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系列專欄：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

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目錄

前言

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

概念

功能

組成

分類

標(biāo)準(zhǔn)化工作

性能指標(biāo)

速率

帶寬

吞吐量

時(shí)延

時(shí)延帶寬積

往返時(shí)延RTT

?利用率

分層

為什么要分層？

分層的基本原則：

正式認(rèn)識(shí)分層結(jié)構(gòu)

ISO/OSI 7層參考模型（法定標(biāo)準(zhǔn)）

ISO/OSI參考模型通信過(guò)程?

應(yīng)用層

表示層

會(huì)話層

傳輸層

網(wǎng)絡(luò)層

物理層

TCP/IP協(xié)議

OSI參考模型與TCP/IP參考模型相同點(diǎn)

OSI參考模型與TCP/IP參考模型不同點(diǎn)

由7層ISO參考模型和5層TCP/IP參考模型衍生出的5層參考模型

?五層參考模型的數(shù)據(jù)封裝和解封裝

前言

上篇文章我們對(duì)計(jì)算機(jī)的發(fā)展歷史對(duì)大家進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述，通過(guò)上篇文章不知道大家對(duì)于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有沒(méi)有一個(gè)初步的認(rèn)識(shí)。今天這篇文章從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念、分類、組成、功能、體系結(jié)構(gòu)等計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概進(jìn)行相關(guān)的分享，讓大家對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有更深入的了解。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

概念

三網(wǎng)：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電信網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：將分散的具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信設(shè)備與線路連接起來(lái)，由功能完善的軟件實(shí)現(xiàn)資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)時(shí)互連的、自治的計(jì)算機(jī)集合。

互連網(wǎng)：有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一些路由器相互連接起來(lái)，構(gòu)成了一個(gè)覆蓋范圍更大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

互聯(lián)網(wǎng)（Internet）：由數(shù)量及大的各種計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互連起來(lái)的。

通過(guò)上面的概念我們初步建立了下面的基本概念：網(wǎng)絡(luò)是把許多計(jì)算機(jī)連接在一起，而互連網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)通過(guò)一些路由器連接在一起。與網(wǎng)絡(luò)相連的計(jì)算機(jī)常稱為主機(jī)。

功能

其實(shí)在上面計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念中我們已經(jīng)提到了

1. 信息傳遞
2. 資源共享
3. 分布式處理
4. 提高可靠性
5. 負(fù)載均衡

組成

• 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有軟件、硬件、協(xié)議組成
• 工作方式?

1. 邊緣部分：用戶直接使用（又分為C/S（B/S）方式和P2P方式）
2. 核心部分：為邊緣部分提供服務(wù)?

• 功能組成

1. 通信子網(wǎng)（實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信）
2. 資源子網(wǎng)（實(shí)現(xiàn)資源共享）?

根據(jù)ISO模型，上三層為資源子網(wǎng)、下三成為通信子網(wǎng)?

分類

• 按分布范圍分類

1. 廣域網(wǎng)（交換技術(shù)）
2. 城域網(wǎng)
3. 局域網(wǎng)（廣播技術(shù)）
4. 個(gè)人區(qū)域網(wǎng)

• 按使用者分

1. 公用網(wǎng)
2. 專用網(wǎng)

• 按交換方式分

1. 電路交換
2. 報(bào)文交換
3. 分組交換

• 按拓樸結(jié)構(gòu)分

1. 總線型
2. 星型
3. 環(huán)型
4. 網(wǎng)狀型（廣域網(wǎng)）

• 按傳輸技術(shù)分

1. 廣播式網(wǎng)絡(luò)（共享公共信息通道）
2. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)使用分組存儲(chǔ)交換轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機(jī)制

標(biāo)準(zhǔn)化工作

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的分類

1. 法定標(biāo)準(zhǔn)：有權(quán)威機(jī)構(gòu)制定的正式的合法的標(biāo)準(zhǔn)（OSI）
2. 實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)：某些公司的產(chǎn)品在競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中占據(jù)了主流時(shí)間長(zhǎng)了，這些產(chǎn)品中的協(xié)議和技術(shù)成了標(biāo)準(zhǔn)。（TCP/IP）

性能指標(biāo)

