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电脑网络基础是什么

发布时间: 2024-11-10 17:55:19

计算机网络基础是指 包括哪些方面

一般都是些网络原理。像tcp/ip协议四层。iso/osi,物,数,网,传,会,表,应七层。还有就是主要在网络层和应用层上的一些软件或设置,像交换机,路由器,防火墙,web服务器。asp,jsp,html等提一点。个人觉得主要还是TCP/IP协议和iso/osi,物,数,网,传,会,表,应七层是主要学习重点。是计算机网络的原理知识。

㈡ 计算机网络基础

计算机网络基础知识—组成和分类
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计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能,那么从它的结构上必然可以分成两个部分:负责数据处理的计算机和终端,负责数据通信的通信控制处理机CCP(Communication Control Processor)和通信线路。从计算机网络组成角度来分,典型的计算机网络在逻辑上可以分为两个子网:资源子网和通信子网。

一、计算机网络概念

本世纪末,人类正进入信息化时代,社会的进步和生产力的发展,在很大程度上要依赖人类对信息的获得和处理能力,依赖信息技术的进步。

信息技术包含的内容很广,既有对信息的收集、处理、存储、传送和分配,又有表达信息的手段。计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物,是信息技术进步的象征。近年来,INTERNET这个全球化计算机网络的发展,已经证明了计算机网络对信息时代绝对重要性。

那么到底什么是计算机网络呢?它的结构如何呢?

不同的人群对计算机网络的含义和理解是不尽相同的。早期,人们将分散的计算机、终端及其附设,利用通信媒体连接起来,能够实现相互的通信称做网络系统。1970年,在美国信息处理协会召开的春季计算机联合会议上,计算机网络定义为“以能够共享资源(硬件、软件和数据等)的方式连接起来,并且各自具备独立功能的计算机系统之集合”。

上述两种描述的主要区别是:后者各结点的计算机必须具备独立的功能,而且资源(文件、数据和打印机等)必须实现共享。

随着分布处理技术的发展和从用户使用角度考虑,对计算机网络的概念也发生了变化,定义为“必须具有能为用户自动管理各类资源的操作系统,由它调度完成网络用户的请求,使整个网络资源对用户透明”。

综上所述,我们将计算机网络做如下描述:计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来,按照某种协议进行数据通信,以实现资源共享的信息系统。

最简单的网络就是两台计算机互连,而复杂的计算机网络则是将全世界的计算机连在一起,如图1.

二、计算机网络系统的组成

计算机网络系统是通信子网和资源子网组成的。而网络软件系统和网络硬件系统是网络系统赖以存在的基础。在网络系统中,硬件对网络的选择起着决定性作用,而网络软件则是挖掘网络潜力的工具。

1、网络软件

在网络系统中,网络上的每个用户,都可享有系统中的各种资源,系统必须对用户进行控制。否则,就会造成系统混乱、信息数据的破坏和丢失。为了协调系统资源,系统需要通过软件工具对网络资源进行全面的管理、调度和分配,并采取一系列的安全保密措施,防止用户不合理的对数据和信息的访问,以防数据和信息的破坏与丢失。网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。

通常网络软件包括:

网络协议和协议软件:它是通过协议程序实现网络协议功能。

网络通信软件:通过网络通信软件实现网络工作站之间的通信。

网络操作系统:网络操作系统是用以实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序,它是最主要的网络软件。

网络管理及网络应用软件:网络管理软件是用来对网络资源进行管理和对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题的软件。

网络软件最重要的特征是:网络管理软件所研究的重点不是在网络中互连的各个独立的计算机本身的功能,而是在如何实现网络特有的功能。

2、网络硬件

网络硬件是计算机网络系统的物质基础。要构成一个计算机网络系统,首先要将计算机及其附属硬件设备与网络中的其它计算机系统连接起来。不同的计算机网络系统,在硬件方面是有差别的。随着计算机技术和网络技术的发展,网络硬件日趋多样化,功能更加强大,更加复杂。

(1)线路控制器LC(Line Controller):LC是主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口设备。

(2)通信控制器CC(Communication Controller):CC是用以对数据信息各个阶段进行控制的设备。

(3)通信处理机CP(Communication Processor):CP是作为数据交换的开关,负责通信处理工作。

(4)前端处理机FEP(Front End Processor):FEP也是负责通信处理工作的设备。

(5)集中器C(Concentrator)、多路选择器MUX(Multiplexor):是通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。

(6)主机HOST(Host Computer)。

(7)终端T(Terminal)。

随着计算机网络技术的发展和网络应用的普及,网络结点设备会越来越多,功能也更加强大,设计也更加复杂。

三、计算机网络的分类

计算机网络可按不同的标准进行分类。

(1)从网络结点分布来看,可分为局域网(Local Area Network,LAN)、广域网(Wide Area Network,WAN)和城域网(Metropolitan Area Network,MAN)。

局域网是一种在小范围内实现的计算机网络,一般在一个建筑物内,或一个工厂、一个事业单位内部,为单位独有。局域网距离可在十几公里以内,信道传输速率可达1~20Mbps,结构简单,布线容易。广域网范围很广,可以分布在一个省内、一个国家或几个国家。广域网信道传输速率较低,一般小于0.1Mbps,结构比较复杂。城域网是在一个城市内部组建的计算机信息网络,提供全市的信息服务。目前,我国许多城市正在建设城域网。

(2)按交换方式可分为线路交换网络(Circurt Switching)、报文交换网络(Message Switching)和分组交换网络(Packet Switching)。

线路交换最早出现在电话系统中,早期的计算机网络就是采用此方式来传输数据的,数字信号经过变换成为模拟信号后才能在线路上传输。报文交换是一种数字化网络。当通信开始时,源机发出的一个报文被存储在交换器里,交换器根据报文的目的地址选择合适的路径发送报文,这种方式称做存储-转发方式。分组交换也采用报文传输,但它不是以不定长的报文做传输的基本单位,而是将一个长的报文划分为许多定长的报文分组,以分组作为传输的基本单位。这不仅大大简化了对计算机存储器的管理,而且也加速了信息在网络中的传播速度。由于分组交换优于线路交换和报文交换,具有许多优点,因此它已成为计算机网络的主流。

(3)按网络拓扑结构可分为星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络。

四、计算机网络的功能

计算机网络既然是以共享为主要目标,那么它应具备下述几个方面的功能:

1、数据通信

该功能实现计算机与终端、计算机与计算机间的数据传输,这是计算机网络的基本功能。

2、资源共享

网络上的计算机彼此之间可以实现资源共享,包括硬件、软件和数据。信息时代的到来,资源的共享具有重大的意义。首先,从投资考虑,网络上的用 户可以共享使用网上的打印机、扫描仪等,这样就节省了资金。其次,现代的信息量越来越大,单一的计算机已经不能将其储存,只有分布在不同的计算机上,网络用户可以共享这些信息资源。再次,现在计算机软件层出不穷,在这些浩如烟海的软件中,不少是免费共享的,这是网络上的宝贵财富。任何连入网络的人,都有权利使用它们。资源共享为用户使用网络提供了方便。

3、远程传输

计算机应用的发展,已经从科学计算到数据处理,从单机到网络。分布在很远位置的用户可以互相传输数据信息,互相交流,协同工作。

4、集中管理

计算机网络技术的发展和应用,已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。目前,已经有了许多MIS系统、OA系统等,通过这些系统可以实现日常工作的集中管理,提高工作效率,增加经济效益。

5、实现分布式处理

网络技术的发展,使得分布式计算成为可能。对于大型的课题,可以分为许许多多的小题目,由不同的计算机分别完成,然后再集中起来,解决问题。

6、负荷均衡

负荷均衡是指工作被均匀的分配给网络上的各台计算机系统。网络控制中心负责分配和检测,当某台计算机负荷过重时,系统会自动转移负荷到较轻的计算机系统去处理。

由此可见,计算机网络可以大大扩展计算机系统的功能,扩大其应用范围,提高可靠性,为用户提供方便,同时也减少了费用,提高了性能价格比。

综上所述,计算机网络首先是计算机的一个群体,是由多台计算机组成的,每台计算机的工作是独立的,任何一台计算机都不能干预其他计算机的工作,例如启动、关机和控制其运行等;其次,这些计算机是通过一定的通信媒体互连在一起,计算机间的互连是指它们彼此间能够交换信息。网络上的设备包括微机、小型机、大型机、终端、打印机,以及绘图仪、光驱等设备。用户可以通过网络共享设备资源和信息资源。网络处理的电子信息除一般文字信息外,还可以包括声音和视频信息等。

㈢ 28 张图详解网络基础知识:OSI、TCP/IP 参考模型(含动态图)


目录


1、网络协议


其实协议在我们生活中也能找到相应的影子。


举个例子,有 2 个男生准备追求同一个妹子,妹子来自河南,讲河南话,还会点普通话;一个男生来自胡建,讲闽南语,也会点普通话;另一个男生来自广东,只讲粤语;

协议一致,沟通自如

语言不通,无法沟通

你们猜猜?最后谁牵手成功了?答案肯定是来自胡建的那位,双方可以通过 普通话 进行沟通,表达内容都能理解。而来自广东的帅哥只会讲粤语,不会普通话,妹子表示听不懂,就无法进行沟通下了。


每个人的成长环境不同,所讲的语言、认知、理解能力也就不同。为了使来自五湖四海的朋友能沟通自如,就需要大家协商,认识某一个语言或规则,彼此能互相理解,这个语言就是普通话。


通过这个例子,大家可以这样理解:


把普通话比作“协议”、把聊天比作“通信”,把说话的内容比作“数据”。


相信这样类比,大家就知道,协议是什么了?


简单地说,就是程序员指定一些标准,使不同的通信设备能彼此正确理解、正确解析通信的内容。我们都知道计算机世界里是二进制,要么 1,要么 0,那为啥可以表达丰富多彩的内容呢?


也是因为协议,不同字段,不同组合,可以解析不同意思,这就依然协议,让协议来正确处理。


例如,我们使用手机连 WiFi 来刷抖音,使用的是 802.11(WLAN)协议,通过这个协议接入网络。如果你所连的 WIFI 是不需要手动设置 IP 地址,是通过自动获取的,就使用到了 DHCP 协议,这样你的手机算上接入了 局域网, 如果你局域网内有台 NAS 服务器,存放了某些不可描述的视频资源,你就可以访问观看了,但这时你可能无法访问互联网资源,例如,你还想刷会抖音,看看妹子扭一扭,结果出现如下画面:


出现这种画面,说明无法使用 互联网, 可能是无线路由器没有设置好相关协议,比如: NAT、PPPoE 协议(上网账号或密码设置错误了),只有设置正确了,就可以通过运营商(ISP)提供的线路把局域网接入到互联网中,实现手机可以访问互联网上的资源(服务器)。玩微信撩妹子、刷抖音看妹子。

网络协议示意图


延伸阅读

1、局域网:最显着的特点就是范围有限,行政可控的区域可以是一所高校、一个餐厅、一个园区、一栋办公楼或一个家庭的私有网络。

2、城域网:原本是介意局域网和广域网之间,实际工作中很少再刻意去区分城域网和广域网了,所以这边不再介绍。

3、广域网:简单说就是负责把多个局域网连接起来,它的传输距离长距离传输,广域网的搭建一般是由运营商来。

4、互联网:把全世界上提供资源共享的 IT 设备所在网络连接起来,接入了互联网就可以随时随地访问这些资源了。

5、物联网:把所有具有联网功能的物体都接入互联网就形成了物联网。如空调联网,就可以远程控制空调; 汽车 联网,就可以远程获取行程数据。


总结一下吧!我们可以把电脑、手机等 IT 设备比喻做来自五湖四海的人们,大家都通过多种语言(网络协议)实现沟通(通信)。所有人要一起交流,就用普通话,大家都能理解。所有胡建人在一起,就用闽南语进行沟通,彼此也能理解。这么的方言,就好比计算机网络世界里也有这么多协议,只是不同协议用在不同地方。


好奇的同学,可能就会问,那网络协议是由谁来规定呢?这就需要提到一个组织,ISO。这个组织制定了一个国际标准 ,叫做 OSI 参考模型,如下,很多厂商都会参考这个制定网络协议。

OSI 参考模型图


2、OSI 参考模型


既然是模型,就好比模范一样,大家都要向它学习,以它为原型,展开学习研究。前面我们也提到了一些协议,这么多协议如果不进行归纳,分层,大家学习起来是不是感觉很凌乱?


所以 OSI 参考模型就是将这样复杂的协议整理并进行分层,分为易于理解的 7 层,并定义每一层的 服务 内容,协议的具体内容是 规则 。上下层之间通过 接口 进行交互,同一层之间通过 协议 进行交互。相信很多网络工程师在今后工作中遇到问题,讨论协议问题还会用到这个模型展开讨论。所以说,对于计算机网络初学者来说,学习了解 OSI 参考模型就是通往成功的第一步。

