計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義組成與功能

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置不同的、功能獨立的多個計算機(jī)系統(tǒng)互連起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)

1. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所連接的硬件，并不限于一般的計算機(jī)，而是包括了智能手機(jī)
2. 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)并非專門用來傳送數(shù)據(jù)，而是能夠支持很多種的應(yīng)用(例如用于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)程訪問，如遠(yuǎn)程桌面和遠(yuǎn)程服務(wù)器等。此外，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還可以用于安全性、可靠性和性能方面的提高，例如防火墻、數(shù)據(jù)備份和負(fù)載均衡等。)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯功能上分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)
資源子網(wǎng):負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理的主計算機(jī)與終端
通信子網(wǎng):負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信處理的通信控制處理機(jī)與通信線路

資源子網(wǎng)的組成，包括主機(jī)，終端，終端控制器，外設(shè)，軟件資源和信息資源，主機(jī)（host）
通信子網(wǎng)主要是路由器和交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為下面兩種:

1. 邊緣部分 : 由所有連接在互聯(lián)網(wǎng)上的主機(jī)組成。這部分是用戶直接使用的，用來進(jìn)行通信(傳送數(shù)據(jù)、音頻或視頻)和資源共享

2. 核心部分:由大量網(wǎng)絡(luò)和連接這些網(wǎng)絡(luò)的路由器組成。這部分是為邊緣部分提供服 務(wù)的(提供連通性和交換)
   

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按照網(wǎng)絡(luò)的作用范圍進(jìn)行分類

• 廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network)

廣域網(wǎng)的作用范圍通常為幾十到幾千公里。廣域網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是通過 長距離(例如，跨越不同的國家)運(yùn)送主機(jī)所發(fā)送的數(shù)據(jù)。連接廣域網(wǎng)各結(jié)點交換機(jī)的鏈路一 般都是高速鏈路，具有較大的通信容量

• 城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Network)

城域網(wǎng)的作用范圍一般是一個城市，可跨越幾個街區(qū)甚至整個城市。城域網(wǎng)可以為一個或幾個單位所擁有，但也可以是一種公用設(shè)施，用來將多個局域網(wǎng)進(jìn)行互連

• 局域網(wǎng) LAN (Local Area Network)

指位于同一地理位置內(nèi)的一組網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及其連接的通信網(wǎng)絡(luò),局限在較小的范圍(如 1km 左右)

• 個人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network)

個人區(qū)域網(wǎng)就是在個人工作的地方把屬于個人使用的電子設(shè)備(如便攜式電腦等)用無線 技術(shù)連接起來的網(wǎng)絡(luò)，因此也常稱為無線個人區(qū)域網(wǎng) WPAN (Wireless PAN) ，其范圍很小， 大約在 10 m 左右

按照網(wǎng)絡(luò)的使用者進(jìn)行分類

• 公用網(wǎng)(public network)

指電信公司(國有或私有)出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)?！肮?” 的意思就是所有愿意按電信公司的規(guī)定交納費(fèi)用的人都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)

• 專用網(wǎng)(private network)

某個部門為滿足本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò),例如軍隊的專用網(wǎng)絡(luò)等等

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要性能指標(biāo)

• 速率：連接在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)位數(shù)的速率，也稱為 data rate 或 bit rate 。單位是 b/s ， kb/s ， Mb/s ， Gb/s.(小寫b為bit 大寫B(tài)為Byte)
• 吞吐量：即在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量。單位 b/s ，Mb/s 等.
• 時延：是指數(shù)據(jù)（ 一個報文或者分組，甚至比特）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時間。網(wǎng)絡(luò)中的時延是由以下幾個不同的部分組成
  1. 發(fā)送時延也就是傳輸時延：發(fā)送數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時間。 也就是從發(fā)送數(shù)據(jù)幀的第一個比特算起，到該幀的最后一個比特發(fā)送完畢所需的時間。
  2. 傳播時延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時間。
  3. 處理時延：交換結(jié)點為存儲轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時間。
  4. 排隊時延：結(jié)點緩存隊列中分組排隊所經(jīng)歷的時延，排隊時延的長短往往取決于網(wǎng)絡(luò)中當(dāng)時的通信量。
     
