TCP/IP-1 网络基础知识

1.2 计算机与网络发展的7个阶段

1）批处理：batch processing事先将用户数据和程序装入卡带和磁带，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。

2）分时系统：TSS，是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。分时系统一个重要特性：独占性。计算机性能极大改善，尤其是交互式操作上。多终端。开始出现网络通信与计算机的关系。

3）计算机之间的通信：计算机与计算机之间通过通信链路连接。

4）计算机网络的诞生：分组交换技术出现。

5）互联网的普及：连接不同厂商的计算机、连接异构型的计算机通信网络。

6）以互联网技术为中心的时代：IP网络取代了原始的电话网通信，通过IP建立互联网。

7）从“单纯建立连接”到“安全建立连接”：安全性。//和8合并为一个阶段

8）TCP/IP：TCP/IP是通信协议的统称。

 

1.3 协议

协议是计算机通信中遵循的约定。

分组交换协议：分组交换是指将大数据分割成一个个包packet的较小单位进行传输的方法。由序号表明包的顺序。

发送端地址、接收端地址、分组序号、报文首部。

通信协议的标准化：ISO指定了OSI标准。

 

1.5 协议分层与OSI参考模型

OSI参考模型分为七层：

应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

应用层：针对特定的协议。

表示层：设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换。

会话层：通信管理。负责建立和断开通信连接（数据流的逻辑通路）。管理传输层以下的分层。

传输层：管理两个节点之间的数据传输。负责可靠传输（确保数据被可靠地传送到目标地址）。

网络层：地址管理与路由选择。

数据链路层：互联设备之间传送和识别数据帧。

物理层：以“0”、“1”代表电压的高低、灯光的闪灭。界定连接器和网线的规格。

 

 

1.7 传输方式的分类

1.7.1 面向有连接、面向无连接

面向有连接型：通信双方在发送数据前建立一条通信线路。有连接和断开处理。

面向无连接型：不需要建立和断开连接。

1.7.2 电路交换与分组交换

网络通信方式大致分为---电路交换和分组交换。

电路交换是以前的电话网；分组交换是现在TCP/IP采用的通信方式。

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。路由器接收到数据以后会按照顺序缓存到相应的队列中，再以先进先出的顺序将它们逐一发送出去。

在分组交换中，计算机与路由器以及路由器与路由器之间的通信线路是共享的，因此速度可变化。路由器有自己的缓冲区大小，存在数据过多时部分丢失的可能。

1.7.3 接收端接收数据的分类

单播、广播、多播和任播。

单播是接收端只有一个。

广播是发给其直接通信范围内（子网主机不发送给公网主机）的所有计算机。

多播发送多个接收端主机。如电视会议。

任播是指在特定的多台主机中选出一台作为接收端的一种通信方式。任播是从目标主机群中选择一个最符合网络条件的主机作为目标主机发送消息。通常被选中的那台特定主机将返回一个单播信号，随后发送端与这台主机进行通信。如DNS根域名解析服务器。

 

1.8 地址

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。

1.8.1 地址的唯一性

广播地址、任播地址、多播地址也特定的表示。

1.8.2 地址分层

IP地址具有层次性

IP地址分为网络号和主机号，网络号相同的主机是位于同一网段。

MAC寻址通过地址转发表；IP寻址通过路由控制表。

MAC地址转发表中记录的是实际的MAC地址本身，而路由控制表中记录的IP地址则是集中了之后的网络号。

 

1.9 网络的构成要素

搭建网络的主要设备：

设备----作用

1）网卡　　使计算机联网的设备

2）中继器　　从物理层上延长网络的设备

3）网桥/2层交换机　　从数据链路层上延长网络的设备

4）路由器/3层交换机　　通过网络层转发分组数据的设备

5）4~7层交换机　　处理传输层以上各层网络传输的设备

6）网关　　转换协议的设备

 

1.9.1 通信媒介与数据链路

计算机之间通过多种电缆相互连接。

 

1.9.2 网卡

也叫网络适配器、网络接口卡、LAN卡。NIC

计算机需要网卡才能接入网络。

 

1.9.3 中继器repeater

在OSI上第一层物理层面上延长网络的设备。由电缆传过来的电信号或光信号经由中继器的波形调整和放大再传给另一个电缆。

不能在传输速率不同的媒介之间转发。

 

1.9.4 网桥-第2层交换机

有网段内的网桥。

将数据帧的内容转发给其它网段。

相邻网段之间的网桥称为自学式网桥，它会记住自己经由的数据帧的MAC地址，保存到内存表。可以判断哪个网段中包含持有哪类MAC地址的设备。

以太网等网络中经常使用的交换集线器HUB，也属于网桥的一种，其每个端口提供类似网桥的功能。

 

1.9.5 路由器-3层交换机

路由器是连接网络与网络的设备，对分组报文进行转发。网桥是根据物理地址MAC地址进行处理，而路由器/3层交换机则是根据IP地址进行处理的。

 

1.9.6 4~7层交换机

4~7层交换机负责处理OSI模型中从传输层至应用层的数据。以TCP等协议的传输层及其上面的应用层为基础，分析收发数据，并对其进行特定的处理。

如企业的服务器有多个，但提供的前台接口只有一个。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，可以在这些服务器的前端加一个负载均衡器。这些负载均衡器就是4~7层交换机的一种。

广域网加速器、特殊应用访问加速以及防火墙等。

 

1.9.7 网关

网关负责协议的转换与数据的转发；在同一种类型的协议之间转发数据叫做应用网关。

网关是OSI参考模型中负责将从传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。

它与4~7层交换机一样都是处理传输层及以上的数据，但是网关不仅转发数据还负责对数据进行转换，它通常会使用一个表示层或应用层网关，在两个不能进行直接通信的协议之间进行翻译，最终实现两者之间的通信。

防火墙就是一种通过网关通信，针对不同应用提高安全性的产品。