计算机网络-概述（一）

前言

非计算机专业，有过计算机网络的课程，但是理解的很浅显，最近从很多的学习过程中感觉这方面确实要加强，因为主要的学习方向是Java Web，但是却连计算机网络的知识都不扎实，确实也说不过去，希望能系统的学习一下，查阅了网上的资料，下载了相关视频，书籍和ppt，学的是《计算机网络》谢希仁版的教材，下面记录学习中的重点部分和理解。

知识点

传统网络的意义

网络通常指的是最主要的三种网络，分别是电信网络、有线电视网络、计算机网络（核心）。想象一下，早期我们家里电信网络可以连接互联网（插电话线），通过调制解调器，然后现在家里电视机可以联网，机顶盒插网线。相互之间都可以通信。

电路交换、报文交换、分组交换的比较

1、电路交换
公共电话网(PSTN网)和移动网(包括GSM和CDMA网)采用的都是电路交换技术，它的基本特点是采用面向连接的方式，在双方进行通信之前，需要为通信双方分配一条具有固定宽带的通信电路，通信双方在通信过程中一直占用所分配的资源，直到通信结束，并且在电路的建立和释放过程中都需要利用相关的信令协议。这种方式的优点是在通信过程中可以保证为用户提供足够的带宽，并且实时性强，时延小，交换设备成本低，但同时带来的缺点是信道利用率低，一旦电路被建立不管通信双方是否处于通话状态分配的电路一直被占用。比如我们拨号的时候，对方应答则建立连接，双方进入占线状态。

2、报文交换
报文交换是以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式；由于报文长度差异很大，长报文可能导致很大的时延；为了满足各种长度报文的需要并且达到高效的目的，节点需要分配不同大小的缓冲区，否则就有可能造成数据传送的失败，这样对每个节点来说缓冲区的分配也比较困难。另外一个缺点是出错时，整个报文都将重传。这种方式已经淘汰，但是对于后面应运而生的分组交换是一种启发。

3、分组交换
分组交换仍采用存储转发传输方式，但将一个长报文先分割为若干个较短的分组，然后把这些分组（携带源、目的地址和编号信息）逐个地发送出去。采用分组交换技术，在通信之前不需要建立连接，每个节点首先将前一节点送来的分组收下并保存在缓冲区中，然后根据分组头部中的地址信息选择适当的链路将其发送至下一个节点，这样在通信过程中可以根据用户的要求和网络的能力来动态分配带宽。分组交换比电路交换的信道利用率高，但时延较大。分组转发的带来的问题：排队时延以及增加头部带来的开销。

总之，若要传送的数据量很大，且其传送时间远大于呼叫时间，则采用电路交换较为合适；当端到端的通路有很多段的链路组成时，采用分组交换传送数据较为合适。从提高整个网络的信道利用率上看，报文交换和分组交换优于电路交换，其中分组交换比报文交换的时延小，尤其适合于计算机之间的突发式的数据通信。

OSI七层协议体系结构和各自作用及TCP／IP四层（五层）结构

在这里首先大概介绍每层的功能，后面章节对具体每层进行分析其中相关功能和技术，如下图所示：

物理层（Physical Layer）

通过传输介质发送和接收二进制比特流。激活、维持、关闭通信端点之间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特性。该层为上层协议提供了一个传输数据的可靠的物理媒体。简单的说，物理层确保原始的数据可在各种物理媒体上传输。传输介质有双绞线，同轴电缆，光缆，微波接力。采用的技术有信道复用。物理层记住两个重要的设备名称，中继器（Repeater，也叫放大器）和集线器。他们都用于连接物理特性相同的网段，集线器所起的作用相当于多端口的中继器，中继器一般两个端口，而集线器很多。

数据链路层（Data Link Layer）

数据链路层在物理层提供的服务的基础上向网络层提供服务，其最基本的服务是将源自网络层来的数据可靠地传输到相邻节点的目标机网络层。为达到这一目的，数据链路必须具备一系列相应的功能，主要有：如何将数据组合成数据块，在数据链路层中称这种数据块为帧（frame），帧是数据链路层的传送单位；如何控制帧在物理信道上的传输，包括如何处理传输差错，如何调节发送速率以使与接收方相匹配；以及在两个网络实体之间提供数据链路通路的建立、维持和释放的管理。数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重发等。

有关数据链路层的三个基本问题：

1.封装成帧，在一段数据的前后分别添加首部和尾部；

2.透明传输，设法使数据中可能出现的控制字符“SOH”和“EOT”在接收端不被解释为控制字符，在这两个字符之前插入一个转义字符“ESC”;

3.错检测：循环冗余检验CRC，接受到的都是正确的，错误的都没接受所以并没有保障可靠的传输。

主要的协议：点对点PPP协议，对点到点信道；以太网协议，CSMA／DA协议：载波监听多点接入/冲突检测，针对广播信道，将许多计算机连接到一根总线上，局域网中的MAC地址，48位；FDDI光纤分布式数据接口。

两个重要设备名称：网桥和交换机。太网交换机实质上就是一个多接口的网桥。用于连接同一逻辑网络中、物理层规范不同的网段，这些网段的拓扑结构和其上的数据帧格式，都可以不同，它们具有物理地址，但没有逻辑地址。

网络层（Network Layer）

　　网络层的目的是实现两个端系统之间的数据透明传送，具体功能包括寻址和路由选择、连接的建立、保持和终止等。它提供的服务使传输层不需要了解网络中的数据传输和交换技术。如果您想用尽量少的词来记住网络层，那就是“路径选择、路由及逻辑寻址”。

　　网络层中涉及众多的协议，其中包括最重要的协议，也是TCP/IP的核心协议——IP协议。IP协议非常简单，仅仅提供不可靠、无连接的传送服务。IP协议的主要功能有：无连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。与IP协议配套使用实现其功能的还有地址解析协议ARP、逆地址解析协议RARP、因特网报文协议ICMP、因特网组管理协议IGMP。具体的协议我们会在接下来的部分进行总结，有关网络层的重点为：

　　1> 网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外，网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能；

　　2> 基本数据单位为IP数据报；

　　3> 包含的主要协议：

　　IP协议（Internet Protocol，因特网互联协议）;

　　ICMP协议（Internet Control Message Protocol，因特网控制报文协议）;

　　ARP协议（Address Resolution Protocol，地址解析协议）;

　　RARP协议（Reverse Address Resolution Protocol，逆地址解析协议）。

　　4> 重要的设备：路由器

传输层（Transport Layer）

第一个端到端，即主机到主机的层次。传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。

传输层的任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，为两个端系统的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责端到端的可靠数据传输。在这一层，信息传送的协议数据单元称为段或报文。
网络层只是根据网络地址将源结点发出的数据包传送到目的结点，而传输层则负责将数据可靠地传送到相应的端口。

有关网络层的重点：

1.传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题；

2.包含的主要协议：TCP协议（Transmission Control Protocol，传输控制协议）、UDP协议（User Datagram Protocol，用户数据报协议）；

3.重要设备：网关。

会话层

　　会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。

表示层

　　表示层对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。

应用层

　　为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。

　　会话层、表示层和应用层重点：

　　1> 数据传输基本单位为报文；

　　2> 包含的主要协议：FTP（文件传送协议）、Telnet（远程登录协议）、DNS（域名解析协议）、SMTP（邮件传送协议），POP3协议（邮局协议），HTTP协议（Hyper Text Transfer Protocol）。　　

小结

如下图，各层分布如下，我们在下一节中重点了解网络层ip、运输层tcp，udp和应用层的相关知识。
　　

本文参考连接:计算机网络知识总结

说明

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