• 往返時間 RTT:在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，往返時間 RTT(Round-Trip Time)也是一個重要的性能指標(biāo)。這是因為 在許多情況下，互聯(lián)網(wǎng)上的信息不僅僅單方向傳輸而是雙向交互的。因此，我們有時很需要 知道雙向交互一次所需的時間。往返時間表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認(rèn)，總共經(jīng)歷的時間(例如三次握手,四次揮手)
• 利用率: 利用率分為信道利用率跟網(wǎng)絡(luò)利用率。 信道利用率指出某信道有百分 之幾的時間是被利用的(有數(shù)據(jù)通過) 。完全空閑的信道的利用率是零。網(wǎng)絡(luò)利用率則是全網(wǎng)絡(luò)的信道利用率的加權(quán)平均值

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口、服務(wù)等概念

• 協(xié)議
  為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約 定稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 (network protocol) 。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也可簡稱為協(xié)議。

協(xié)議由三個要素組成分別為:

1. 語法，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式
2. 語義，即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應(yīng)
3. 同步，即事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明

• 接口
  同一系統(tǒng)中相鄰兩層的實體進(jìn)行交互的地方
• 服務(wù)
  為保證上層對等體之間能相互通信，下層向上層提供的功能

ISO/OSI 參考模型和 TCP/IP 模型

OSI七層模型

OSI即開放系統(tǒng)互連

1. 物理層
   物理層是 OSI 參考模型的最低一層，也是在同級層之間直接進(jìn)行信息交換的唯一一層。 物理層負(fù)責(zé)傳輸二進(jìn)制位流，也就是透明的傳輸比特，它的任務(wù)就是為上層（數(shù)據(jù)鏈路層）提供一個物理連接，以便在相鄰節(jié)點之間無差錯地傳送二進(jìn)制位流。

2. 數(shù)據(jù)鏈路層
   數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)在兩個相鄰節(jié)點之間，無差錯地傳送以“幀 ”為單位的數(shù)據(jù)。每一幀包括一定數(shù)量的數(shù)據(jù)和若干控制信息。

3. 網(wǎng)絡(luò)層
   網(wǎng)絡(luò)層的主要功能是為處在不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的兩個節(jié)點設(shè)備通信提供一條邏輯通路。其基本任務(wù)包括路由選擇、擁塞控制與網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)等功能。

4. 傳輸層
   傳輸層的主要任務(wù)是向用戶提供可靠的端到端（ end-to-end ）服務(wù)，透明地傳送報文。 它向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細(xì)節(jié)，因而是計算機(jī)通信體系結(jié)構(gòu)中最關(guān)鍵的一層。該層關(guān)心的主要問題包括建立、維護(hù)和中斷虛電路、傳輸差錯校驗和恢復(fù)以及信息流量控制機(jī)制等。

5. 會話層
   負(fù)責(zé)通訊的雙方在正式開始傳輸前的溝通， 目的在于建立傳輸時所遵循的規(guī)則，使傳輸 更順暢、有效率。

6. 表示層
   表示層處理兩個應(yīng)用實體之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的語法問題，解決數(shù)據(jù)交換中存在的數(shù)據(jù)格 式不一致以及數(shù)據(jù)表示方法不同等問題。

7. 應(yīng)用層
   應(yīng)用層是 OSI 參考模型中最靠近用戶的一層，它直接提供文件傳輸、 電子郵件、網(wǎng)頁瀏覽等服務(wù)給用戶。

總結(jié)
既復(fù)雜又不實用：所以 OSI 七層模型沒有落地、實現(xiàn)。

TCP/IP 模型

TCP/IP 是一個四層的體系結(jié)構(gòu)，它包含應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)際層和網(wǎng)絡(luò)接口層(用網(wǎng)際 層這個名字 是強(qiáng)調(diào)這一層是為了解決不同網(wǎng)絡(luò)的互連問題) 。不過從實質(zhì)上講，TCP/IP 只有 最上面的三層，因為最下面的網(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具體內(nèi)容。

