第一章 计算机网络与协议

一、计算机网络的基础概念

计算机网络：将若干台具有独立功能的计算机，通过通信设备及传输介质互联起来，在操作系统和网络协议等软件的支持下，实现计算机之间信息传输与交换的系统。
计算机网络的主要功能：资源共享和数据传输。资源共享包括硬件共享、软件和信息共享。
计算机网络还可以实现集中管理、分布式处理和负载均衡等其他功能。
随着技术进步和应用相互渗透，电信网络、电视网络、计算机网络将逐步走向统一（ICT）。

二、计算机网络分类

2.1 通信子网/资源子网/网络协议

2.2 网络拓补图分类

2.3 按照覆盖范围分类

按照覆盖范围分类可以将网络分为个域网（PAN）、局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）。

2.4 按照交换技术分类

按照交换技术分类可分为电路交换网路、报文交换网络和分组交换网络。

2.5 其他分类

按照协议分类：IP网、IPX网等；
按照传输介质分类：无线网和有线网，有线网又能分为双绞线网络、同轴电缆网络和光纤网络等。
按用途分类：教育网络、科研网络、商业网络及企业网络。

三、OSI参考模型

背景： 网络分层解决的问题：CPU/内存硬盘/显卡/主板等标准化

1. 将网络的通信过程划分为小一些，简单一些的部件，有助于各个部件的开发、设计和故障排除
2. 通过网络组件的标准，允许多个供应商进行开发。
3. 通过定义在模型的每一层实现功能，鼓励产品标准化。
4. 允许各种类型的网络硬件和软件互相通信。
5. 防止对某一层所作的改动影响到其他的层，利于开发。

高层：负责主机之间的数据处理
低层：负责网络数据传输
特点：

1. OSI模型每层有自己的功集；
2. 层与层之间相互独立又相互依靠；
3. 上层依赖下层，下层为上层提供服务。

3.1 应用层

为应用软件提供接口，使应用程序能够使用网络服务。常见的应用层协议：http(80)、ftp(20/21)、smtp(25)、POP3（110）、telnet(23)、dns（53）等。

3.2 表示层

负责数据的编码和解码，数据的加密和解密，常见的标准：ASCII、JPEG。

3.3 会话层

负责建立、管理和终止表示层实体间的会话连接，在设备或者节点之间提供会话控制，在系统之间协调通信过程。

3.4 传输层

负责将来自上层应用程序的数据进行分段和重组，并将他们组合为同样的数据流形式。提供端到端的数据传输服务。传输层协议：TCP、UDP。

3.5 网络层

定义了逻辑地址（三层地址），分组寻址，负责将分组数据从源端传输到目的端。路由选择、维护路由表。

3.6 数据链路层

在不可靠的物理链路上，提供可靠的数据传输服务，把帧从一跳（节点）移动到另一跳（节点）。
组帧、物理编址，流量控制、差错控制
局域网链路层协议：以太网、令牌环、FDDI、Apple Talk
广域网链路层协议：X.25 、FR、PPP、HDLC

3.7 物理层

在提供机械和电气规约（接口、线缆），如双绞线线序、光纤接口SFP、SFP+、QSFP+

3.8 借助OSI模型理解数据传输过程

封装过程
解封过程

四、TCP/IP参考模型

1. 传输控制协议/因特网（TCP/IP）簇是由美国国防部所创建，主要用来确保数据的完整性及在毁灭性战争中维持通信
2. 是由一组不同功能的协议组合在一起构成的协议簇
3. TCP/IP是当今数据网络的基础。