。⑤通过传输介质传输比特流数据。⑥目标主机也是有七个层从物理层开始不断进行拆解。 其中两个端系统都需要经过七层中间系统如路由器这些只需要经过三层物理层、数据链路层、网络层。
注意物理层并不会添加一些附属控制信息在物理层中将数据转换成二进制0、1形式。
2.2.4.2 理解各层是属于端到端还是点到点
主要目的是看一下之前对数据都进行了哪些操作如接下来要往哪里送。 对于上四层由于中间系统并不涉及那么实际对于主机A与主机B的上四层实际是端到端的。对于下三层由于中间系统也涉及到了这三层并且中间经过的中间系统可能是多个路由器或者其他转发设备那么称下三层为点到点的。每一次只是管下一步走到哪里
2.2.4.3 各层之间数据以及协议的增、拆过程数据封装流程
每一个层次对于数据具体是怎么样操作的
如下图主机A从7-1接着在物理层转换为比特流后传输数据到主机B之后依次从1-7进行拆解 这里使用主机A来打包过程描述首先在应用层时数据会增加PCI控制信息那么对应的H7中的7表示第七层的头部此时DATA、H7就组成了一个7-PDU接着进入到表示层同样也会加上第六层表示层的头部H6。下面第5、4、3都是如此。
那么拆包过程实际每层做的动作都是相对应的一个是加控制信息在拆包这里就是拆解掉控制信息然后依次不断拆直到取得最后的DATA数据。
额外注意点
打包过程中对于第2层不仅仅是加了一个首部还加了一个尾部信息字段。打包过程中对于第1层不会添加什么控制信息只会将第二层的PDU来转换二进制比特流发送出去
2.2.5 ISO/OSI参考模型七层功能介绍
①应用层
应用层所有能和用户交互产生网络流量的程序才会涉及到应用层。反例如记事本仅仅只是文本编辑不会涉及到产生网络流量。
典型应用层服务文件传输FTP、电子邮件SMTP、万维网HTTP。
②表示层
表示层与应用层紧邻的一层用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。
简单说主要负责最后呈现在我们设备或者屏幕上的一些东西。通常是对语法、语义的一个处理。
两个通信系统指的是任何两台设备、手机。
表示层协议JPEG、ASCII。
实际在TCP/IP五层结构中实际表示层会纳入到应用层会话层中表示层并没有什么单独的协议若非要说那么就是上面的几个用于表示图像显示的编码之类的。
下面是表示层的多种功能
功能一数据格式变换
数据格式变换原因不同的主机编码以及表示方式都不太一样为了使不同的主机能够进行一个数据或者信息的交换就需要这个表示层它实现数据格式变换的功能。
实际举例1例如中国人和泰国人聊天那么若是各自只懂母语此时就需要一个翻译官来进行翻译表示层就是起到翻译的作用。
实际举例2在数据链路上传输的比特流形式最终在屏幕上会转为一个jpg图片可以打开预览。
功能二数据加密解密
加密解密原有若是我们发送给对方主机是一串密码若是直接对密码进行转换二进制传输那么就是明文传输可能会被别人从链路上窃取此时我们可以在发送端对要传输的数据进行加密之后再接收端进行解密即可。
实际案例我发送给对象一串密码实际中间过程是加密的对象手机在显示查看的时候则是明文。
功能三数据压缩和恢复
实际案例视频聊天的图像在发送时压缩对方收到时解压减小数据传输的数据量多大问题。
③会话层
会话层向表示层实体/用户进程提供建立连接并在连接上有序地传输数据。
只有当建立好一个连接的时候数据才能够传过去。
负责功能这是会话也是建立同步SYN。
主要协议ADSP、ASP。
举例子例如在浏览器上打开两个窗口一个是百度另一个是电影那么此时打开对应的网址时实际已经建立好连接了接着我们对任意一个网页进行操作并不会影响其他的窗口网页。
包含功能如下
功能一建立、管理、终止会话
举例子浏览器打开一个网页相当于建立一个会话关闭一个网页相当于终止一个会话。
功能二使用校验点可使会话在通信失效时从校验点/同步点恢复通信实现数据同步。
举例子例如传输一个非常大的文件实际会将这个数据流拆分为多个部分每个部分都会插入一个校验点或者说是同步点一旦若是异常终止或者说是通信失效那么此时就会终止会话有了这个同步/校验点的话那么我们等待重新连接后直接重新从中断的位置开始重传。