速率

也可稱為數(shù)據(jù)率、數(shù)據(jù)傳輸率、比特率

連接在計(jì)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

單位：b/s Kd/s Mb/s Gb/s Td/s

1Kb/s=10^3b/s

帶寬

表示網(wǎng)絡(luò)的通信線路傳送數(shù)據(jù)的能力。通常是值單位時(shí)間從網(wǎng)絡(luò)中的某一點(diǎn)到另一點(diǎn)所能通過(guò)的“最高數(shù)據(jù)率”單位是“比特每秒”。也指網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所支持的最高速度。

吞吐量

表示在單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)、信道或接口的數(shù)據(jù)量。單位b/s, kb/s, Mb/s等。

時(shí)延

• 指數(shù)據(jù)（報(bào)文/分組/比特流）從網(wǎng)絡(luò)（或鏈路）的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。也叫延遲或遲延。單位是s。

發(fā)送時(shí)延（傳輸時(shí)延）：從發(fā)送分組的第一個(gè)比特算起，到該分組的最后一個(gè)比特發(fā)送完畢所需的時(shí)間。
發(fā)送時(shí)延 = 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 / 信道帶寬（發(fā)送速率）
傳播時(shí)延：電磁波在信道上傳播一定距離所花費(fèi)的時(shí)間。
傳播時(shí)延 = 信道長(zhǎng)度 / 電磁波在信道上的傳播速率
排隊(duì)時(shí)延：等待輸入/輸出鏈路可用。
處理時(shí)延：主機(jī)或路由器在收到分組時(shí)要花費(fèi)一定的時(shí)間進(jìn)行處理，例如分析分組的首部、從分組中提取數(shù)據(jù)部分、進(jìn)行差錯(cuò)檢驗(yàn)或查找適當(dāng)?shù)穆酚傻取?/p>

時(shí)延帶寬積

時(shí)延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長(zhǎng)度，單位為bit。 即“某段鏈路現(xiàn)在有多少比特”

時(shí)延寬帶積=傳播時(shí)延*帶寬

往返時(shí)延RTT

從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開(kāi)始，到發(fā)送方收到接收方的確認(rèn)(接收方收到數(shù)據(jù)后立即發(fā)送確認(rèn))，總共經(jīng)歷的時(shí)延。

RTT = 往返傳播時(shí)延（傳播時(shí)延 * 2）+ 末端處理時(shí)間+（末端處理時(shí)間）（可省略）

?利用率

分為兩種

1. 信道利用率 = 有數(shù)據(jù)通過(guò)時(shí)間 / (有+無(wú))數(shù)據(jù)通過(guò)時(shí)間
2. 網(wǎng)絡(luò)利用率 = 信道利用率加權(quán)平均值

分層

為什么要分層？

1. 發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)必須將數(shù)據(jù)通信的通路進(jìn)行激活。
2. 要告訴網(wǎng)絡(luò)如何識(shí)別目的主機(jī)。
3. 發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)要查明目的主機(jī)是否開(kāi)機(jī)，并且與網(wǎng)絡(luò)連接正常。
4. 發(fā)起通信的計(jì)算機(jī)要弄清楚，對(duì)方計(jì)算機(jī)中文件管理程序是否已經(jīng)做好準(zhǔn)備工作。
5. 確保差錯(cuò)和意外可以解決。
6. ……

由此可見(jiàn)：?jiǎn)栴}過(guò)于龐大，需要細(xì)分處理

分層的基本原則：

1. 各層之間相互獨(dú)立，每層只實(shí)現(xiàn)一種相對(duì)獨(dú)立的功能。
2. 每層之間界面自然清晰，易于理解，相互交流盡可能少
3. 結(jié)構(gòu)上可分割開(kāi)。每層都采用最合適的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4. 保持下層對(duì)上層的獨(dú)立性，上層單向使用下層提供的服務(wù)。
5. 整個(gè)分層結(jié)構(gòu)應(yīng)該能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作。

正式認(rèn)識(shí)分層結(jié)構(gòu)

• 實(shí)體：第n層中的活動(dòng)元素稱為n層實(shí)體。同一層的實(shí)體叫對(duì)等實(shí)體。
• 協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的對(duì)等實(shí)體數(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（水平方向）。協(xié)議三要素：

