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# 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

***

## 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】

***

## 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）

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323133644.png)

> 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

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323133932.png)

***

## 04 计算机网络体系结构

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323135628.png)

### 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

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323143009.png)

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323143849.png)

> TCP/IP 最主要的协议

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323144116.png)

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

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323144442.png)

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250323144812.png)

层与层之间的交换数据的单位是SDU 服务数据单元

***

#### **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

***

#### **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

***

#### **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

***

#### **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

***

#### 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

***

#### 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

***

#### 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

***

#### OSI 模型总结

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250325222827.png)

***

### TCP / IP 模型

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250325223253.png)

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250325223907.png)

### 历年真题

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250325224234.png)

![image.png](https://lango-wiki-img.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/img/20250325224324.png)

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