网络基础知识

目录

一、网络常见术语

二、网络层次划分

1.为什么分层

（1）层次划分的必要性

（2）层次划分的方法

（3）层次划分的优点

2.osi模型

3.TCP/IP参考模型

（1）TCP/IP五层模型

（2）TCP/IP四层模型

4.TCP/IP协议族的组成

三、数据收发过程

1.单工，半双工和全双工有何区别和联系

2.数据传输过程总结

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一、网络常见术语

1. 物理拓扑：设备之间的连接关系
2. 逻辑拓扑：设备之间的通信关系
3. 数据载荷：最终想要传递的信息
4. 报文 网络中交换与传输的数据单元（头部加上层数据）
5. 头部： 在数据载荷的前面添加的信息段
6. 尾部： 在数据载荷的后面添加的信息段
7. 封装：对数据载荷添加头部和尾部，形成新的报文的过程
8. 解封装：去掉报文的头部和尾部，获取数据载荷的过程
9. 网关：提供协议转换、路由选择、数据交换等功能的网络设备
10. 路由器：为报文选择传递路径的网络设备
11. 终端设备数据通信系统的端设备，作为数据的发送者或接收者

二、网络层次划分

1.为什么分层

（1）层次划分的必要性

        很多不同的厂家生产各种型号的计算机，它们运行完全不同的操作系统，但TCP/IP协议族允许它们互相进行通信。这一点很让人感到吃惊，因为它的作用已远远超出了起初的设想。TCP/lP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目，到90年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。它是一个真正的开放系统，因为协议族的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。它成为被称作“全球互联网”或“因特网(lnternet)”的基础，该广域网(WAN)已包含超过100万台遍布世界各地的计算机。计算机网络是由许多硬件、软件和协议交织起来的复杂系统。由于网络设计十分复杂，如何设计、组织和实现计算机网络是一个挑战，必须要采用科学有效的方法。

（2）层次划分的方法

• 网络的每层应当具有相对独立的功能（便于排错)这个功能用不了必然是你这层处理问题梳理功能之间的关系，使上一个功能可以实现为另一个功能提供必要的服务，从而形成系统的层次结构，环环相扣（紧密联系)
• 为提高系统的工作效率，相同或相近的功能仅在一个层次中实现，而且尽可能在较高的层次中实现
• 每一层只为相邻的上一层提供服务

（3）层次划分的优点

• 各层之间相互独立，每一层只实现一种相对独立的功能，使问题复杂程度降低，利于针对解决问题
• 灵活性好，各层内部的操作不会影响其他层结构上可分割开，各层之间都可以采用最合适的技术来实现
• 易于实现和维护，因为整个系统已被分解成相对独立的子系统能促进标准化工作，因为每一层的功能及其提供的服务都有了精确的说明

2.osi模型

应用层——网络服务与最终用户的接口（软件）

        你和计算机交互的一个接口指定各种的应用协议，人机交互窗口，把人的语言输入到计算机中。

表示层——数据的表示、安全、压缩 

        将接收到的数据翻译成二进制数据，并指定数据的存储格式、加密格式，解密等等工作。

会话层——建立、管理、中止会话

        是否允许建立会话连接，建立了不同操作系统的之间的会话，通过一些协议去判断、符合、确定你的两个软件之间是否可以进行通信。

传输层——定义传输数据的协议端口号、流控和差错校验

        将上层数据分片并加上端口号封装成数据段，或通过对报文头中的端口识别，实现网络中不同主机上的用户进程之间的数据通信。

网络层——定义逻辑地址、实现不同网络之间的寻址，计算选择转发数据的最佳途径

        将上层数据加上源和目的方的逻辑（IP）地址封装成数据包，实现数据从源端到目的端的传输。 

数据链路层——建立逻辑连接、进行硬件地址寻址、差错检验等功能

        将上层数据加上源和目的方的物理（MAC）地址封装成数据帧，MAC地址是用来标识网卡的物理地址，建立数据链路，当发现数据错误时，可以重传数据帧。

物理层——建立、维护、断开物理连接

        报文头部和上层数据信息都是由二进制数组成的，物理层将这些二进制数字组成的比特流转换成电信号在网络中传输。

3.TCP/IP参考模型

（1）TCP/IP五层模型

（2）TCP/IP四层模型

4.TCP/IP协议族的组成

物理层：

• IEEE802.3有线局域网（以太网）
• IEEE802.11无线局域网标准

数据链路层：

• 点对点协议（Point-to-Point Protocol） PPP协议是
• 目前广域网上应用最广泛的协议之一，它的优点在于
• 简单、具备用户验证能力、可以解决IP分配等。

网络层：IP协议（Internet Protocol，网际协议）

• ARP（地址解析协议）：是将IP地址转换成物理mac地址 的协议
• RARP（逆地址解析协议）：是根据物理mac地址转换成IP地址的协议
• ICMP（网际控制报文协议）：ping 网络连通性检测检测网络连通性
• IGMP（网际组管理协议）：一个组播协议，该协议运行在主机和组播路由器之间

传输层：

• TCP：传输控制协议 可靠协议 （安全性高，速度慢）
• UDP：用户数据报协议 不可靠协议（安全性不高，速度快）

应用层： 

• HTTP协议：（超文本传输协议）默认端口号：80 -->tcp
• HTTPs协议：（加密超文本传输协议）  默认端口号：443 -->tcp
• FTP：（文件传输协议）  默认端口号：20（权限）  21（数据）-->tcp
• TFTP：（简单文件传输协议）默认端口号：69  -->udp
• DNS：将ip地址装换成域名 默认端口号：53 -->udp、tcp
• DHCP：动态获取ip地址  默认端口号：67 68 -->udp
   

三、数据收发过程

1.单工，半双工和全双工有何区别和联系

• 单工数据传输只支持数据在一个方向上传输；在同一时间只有一方能接受或发送信息，不能实现向向通信，举例：电视，广播。
• 半双工数据传输允许数据在两个方向上传输,但是,在某一时刻,只允许数据在一个方向上传输,它实际上是一种切换方向的单工通信；在同一时间只可以有一方接受或发送信息，可以实现双向通信。举例：对讲机。
• 全双工数据通信允许数据同时在两个方向上传输,因此,全双工通信是两个单工通信方式的结合,它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力；在同一时间可以同时接受和发送信息，实现双向通信，举例：电话通信。

2.数据传输过程总结

        用户首先在软件中输入信息，通过传输层加上TCP头部，再通过网络层加上ip头部，再通过数据链路层加上mac头部和校验数据，最后进入物理层解析成比特流，此过程成为封装数据。

        数据封装完之后再将封装过程逆向操作，经过各层时去掉对应头部信息，此过程称为解封装。当解封装过程完成之后，数据便可以到达需要传递到的用户软件中，这样便是一个完整的数据收发过程。

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