计算机网络概述
第一章 计算机网络概述
基本概念
客户机:家用电脑
服务器:指一些有别于普通股用户使用的pc的特殊计算机,这些计算机在网络中提供各种网络服务。大容量存储,频繁的客户机访问,配备可人插拔、大容量的硬盘
局域网:覆盖范围小,自己花钱购买设备, 带宽固定10M 100M 1000M,自己维护,最远100m
广域网:距离远(>100m),花钱租带宽
internet:ISP是电信运营商internet service producer 自己的机房,对网民提供访问Internet
网卡:是工作在数据链层的网络组件,是局域网中连接计算机和传输介质的接口,不仅能实现与局域网传输介质之间的物理连接和电信号匹配,还涉及帧的发送与接收、帧的封装、介质的访问控制、数据的编码与解码以及数据缓存的功能等。
MAC地址:或者称为物理地址、硬件地址,用来定义网络设别的位置。在IOS模型中,第三层网络使用的IP地址,第二层数据链路层使用MAC地址。一个主机会有一个IP地址,而每个网卡会有一个专属的MAC地址。MAC地址绑定可以防止其他网络设备使用网络。
集线器:链接电脑设备,在所连接的电脑设备中,其中一台电脑向另一台电脑发送数据时,集线器会向所里连接的所有设备发送数据。所以在两台电脑通信时虽然数据帧有具体的源MAC地址和目标MAC地址,但是集线器不会针对目标的MAC地址进行转发,而是将信号发给所有接口。
交换机 :是能识别MAC地址以及完整封装转发数据帧功能的网络设备,它可以“学习”MAC地址,并存在内部地址表中,通过再数据帧的始发这和目标加收着的MAC地址建立交换路径,使数据帧直接有原地址到达目的地址。
路由器:基于网络层地址转发数据包,发生在OIS参考模型第三层,即网络层。路由器每个接口设有一个网段的网关(就是到其他网段的出口,一般为路由器接口的IP地址,且该地址为网断中的第一个或最后一个IP地址)
网站的访问:帧:数据包包括数据+网站和请求端的IP地址;后两部分是目标mac地址和原mac地址,即物理地址,传播过程中一直在变化。
数据的请求:
数据的返回:网页上的数据是一块块发送给请求端的,成功接收后会发送反馈信息,此时链路中的缓存可以删掉了。数据接收完成后,会拼接恢复网页。
OSI参考模型
应用层——所有能产生网络流量的程序
表示层——在传输之前是否进行加密 或 压缩 处理,二进制或ASCII码表示
会话层——查木马,看需求端和网站之间的连接
传输层——可靠传输,流量控制,不可靠传输(一个数据包即可,不需要建立会话,例如向DNS查询网站IP地址)
网络层——负责选择最佳路径,规划IP地址(ipv4和ipv6变化只会影响网络层)
数据链路层——帧的开始和结束,还有透明传输,差错校验(纠错由传输层解决)
物理层——定义网络设备接口标准,电气标准(电压),如何在物理链路上传输的更快
OSI参考模型对网络排错的意义
每一层都为上一层提供服务,一旦某一层崩了,上面所有层都崩了,所以排查问题从最上层(物理层)排查;
1.物理层故障怎么办?查看链接状态,发送和接收的数据包数值;
2.数据链路层故障怎么办?Mac地址冲突,2个一样的Mac地址同时访问;ADSL(非对称数字用户线路)欠费;两端的接口网速没有协商一致;计算机连接到其它VLAN(虚拟互联网)中。
3.网络层故障怎么办?配置错误的IP地址,子网掩码,网关;数据有没有通过各个网关到达指定位置;
4.应用层(合并3层)故障怎么办?应用程序配置问题
OSI参考模型和网络安全解决办法
1.物理层安全隐患?别人能私自接入你的网络,应该拔掉不用的网线或接口;
2.数据链路层安全隐患?ADSL账号密码,VLAN,交换机端口绑定Mac地址
3.网络层安全隐患?路由器上使用ACL(访问控制列表)控制数据包流量;防火墙设置;
4.应用层安全隐患?应用程序有没有漏洞;
数据封装
数据通过网络进行传输,要从高层一层一层的乡下传送,如果一个主机要传送数据到别的主机,先把数据装在一个特殊点的协议报头中,这个过程叫封装。计算机传输数据之前需要将数据分段,在每段添加附加信息如下图所示
解封过程
计算机接收到数据帧后,需要去掉为了传输添加的附加信息,这个过程叫解封装,封装的逆过程。
计算机网络的性能
1.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data rate或bit rate(比特率),单位是b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s。和正常理解的网速的关系是除以8.
2.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。常见的是Mpbs。
3.吞吐量,在单位时间内通过某个网络的数据量,单位是b/s, Mb/s。
4.时延,包括发送时延,传播时延,处理时延,排队时延。发送时延等于数据块长度(bit)除以信道带宽(bit/s). 更快的发送速度意味着波长越短,链路上的数据量更大;更快的传播速度意味着在网线中更快的传播速度。
5.时延X带宽(时延带宽积),有多少数据正在线路上。
6.往返时间(RTT, Round-Trip Time),从发送方发送数据开始,到发送方收到接收方确认数据的时间。例如ping一下。
7.利用率,包括信道利用率:有数据通过的时间/总时间
网络利用率:信道利用率的加权平均
网络当前时延D = 网络空闲时时延D0 / (1 - 信道利用率U)