TCP/IP第一章: 网络基础知识

1.1 计算机网络出现背景;
1.2计算机与网络发展的7个阶段
1.3协议
1.4 协议由谁规定
1.5协议分层与OSI参考模型
1.6OSI参考模型通信处理举例
1.7传输方式的分类
1.8地址
1.9网路的构成要素
1.10现代网络实态

OSI参考模型:
物理层- 【以太网、无线LAN、PPP(双绞线电缆,无线,光纤)】
数据链路层-【以太网、无线LAN、PPP(双绞线电缆,无线,光纤)】
网络层- 【ARP/IPV4,IPV6,ICMP,IPsec】
传输层 -【TCP,UDP,UDP-LITE,SCTP,DCCP】
会话层 - 【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】
表示层 -【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】
应用层 - 【TELNET,SSH,HTTP,SMTP,POP,SSL/TLS,FTP,MIME,HTML,SNMP,MIP,SIP,RTP】

1.1计算机网络,根据其规模可分为WAN(广域网)和LAN(局域网);
1.2 为了能够更多人使用计算机,出现了批处理系统。所谓批处理,是指事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,使用户所要执行的这些程序和数据能够一并批量得到处理的方式。
 20世纪60年代出现了分时系统,指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。
 20世纪70年代初期,人们开始实验基于分组交换技术的计算机网络,并着手研究不同厂商的计算机之间能够相互通信的技术。
20世纪90年代,那些专注于信息处理的公司和大学已为每一位员工或研究人员分配了一台计算机,形成了“一人一机”的环境;
互联网由许多独立发展的网络通信技术融合而成。能够使它们之间不断融合并实现统一的正式TCP/IP技术。
TCP/IP是通信协议的统称。
1.3协议必要性: 每一种协议都明确地界定了它的行为规范。两台计算机之间必须能够支持相同的协议,并遵循相同协议进行处理,这样才能实现相互通信。
协议如同人们平常说话所用的语言;
分组交换协议: 将大数据分割为一个个叫做包(packet)的较小单位进行传输的方法。如同平常在邮局里见到的邮包,分组交换就是将大数据分装为一个个这样的邮包交给对方。
  将发送端地址、接收端地址以及分组序号写入的部分成为“报文首部”;
 一个较大的数据被分为多个分组时,为了标明是原始数据中的那一部分,就有必要将分组的序号写入包中。接收端会根据这个序号,再将每个分组按照序号重新装配为原始数据;
1.5 : OSI分层模型中: 每个分层都接收由她下一层所提供的特定服务,并且负责为自己的上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时所遵循的约定叫做“接口”,同一层之间的交互所遵循的约定叫做“协议”;
   通过分层能够细分通信功能,更易于单独实现每个分层的协议,并界定各个分层的具体责任和义务,这些都属于分层的优点;
各个分层的作用:
 应用层: 为应用程序提供服务并规定医用程序中通信相关的细节,包括文件传输,电子邮件,远程登录等协议;
表示层: 将应用程序的信息转换为适合网络传输的格式,或将来自下一层的数据转换为上层能够处理的格式,因此他主要负责数据格式的转换,具体来说,就是将设备固有的数据格式转换为网络标准传输格式。不同设备对同一比特流的解释结果可能会不同,因此,使他们保持一致是这一层的主要作用
会话层: 负责建立和断开通信连接(数据流动的逻辑通路),以及数据的分割等数据传输相关的管理;
传输层: 起着可靠传输的作用。只在通信双方节点上进行处理,而无需在路由器上处理。
网络层: 将数据传输到目标地址。目标地址可以是多个网络通过路由器连接而成的某一个地址,因此这一层主要负责寻址和路由选择;
数据链路层:负责物理层面互连的,节点之间的通信传输,例如与1个以太网相连的2个节点之间的通信
物理层: 负责0,1比特流与电压的高低,光的闪灭之间的互换。

