网络基础:初识网络

现在的生活中处处都是网络,网络拉近人与人之间的距离。而每个计算机都是独立的,如何实现每个独立的计算机之间的通信,这就是网络所要解决的问题。

要说到独立计算机之间的通信就要提到局域网、域域网、广域网这三个覆盖范围不同的网络。

  • 局域网(LAN):是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。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上千台计算机组成。
  • 城域网(MAN)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网,简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术,网中传输时延较小,它的传输媒介主要采用光缆,传输速率在100兆比特/秒以上。
  • 广域网(WAN)也称远程网(long haul network )。通常跨接很大的物理范围,所覆盖的范围从几十公里到几千公里,它能连接多个城市或国家,或横跨几个洲并能提供远距离通信,形成国际性的远程网络。

其实所谓的“局域网”、“域域网”、“广域网”都是一个相对的概念。根据覆盖范围等所区分,比如说一个广域网可以看做一个覆盖面很大的局域网。

认识网络协议

在我们国家,不同地区有着不同的方言,倘若是没有普通话这一个标准来确定我们的国语,那么不同地区语言不同无法交流,如何促进我们的交流呢?
协议就是这个作用!
不同计算机有着不同的厂商,操作系统也有不同的版本,而不同版本不同厂商所生成的计算机如何正常通信呢?这时候就出现了一个标准,网络协议,所有人都遵守这个协议。

通常上网络中的协议都是以层状结构分层的!层与层之间没有明显的关联性。而分层最大的好处就是在于“封装”。

TCP/IP五层模型

TCP/IP是一组协议的名词,它还包括了许多协议,组成了TCP/IP协议簇。TCP/IP通讯协议采用了五层的层级结构,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。

五层模型分别为:

  • 物理层(硬件层):比如现在以太网通用的网线、电缆、光纤,以及wifi无线网使用的电磁波等。这都是属于物理层。物理层的能力决定了速率、距离、抗干扰能力等。
  • 数据链路层:主要负责设备之间数据帧的传送与识别。比如网卡的驱动、帧同步、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验工作。交换机就工作在数据链路层。对收到的数据进行分析。
  • 网络层:负责地址管理和路由选择。比如在IP协议当中,通过IP地址标识一台主机,并通过路由表的方式规划处两台主机数据交互的线路即路由。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。比如TCP协议,能够保证数据可靠的从源主机到目标主机。
  • 应用层:负责应用程序之间的沟通。比如文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。

其中数据链路层、网络层、传输层、应用层都属于软件层。而物理层属于硬件层。

网络传输基本流程

在网络传输的过程中,自上到下。分别经过应用层、传输层、网络层、链路层。在经过每层的时候都会由该层对数据信息进行封装。封装的内容主要是给数据添加各自的报头信息。所以说一次自上到下的传输经过了四次封装才能到达以太网中。而数据包到达目的主机后,再次自下到上进行交付。每次的交付都是一次解包的过程,并且每次解包只解自己的报文信息。直到解包完毕,得到最终的数据。如下图:
这里写图片描述
这是在同一个网段中两台主机传输的过程。如果是跨网段传输,那么会经过一个或多个路由器。但是实际上,自上到下的四层封装,以及经路由到达目的主机,自下到上的四次解包是一样的。只不过是增加从以太网到路由再从路由到目的网段的过程。

数据包的封装和分用

在不同的协议层对数据包有着不同的称谓,在传输层叫做段,在网络层叫做数据报,在数据链路层叫做帧。而应用层的数据通过协议栈发到网络上时,每层协议都会在数据首部添加报头信息,这叫做封装。而首部的信息包含了上层协议是什么,首部多长等信息,为了在分用解包时对应操作。数据封装成帧以后到底目的主机后,每层协议会剥离掉对应的首部,根据首部中的上层协议字段,将数据交付给对应的上层协议处理。封装就是添加报头信息的过程,而分用就是交付给对应上层协议的过程。

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