计算机网络基础知识

作者:卯合卯来源:卯合卯科技

1、认识互联网


        网络把主机连接起来,而互联网是把多种不同的网络连接起来,因此互联网是网络的网络。互联网服务提供商 ISP 可以从互联网管理机构获得许多 IP 地址,同时拥有通信线路以及路由器等联网设备,个人或机构向 ISP 缴纳一定的费用就可以接入互联网。目前的互联网是一种多层次 ISP 结构,ISP 根据覆盖面积的大小分为第一层 ISP、区域 ISP 和接入 ISP。互联网交换点 IXP 允许两个 ISP 直接相连而不用经过第三个 ISP。


2、计算机网络体系结构


(1)五层协议

A.应用层 :为特定应用程序提供数据传输服务,例如 HTTP、DNS 等。数据单位为报文。

B.传输层 :为进程提供通用数据传输服务。由于应用层协议很多,定义通用的传输层协议就可以支持不断增多的应用层协议。运输层包括两种协议:传输控制协议 TCP,提供面向连接、可靠的数据传输服务,数据单位为报文段;用户数据报协议 UDP,提供无连接、尽最大努力的数据传输服务,数据单位为用户数据报。TCP 主要提供完整性服务,UDP 主要提供及时性服务。

C.网络层 :为主机提供数据传输服务。而传输层协议是为主机中的进程提供数据传输服务。网络层把传输层传递下来的报文段或者用户数据报封装成分组。

D.数据链路层 :网络层针对的还是主机之间的数据传输服务,而主机之间可以有很多链路,链路层协议就是为同一链路的主机提供数据传输服务。数据链路层把网络层传下来的分组封装成帧。

E.物理层 :考虑的是怎样在传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。物理层的作用是尽可能屏蔽传输媒体和通信手段的差异,使数据链路层感觉不到这些差异。


(2)OSI

表示层的用途是数据压缩、加密以及数据描述,这使得应用程序不必关心在各台主机中数据内部格式不同的问题。会话层的用途是建立及管理会话。五层协议没有表示层和会话层,而是将这些功能留给应用程序开发者处理。


(3)TCP/IP

它只有四层,相当于五层协议中数据链路层和物理层合并为网络接口层。TCP/IP 体系结构不严格遵循 OSI 分层概念,应用层可能会直接使用 IP 层或者网络接口层。TCP/IP 协议族是一种沙漏形状,中间小两边大,IP 协议在其中占据举足轻重的地位。


(4)数据的传递过程

在向下的过程中,需要添加下层协议所需要的首部或者尾部,而在向上的过程中不断拆开首部和尾部。路由器只有下面三层协议,因为路由器位于网络核心中,不需要为进程或者应用程序提供服务,因此也就不需要传输层和应用层。


3、网络应用程序体系结构


目前拥有两种主流体系结构:客户-服务器(C/S)体系结构和对等(P2P)体系结构。两种体系结构的对比如下:

(1)可延续性:C/S模式中,如果服务器出故障,整个系统就会瘫痪,而P2P不会。

(2)安全性:C/S模式中,因为只需要保证服务器的安全即可,所以安全性较高。而P2P模式中,需要保证每一个节点的安全,困难很大。

(3)资源可维护性:在 C/S 模式下,共享资源都集中存放在服务器上,资源的查找、更新较为简单,数据的备份、恢复也容易实现,资源可维护性较好。在 P2P 模式下,共享资源存放在系统中的任何一台客户机上,资源的 查找、更新比较复杂,数据备份工作也更困难,可维护性差。

(4)网络通信性能:在 C/S 模式下,网络通讯主要集中在客户端和服务器之间,客户机与客户机之间一般并无直接交互行为。在 P2P 模式下,客户机和其他客户机之间有频繁的数据通讯,P2P 模式需要占用更多的网络带宽。

(5)可扩充性:在 C/S 模式下,服务器的性能会随着客户端或工作站的增加而逐渐减弱。为了保证服务器的有效运行和及时反映能力,需要制约客户端或工作站数目的增长,这就在一定程度上减弱了系统的扩充性。在P2P模式下节点的增长有可能提高系统的性能。