01 计算机网络概述

01 计算机网络概述

计算机网络定义

• 将分散的、具有独立功能的计算机系统，辽通过通信设备与线路连接起来，由 功能完善的软件实现资源共享的系统

与多终端系统的区别

• 传统多终端系统是由中央处理器、多个联机终端及一个多用户操作系统组成。终端本身不具备独立的数据处理能力

• 计算机网络系统是由许多独立的计算机【拥有自己的资源和数据处理能力】组成

与分布式系统的区别

• 两者在硬件连接、系统拓扑结构、通信控制上一致

• 计算机网络以资源共享为目的，是松耦合系统

• 所谓分布式计算机系统，是指由多台分散的计算机，经互连网络的联接而形成的系统，系统的处理和控制功能分布在各个计算机上

• 分布式系统以多台计算机协调完成同一个任务，是紧耦合系统

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02 计算机网络组成

物理组成

• 硬件：主机【服务器、客户端】

• 前端处理器/通信控制处理机【网卡、调制解调器】

• 路由/交换设备【集线器、交换机、路由器、网桥、中继器】

• 通信线路【光纤、双绞线等】

软件

• 实现资源共享的各种工具软件

协议

Protocol

• 语法 — 传输数据的格式

• 语义 — 控制协调、差错处理机制

• 时序 一 各种操作的时间顺序关系

功能组成

• 资源子网【边缘部分】

• 通信子网【核心部分】

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03 计算机网络分类

按分布范围划分：

• 广域网（WAN）

• 城域网（MAN）

• 局域网（LAN）

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ISP 互联网服务提供商

按拓扑结构划分：

1. 总线型【负载高、通信效率低】 特点：多个主机和hub盒相连，其中两个通信，其他主机就不能通信。共享的链路，效率太低。

2. 星型【成本高、中心节点要求高】 企业内网用的最多。所有的主机和交换机相连，每一个通信都维护一条单一的链路，安全，效率高。

3. 树型【适合层次分明的部门】 倒状树形。TOR类型交换机

4. 环型【适合对时间敏感的网络，实时控制局域网】 所有主机环形相连，令牌在环网中循环，谁发送数据谁拿令牌。数据传递需要经过第三方主机，不安全

5. 网状型【每个节点至少有两条路径，控制复杂、线路成本高，用于Internet主干网络】

6. 全互联型 冗余性高，每个主机和其他主机全互联，避免单一网络不可用，有其他线路可以继续工作。 需要建立的网络条目数太多太复杂 计算线路条数：n(n-1) / 2 ，（n为设备总数）

7. 不规则型 广泛存在于广域网中

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04 计算机网络体系结构

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OSI 模型

ISO国际标准化组织提出的OSI参考模型，为了实现全球网络的统一化

OSI

应、表、会、传、网、数、物（7层）

• PDU 协议数据单元

  • 应用层：APDU

  • 表示层：PPDU

  • 会话层：SPDU

• 传输层：数据段 segment

• 网络层：数据包/数据报文 packet

• 数据链路层：数据帧 frame

• 物理层：传输比特流信息 bit

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TCP/IP 最主要的协议

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RJ-45：网络水晶头 RJ-11：电话水晶头

发送：自上而下的封装过程

接收：自下而上的解包过程

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层与层之间的交换数据的单位是SDU 服务数据单元

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1. 物理层

建立网络的相互通信，为数据的双向通信提供保障

• 两个硬件之间如何通信；具体而言就是一台客户端发送比特流，另一台客户端进行接收，负责双向传输

• 定义了电气、机械、功能、规程特性，并建立、拆除物理链路

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2. 数据链路层

交换机工作在数据链路层

• 提供数据链路的建立、维护与拆除

• 负责数据帧的封装、传输与同步

• 提供错误检测功能

• 提供流量控制功能

• 提供MAC地址，重要的通讯地址

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3. 网络层

工作着路由器：连接内外网，实现网络的相互通信，配置相应的协议

路由器有6种协议可使用：

1. RIP：路由信息协议

2. OSPF：开放式的最短路径优先协议（最常用）

3. IS-IS：中间系统到中间系统

4. BGP：边界网关协议

5. IGRP：思科私有协议，内部网关路由协议

6. EIGRP：思科私有协议，升级版本，增强型内部网关路由协议

• 提供了通讯过程中必须使用的逻辑IP地址

• 负责连接不同的媒介类型（连接内网和外网）

• 根据运行的不同路由选择协议来选择不同的最佳路径

• 在最佳路径上负责路由数据包

交换机 转发 数据帧 路由器 路由 数据包

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4. 传输层

• 提供了端口号码

• 提供了端到端的连接

• 建立、维护、拆除虚拟链路，并确保数据传输的可靠性

• 提供数据检测

TCP（传输控制协议）：安全可靠但效率低，三次握手，四次断开机制 UDP（用户数据报协议）：效率高但不安全可靠

IANA组织

常见端口号：

Web

• Http：超文本传输协议：80 端口

• https：超文本安全传输协议：443 端口 Mail

• SMTP简单邮件传输协议：25

• POP3邮局协议版本3：110 FTP

• 20/21 端口 DNS

• 53 Telnet

• 23 SSH

• 22 VXLAN

• 4789

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5. 会话层

• 在两个应用程序之间建立、维护并拆除会话

• 负责建立和管理应用程序之间的通信

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6. 表示层

• 从应用层协商数据的转换，解决不同系统之间（Windows、macOS、Unix、Linux等）的通信语法问题，确保系统接收的数据是可读的

• 提供数据加密

主流加密：

• 对称加密：加密解密使用完全相同的密钥

• 非对称加密：公钥、私钥

• 哈希加密：主流加密技术，MD5算法，区块链常用，特点：加密的数据是定长的256bit，加密速度快，不可逆的运算，碰撞率极低

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7. 应用层

• 网络进程的应用

• 为应用进程提供网络服务【电子邮件、文件传输、电子竞技等】

• 提供与用户之间的接口

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OSI 模型总结

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TCP / IP 模型

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历年真题

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