三言两语轻松计算机网络入门
三言两语轻松计算机网络入门
总结一下计算机网络入门的一些基本概念
局域网、广域网、Internet、ISP
局域网LAN:
- 覆盖范围小
- 需要自己花钱购买设备
- 带宽固定且自己维护
广域网WAN :
-
加强版的局域网
-
线路距离远
-
需要花钱向运营商租带宽
ISP
- 运营商属于自己的机房 对网民提供访问Internet连接
Internet:由很多ISP组成,有自己的机房,对网民提供Internet连接(ADSL或光纤到户)
OSI七层参考模型
- 应用层: 所有能产生网络流量的程序
- 表示层: 在流量传输之前是否进行加密或压缩处理或编码处理(二进制 、ASCII)
- 会话层 :
netstat –n
查看所有会话,一般一次持续的、有来有回的数据传输称为会话,Session就是基于会话层 - 传输层: 决定可靠传输(流量交互有确认机制)与不可靠传输 (单次访问单次返回,如访问网关获取域名IP地址)
- 网络层 :负责选择最佳路径 规划IP地址
- 数据链路层: 负责帧的开始和结束 、透明传输 、差错校验(校验码)
- 物理层:定义接口标准 、电器标准 就像你的双口插座与三口,都是有标准的
理解七层模型可以帮助我们进行网络故障排除与网络安全防范
OSI参考模型对网络排错指导
1.物理层故障:查看连接状态 、发送和接收的数据包
2.数据链路层故障 :MAC冲突 、ADSL欠费、 网速没办法协商一致 、计算机连接到错误的VLAN
3.网络层故障: 配置了错误IP地址 或子网掩码 、配置错误的网关 、 路由器没有配置到达目标网络的路由
4.应用层故障 应用程序配置错误 ,是最复杂的阶段OSI参考模型和网络安全
1.物理层安全
2.数据链路层安全: ADSL的账号密码机制、 VLAN 交换机端口绑定MAC地址机制
3.网络层安全: 在路由器上使用ACL控制数据包流量(限流机制)
4.应用层安全 :开发的应用程序尽量做到没有漏洞
计算机数据通信过程
预备知识:
DNS:负责把网站域名解析成IP地址。
IP地址分为网络段和主机段。举例:假设地址段为13.0.0.0,子网掩码为255.0.0.0
子网掩码就是用来说明哪段地址是网络段的,255对应的就是网络段,本例只有第一段13是网络段,后面三段都是主机段)
网关:网关是指连接到其它网段时,应该连的那个地址,也即路由器的IP地址(路由器就是用来连接其它网段的设备)
MAC地址(物理地址):出厂时就有,全球唯一电脑网卡、服务器、路由器的每个接口都有唯一的MAC地址。
下面我以一个例子来说明我们在上网的时候都发生了些什么。
如图所示(图中蓝色设备是交换机,绿色圆圈是路由器)
假设我们从IP地址为15.0.0.2的电脑去访问百度网:
1.从PC到服务器
开始上网:(电脑的IP地址为15.0.0.2,百度网的IP地址为13.0.0.2)
用户输入网址:http://www.baidu.com
首先需要DNS把网址里的域名www.baidu.com解析成13.0.0.2(因为百度在地址为13.0.0.2的服务器上)
计算机都配DNS,该电脑给DNS服务器发送数据包,DNS服务器有记录,查询后将所求IP地址发送回原电脑;第二次电脑发数据直接访问13.0.0.2地址,此时电脑发送的数据长这样:
m4代表本机MAC地址,m5代表下一个路由器的MAC地址
继续演进:
注意:交换机(图中蓝色设备)看的是MAC地址,路由器(图中绿色圆圈)看的是IP地址
数据从m4的网卡出来,到交换机,交换机看到目标MAC是m5,转给路由器G;路由器看的是目标地址13.0.0.2;接着G路由器把原MAC地址和目的MAC地址改成m7, m8, 然后传到路由器A,A看到了13.0.0.2,需要传给B,A把原MAC地址和目的MAC地址改成m9, m10……就这样,数据在路由器的不断转发中到达服务器
总之,IP地址决定最终目的地,而MAC地址决定下一跳转到哪个路由
- 从服务器到PC
网页普遍很大,数据包很小,不能一次性发送。因此服务器返回数据时需要把网页切割成小块,编上号。编完号之后的发送过程与之前的过程基本一样。
数据封装过程
- 在应用层、表示层、会话层封装基本的数据类型
- 在传输层封装TCP头
- 在网络层封装IP头(目标IP地址)
- 在数据链路层加入目标物理地址(MAC)
- 在物理层体现为二进制数据
最终我们的数据会被封装成这样:
解封装:
计算机在接收到数据帧后,需要去掉为了传输而添加的附加信息,这称为解封装,是上述封装操作的逆向过程
通信协议TCP/IP协议栈
客户进程和服务器进程使用 TCP/IP 协议进行通信
TCP/IP协议和OSI参考模型:
计算机网络的性能指标
速率:
连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率,也称为data rate或bit rate。
单位是b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s.
带宽:
数据通信领域中,数字信道所能传送的最高数据率
单位是 b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s.
吞吐量:
在单位时间内通过某个网络的数据量;
单位b/s, Mb/s, 等
时延:
时延又分为发送时延、传播时延、处理时延、排队时延
发送时延=数据块长度(比特)/信道带宽(比特/秒
传播时延=信道长度(米)/信号在信道上的传播速率(米/秒)
时延带宽积:
利用率:
单条信道利用率 = 有数据通过时间/(有+无)数据通过时间
网络利用率: = 信道利用率加权平均值
利用率与时延的关系: