计算机网络基础

     

OSI七层模型及其功能

      在七十年代末，国际标准化组织ISO提出了开放系统互连参考模型。协议分层大大简化了网络协议的复杂性，这实际也是自顶向下、逐步细化的程序设计方法的很好的应用。分为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

 

1.物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流，它实现传输数据所需要的机械、电气、功能性及过程等手段。

 

2.数据链路层的主要任务是提供对物理层的控制，检测并纠正可能出现的错误，使之对网络层显现一条唔错线路；并且进行流量调控。（帧）

 

3.网络层检查网络拓扑，以决定传输报文的最佳路由，其关键问题是确定数据包从源端到目的端如何选择路由。（IP协议）

 

4.传输层的基本功能时从会话层接受数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保道道对方的各段信息正确无误。（TCP 、UDP协议）

 

5.会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，在协调不同应用程序之间的通信时要涉及会话层，该层使每个应用程序知道其它应用程序的状态。

 

6.表示层关注于所传输的信息的语法和意义，它把来自应用层与计算机有关的数据格式处理成与计算机无关的格式。

 

7.应用层包含大量人们普遍需要的协议，并且具有文件传输功能。其任务是显示接收到的信息，把用户的新数据发送到低层。

（5、6、7统称为应用层  HTTP FTP SMTP协议）

 

网络设备在层次模型中所处的位置

      在分层模型中，对等是一个很重要的概念，因为只有对等层才能相互通信，一方在某层上的协议是什么，对方在同一层上也必须是什么协议。

      两个网络在物理层就相同，使用中继器就可以连起来；如果两个网络物理层不同，链路层相同，使用桥接器可以连起来；如果两个网络物理层、链路层都不同，而网络层相同，使用路由器可以互连；如果两个网络协议完全不同，使用协议转化器（网关）可以互连。

      上面提到的设备分别是：

      1.中继器（Repeater）：工作在物理层，在电缆之间逐个复制二进制位

      2.桥接器（Bridge）：工作在链路层，在LAN之间存储和转发帧（frame）

      3.路由器（Router）：工作在网络层，在不同的网络之间存储和转发分组

      4.协议转换器（Gateway）：工作在三层以上，实现不同协议的转换。Internet中通常把路由器也叫网关（Gateway）。

 

OSI模型与TCP/IP协议对应关系

 

网络层协议主要包括IP协议，实现IP保的封装和发送，分组路由和避免阻塞时这里的关键设计问题。

传输层定义了两个端到端的协议：传输控制协议TCP和用户数据包协议UDP。

TCP/IP不涉及会话层和表示层。

应用层含有所有的高层协议，如虚拟终端协议Telnet、文件传输协议FTP和电子邮件协议SMTP。

 

TCP/IP协议简介

 

传输控制协议TCP是一个面向联机的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往到互联网上的其他机器。

用户数据报协议UDP是一个不可靠的无联接的协议，用于不需要排序和流量控制能力而是自己完成这些功能的应用程序。

 

网络层的IP协议，实现了IP包的封装好寻径发送，它的功能时主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标。这些分组到达的顺序和发送的顺序可能不同。

另外，TCP/IP的网络层还包括了互联网络控制消息协议ICMP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP。

 

ICMP是网络层的协议，它提供了错误报告和其它回送给源点的关于IP数据包处理情况的消息。

ARP是一种广播协议，主机通过它可以动态地发现对应于一个特殊IP网络层地址的MAC层地址。

主机A发送的ARP请求报文中，带有自己的IP地址到MAC地址的映射。主机B收到请求报文后，将其中的地址映射存在自己的ARP高速缓存中，并把自己的IP地址到MAC地址的映射作为响应发回主机A。

 

 

局域网与广域网

 

Local Area Network(LAN)是一个覆盖地理范围相对较小的高速容错数据网络，它包括工作站、个人计算机、打印机和其他设备。

LAN的设计目标：运行在有限的地理区域；允许同时访问高带宽的介质；通过局部管理控制网络的私有权利；提供全时的局部服务；联接无力相邻的设备。

LAN的拓扑结构定义了组织网络设备的方法，LAN有总线型、星型、树型环型和网型等多种拓扑结构。这些拓扑结构是逻辑结构，和实际的物理设备的构型没有必然的关系，如逻辑总线型和环型拓扑结构通常表现为星型的物理网络组织。

 

Wide Area Network(WAN) 是覆盖地理范围相对较广的数据通信网络，它通常利用公共载波公司提供的便利条件进行传输。

WAN通常采用两种交换模式运行，即电路交换和分组交换技术。

WAN设计目标：运行在广阔的地理区域；通过低速串行链路进行访问；网络控制服从公共服务的规则；提供全时的或部分时间的联接性；联接无力分离的、遥远的、甚至全球的设备。

常用的WAN设备有Modem/CSU/DSU/、路由器、广域网交换机、接入服务器、ATM交换机等。