1.6从用户输入完所要发送的内容并点击“发送按钮那一刻爱是,就进入了应用层协议的处理,该协议会在所要传送数据的前端附加一个首部(标签)信息。
  由于数据被转换为通用标准格式后再进行处理,使得异构的机型之间也能保持数据的一致性,是表示层的作用所在。
决定采用何种连接方法是会话层的主要责任。
会话层在其受到的数据前端附加首部或标签信息后再转发给下一层,而这些首部或标签中记录着数据传送顺序的信息。

传输层为确保所传输的数据到达目标地址,会在通信两端的计算机之间进行确认,如果数据没有到达,它会负责进行重发!
TCP/IP中,网络层与传输层相互协作以确保数据包能够传送到世界各地,实现可靠传输。

分层模式,每个分层上协议规定了该分层中数据首部的格式以及首部与处理数据的顺序。
1.7 通过网络发送数据,大致可以分为面向有连接与面向无连接,两种类型。
面向有连接中,发送数据之前,在收发主机之间连接一条通信线路。
目前,网络通信大致分为两种 - 电路交换和分组交换。TCP/IP采用了分组交换技术。 - 连接到通信线路的计算机将所要发送的数据分成多个数据包,按照一定的顺序排列之后分别发送。这就是分组交换,有了分组交换,数据被细分后,所有的计算机就可以一齐收发数据。
在分组交换中,由分组交换机(路由器)连接通信线路,分组交换的大致处理过程是: 发送端计算机将数据分组发送给路由器,路由器收到这些分组数据以后,缓存到自己的缓冲区,然后再转发给目标计算机,因此,分组交换也有一个名称:蓄积交换。

根据接收端数量分类:
单播、广播、多播、任播;

1.8 地址:
实际的网络通信中,每一层的协议所使用的地址都不尽相同,例如TCP/IP通信中使用MAC地址,IP地址,端口号等信息作为地址标识,甚至在应用层中,可以将电子邮件地址作为网络通信的地址。
地址的层次性: 正是因为有了层次性,才能更加快速定位某一个地址;层次性是指包含国名,省名,市名,区名..
mac地址和IP地址在标识一个通信主体时虽然都具有唯一性,但是IP地址才具有层次性。mac地址由设备的厂商针对每块网卡进行分别指定,IP地址由网络号和主机号两部分组成,即时通信主题的IP地址不同,若主机不同,网络号相同,说明他们处于同一个网段。
在MAC寻址中所参考的表叫做抵制转发表,而IP寻址中所参考的叫做路由控制表。
1.9网络构成要素:
网卡 :使计算机联网的设备
中继器:从物理层上延长网络的设备;由电缆传过来的电信号或者光信号经由中继器的波形调整和放大再传给另一个电缆;
网桥/2层交换机:从数据链路层上延长网络的设备,
路由器/3层交换机:通过网络层转发分组数据的设备,对分组报文进行转发的设备,网桥是根据物理地址MAC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。
4~7层交换机:处理传输层以上各层网络传输的设备。以TCP等协议的传输层及其上面的的应用层为基础,分析收发数据,并对其进行特定的处理。(为了能通过同一个URL将前端访问分发到后台多个服务器上,可以在这些服务器前端加一个负载均衡器)。
网关:转换协议的设备; 负责将传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。防火墙就是一款通过网关通信,针对不同应用提高安全性的产品。
电缆: 包括双绞线电缆、光纤电缆、同轴电缆,串行电缆

1.10 移动通信:
手机一开机,就会自动与距离最近的基站发生无线通信,基站上设有特定手机基站天线,基地本身也相当于网络的接入层。
虚拟化技术,当一个网站或是系统 需要调整运营所使用的资源是,并不增减服务器,存储设备,网络等实际的物理设备,而是利用软件将这些物理设备虚拟化,通过软件按量增减的一种机制。利用虚拟化技术,根据使用者的情况动态调整必要资源的机制被人们称作云。

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