计算机网络学习笔记——计算机网络概述
2013-09-16 23:54
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1、计算机网络与分布式系统的差别
1)计算机网络(自主,互联)
计算机网络是很多台计算机连接起来,它们可以相互请求帮忙。
三个重要特征:
--计算机网络中互相链接的计算机是相对独立的。
--每台计算机都可以为其他计算机提供服务,别的计算机向某台计算机提出请求,如果该计算机处于空闲状态,该计算机将作出请求回应,若该计算机处于忙碌状态,则不作出如何回应。这种请求的方式,一般用C/S和B/S两种模式。
--这些计算机之间是用不同的媒体链接(如:无线,光缆)
通讯子网:由路由器互联起来的一个计算机网络。每台计算机连接到整个网络是通过通讯子网的某台设备上, 通讯子网上这些设备室相互连接的,故连接在通讯子网上的计算机可以交换信息。
互联:如果两台计算机能够交换信息,则称这两台计算机互联。
自主计算机:不从属于任何其他计算机的计算机,称为自主计算机。
2)分布式系统
分布式系统通常也是基于自主计算机的互联,但是由一个操作系统统一管理,对用户来说,具有高度的整体性和透明性。
举一个例子:有一个分布式系统的中的计算机提交了一个任务,这个任务不是发给系统中的某台计算机的,而是提交给管理这个分布式系统的操作系统,而这个操作系统根据情况,对连接的各个计算机进行任务分配,完成任务后,各个计算机提交结果,而操作系统就分析计算机最终结果,并显示给终端用户。(类似一个项目小组的一起工作。)
特征:
--虚拟计算机,可能是多台计算机网络的有机结合。
--用户向虚拟系统提交一个任务后,由操作系统来安排任务的完成。
2、企业网络和公众网络
企业网络:
目的(有点):资源共享,高可靠性(任何资源都可以有多个副本),节省经费。
企业主要运用以太网,并且运用防火墙来分割企业内网和企业外网。
公众网络:
一般是运用于访问远程信息,个人之间的通信和娱乐。
3、计算机分类
1)按技术分
广播式网络
规模较小的网络,一台计算机发布信息,相应的其它计算机接收到信息。
点到点网络
规模较大的网络。
2)按规模分
局域网
城域网
广域网
互联网
3)按传播介质分
有线网
无线网
4)按拓扑结构分
总线
环形
网状
星形
5)按使用范围分
专用网
公共网
4、局域网、城域网和广域网
1)局域网LAN(Local Area Network)
地域:覆盖范围小
传输技术:
总线型: IEEE 802.3(以太网)CSMA/CD 10M
CSMA/CD:有没有数据传递,若没有要同时传递数据的,若有则随机延迟一段时间,再进行传递数据。
总线型: IEEE 802.4 (令牌总线)10M
环形: IEEE 802.5 (IBM 令牌环)4M 16M
令牌环在互联的计算机之间按环状传递,当有计算机要发送信息时,就需要等待令牌传递到自己的手里面,然后卡住 令牌,暂时不再传递,然后该计算机进行发送信息,结束后,令牌再次传递。
2)城域网
3)广域网(Metropolitan Area Network)
一般不能采用广播网络,一般都是采用点对点的传送方式。
跨域地域比较大的网络。
-- 主机(host) 端点系统(end system)
-- 通信子网(communication subnet)简称子网
帮大家传递消息。由路由器连接起来的网络。
-- 资源子网
网络中的所有的主机组成。每台主机都有可能为其他主机提供一些服务。
-- 互联网通常由路由器联接的LAN组成
子网通常为点到点子网 (point-to-point)
其传输机理为存储-转发 (store-and-forward)
其传输方式为分组交换 (packet-switched)
5、计算机网络参考模型
分层的好处:
--通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题
--每一层的设计都是独立的,它不必关心下一次是如何实现的,只需知道下一层为我提供的服务,和我必须为上一层提供哪些服务。
--当由于技术的变化使某层的实现需要变化时,不影响其他的层次。
1)ISO/OSI参考模型
数据发送时,从第七层传到第一层,接收数据则相反。
上三层总称应用层,用来控制软件方面。下四层总称数据流层,用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段,网络层叫包,数据链路层叫帧,物理层叫比特流,这样的叫法叫PDU(协议数据单元)
第7层应用层:OSI中的最高层。为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作,而且还要作为应用进程的用户代理,来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括:文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造报文规范MMS、目录服务DS等协议;