OSI 参考模型分层功能


7.应用层


为应用程序提供服务并规定应用程序中通信相关的细节,OSI 的最高层。包括文件传输、Email、远程登录等协议。程序员接触这一层比较多。

应用层示例图

6.表示层


主要负责数据格式的转换,为上下层能够处理的格式。如编码、加密、解密等。

表示层示例图


5.会话层


即负责建立、管理和终止通信连接(数据流动的逻辑通路),数据分片、重组等传输的管理。

会话层示例图

4.传输层


保证可靠传输,不需要再路由器上处理,只需再通信双方节点上进行处理,如处理差错控制和流量控制。

传输层示例图


3.网络层

主要负责寻址和路由选择,将数据包传输到目的地。

网络层示例图


2.数据链路层

负责物理层面上互连、节点之间的通信传输,将0 、 1 序列比特流划分为具有意义的数据帧传输给对端。这一层有点类似网络层,网络层也是基于目的地址来传输,不同是:网络层是将数据包负责在整个网络转发,而数据链路层仅是在网段内转发,所以大家抓包会发现,源目 MAC 地址每经过一个二层网段,都会变化。

数据链路层示例图


1.物理层

负责 0、1 比特流(0、1 序列)与电压高低电平、光的闪灭之间的互相转换,为数据链路层提供物理连接。

物理层示例图



OSI 为啥最后没有得到运用呢?其实最主要的原因,是 OSI 模型出现的比 tcp/ip 出现的时间晚,在 OSI 开始使用前,TCP/IP 已经被广泛的应用了。如果要换成 OSI 模型也不太现实。其次是 OSI 是专家们讨论,最后形成的,由于没有实践,导致该协议实现起来很复杂,很多厂商不愿意用 OSI,与此相比,TCP/IP 协议比较简单,实现起来也比较容易,它是从公司中产生的,更符合市场的要求。综合各种因素,最终 OSI 没有被广泛的应用。


下面我们来看看 TCP/IP 与 OSI 分层之间的对应关系及相应的协议:

4.应用层


从上图,可以知道 TCP/IP 四层模型,把应用层、表示层、会话层集成再一起了,该层的协议有:HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP 等。


目前,大部分基于 TCP/IP 的应用都是 客户端/服务端 架构。一般我们把提供资源服务的那一侧叫服务端, 发起访问服务资源的这一侧叫客户端。

应用层


3.传输层


主要职责就是负责两端节点间的应用程序互相通信,每个节点上可能有很多应用程序,例如,登录了微信,又打开了网页,又打开迅雷看看,那数据到达后怎么正确传送到相应的应用程序呢?那就需要 端口号 来正确识别了。传输层中最为常见的两个协议分别是传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)和用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)

面向连接 顾名思义,就是建立连接,什么时候建立连接呢?就是在通信之前需要先建立一条逻辑的通信链路。就跟我们平时打电话一样,得先拨通,通了之后即链路建立好了,这条链路只有你和对方可以在这条链路传播说话内容。挂电话后,这条链路也就断开了。


面向无连接 无连接,即通信之前不需要建立连接,直接发送即可。跟我们以前写信很像,不需要管对方在不在?直接写信寄过去就可以了。

面向连接传输

面向无连 接传输


2.网络层


主要职责就是将数据包从源地址发送到目的地址。

在网络传输中,每个节点会根据数据的 IP 地址信息,来判断该数据包应该由哪个接口(网卡)发送出去。各个地址会参考一个发出接口列表, MAC 寻址中所参考的这张表叫做 MAC 地址转发表 ,而 IP 寻址中所参考的叫做 路由表 。MAC 地址转发表根据自学自动生成。路由控制表则根据路由协议自动生成。MAC 地址转发表中所记录的是实际的 MAC 地址本身,而路由表中记录的 IP 地址则是集中了之后的网络号(即网络号与子网掩码)。


1.网络接口层


在 TCP/IP 把物理层和数据链路层集成为 网络接口层 。主要任务是将上层的数据封装成帧发送到网络上,数据帧通过网络到达对端,对端收到后对数据帧解封,并检查帧中包含的 MAC 地址。如果该地址就是本机的 MAC 地址或者是广播地址,则上传到网络层,否则丢弃该帧。


封装与解封装


所谓的封装,其实就跟你寄快递的时候,给物品加上纸盒包装起来或者快件到站点,快递员贴一层标签的过程。在网络上,就是上层的数据往下送的时候,下层会添加头部,不过,只有在二层,不仅会加上头部,还会在上层数据尾部添加 FCS。


封装


所谓解封装,就如同你收到快件一样,一层一层地拆外包装,直到看到快件。网络也是,一层一层地拆掉头部,往上层传送,直到看到数据内容。

解封装


我们把应用层的数据封装传输层头部后的报文,称为


把段封装网络层头部后的报文,称为


把包封装以太网头部和帧尾,称为