一、网络的发展
I.独立模式
计算机之间相互独立,每台计算机分别持有客户的数据,执行各自的业务。
II.网络互联
多台计算机连接在一起,完成数据共享。
网络的精神:共享、开放。
二、局域网和广域网
1.局域网(LAN、私网、内网)
定义:在某一区域内,由多台计算机互联成的计算机组。
特点:(1)在同一局域网内的计算机可以直接互相通信,实现数据共享。
(2)局域网是封闭型的,可以由办公室内的两台计算机组成,也可以由一个公司内的几千台计算机组成。
(3)使用专门铺设的传输介质进行联网,数据传输率高(10Mb/s~10Gb/s)。
(4)通信延迟时间短,可靠性高。
(5)局域网可以支持多种传输介质。
分类:
按传输介质分为:有线网和无线网。
按网络拓扑结构分为:总线型、星型、环型、树型、混合型。
按访问控制方法分为:以太网、令牌环网、FDDI网和无线局域网。其中,以太网是当前应用最普遍的局域网技术。
2.广域网(WAN、公网、外网)
定义:连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。简单来说,就是把相隔千里的计算机都连接在一起。
特点:(1)数据传输距离远,往往要经过多个广域网设备转发,延迟较长。
(2)可以连接多个地区、城市和国家,覆盖范围广。
(3)由电信部门或公司负责组建、管理和维护,并向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问题。
(4)广域网没有固定的拓扑结构,通常使用高速光纤作为传输介质,广域网管理、维护困难。
(5)局域网可以作为广域网的终端员工和广域网连接。
分类:公共传输网络,大体分为电路交换网络和分组交换网络。
专用传输网络,主要是数字数据网。
无线传输网络,主要是移动无线网。
3.局域网和广域网的区别和联系
区别:
范围不同:局域网是在一个不大的范围,而广域网可以连接不同范围的计算机。
数据传输速度不同:局域网传输速度较广域网块。
联系:广域网可以实现几个不同局域网之间的通信。
三、协议
定义:执行之前的一种约定。
计算机之间的传输媒介是光信号和电信号,通过“频率”和“强弱”来表示0和1这样的信息。要想传递不同的信息,就需要约定好双方的数据格式。
因此通信的两台主机,不仅要约定好协议,协议还需要采用同一种语言。
制定协议的往往是该行业的精英,有着绝对的话语权。如华为有定制5G的标准。
协议也是分层的,协议分层的目的是为了便于维护。
四、OSI(Open System Interconnection)七层模型
OSI模型把网络从逻辑上分为了七层,是一种框架性的设计方法。其最主要的功能是帮助不同的主机实现数据共享。最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来,使不同的系统不同的网络之间实现可靠的通信。
OSI模型从内到外依次为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。
五、TCP/IP五层模型
1.简介
TCP/IP是一组协议的代名词,它还包括许多协议,组成了TCP/IP协议簇。
TCP/IP通讯协议采用5层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。
2.每层的作用
TCP/IP五层模型从内到外依次是物理层、数据链路层、网络层、传输层、应用层。
物理层:主要负责光/电信号的传输方式。集线器工作在物理层。集线器的作用是将信号放大,让信号传输得更远。
数据链路层:负责设备之间数据帧的传送和识别,局域网的通信。交换机工作在数据链路层。
网络层:负责地址管理和路由选择,广域网的通信。路由器工作在网络层。
传输层:负责两台主机之间的数据传输。
应用层:负责应用程序的沟通。网络编程主要针对应用层。
一般而言,
对于一台主机,它的操作系统内核实现了从传输层到物理层的内容;
对于一台路由器,它实现了网络层到物理层;
对于一台交换机,它实现了从数据链路层到物理层;
对于集线器,它实现了物理层。
但是并不绝对,很多交换机也实现了网络层的转发,很多路由器也实现了部分传输层的内容(比如端口转发)。
六、网络传输基本流程
假设A主机和B主机位于两个不同的局域网上,从A主机传输信息到B主机,通讯过程如下:
从A主机由外层到内层每一层数据都要经过封装的过程,而B主机从内层到外层每一层数据都要经过解包的过程。每一层上都有对应的协议,即协议分层。数据的传输必须要经过物理层(在这里我们不进行研究)。我们先来介绍一下几个过程:
封装:应用层数据通过协议栈发到网络时,每层协议上都要加上一个数据首部(也称为报头)。我们可以理解为快递包裹外面的配送信息。
解包:将报头和有效载荷正确分离。我们可以理解为拆包裹,有效载荷即为我们真正买的商品,报头即为我们不关心的商品的包装、包裹。
分用:解包交付的时候,B主机的每一层必须要明确把有效载荷交给上层的谁,决定交给谁的信息就包含在当前层的报头中。
事实上,B所在的局域网中的所有主机都可以收到来自A局域网的信息,那么A主机是怎么让B主机接收到的呢?
在A主机向B主机发消息时,会包含一个MAC地址。MAC地址会唯一表示主机,在每台主机的网卡中。位于B局域网中的其它主机会自动丢弃来自A主机的信息(因为MAC地址不匹配)。
如果A局域网中多台主机同时向B主机发送信息,就可能在数据链路层发生数据碰撞。每个局域网都有碰撞检测的功能;一旦发生数据碰撞,主机就会通过“等”的方式来避免碰撞。