如果说没有这个同步/校验点的话那么就会从最初始的时候才可以进行重新传送。
④传输层
传输层负责主机中两个进程的通信即端到端的通信。
上面四层都是端到端的通信下面三层则是点到点因为在传输的过程中可能会经过多个中间系统路由器、交换机等对于中间系统也只有最下面的三层所以说下面三层是点到点。端到端通信指的是运行在不同主机内两个进程之间的通信每个进程都会使用一个编号来标识它即端口号。
传输单位报文段或者用户数据报。
主要协议TCP、UDP。
包含四个功能有如下
功能一可靠传输、不可靠传输
可靠传输基于确认机制的过程发送一个大文件时实际会切成多个报文接着一个个放到链路上面进行传输传输到接收端之后对于每一个收到的报文接收端都会返回一个确认告诉你表示我收到了接着发送端收到了这个确认消息后才能够继续往下发送。若是有一个发送端发送的报文没有收到确认消息此时发送端会再次发送一遍直到收到确认为止才会继续发送新的报文。不可靠传输的方式对于一些十分小的数据我们实际无需采用可靠传输方式我们没有必要先建立连接之后发因为先建立连接会十分耗时我们直接直接一个数据包发送过去。
功能二差错控制
解释对于发生的任何差错进行控制如我们传送的一些报文段丢失了顺序错了那么传输层就会来纠正这些错误来修正错误。
功能三流量控制
解释控制这个发送端发送数据的速度若是接收方来不及接收或者说链路拥挤一些原因此时接收方会告知接着发送方就会缓解自己的发送速率因此这个就叫做流量控制。
功能四复用分用
复用多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务。分用运输层把收到的信息分别交付给上面应用层中相应的进程。
举个例子理解复用与分用手机A中有两个应用一个是QQ占用进程1另一个是微信占用进程2手机B的QQ与微信进程也是一致端口此时QQ与微信都向手机B发送一条信息【复用】此时会将发送的两个信息以报文段的形式QQ的信息则会带上进程号微信的也是会放到传输层上进行下一步的传输。【分用】接收端实际上会将发送过来的报文拆开接着根据相对应的进程号来去复制到指定进程的用户区当中。
巧记四个功能可查流用可差的也能留用。
⑤网络层
网络层主要任务是将分组从源端传到目的端为分组交换网上的不同主机提供通信服务。
网络层传输单位数据报。
理解数据报与分组的关系数据报过长的时候可以对数据报进行切割切割成一个又一个小的分组接着放到链路上传递。这样可以让我们在传输的时候变得更加灵活消耗也会更小。
主要协议IP、IPX、ICMP、IGMP、RARP、OSPF。
四大功能
功能一路由选择。
用途选择合适的路由。 此时若是有一个发送端要发送一个数据此时可能会有多个方向都可以走可以根据当时的网络情况以及相应的路由算法来计算选出一个最佳路径也就是最合适的路由方式让这个分组从发送端正确或者说顺利的到达这个接收端。
功能二流量控制。
用途用来协调发送端和接收端的一个速度问题若是发送端发送的速度太快接收端来不及接收此时可以告知发送端这样的话就可以对发送的速度进行控制。
功能三差错控制。
用途通信两节点之间约定一些特定规则如奇偶校验码等接收方会根据这个规则检查收到的分组有没有错误若是有错误会进行纠错此时就可以将这个分组扔掉可以确保上面传输层所提交的数据都是没有问题的。
功能四拥塞控制。
用途对比流量控制主要是限制发送方的速度若是拥塞控制则是针对于全局的宏观上的来看整体控制一下速度。
若是所有节点都来不及接受分组而要丢弃大量分组的话网络就处于拥塞状态因此要采取一定措施缓解这种阻塞。
⑥数据链路层
数据链路层将网络层传输下来的数据报组装成帧。
数据链路层/链路层的传输单位帧。
主要协议SDLC、HDLC、PPP、STP。
包含的功能如下
功能一成帧定义帧的开始和结束
例如…100000010110010101
数据包组装成帧之后会形成一个比较长的比特流序列我们对于这样的一个比特流序列要定义帧的开始、结束在哪里。定义几种帧的开始和帧的结束0、1组合这样子定义好之后接收端会收到一个帧的时候提取出帧的部分数据进而交给网络层实现下一步的解封装。