1. 語(yǔ)法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。
2. 語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作以及做出何種響應(yīng)。
3. 同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。

• 接口（訪問(wèn)服務(wù)點(diǎn)SAP）：上層使用下層服務(wù)的入口，下層為上層提供服務(wù)的接口（垂直方向）。
• 服務(wù)：下層為相鄰上層提供的功能調(diào)用。
• SDU服務(wù)數(shù)據(jù)單元：為完成用戶所要求的功能而應(yīng)傳送的數(shù)據(jù)。
• PCI協(xié)議控制信息：控制協(xié)議操作的信息。
• PDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元：對(duì)等層次之間傳送的數(shù)據(jù)單位。
• 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，PDU不斷成為下一層的SDU，一直向下傳遞。

ps:

1. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是從功能上描述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
2. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)稱網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是分層結(jié)構(gòu)。
3. 每層遵循某個(gè)/些網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以完成本層功能。
4. 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層及其協(xié)議的集合。
5. 第n層在向n+1層提供服務(wù)時(shí)，此服務(wù)不僅包含第n層本身的功能，還包含由下層服務(wù)提供的功能。
6. 僅僅在相鄰層間有接口，且所提供服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對(duì)上一層完全屏蔽。
7. 體系結(jié)構(gòu)是抽象的，而實(shí)現(xiàn)是指能運(yùn)行的一些軟件和硬件。
   ?

ISO/OSI 7層參考模型（法定標(biāo)準(zhǔn)）

目的：支持異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互連互通

國(guó)際化組織（ISO）于1984年提出開(kāi)放系統(tǒng)互連OSI模型，但是因?yàn)橐恍┰虮惶蕴?/p>

ISO/OSI參考模型通信過(guò)程?

應(yīng)用層

• 應(yīng)用層距離主機(jī)最近，是用戶與網(wǎng)絡(luò)的界面。
• 所有能和用戶交換產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)流量的程序。
• 典型的應(yīng)用層服務(wù)：

1. 文件傳輸（FTP）
2. 電子郵件（SMTP）
3. 萬(wàn)維網(wǎng)（HTTP）

表示層

• 主要用于處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)中交換信息的表示方式（語(yǔ)法和語(yǔ)義）
• 主要功能：

1. 數(shù)據(jù)的格式變換（編碼和解碼）
2. 數(shù)據(jù)的加密解密
3. 數(shù)據(jù)的壓縮和恢復(fù)

• 主要協(xié)議：JPEG、ASCII

會(huì)話層

• 向表示層實(shí)體/用戶進(jìn)程提供建立連接并在連接上有序地傳輸數(shù)據(jù)。
• 這是會(huì)話，也是建立同步(SYN)。
• 主要功能：

1. 建立、管理、終止會(huì)話。
2. 使用校驗(yàn)點(diǎn)可使會(huì)話在通信失效時(shí)從校驗(yàn)點(diǎn)/同步點(diǎn)繼續(xù)恢復(fù)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。
3. 校驗(yàn)點(diǎn)：將一個(gè)大文件切分成幾個(gè)部分，每部分插入一個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)，當(dāng)傳輸出現(xiàn)故障時(shí)，可繼續(xù)從以傳輸?shù)牟糠珠_(kāi)始繼續(xù)傳輸（斷點(diǎn)續(xù)傳）。

主要協(xié)議：ADSP、ASP

傳輸層

• 負(fù)責(zé)主機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程的通信，即端到端的通信。傳輸單位是報(bào)文段或用戶數(shù)據(jù)報(bào)。
• 主要功能：

1. 可靠傳輸、不可靠傳輸：可靠傳輸將數(shù)據(jù)分成報(bào)文段發(fā)送，并擁有確認(rèn)機(jī)制，不可靠傳輸則直接發(fā)送。
2. 差錯(cuò)控制：檢查錯(cuò)誤
3. 流量控制：協(xié)調(diào)發(fā)送端和接收端的速度。
4. 復(fù)分復(fù)用
5. 復(fù)用：多個(gè)應(yīng)用層進(jìn)程同時(shí)使用一個(gè)傳輸層協(xié)議傳輸數(shù)據(jù)。
6. 分用：多個(gè)應(yīng)用層進(jìn)程同時(shí)使用一個(gè)傳輸層協(xié)議接收數(shù)據(jù)。

