图解TCP/IP-----网络基础知识

此系列博客，图片文字观点均是来自《图解TCP/IP》，仅作为学习用途。

1、OSI参考模型

    自顶向下分为：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

2、传输方式分类

    通过网络发送数据可分为：

    面向有连结型（在发送数据前需要在收发主机之间连接一条线路）、面向无连接型（不需要建立和断开连接）。

    网络通信方式分为两种：电路交换、分组交换。

     电路交换：历史久远，主要用于过去的电话网，在电路交换中，交换机主要负责数据的中转处理；计算机首先被连接到交换机上，交换机与交换机之间由众多的通信线路再继续链接，因此计算机之间在发送数据时需要通过交换机与目标主机建立通信电路。也就是建立连接。用户可以一直使用，直到连接被断开。（独占线路）

    分组交换：让连接到通信电路上的计算机将所要发送的数据分成多个数据包，按照一定的顺序排列之后分别发送。数据被细分之后所有计算机可以一起发送数据，提高通信线路的利用率。每个分组的首部都写好了发送端和接收端的地址。在分组交换中，由分组交换机（路由器）链接通信线路。大致过程：发送端计算机将分组数据发送给路由器，路由器收到这些数据后，缓存到自己的缓存区，然后转发给目标计算机。也叫蓄积交换。

    根据接收端数量分类：

    单播（Uniscast）：Uni表示1，“cast”表示投掷。一对一通信。

    广播（Broadcast）：指将消息从一台主机发送与之相连的所有其他主机。

    多播（Multicast）:将消息发给多个主机，限定为某一组主机为接收端。

    任播：(Anycast)：在特定的多台主机中选出一台作为接收端的一种通信方式。

3、地址

     现实中地址很容易理解，在计算机通信中，这种地址概念更复杂。，每一层协议中地址不相同。比如MAC地址，IP地址，等等。

    3.1 地址的唯一性

          一个地址必须明确地表示一个主体对象。在同一个通信网络里不允许有两个相同地址的通信主机存在。但是这与前面所说的广播、多播、任播并不矛盾。比如：某位老师说一年一班的同学起立。其中一年一班明确只带了目标对象，此时一年一班就是这一次多播的目标地址，具有唯一性。

    3.2 地址的层次性

          比如通信地址包括国家名、省名、市名、区名，正是有了这种层次分类才能更快速地定位到通信地址的某一个位置。

         MAC地址和IP地址在标识一个通信地址的时候虽然具有唯一性。但是它们之间只有IP地址具有层次性。

         MAC地址是由设备厂商针对每一块网卡进行分别指定。人们可以通过制造商识别号、制造商内部产品编号、以及产品通用编号确保MAC地址的唯一性。虽然通信地址最终通信的地址但是在实际寻址过程，IP地址却必不可少。

       IP地址由网络号和主机号两部分组成。也就是通信主体的IP地址不同，若主机号不同，但网络号相同说明他们处于同一个网段。一般处于同一个网段的主机也都属于一个部门或集团。另一方面网络号相同的主机在组织机构、地域分布上都比较集中，也为IP寻址带了极大的方便。网络传输中，每个节点会根据分组数据的地址信息来判断该报文应该有哪个网卡发送出去。为此，各个地址会参考一个发出接口列表。在这一点，MAC和IP寻址是一样的，只不过MAC寻址所参考的表叫做地址转发表，IP参考的是路由控制表。MAC地址转发表中记录的是实际的MAC地址本身，路由表中记录的IP地址则是集中了之后的网络号。

4、网络的构成元素

        搭建一套网络环境要涉及各式各样的电缆和网络设备。

设备	作用
网卡	使计算机联网的设备（network interface）
中继器	从物理层上延长网络的设备
网桥/2层交换机	从数据链路层上演唱网络的设备
路由器/3层交换机	通过网络转发分组数据的设备
4~7层交换机	处理运输层以上各层网络传输的设备
网关	转换协议的设备

 

    4.1 通信媒介与数据链路

         计算机之间通过电缆相互连接。电缆包括：双绞线电缆、光纤电缆、同轴电缆、串行电缆等电缆不同传输的媒介也不同。

    以太网、ATM（异步传输模式）、FDDI(光纤分布式数据接口)、帧中继、ISDN，通信媒介基本是同轴电缆和光纤电缆，无线的通信媒介是电磁波。

    4.2  网卡

         任何一台计算机连接网络时，必须使用网卡（网络接口卡），网络接口卡也叫做网络适配器、网卡、LAN卡。

    4.3  中继器

         中继器（Repeater）是OSI模型的第一层-------物理层面上延长网络的设备。中继器是对象好对减弱的信号进行放大和发送的设备。一般情况下中继器两端连接的是相同的通信媒介，通过中继器而进行的网络延长并非可以无限扩大。一个10Mbps的以太网最多可以用四个中继器分段连接，而一个100Mbps的以太网做多只能连两个中继器。两个不同速度的网络不能通过中继器连接。有的中继器提供多个端口服务，也叫集线器。

   4.4  网桥/2层交换机

      网桥是在OSI模型的第二层------数据链路层上连接两个网络的设备，网桥根据帧的内容转发数据给相邻的其它网络。网桥没有连接网段个数的限制，基本只用于连接相同类型的网络。它可以识别数据链路层中的数据帧，并将这些数据帧存储在内存再重新生成信号作为一个全新的帧抓发给相连的另一个网段。数据链路的数据帧有一个数据位为FCS（用CRC校验），用来校验数据是否正确送达目的地。网桥通过检查这个域中的值将损坏的数据丢掉，从而避免发送给其他的网段。这里所说的地址指MAC地址，硬件地址，物理地址，以及适配器地址，也就是网络根据NIC（网卡）分配的具体地址。

  4.5 路由器/三层交换机

     路由器是在OSI模型的第三层------网络层面上连接两个网络，并对分组数据进行转发的设备。网桥是根据物理地址(MAC)进行处理而路由器是根据IP地址进行处理。路由器可以链接不同的数据链路。还具有分担网络符合的作用。

  4.6 4~7层交换机

      4~7层交换机负责处理OSI模型中从传输层到应用层的数据。就是以TCP等协议的传输层以及上面的应用层为基础，分析收发数据，宁对其进行特定的处理。

 4.7 网关

     网关是OSI模型中负责从传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。和4~7层交换机一样处理传输层以上的数据，但是不光转发还负责对数据进行转换。也就是对不同的协议进行合理的转换。代理服务器也成为网关，称为应用网关。防火墙也是一种网关。