计算机网络一 ---- 总述

1. 概述

我们多多少少接触过一些计算机网络的知识点，所以在这里基本概念就不介绍了，直接介绍计算机网络的体系结构。

【背景】由于全球经济发展的需要，国际化标准化组织 ISO 于 1977 年成立了专门机构研究计算机网络。他们提出了一个视图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架，即著名的开放系统互连基本参考模型 OSI/RM （Open Systems Interconnection Reference Model），简称 OSI 。

但 OSI 只是取得了一些理论研究成果，在市场化方面是失败了。OSI 是试图达到一种理想境界，现今规模最大的、覆盖全球的、基于 TCP/IP 的互联网并未使用 OSI 标准，而是非国际标准 TCP/IP。

OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂又不实用。TCP/IP 体系结构则不同，但它现在却得到非常广泛的应用。TCP/IP 是一个四层的体系结构，不过从实质上讲，TCP/IP 只有最上面的三层，最下面的网络接口层并没有什么具体内容。因此学习计算机网络往往采取折中的方法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构，简洁明了。如下图：

2. 应用层

应用层的任务是通过应用进程的交互来完成特定网络应用。应用层协议定义的是应用进程间通信和交互的规则。对于不同的网络应用需要有不同的应用层协议，在互联网中的应用层协议有很多，常见的如下：

• 文件传送协议 FTP （File Transfer Protocol）
• 超文本传输协议 HTTP （HyperText Transfer Protocol）
• 简单邮件传送协议 SMTP （Simple Mail Transfer Protocol）
• 简单网络管理协议 SNMP （Simple Network Management Protocol）

3. 运输层

运输层的任务就是负责向两台主机中的进程之间的通信提供通用的数据传输服务。应用进程利用该服务传送应用层报文，所谓“通用的”，是指并不针对某个特定网络应用，而是多种应用可以使用同一个运输层服务。由于一台主机可同时运行多个进程，因此运输层有复用和分用的功能。复用就是多个应用层进程可同时使用下面运输层的服务，分用和复用相反，是运输层把收到的信息分别交付上面应用层中的相应进程。

运输层主要使用以下两种协议:

• 传输控制协议TCP (Transmission Control Protocol) ---- 提供面 向连接的、可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段(segment)。
• 用户数据报协议UDP (User Datagram Protocol) ---- 提 供无连接的、尽最大努力(best-effrt)的数据传输服务(不保证数据传输的可靠性)，其数据传输的单位是用户数据报。

4. 网络层

网络层负责为分组交换网上的不同主机提供通信服务。在发送数据时，网络层把运输层产生的保完段或用户数据报封装成分组或包进行传送。在 TCP/IP 体系中，由于网络层使用 IP 协议，因此分组也叫做 IP 数据报，简称数据报。

网络层主要使用的协议有：

• 网际协议 IP（Internet Protocol）
• 地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol）
• 逆向地址解析协议 RARP（Reverse Address Resolution Protocol）
• 网际控制报文协议 ICMP（Internet Control Message Protocol）
• 网际组管理协议 IGMP（Internet Group Management Protocol）

5. 数据链路层

简称链路层。主要作用是封装成帧和差错检测。在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。每一帧包括数据和必要的控制信息，控制信息使接收端能够检测到所接收到的帧有无差错。

数据链路层目前使用最广泛的协议是：点对点协议 PPP (Point-to-Point Protocol）

在局域网中还会使用 CSMA/CD 协议，意思是载波监听多点接入/碰撞检测（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

6. 物理层

在物理层上所传数据的单位是比特。物理层的任务就是透明地传送比特流。

7. 数据传递过程