计算机网络学习篇:TCP/IP原理体系结构

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目录

一、写在前面

二、internet和Internet

三、因特网核心:电路交换-报文交换-分组交换

1、电路交换

2、报文交换

3、分组交换

四、OSI和TCP/IP折中:五层协议原理体系结构

五、写在后面

一、写在前面

在此之前,已经学习过计算机网络的一些知识,我感觉是很基础的部分,一直以来没有进行系统的整理,所以呢,没有很好的形成比较完整的知识体系。最近有空再次看了计网的内容,加上学习了组网技术,“温故而知新”,发现了一些以前没有学到的知识和内容,特别是到后面部分的知识,感觉收获颇丰。我这次准备记录下来,一方面能更好的总结重要知识点,另一方面方便查看学习。

二、internet和Internet

顾名思义,网络就是由若干个结点和连接这些结点的链路组成的。结点的概念广泛,计算机、路由器、交换机等设备都可以成为网络中的结点。

  • **internet(互联网)**是一个通用名词,泛指由多个计算机网络互连而成的网络。
  • **Internet(因特网)**是一个专用名词,指的是世界上最大的、开放的由众多网络相互连接而成的特定计算机网络,它采用TCP/IP协议簇,前身为美国ARPANET。

因特网发展分为3大阶段:

第一阶段:从单个网络ARPANET向互联网发展,因特网的雏形诞生。

第二阶段:建成三级结构的因特网,分为主干网、地区网和校园网(或企业网)。

第三阶段:形成多层次ISP(Internet Service Provider,因特网服务提供商)结构的因特网。

可以看到因特网的发展迅速,所以这时候需要有一个标准来统一,以免技术体制互不兼容,因此国际标准诞生,由国际组织ISOC全面管理。

在此之后,所有的因特网标准都是以RFC文档形式在因特网上发表。RFC(Request For Comments):请求和评论的意思。文档编号按时间先后命名:RFC xxxx,如[RFC 792]是ICMP的因特网标准的编号。

制定因特网的正式标准要经过4个阶段:

  1. 因特网草案:该阶段还不是RFC文档。
  2. 建议标准:从该阶段开始成为RFC文档。
  3. 草案标准
  4. 因特网标准

三、因特网核心:电路交换-报文交换-分组交换

因特网的核心部分是最复杂的部分,它需要提供连通性,保证网络边缘的任何一台主机可以互相通信。

这个核心的关键就在于路由器。路由器是不断网络发展中的关键部件,实现了分组交换。在此之前,经历过了电路交换和报文交换的历史阶段。

1、电路交换

电路交换开始与电话问世的时代,电话之间通信需要通过中间设备电话交换机起作用。两个电话通信时,会建立一条专用的物理通路:建立连接(分配通信资源)--->通话(一直占用资源)--->释放连接(归还资源)

可以看出,这种方式每次只允许两个电话用户通信,因为整条通路被独占了,只有通话结束才释放资源。应用于计算机通信进行传输数据时,效率明显很低,通信线路大部分时间是空闲的。

电路交换可以看做是数据传送的比特流直达终点。

2、报文交换

报文交换将全部数据一次性传送到链路的下一个结点,全部存储下来后查找下个结点,最后转发一次性到达目标。

3、分组交换

在分组交换中,报文不是一整传送的,而是划分为多个更小数据段,通过路由器转发分组,之所以效率很高,是因为数据段可以保存在内存中而不用写入磁盘,加快了交换的速度。

分组交换是将单个分组数据传送到下个结点,输出接口和输入接口能够并行工作。

分组交换的优点在于高效(动态分配带宽,逐段占用链路)、灵活(每个分组分别选择路由器)、迅速(以小分组为传送单位)、可靠(分布式多路由分组交换网络,生存性能好)。

四、OSI和TCP/IP折中:五层协议原理体系结构

我们都知道,OSI七层协议才是真正的国际标准。但是OSI模型提出之前,TCP/IP协议簇已经被广泛应用了,是事实上的标准。

主要原因在于:(1)OSI模型标准没有商业驱动力。(2)OSI协议的实现过于复杂,运行效率低。(3)OSI标准的设备没有及时进入市场,制定周期太长。(4)OSI层次划分不合理,有些功能重复出现。

OSI体系结构为:(由下往上)物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层、应用层。

由上图可知,TCP/IP体系结构划分为4层,实质上,只有上三层起作用,最下面的网络接口层并没有什么内容。

所以,综合OSI下三层和TCP/IP上三层的有点,采用了五层协议体系结构。

各层功能分别是:

  1. 应用层:体系结构的最高层。通过应用进程间的交互完成特定网络的应用,该层协议包括电子邮件SMTP协议、文件传输FTP协议等,数据单位为报文
  2. 运输层:负责两台主机进程之间数据传输的服务。运输层有分用和复用功能。复用指从上向下多个应用层进程可以同时使用运输层的服务,分用是指由下而上运输层把收到的数据交付给应用层中对应的进程。该层的两大协议是TCP,数据单位为报文段;UDP,数据单位为用户数据报。TCP、UDP具体的内容计划在以后一篇详细记录。
  3. 网络层:负责为分组交换网中不同主机提供通信服务。数据单位为IP数据报。路由器就是这一层工作主角,任务是路由和转发
  4. 数据链路层:负责将分组从链路的一端传送到另一端,数据单位为
  5. 物理层:体系结构的最底层,完成计算机网络中最基础的任务。数据单位为比特流。物理传输中介有双绞线、同轴电缆、光缆等。

五、写在后面

这篇我主要写了一些计算机网络的概况,其中比较重要的就是五层协议体系结构,TCP/IP协议簇是其中的关键部分。所以,在之后的内容记录中,我应该就是按照五层协议具体知识学习总结,主要计划从数据链路层开始往上,个人感觉物理层偏向通信原理方面的知识,包括信道、编码、调制这些知识就不展开了。

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