計算機網路筆記(一) 網路基本構成

2021-10-18 07:26:59 字數 2809 閱讀 8969

最近在重新學習計算機網路,以本科時教材:《計算機網路:自頂向下方法》為參考書,加上一些查到的時效性資料,整理一下筆記。

網際網路、網際網路以及全球資訊網可能是比較容易混淆的三個概念,通俗地說,網際網路可以近似理解為網際網路。如果要細緻地區分,網際網路是最大的概念,任何網際網路絡都可稱之為網際網路,而因特**指我們日常用到的網路。網際網路為專有名詞internet,而網際網路則是internet.全球資訊網(www)是最小的概念,是儲存了許多資料的資料空間。

所有連線到網際網路中的裝置可稱之為主機(host),他們通過鏈路+中間的分組交換機連線到了一起。這裡所說的分組交換機包括我們熟知的路由器(router)交換機(switch)。分組交換機的功能顧名思義,是接收到達的分組,並**到目的地。

網際網路中所有的部件都要遵守協議(protocal),協議控制著幾乎一切網際網路中資料的傳輸接收。例如:http、tcp、tp等等。網際網路的主要協議為tcp/ip。協議分為三個要素:語法、語義、時序。

網路可以分為核心部分及邊緣部分,網路邊緣即為網路的接入部分,也就是我們日常使用的部分。包括我們的主機(手機、電腦、平板等等)以及接入網。接入網將我們的主機連線到骨幹網路中,又被稱為網路的「最後一公里」。目前家庭入網的主要方式為pon(無源光網路),每個家庭有乙個光纖網路端接收器(光貓),它由專門的光纖連線到附近的分配器,分配器將附近的一些家庭集結到一根共享的光纖上,該光纖連線到提供商的光纖線路端接收器上(olt),該olt提供了光訊號與電訊號的轉換,最終與網際網路連線。到這裡,我們的家庭中有乙個光貓入網,但電腦的有線上網還需要由一根網線連線到光貓(一般情況下)上,這裡的實現基於乙太網,它是目前最廣泛適用的區域網(lan)技術之一。如果要無線連線到網路,那就是我們常說的wifi和流量上網,wifi也就是連線到路由器上網。目前最先進的技術已經是wifi6e技術。而流量上網指的是廣域無線接入,目前正在全面鋪開的是第五代無線技術(5g)。

圖1 常見的光貓

網路核心是與網路邊緣相對應的概念,其定義為網際網路端系統的分組交換機和鏈路構成的網狀網路。簡單來說,網路核心往往是網路中我們看不到的那部分,由無數隱藏著的鏈路和交換機支撐起了網際網路的大框架。在網路應用中,通訊的方式為主機之間交換報文(message),報文往往被分為較小的資料塊以便傳輸,這種小資料塊就是分組(packet)。分組通過分組交換機和鏈路在各個主機之間傳送,這個過程可以比作:一批待運輸的貨物(10箱)是報文,這批貨物被分為不同的組(2箱、3箱、4箱...),這些貨物通過貨車從出發點運往目標點,中間可能經過交接點,從a貨車卸貨到b貨車繼續運輸,這個交接點便是分組交換機。

在分組傳輸中有一些概念值得一提:

除了分組交換,另一種經典交換方式為電路交換,傳統的**網路是電路交換網路的例子,但現今電路交換已經過時許久,幾乎沒有應用場景,所以不再贅述。

在介紹完網路邊緣和網路核心之後,我們可以大概對網路結構進行一下總結。網際網路:網路的網路,是由多種多樣不同的網路(無線網、區域網、乙太網...)連線起來組成的一張大網。處於網路邊緣的使用者(我們每個人)通過將分組經過網路核心送到另乙個網路邊緣,再接收不同的分組,來真正使用網路獲取資訊和互動。

在分組交換網中,會有不同的因素決定著分組交換的速度。分組在傳遞過程中的時延包括:結點處理時延、排隊時延、傳輸時延、傳播時延

於是,乙個分組,或者說乙個位元在傳輸過程中所需的總時間便是上面的四種時延之和。

指目的地主機接收檔案的速率,該速率往往取決於傳輸過程中的最小速率(即瓶頸)。如:從伺服器到客戶端需要經過鏈路r1->r2->r3....r9.吞吐量即為min. 在今天,吞吐量的限制往往是接入網。

計算機領域中經常會用到分層的概念,計算機網路也不例外,每個協議都屬於乙個層,由軟體和硬體共同完成。各層的所有協議被稱為協議棧,網際網路的協議棧分為5個層次:物理層、鏈路層、網路層、運輸層和應用層。相鄰層會傳遞資料、處理資料,層與層之間共同協作完成網路中的功能。

應用層是網路應用程式及它們的應用層協議所在之處,包括大家熟知的http(超文字傳輸協議)。應用層處於五層模型中的最頂端,處於應用層的資訊分組為報文(message)

緊挨應用層的是運輸層,運輸層在應用程式間傳遞應用層報文,兩個被人熟知的運輸層協議是tcpudp。運輸層中的分組稱為報文段(segment)

網路層中的分組稱為資料報(datagram),網路層負責將它從一台主機移動到另乙個主機。源主機的運輸層向網路層遞交報文段和目的位址。網路層協議包括ip協議。

鏈路層負責將資料報傳遞給下乙個節點,在鏈路層中的分組稱為幀(frame)。典型協議包括乙太網、wifi等。

與鏈路層類似,但是具體任務是將整個幀乙個bit乙個bit地運往目的地。鏈路層與物理層往往與硬體關係更大,在網際網路的分組交換機上起較大作用。

除了網際網路五層協議棧之外,還有osi7層協議棧,如下圖所示。

可以看出,osi7層模型將五層模型中的應用層分為了三層。

在一次資料傳輸過程中,資料從傳送端系統自頂向下,也就是從應用層經過包裝、處理到物理層,從物理層送出到節點和鏈路中,經過傳輸到目標地點,在目標主機的物理層到達,經過處理最終到達應用層,一次傳輸結束。

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計算機網路筆記1 網路概述

1.osi七層模型 應用層 表示層 會話層 傳輸層 網路層 資料鏈路層 物理層。其中前三層 藍色部分 表示為資料 data 代表著上層應用 後三層 橙色部分 涉及物理傳輸,每一層在資料上新增報頭 資料鏈路層新增報尾 傳輸層連線上層應用與物理傳輸。2.面向連線與無連線傳輸 面向連線 在傳輸資料前先建立...