1. 網(wǎng)絡(luò)接口層（network interface layer）
   在 TCP/IP 分層體系結(jié)構(gòu)中，最底層是網(wǎng)絡(luò)接口層，它 負(fù)責(zé)通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收 IP 數(shù) 據(jù)報。 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)并未對網(wǎng)絡(luò)接口層使用權(quán)的協(xié)議做出強(qiáng)硬的規(guī)定，它允許主機(jī)連入 網(wǎng)絡(luò)時使用多種現(xiàn)成的和流行的協(xié)議，例如局域網(wǎng)協(xié)議或其他一些協(xié)議。
2. 網(wǎng)絡(luò)層（internet layer）也就是網(wǎng)際層
   網(wǎng)絡(luò)層是 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的第二層，它實現(xiàn)的功能相當(dāng)于 OSI 參考模型網(wǎng)絡(luò)層的無 連接網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。互聯(lián)層負(fù)責(zé)將源主機(jī)的報文分組發(fā)送到目的的主機(jī)，源主機(jī)與目的主機(jī)可以在一個網(wǎng)上，也可以在不同的網(wǎng)上。
   （1）處理來自傳輸層的分組發(fā)送請求。在收到分組發(fā)送請求之后，將分組裝入 IP 數(shù)據(jù)報，填充報頭，選擇發(fā)送路徑，然后將數(shù)據(jù)報發(fā)送到相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)輸出線。
   （2）處理接收的數(shù)據(jù)報。在接收到其他主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)報之后，檢查目的地址，如需要 轉(zhuǎn)發(fā)，則選擇發(fā)送路徑，轉(zhuǎn)發(fā)出去；如目的地址為本節(jié)點 IP 地址，則除去報頭，將分組送交給傳輸層處理。
   （3）處理互聯(lián)的路徑、流控與擁塞問題。
3. 傳輸層（transport layer）
   網(wǎng)絡(luò)層之上是傳輸層，它的主要功能是負(fù)責(zé)應(yīng)用進(jìn)程之間的 端 - 端（ Host-to-host ）通 信。在 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)中，設(shè)計傳輸層的主要目的是在互聯(lián)網(wǎng)中源主機(jī)與目的主機(jī)的對等 實體之間建立用于會話的端- 端連接 。因此，它與 OSI 參考模型的傳輸層功能相似。
   TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)的傳輸層定義了 傳輸控制協(xié)議（TCP ， transport control protocol）和 用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP ，user datagram protocol）兩種協(xié)議。
   TCP 協(xié)議是一種可靠的面向連接的協(xié)議，它允許將一臺主機(jī)的字節(jié)流（byte stream）無 差錯地傳送到目的主機(jī)。
   UDP 協(xié)議是一種不可靠的無連接協(xié)議，它主要用于不要求分組順序到達(dá)的傳輸中，分組傳輸順序檢查與排序由應(yīng)用層完成。
4. 應(yīng)用層（ application layer）
   在 TCP/IP 體系結(jié)構(gòu)中，應(yīng)用層是最靠近用戶的一層。它包括了所有的高層協(xié)議，并且 總是不斷有新的協(xié)議加入。其主要協(xié)議包括：
   （1）文件傳輸協(xié)議（FTP，file transfer protocol），用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳輸功能；
   （2）簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP simple mail transfer protocol），用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中郵件傳 送功能；
   （3）域名系統(tǒng)（DNS ，domain name system），用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備名字到 IP 地址映射的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)；
   （4）超文本傳輸協(xié)議（HTTP，byper text transfer protocol），用于目前廣泛使用的 Web 服務(wù)；
   （5）路由信息協(xié)議（RIP，routing information protocol），用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間交換路由信息；
   

封裝與分用

1.不同的協(xié)議層對數(shù)據(jù)包有不同的稱謂，在傳輸層叫做段(segment)，在網(wǎng)絡(luò)層叫做數(shù)據(jù)報(datagram)，在鏈路層叫做幀(frame)。
2.應(yīng)用層數(shù)據(jù)通過協(xié)議棧發(fā)到網(wǎng)絡(luò)上時，每層協(xié)議都要加上一個數(shù)據(jù)首部(header)，稱為封裝(Encapsulation)。
3.首部信息中包含了一些類似于首部有多長，載荷(payload)有多長，上層協(xié)議是什么等信息。
4.數(shù)據(jù)封裝成幀后發(fā)到傳輸介質(zhì)上，到達(dá)目的主機(jī)后每層協(xié)議再剝掉相應(yīng)的首部，根據(jù)首部中的 “上層協(xié)議字段” 將數(shù)據(jù)交給對應(yīng)的上層協(xié)議處理。

總結(jié)封裝就是一層一層進(jìn)行包裝加工，分用就是一層一層進(jìn)行拆包解析。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-481758.html

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