网络基础
什么是网络
人与人之间需要交流,在我们国家,交流用的是普通话,在其他国家,他们也是有自己国家的语言。但是如果我们和其他国家的人交流得话该怎么办呢?此时我们需要一种全球通用的语言,这样大家都可以使用一种通用语言进行交流。这就是现在的网络,但是在早期,一个机构自定一种网络标准,由于每种标准的制定不统一,导致机构通过网络交流无法实现,后来就产生了一种通用的网络标准,大家在交流时都使用同一种标准,这样通过计算机进行交流就不会出现问题。
计算机网络的定义是:将地理位置不同,且具有独立功能的多个计算机(主机)系统利用通信设备和线路(通信子网)互相连接起来,加以功能完善的网络软件(协议)实现网络资源共享和信息传递的系统。
计算机网络的组成组件
节点 (node):
节点主要是具有网络地址 (IP) 的设备之称, 因此上面图示中的一般 PC、 Linux 服务器、 ADSL 调制解调器与网络打印机等,个别都可以称为一个 node ! 那中间那个集线器 (hub) 是不是节点呢?因为他不具有 IP ,因此 hub 不是节点。
服务器主机 (server):
就网络联机的方向来说,提供数据以『响应』给用户的主机, 都可以被称为是一部服务器。举例来说, Yahoo 是个 WWW 服务器,
客户端 (client):
任何可以在计算机网络输入的设备都可以是工作站, 若以联机发起的方向来说,主动发起联机去『要求』数据的,就可以称为是客户端 (client)。举例来说,一般 PC 打开浏览器对 Yahoo要求新闻数据,那一般 PC 就是客户端。
网络卡 (Network Interface Card, NIC):
内建或者是外插在主机上面的一个设备, 主要提供网络联机的卡片,目前大都使用具有 RJ-45 接头的以太网络卡。一般 node 上都具有一个以上的网络卡, 以达成网络联机的功能。
网络接口:
利用软件设计出来的网络接口,主要在提供网络地址 (IP) 的任务。 一张网卡至少可以搭配一个以上的网络接口;而每部主机内部其实也都拥有一个内部的网络接口,那就是 loopback (lo) 这个循环测试接口!
网络形态或拓朴 (topology):
各个节点在网络上面的链接方式,一般讲的是物理连接方式。 举例来说,上图中显示的是一种被称为星形联机 (star) 的方式,主要是透过一个中间连接设备, 以放射状的方式连接各个节点的一种形态,这就是一种拓朴。
网关 (route):
具有两个以上的网络接口, 可以连接两个以上不同的网段的设备,例如 IP 分享器就是一个常见的网关设备。那上面的 ADSL 调制解调器算不算网关呢? 其实不太能算,因为调制解调器通常视为一个在主机内的网卡设备,我们可以在一般 PC 上面透过拨号软件, 将调制解调器仿真成为一张实体网卡 (ppp) ,因此他不太能算是网关设备啦!