功能二差错控制帧错 位错
对于这两种错误数据链路层都会有相应的检错或者说纠错的方法若是发现有差错那么会简单的丢弃差错的帧以免继续传输下去浪费资源如果说需要改正数据纠错可以次啊用一些可靠传输协议来纠正出现的错误。
在这里差错控制可以检错也可以纠错。
功能三流量控制
用途发送方与接收方的协调问题。若是接收方缓存不够那么此时发送过来的数据都会丢弃此时会告诉发送方慢点发等有缓存空间再发再加快速度。
功能四访问(接入)控制
核心控制对信道的访问。
用途此时有四个主机采用的是这种总线型方式连接如果在广播式网络中数据内容层就要处理这种访问接入控制的问题指定控制哪台主机现在可以占用一个信道因为在广播式网络中同一时间只能有一个人发送消息其他人都是监听状态所以数据内容层可以控制这样一个对于共享信道的访问是由特殊子层也就是介质访问子层来专门处理控制这个问题。
⑦物理层
物理层主要任务是在物理媒体上实现比特流的透明传输。
物理媒体包含有同轴电缆、双绞线、无线电波。
物理层传输单位是比特。
物理层主要协议RJ45、802.3。
透明传输指的是所传数据是什么样的组合都应该能够在链路上传输。(你给我什么我就发什么)若是收来了一系列的比特流那么物理层只是单纯的把它们转换成电信号的形式接着放到链路上传播。
功能包含如下
功能一定义接口特性。
例如要确定连接电缆的插头应该有多少根引脚或者说每条引脚应该如何连接都属于接口特性的部分。
功能二定义传输模式
三种单工、半双工、双工。
单工只可以单方向同一时间只能够一个人说话。 半双工两个人都可以作为接收方或者发送方但是同一时间也只能够一个人说话。 双工发送端两个人都可以作为接收方或者发送方同一时间两个人都可以说话。
功能三定义传输速率。
例如十兆百兆都是物理层进行定义的。
功能四比特同步。
同步指的是发送端发送一个1接收端可以收到一个1保证比特的同步需要一个适中的速度。
功能五比特编码。
例如曼彻斯特编码等主要就是对0、1进行规定什么样的电压表示1什么样的电压表示0。
脑图时刻 2.3 TCP/IP参考模型与五层参考模型
2.3.1 比较OSI与TCP/IP模型
OSI是一个法定标准TCP/IP则是现实标准。 首先是诞生于TCP/IP的协议栈接着根据这个协议来进行一个分层分分层出这样的一个参考模型。
OSI是先理论但是没有实践TCP/IP是先有实践接着才有一个参考模型的理论。 网络接口层仅仅说是相当于一个接口并没有规定其中的一些细节。网际层功能与OSI相似的将数据报拆分成的分组发给任何的网络并进行一个路由选择。传输层实现端到端或者进程与进程之间的通信。应用层将表示、会话、应用层合并一起将三层所用到的协议综合到了一起。
TCP/IP协议名字的由来首先是一个栈的结构一层又一层是先出现的协议栈后出的参考模型。并且自上而下中对于TCP协议以及IP协议是非常常用的两个协议所以取名为TCP/IP协议当然这个协议栈不止包括这两个协议。
2.3.2 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的相同点与不同点
OSI参考模型与TCP/IP参考模型相同点
1、都采用了分层。
2、基于独立的协议栈的概念。
3、可以实现异构网络互联。
OSI参考模型与TCP/IP参考模型不同点
1、OSI定义三点;服务、协议、接口
2、OSI先出现参考模型接着出现协议不偏向特定协议而TCP/IP则是先出现协议后来进行设计参考模型。
3、TCP/IP设计之初就考虑到异构网互联问题将IP作为重要层次。
4、OSI参考模型与TCP/IP模型在网络层、传输层上的区别 传输层应当是为了实现可靠传输而存在的所以在两个参考模型中都有面向连接。面向连接①建立连接在当前阶段发出一个建立连接的请求。②只有在连接成功建立之后才能开始数据传输。③当数据传输完毕必须释放连接。面向无连接没有连接建立、关闭阶段直接进行数据传输。
2.3.3 五层参考模型
