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图解TCP/IP-1-网络基础知识

现在TCP/IP不局限于链接计算机,还可以链接汽车、数码相机、家电等,另外还应用在计算机系统虚拟化和云计算。

1计算机网络出现的背景

  • 从独立模式到网络互连模式
    WAN(Wide Area Network, 广域网),LAN(Local Area Network,局域网)

  • 从计算机通信到信息通信

2计算机与网络发展的7个阶段

  1. 批处理(batch processing): 事先先将用户程序和数据装入卡带或磁带,并由计算机按照一定的顺序读取
    批处理

  2. 分时系统(time sharing system ,TSS)(1960s):多个终端与同一个计算机连接,允许多个用户同时使用一台计算机的系统。
    独占性、多路性、交互性、及时性
    BASIC

  3. 计算机之间的通信 (1970s)
    多台计算机分布式处理 通信线路

  4. 计算机网络的产生 (1980s)
    分组交换技术 窗口系统

  5. 互联网的普及 (1990s)

  6. 以互联网技术为中心 (2000s)
    电话网 -> IP网

  7. 从“单纯建立连接”到“安全建立连接”

  8. TCP/IP

3协议

  • 协议就信是计算机之间通过网络实现通时事先达成都的一种“约定”。
    协议如同人与人的对话:
    将汉语和英语当作“协议”
    将聊天当作“通信”
    将说话的内容当作“数据”
  • cpu通常同一时间只能运行一个程序。乱转机制 多任务调度

  • 人与人之间交流的容错率很高,而计算机不一样,计算机之间交流要注意“应对异常”。

  • 分组交换协议 是将大数据分割成包(Packet)的较小单位进行传输的方法。

分组交换

4协议由谁规定

ISO(International Organization for Standards, 国际标准化组织)制定了国际标准OSI(Open System Interconnection, 开放式通信系统互联参考模型)

5协议分层

分层 类似模块化开发。
“接口” 上下层之间交互所遵循的约定
“协议” 同一层之间交互所遵循的约定

  • 分层的优势:独立使用(扩展灵活),细分通信功能

  • 分层的劣势:过分模块化,使处理变得更加沉重以及每个模块都不得不实现相似的处理逻辑

协议分层举例

  • OSI参考模型各个分层的作用

分层作用

6OSI参考模型通信处理举例

假设用户A使用主机A要给使用主机B的用户B

  • 在应用层

  • 在表示层
    表示层将数据从主机特有的格式转换为网络标准传输格式。不同计算机对数据在内存中相异的分配方式(如:大实体和小实体)

  • 在会话层
    会话层决定采用哪个链接发送(何时连接,何时发送,但没有实际传输数据的功能)

  • 在传输层:实际传输数据

  • 网络层

网络层与传输层相互协作以确保数据包能够传送的世界各地,实现可靠传输。

  • 数据链路层、物理层

数据链路层通过传输介质互连的设备之间进行数据处理

物理层将数据的0、1转换为电压和脉冲传输给物理的传输介质,而相互直连的设备之间使用地址(MAC地址)实现传输

7传输方式的分类

  1. 面向有连接型与面向无连接型

  2. 电路交换(历史久,主要用于电话网)和 分组交换(蓄积交换)

分组交换

  1. 根据接收端数量分类

    • 单播(unicast)
    • 广播(broadcast) 电视播放
    • 多播(multicast) 电视会议
    • 任播(anycast) DNS根域名解析服务器

8地址

1.地址的唯一性 在同一个通信网络中不允许有两个相同地址的通信主体存在。
2.地址的层次性 为了高效地从越来越多的地址中找出通信的目标地址。

ip地址具有层次性

MAC寻址 参考 地址转发表(记录实际的MAC地址)
IP地址 参考 路由控制表(记录之后的网络号和子网掩码)

9网络的构成要素

9.1通信媒介与数据链路

  • 传输速率,单位bps(Bits Per Second, 每秒比特数), 又称为 带宽(Bandwidth)
  • 吞吐量:主机之间实际的传输速率。
    吞吐量不仅衡量带宽,也衡量主机的CPU处理能力、网络的拥堵程度、报文中数据字段的占有份额等信息。

9.2网卡

网卡,全程网络接口卡(NIC, Network Information Center),也称网络适配器、LAN卡。

9.3中继器(Repeater)

波形调整和放大
中继器无法改变传输速率
有多个端口服务的中继器被称为 集线器

9.4网桥/2层交换机

  • 自学式网桥会记住曾经通过自己转发的所有数据帧的MAC地址,并保存到自己里的内存表中。

  • 交换集线器 是网桥的一种

9.5路由器/3曾交换机

网络是根据物理地址(MAC地址)进行处理,而路由器/3层交换机则是根据IP地址进行处理的。

9.6 4~7层交换机

9.7网关

  • 典型例子是互联网邮件与手机邮件之间的转换服务。

  • 代理服务器也是网关的一种,成为应用网关

  • 防火墙


各种设备及其对应网络分层

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  • 本文标题: 图解TCP/IP-1-网络基础知识
  • 本文作者: AndyRon
  • 发布时间: 2018年09月03日 - 12:27
  • 最后更新: 2018年09月04日 - 12:20
  • 本文链接: http://andyron.com/2018/tujie-TCP-IP-1.html
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