计算机网络的功能
实现资源共享
共享资源是开发计算机的动机之一,这里的资源指的是硬件,软件,数据。硬件资源有处理器,内/外存储器,输入输出设备等,它是其他共享资源的基础;软件资源是指各种语言处理程序,服务应用程序等;数据则包括各种数据文件和数据库中的数据等
提高系统可靠性
一般情况下,在网络中的不会只有一份,有相同的资源保存在网络的不同位置,当一份资源丢失了,最多也就是造成网络的效率降低,但是绝不会导致网络瘫痪,无法使用,计算机网络中的这种资源代替的情况存在,大大提高了系统的可靠性。
有利于均衡负载
计算机网络还有均衡网络负载的功能。通过合理的网络管理,将处于某时刻超负荷计算机上的任务分送给别的轻负荷的计算机上去处理,可以达到负载均衡的目的,对于地域跨度大的远程网络来说,充分利用时差因素来达到负载均衡尤为重要。
提供灵活的工作环境
无论是生活还是工作中,我们都可以将网络连接到我们的笔记本,台式机,手机等等,可以通过网络在绝大部分地点完成我们的工作,生活,学习中的很多事物,而不必必须待在一个地点完成我们的工作,给我们提供了极为灵活的工作学习环境。
计算机网络的分类
按网络的拓扑结构分类:星型网,树型网,环形网,总线网等
按网络的交换功能分类:电路交换,报文交换,分组交换等
按网络的覆盖范围分类:广域网,局域网,城域网等
按网络服务对象来分类:公用网,专用网等
在拓扑结构中,又分为物理拓扑和逻辑拓扑。物理拓扑描述了物理设备的布线方式,逻辑拓扑描述了信息在网络中流动的方式。
接下来我们说一下几种常见的物理拓扑结构
总线拓扑网络
星型拓扑网络
扩展的星型拓扑网络
环型拓扑网络
双环拓扑网络
全网状拓扑
部分网络拓扑
OSI网络体系结构
20世纪70年代出现的企业级计算机网络体系结构推动了计算机网络的发展,但是不同的公司生产的计算机之间却很难相互通信,因为它们的网络结构体系是 不一样的。为了充分地发挥计算机网络的效益,就必须制定一个国际标准,以解决不同厂家生产的计算机相互通信问题。
国际标准化组织ISO于1984年正式制定了标准化的开放系统互连参考模型OSI/RM(即ISO7498),OSI模型采用七个层次体系结构。
物理层(physical):
物理层为通信提供物理链路,实现比特流的透明传输。物理层定义了四个重要的特性:机械特性,电气特性,功能特性和规程特性,以便建立维护和拆除物理链路。它定义了接口的大小,形状,信号线的种类,功能,信号电压的大小和宽度以及他们之间关系等。
数据链路层(data link):
数据链路层是在物理层提供的比特流服务基础上,建立相邻节点的数据链路,传输按一定格式自制起来的位组合,即数据帧。
数据链路层最重要的作用是通过一些数据链路层协议,在不太靠谱的物理链路上实现可靠地数据传输,主要功能是:链路管理,帧的装配和分解,帧同步,流量控制,差错控制,将数据和控制信息分开,透明传输以及寻址等。
网络层(network):
数据链路层只能解决相邻节点间的数据传输问题。不能解决两台主机之间的数据传输问题,因为两台主机之间的通信通常需要经过许多段链路。涉及链路选择流量控制等问题。
网络层的功能是:提供原站到目的站的信息传输服务,负责有一个节点到另一个节点的路径选择网络层在通信子网中传输的是报文分组,它向传输层提供信息报传输服务,使传输实体不必知道任何数据传输技术和用于连接系统的交换技术。
传输层(transport):
传输层的作用是为会话层提供一个端到端的透明的数据传输服务。它是一个端到端的层次,为网络体系结构中的关键一层。高层用户合一直接利用传输层提供的服务进行端到端的数据传输。
会话层(session):
会话层允许不同主机上的各个进程之间会话,并参与管理。他是一个进程到进程的层次。会话层管理和协调进程间的对话。它管理对话关系并确定采用双工或半双工工作模式。
表示层(presention):
表示层主要为上层用户提供解决用户信息的语法问题。为了让不同的计算机采用不同的编码方式来表示用户的抽象数据类型和数据类型,表示层管理这些抽象的数据类型。
应用层(application):
应用层是OSI模型的最高层。它为特定的网络应用提供访问OSI环境的手段。由于网络应用要求很多,多以应用层最复杂,所包含的应用层协议也最多。如报文处理系统,文件传送,存取和管理,虚拟终端协议,远程数据库访问,目录服务,事物处理等。
PDU
PDU:Protocol Data Unit 协议数据单元,是指对等层之间传递的数据单元
物理层的PDU是数据位bit
数据链路层的PDU是数据帧frame
网络层的PDU是数据包packet
传输层的PDU是数据段segment
其他更高层次的PDU是消息message
数据的封装与解封
对等通信
三种通信模式
单播(unicast)
多播、组播(multicast)
广播(broadcast)