**5层参考模型**综合了OSI和TCP/IP的优点
应用层支持各种网络应用。
协议FTP、SMTP、HTTP。
传输层进程-进程的数据传输。
协议TCP、UDP。
网络层源主机到目的主机的数据分组路由与转发。
协议IP、ICMP、OSPF。
数据链路层把网络层传下来的数据报组装成帧。
协议Ethernet以太网、PPP。
物理层比特传输。
协议RJ45、802.3。
2.3.4 5层参考模型的数据封装与解封装
举例主机A向主机B发送消息。 主机A发送过程①首先数据进入到应用层此时会加上相应的PCI协议组成报文。②进入到传输层时会将报文切成一个个报文段并且再次加上传输层的控制信息。③进入到网络层会将报文段封装为数据报。④进入到数据链路层则是要进行成帧。⑤直接将帧转为比特流形式发送出去。
主机B接收过程首先时物理层接收到比特流接着到每一层依次来进行还原最终得到主机A发送的数据。
脑图时刻 三 第一章知识总结 四 习题
01.计算机网络可被理解为() A.执行计算机数据处理的软件模块 B.由自治的计算机互连起来的集合体 C.多个处理器通过共享内存实现的紧耦合系统 D.用于共同完成一项任务的分布式系统
02.计算机网络最基本的功能是() A.数据通信 B.资源共享 C.分布式处理 D.信息综合处理
03.下列不属于计算机网络功能的是 () A.提高系统可靠性 B.提高工作效率 D.信息综合处理 D.使各计算机相对独立
04.计算机网络系统的基本组成是 () A.局域网和广域网 B.本机计算机和通信网 C.通信子网和资源子网 D.服务站和工作站
05.在计算机网络中可以没有的是 () A.客户机 B.服务器 C.操作系统 D.数据库管理系统
06.计算机网络的资源主要是指 () A服务器、路由器、通信线路与用户计算机 B.计算机操作系统、数据库与应用软件 C.计算机硬件、软件与数据 DWeb服务器、数据库服务器与文件服务器
07.计算机网络可分为通信子网和资源子网。下列属于通信子网的是 () I.网桥 II.交换机 III计算机软件 IV.路由器 A.I、II、IV B.II、III、IV C.I、III、IV D.I、II、III
08.下列设备属于资源子网的是 () A.计算机软件 B.网桥 C.交换机 D.路由器
09.计算机网络分为广域网、城域网和局域网其划分的主要依据是() A.网络的作用范围 B.网络的拓扑结构 C.网络的通信方式 D.网络的传输介质
10.局域网和广城网的差异不仅在于它们所覆盖的范围不同还主要在于它们() A.所使用的介质不同 B.所使用的协议不同 C.所能支持的通信量不同 D.所提供的服务不同
11.下列说法中正确的是() A.在较小范围内布置的一定是局域网而在较大范围内布置的一定是广城网 B.城域网是连接广域网而覆盖园区的网络 C.城域网是为淘汰局域网和广域网而提出的一种新技术 D.局域网是基于广播技术发展起来的网络广域网是基于交换技术发展起来的网络
12现在大量的计算机是通过诸如以太网这样的局域网连入广域网的而局域网与广域网的互连是通过()实现的。 A.路由器 B.资源子网 C.桥接器 D.中继器
13.计算机网络拓扑结构主要取决于它的 () A.资源子网 B.路由器 C.通信子网 D.交换机
14.广域网的拓扑结构通常采用 () A.星形 B.总线形 C.网状 D.环状
15.在n个结点的星形拓扑结构中有()条物理链路 A.n-1 B.n C.n(n-1) D.n(n1)/2
16.下列关于广播式网络的说法中错误的是() A.共享广播信道 C.可以不要网络层 B.不存在路由选择问题 D.不需要服务访问点
17.下列()是分组交换网络的缺点。 A.信道利用率低 B.附加信息开销大 C.传播时延大 D.不同规格的终端很难相互通信
18.1968年6月世界上出现的最早计算机网络是 () A.Internet B.ARPAnet C.以太网 D.令牌环网
答案:1-5 BADCD 6-10 CAAAB 11-15DACCA 16-18 DBB