--包括所有应用方面的协议
--如:全屏功能,不同的终端其控制字符不同,应做相应的转换,通常定义一个网络终端。
--不同系统之间的文件传输方式不同,但表示的形式必须一致。
第6层表示层:主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能;
--表示层关心的语法和语义
--对相关的数据的描述采用 抽象的定义,如浮点数都用科学表示法
--相关数据的表示法转换
--抽象数据结构的转换
第5层会话层:在两个节点之间建立端连接。为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置,尽管可以在层4中处理双工方式 ;
--如:说的一方一段就听对方的反应,因为,可能线路已断。
第4层传输层:常规数据递送——面向连接或无连接。为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务。
--传输层将高层要求传输的数据分成若干个报文。
--报文与帧不一样 ,帧只有帧标志(起始标志、结束标志),而报文有信源和信宿的地址及端口、报文的顺序号、确认号等等。
--低三层的通信对象通常是路由器,传输层是端到端的,必须考虑报文怎样才能源正确地传输到目的端,而源端和目的端通常是主机。
第3层网络层:本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。它包括通过互连网络来路由和中继数据。
--选择路由
--拥塞控制
--协议的转换
--分段和重组
--对用户的分组、字符等记数等等
第2层数据链路层:在此层将数据分帧,并处理流控制。屏蔽物理层,为网络层提供一个数据链路的连接,在一条有可能出差错的物理连接上,进行几乎无差错的数据传输。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址;
--识别帧的标志。
--帧的接收,需校验、确认。
--发送方在超时或者收到否定确定后,要重发。
--重复帧要丢弃。
--在共享网络中需要解决信道共享问题等。
第1层物理层:处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以便透明的传送比特流。完成传输媒体上的信号与二进制数据间的转换。
--物理接口上发送或者接收的一串以某种规则表示的二进制的数据。
--物理层定义是接口的机械特性、电气特性、功能和过程特性等。
--例如:插头、插座的几何尺寸。每一根引脚的传递数据。
OSI模型的数据传输:
2)TCP/IP参考模型
TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是:网络访问层、网际互连层、传输层(主机到主机)、和应用层。
1.应用层
应用层对应于OSI参考模型的高层,为用户提供所需要的各种服务,例如:FTP、Telnet、DNS、SMTP等.
2.传输层
传输层对应于OSI参考模型的传输层,为应用层实体提供端到端的通信功能,保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议:传输控制协议(TCP,提供可靠服务)和用户数据报协议(UDP,提供不可靠服务).
TCP协议提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输服务;而UDP协议提供的则是不可靠的、无连接的数据传输服务.
3.网际互联层
网际互联层对应于OSI参考模型的网络层,基于无连接的分组交换网络,主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有四个主要协议:网际协议(IP)、地址解析协议(ARP)、互联网组管理协议(IGMP)和互联网控制报文协议(ICMP)。
IP协议是网际互联层最重要的协议,它提供的是一个不可靠、无连接的数据报传递服务。
4.网络接入层(即主机-网络层)
网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上,TCP/IP本身并未定义该层的协议,而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议,然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。
5、网络协议:
网络协议是计算机间进行通信时遵循的一定约定和规则。
1)网络协议三个要素:
(1)语法:用来确定协议元素的格式,即数据与控制信息的结构和格式。
(2)语义:用于确定协议元素的类型,规定了通讯双方需要发出何种控制信息,完成何种动作以及作出应答。
(3)定时:用于确定通信速度的匹配和时序,即对事件实现顺序的详细说明。
6、网络体系结构:
1)层次模型简介
层次化的优势在于可以将问题的解决分配到各层中去,每一层解决一个小问题,最终解决整个问题。
