计算机网络概述
1、计算机网络的概念
从技术角度来说,计算机网络包括:
- 通信技术: 实现计算机与计算机之间的互连,互通
- 计算机技术: 解决信息的存储和处理问题
从资源共享的角度来说:
- 计算机网络能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合
2、计算机网络的性质
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分散性
计算机网络所连 接的计算机系统 可以是分布在不 同地理位置的多 台独立的计算机 系统。 构成计算机网络的各种设备,在物理位置上是分散的。
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异构性
计算机网络中所 包含的计算机不 论是在组成上, 还是功能上,都 可以有显著的不 同。 构成计算机网络的各种设备,不论是设备的性能,还是设备的类型来说都不完全一样。
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自治性
参与连接计算机 网络的计算机应 该是“自治计算 机系统”,即所 有计算机应该实 行自我管理。 构成计算机网络的各种设备,不论是功能还是性能,都是相对独立的,即构成计算机网络的各种单元,它们需要实现自我的治理和管理。
3、计算机网络的分类
按照传输技术分类
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广播式网络(Broadcast Networks):所有的信息在网络上进行广播 ,所有的节点都可以收到
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点对点网络(Point-to-Point Networks): 节点之间直接通信,
覆盖范围与规模分类
- 局域网(LAN): 覆盖范围较小,可能是一个房间,若干个房间的连接。
- 城域网(MAN):覆盖范围是一个中大型城市。
- 广域网(WAN ):覆盖范围非常广泛,可以覆盖多个城市或国家。
计算机网络的组成和结构
其一是由各种网络设备构成的通信子网,然后连接各种终端计算机,共同构成资源子网,网络中的各种网络终端需要通过通信子网完成各种信息的交互和共享。
4、网络设备
网络设备定义
构成通信子网的设备称之为网络设备。网络设备及部件是连接到网络中的物理实体。不论是局域网、城域网还是 广域网,在物理上通常都是由网卡、集线器、交换机、路由器、网线、 RJ45接头等网络连接设备和传输介质组成的。 总共分为三种类型的网络设备:
- 第一层设备:构成计算机连网的基础,在这一层,数据 还没有被组织。例如:集线器
- 第二层设备:主要是控制网络层与物理层之间的通信。例 如:交换机
- 第三层设备:是资源子网中实现信息路由的设备。将网络地址翻译成对应的物理地址。例如:路由器、三层交换机
网络设备简介
集线器:集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用,对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理,不能保证数据传输的完整性和正确性 .。集线器可以将各种终端连接起来构成一个简单的网络,在通信的时候,主要起到一个信号放大和转发的作用。
交换机:交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址,并把它们放到一个叫做MAC地址表的地方。可以将各种设备连接起来,也可以识别这些设备的物理地址。(相对于集线器,交换机实现了计算机设备的联网,也可以针对特定的地址进行数据的转发,避免了集线器通过广播发送数据的这种方式。)
三层交换机:三层交换机是将传统交换器与传统路由器结合起来的网络设备,它既可以完成传统交换机的端口交换功能,又可完成部分路由器的路由功能。
路由器:路由器属于网络层互联设备,用于连接多个逻辑上分开的网络。路由器有自己的操作系统,运行各种网络层协议(如IP协议、IPX协议、AppleTalk协议等),用于实 现网络层的功能。
5、计算机网络协议
计算机网络协议定义
网络协议:为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。
- 是网络上所有设备(如路由器、交换机、服务器等)之间通信规则的集合,它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。
- 是网络上的各节点之间的“交流语言” ,没有网络协议,计算机的各种设备并不能进行网络通信。
计算机网络三要素
- 语法:规定信息的格式,即在计算机网络中,各种设备中的消息应该以何种方式进行交互。
- 语义:解释用户数据和控制信息每个部分的意义。它规定了需 要发出何种控制信息,以及完成的动作与做出什么样的响应 。
- 时序:各种事件的先后顺序。
6、计算机网络模型
OSI七层模型
全称为开放系统互联参考模型,它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
对网络进行分层设计,有助于使得各层之间相互独立,从而有利于对网络进行扩展。
OSI七层模型有助于从原理上可以使我们了解对计算机网络分层的原因,但是在实际应用中使用的是TCP/IP模型。
TCP/IP协议
同样的,TCP/IP协议也是分层进行设计的。各层的功能如下图。
通常来说,一个数据需要从一个终端的应用层依次经过传输层等,然后通过各种网络设备,发送到另一个终端,而这些中间的网络设备可能工作的属性不同,从而在不同的层处理数据。所以数据从发送方到接收方中间可能会经过多个网络设备。
通过一组网络协议构成TCP/IP协议,这就是TCP/IP协议栈 。各个层所包含的网络层协议如下。
协议数据封装
首先,用户数据发送到应用层,会在数据前加上应用层协议的头部。
到达传输层时,会在传输层加上传输层的头部。
到达网络层时,会在传输层加上网络层的头部。
到达数据链路层时,会在这一层给数据添加一个帧头与帧尾。
最终这个数据帧会通过物理层,以比特流的方式在网络介质中进行传输。