• 主要協(xié)議：TCP、UD

網(wǎng)絡(luò)層

• 主要任務(wù)是把分組從源端傳到目的端，為分組交換網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信服務(wù)，傳輸單位是數(shù)據(jù)報(bào)。
• 當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)過(guò)長(zhǎng)時(shí)，將數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行切割成小的分組，在進(jìn)行傳輸。
• 主要功能：

1. 路由選擇：選擇最佳路徑
2. 流量控制
3. 差錯(cuò)控制
4. 擁塞控制：若所有結(jié)點(diǎn)都來(lái)不及接受分組，而要丟棄大量分組的話，網(wǎng)絡(luò)就處于擁塞狀態(tài)。因此要采取一定措施，緩解這種擁塞。

• 主要協(xié)議：IP、IPX、ICMP、IGMP、ARP.、RARP、OSPF

數(shù)據(jù)鏈路層

• 主要任務(wù)是把網(wǎng)絡(luò)層傳下來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)組裝成幀，傳輸單位是幀。
• 主要功能：

1. 成幀：定義幀的開(kāi)始和結(jié)束
2. 差錯(cuò)控制：幀錯(cuò) + 位錯(cuò)
3. 流量控制
4. 訪問(wèn)（接入）控制：控制對(duì)信道的訪問(wèn)

• 主要協(xié)議：SDLC、HDLC、PPP、 STP

物理層

• 主要任務(wù)是在物理媒體上實(shí)現(xiàn)比特流的透明傳輸，傳輸單位是比特。
• 透明傳輸：指不管所傳數(shù)據(jù)是什么樣的比特組合都應(yīng)當(dāng)能夠在鏈路上傳送。
• 主要功能：

1. 定義接口特性
2. 定義傳輸模式：?jiǎn)喂?、半雙工、雙工
3. 單工：數(shù)據(jù)傳輸只支持?jǐn)?shù)據(jù)在一個(gè)方向上傳輸。
4. 半雙工：雙方都可以作為發(fā)送方和接收方，但不能同時(shí)發(fā)送信息（對(duì)講機(jī)）。
5. 雙工：雙方都可以作為發(fā)送方和接收方，可以同時(shí)發(fā)送信息（打電話）。
6. 定義傳輸速率
7. 比特同步
8. 比特編碼

• 主要協(xié)議：Rj45、802.3

TCP/IP協(xié)議

OSI參考模型與TCP/IP參考模型相同點(diǎn)

1. 都分層。
2. 基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概。
3. 可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)

OSI參考模型與TCP/IP參考模型不同點(diǎn)

1. OSI定義三點(diǎn):服務(wù)、協(xié)議、接口。
2. OSI先出現(xiàn)，參考模型先于協(xié)議發(fā)明，不偏向特定協(xié)議。
3. TCP/IP設(shè)計(jì)之初就考慮到異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)問(wèn)題，將IP作為重要層次
4. 

由7層ISO參考模型和5層TCP/IP參考模型衍生出的5層參考模型

?五層參考模型的數(shù)據(jù)封裝和解封裝

• 數(shù)據(jù)傳輸就是一個(gè)“打包拆包”的過(guò)程。
• 數(shù)據(jù)鏈路層中需要添加頭部信息和尾部信息。
• 物理層類似一個(gè)傻瓜層，只是將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為比特流

今天的內(nèi)容就分享完了，這篇文章對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)難度確實(shí)有點(diǎn)大，但是沒(méi)關(guān)系后面的文章我們會(huì)對(duì)每一層講解，今天只是讓大家認(rèn)識(shí)認(rèn)識(shí)?。。∠Ｍ蠹易x完文章有很大的收獲，也希望大家留言指出我文章中出現(xiàn)的內(nèi)容，同時(shí)也感謝各位看官的三連支持，你們的支持就是我更新的動(dòng)力！?。?/strong>文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-723590.html

到了這里，關(guān)于【計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)】第一章——概述的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！