TCP/IP协议簇
TCP/IP协议是一组协议的总称,包括:
IP层(即换联网层):IP,ICMP,ARP,RARP,OSPF等等
TCP(传输层):TCP,UDP
1)计算机网络(自主,互联)
计算机网络是很多台计算机连接起来,它们可以相互请求帮忙。
三个重要特征:
--计算机网络中互相链接的计算机是相对独立的。
--每台计算机都可以为其他计算机提供服务,别的计算机向某台计算机提出请求,如果该计算机处于空闲状态,该计算机将作出请求回应,若该计算机处于忙碌状态,则不作出如何回应。这种请求的方式,一般用C/S和B/S两种模式。
--这些计算机之间是用不同的媒体链接(如:无线,光缆)
通讯子网:由路由器互联起来的一个计算机网络。每台计算机连接到整个网络是通过通讯子网的某台设备上, 通讯子网上这些设备室相互连接的,故连接在通讯子网上的计算机可以交换信息。
互联:如果两台计算机能够交换信息,则称这两台计算机互联。
自主计算机:不从属于任何其他计算机的计算机,称为自主计算机。
2)分布式系统
分布式系统通常也是基于自主计算机的互联,但是由一个操作系统统一管理,对用户来说,具有高度的整体性和透明性。
举一个例子:有一个分布式系统的中的计算机提交了一个任务,这个任务不是发给系统中的某台计算机的,而是提交给管理这个分布式系统的操作系统,而这个操作系统根据情况,对连接的各个计算机进行任务分配,完成任务后,各个计算机提交结果,而操作系统就分析计算机最终结果,并显示给终端用户。(类似一个项目小组的一起工作。)
特征:
--虚拟计算机,可能是多台计算机网络的有机结合。
--用户向虚拟系统提交一个任务后,由操作系统来安排任务的完成。
2、企业网络和公众网络
企业网络:
目的(有点):资源共享,高可靠性(任何资源都可以有多个副本),节省经费。
企业主要运用以太网,并且运用防火墙来分割企业内网和企业外网。
公众网络:
一般是运用于访问远程信息,个人之间的通信和娱乐。
3、计算机分类
1)按技术分
广播式网络
规模较小的网络,一台计算机发布信息,相应的其它计算机接收到信息。
点到点网络
规模较大的网络。
2)按规模分
局域网
城域网
广域网
互联网
3)按传播介质分
有线网
无线网
4)按拓扑结构分
总线
环形
网状
星形
5)按使用范围分
专用网
公共网
4、局域网、城域网和广域网
1)局域网LAN(Local Area Network)
地域:覆盖范围小
传输技术:
总线型: IEEE 802.3(以太网)CSMA/CD 10M
CSMA/CD:有没有数据传递,若没有要同时传递数据的,若有则随机延迟一段时间,再进行传递数据。
总线型: IEEE 802.4 (令牌总线)10M
环形: IEEE 802.5 (IBM 令牌环)4M 16M
令牌环在互联的计算机之间按环状传递,当有计算机要发送信息时,就需要等待令牌传递到自己的手里面,然后卡住 令牌,暂时不再传递,然后该计算机进行发送信息,结束后,令牌再次传递。
2)城域网
3)广域网(Metropolitan Area Network)
一般不能采用广播网络,一般都是采用点对点的传送方式。
跨域地域比较大的网络。
-- 主机(host) 端点系统(end system)
-- 通信子网(communication subnet)简称子网
帮大家传递消息。由路由器连接起来的网络。
-- 资源子网
网络中的所有的主机组成。每台主机都有可能为其他主机提供一些服务。
-- 互联网通常由路由器联接的LAN组成
子网通常为点到点子网 (point-to-point)
其传输机理为存储-转发 (store-and-forward)
其传输方式为分组交换 (packet-switched)
5、计算机网络参考模型
分层的好处:
--通过每一层实现一种相对独立的功能来简化问题
--每一层的设计都是独立的,它不必关心下一次是如何实现的,只需知道下一层为我提供的服务,和我必须为上一层提供哪些服务。
--当由于技术的变化使某层的实现需要变化时,不影响其他的层次。
1)ISO/OSI参考模型
数据发送时,从第七层传到第一层,接收数据则相反。
上三层总称应用层,用来控制软件方面。下四层总称数据流层,用来管理硬件。
数据在发至数据流层的时候将被拆分。
在传输层的数据叫段,网络层叫包,数据链路层叫帧,物理层叫比特流,这样的叫法叫PDU(协议数据单元)
第7层应用层:OSI中的最高层。为特定类型的网络应用提供了访问OSI环境的手段。应用层确定进程之间通信的性质,以满足用户的需要。应用层不仅要提供应用进程所需要的信息交换和远程操作,而且还要作为应用进程的用户代理,来完成一些为进行信息交换所必需的功能。它包括:文件传送访问和管理FTAM、虚拟终端VT、事务处理TP、远程数据库访问RDA、制造报文规范MMS、目录服务DS等协议;
--包括所有应用方面的协议
--如:全屏功能,不同的终端其控制字符不同,应做相应的转换,通常定义一个网络终端。
--不同系统之间的文件传输方式不同,但表示的形式必须一致。
第6层表示层:主要用于处理两个通信系统中交换信息的表示方式。为上层用户解决用户信息的语法问题。它包括数据格式交换、数据加密与解密、数据压缩与恢复等功能;
--表示层关心的语法和语义
--对相关的数据的描述采用 抽象的定义,如浮点数都用科学表示法
--相关数据的表示法转换
--抽象数据结构的转换
第5层会话层:在两个节点之间建立端连接。为端系统的应用程序之间提供了对话控制机制。此服务包括建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置,尽管可以在层4中处理双工方式 ;
--如:说的一方一段就听对方的反应,因为,可能线路已断。
第4层传输层:常规数据递送——面向连接或无连接。为会话层用户提供一个端到端的可靠、透明和优化的数据传输服务机制。包括全双工或半双工、流控制和错误恢复服务。
--传输层将高层要求传输的数据分成若干个报文。
--报文与帧不一样 ,帧只有帧标志(起始标志、结束标志),而报文有信源和信宿的地址及端口、报文的顺序号、确认号等等。
--低三层的通信对象通常是路由器,传输层是端到端的,必须考虑报文怎样才能源正确地传输到目的端,而源端和目的端通常是主机。
第3层网络层:本层通过寻址来建立两个节点之间的连接,为源端的运输层送来的分组,选择合适的路由和交换节点,正确无误地按照地址传送给目的端的运输层。它包括通过互连网络来路由和中继数据。
--选择路由
--拥塞控制
--协议的转换
--分段和重组
--对用户的分组、字符等记数等等
第2层数据链路层:在此层将数据分帧,并处理流控制。屏蔽物理层,为网络层提供一个数据链路的连接,在一条有可能出差错的物理连接上,进行几乎无差错的数据传输。本层指定拓扑结构并提供硬件寻址;
--识别帧的标志。
--帧的接收,需校验、确认。
--发送方在超时或者收到否定确定后,要重发。
--重复帧要丢弃。
--在共享网络中需要解决信道共享问题等。
第1层物理层:处于OSI参考模型的最底层。物理层的主要功能是利用物理传输介质为数据链路层提供物理连接,以便透明的传送比特流。完成传输媒体上的信号与二进制数据间的转换。
--物理接口上发送或者接收的一串以某种规则表示的二进制的数据。
--物理层定义是接口的机械特性、电气特性、功能和过程特性等。
--例如:插头、插座的几何尺寸。每一根引脚的传递数据。
OSI模型的数据传输:
2)TCP/IP参考模型
TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是:网络访问层、网际互连层、传输层(主机到主机)、和应用层。
1.应用层
应用层对应于OSI参考模型的高层,为用户提供所需要的各种服务,例如:FTP、Telnet、DNS、SMTP等.
2.传输层
传输层对应于OSI参考模型的传输层,为应用层实体提供端到端的通信功能,保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议:传输控制协议(TCP,提供可靠服务)和用户数据报协议(UDP,提供不可靠服务).
TCP协议提供的是一种可靠的、面向连接的数据传输服务;而UDP协议提供的则是不可靠的、无连接的数据传输服务.
3.网际互联层
网际互联层对应于OSI参考模型的网络层,基于无连接的分组交换网络,主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有四个主要协议:网际协议(IP)、地址解析协议(ARP)、互联网组管理协议(IGMP)和互联网控制报文协议(ICMP)。
IP协议是网际互联层最重要的协议,它提供的是一个不可靠、无连接的数据报传递服务。
4.网络接入层(即主机-网络层)
网络接入层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上,TCP/IP本身并未定义该层的协议,而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议,然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。
5、网络协议:
网络协议是计算机间进行通信时遵循的一定约定和规则。
1)网络协议三个要素:
(1)语法:用来确定协议元素的格式,即数据与控制信息的结构和格式。
(2)语义:用于确定协议元素的类型,规定了通讯双方需要发出何种控制信息,完成何种动作以及作出应答。
(3)定时:用于确定通信速度的匹配和时序,即对事件实现顺序的详细说明。
6、网络体系结构:
1)层次模型简介
层次化的优势在于可以将问题的解决分配到各层中去,每一层解决一个小问题,最终解决整个问题。
TCP/IP协议簇
TCP/IP协议是一组协议的总称,包括:
IP层(即换联网层):IP,ICMP,ARP,RARP,OSPF等等
TCP(传输层):TCP,UDP
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