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计算机网络概述
计算机网络概述思维导图，包括体系结构、数据通信、局域网、网络层、应用层的相关内容，适合考前记忆和建立体系思维。
编辑于2021-12-09 16:08:58- 局域网
- 数据通信
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计算机网络
计网概述
发展四个阶段
1.面向终端的计算机网络
特征：以主机为中心，通过终端与计算机通信
2.分组交换
特征
1.有若干计算机形成一个系统
2.利用通信线路将计算机连接起来
3.实现计算机之间的通信
3.形成体系结构
特征
1.将为数众多的
微型计算机
小型计算机
之间连接起来
工作站
2.以达到资源共享和相互传递信息的目的
4.高速计算机网络
特征
1.综合化
2.高速化
3.全球化
4.智能化
概念（定义）
计算机网络就是将分布在不同地理位置的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件。
三要素
1 两台或两台以上独立的计算机互连接起来才能构成网络，达到资源共享目的。
2 计算机之间要用通信设备和传输介质连接起来。
3 计算机之间要交换信息，网络中的计算机必须有网络协议。
计网功能
1.硬件资源共享
2.软件资源共享
3.用户间信息交换
计网组成
组成部分
硬件
软件
协议
工作方式
边缘
核心
功能组成
通信子网
资源子网
计网分类
范围
广域（WAN）
城域（MAN）
局域（LAN）
个人（PAN）
传输技术
通信子网
资源子网
拓扑
总线
采用一条公共信道，节点通过专门的连接器连接到信道上，信道称为总线
优点
结构简单
易于扩充
缺点
受故障影响范围大，总线一旦出现故障，整个通信线路都将无法运行
维护较难，排除故障时，要将错误隔离到某个网段较难
星型
通过一个中心节点，以点对点的方式连接
优点
结构简单
组网容易
维护简单
控制容易
受故障影响小
好处理介质故障
缺点
集中控制，中心节点负载过重
可靠性低
通信线路利用率低
环形
节点和通信线路连接形成一个闭合的环，环中数据依照一个方向诸葛传输
优点
结构简单
易于实现
传输时延确定
路径选择简单
缺点
一旦某个节点故障，整个通信无法进行
数型
适用于分级管理和控制
优点
成本低
易于推广
缺点
节点较多
速度受限
网状
任何一个结点都有两个或两个以上的结点相连
优点
充分合理利用网络资源
可靠性高
缺点
费用高
维护较困难
结构复杂
使用者
公用
专用
传输介质
有线
双绞线
同轴电缆
光纤
无线
微波
卫星
无线电波
体系结构
网络体系结构
网络层次结构
1.各节点有相同的层次
2.不同节点相同层次的功能相同
3.相邻节点通过接口通信
4.各层功能通过协议实现
网络协议
指网络数据交换所指定
规则
约定
标准
构成要素
语法
语义
同步
OSI
物理
物理接口规范， 传输比特流
网络设备
中继器
相同网络互联，通过数字信号的重发和转发扩大网络传输的范围
集线器
中继器的一种，能供提供更多端口服务
网线
数据链路
成帧，确保帧的无误传输，MAC地址
网络设备
交换机
1.都维护一张MAC地址表
2.识别数据包中MAC地址信息
3.通过查询MAC地址的MAC地址表
4.进行数据转发
网卡
网桥
网络
路由转发，流量控制，IP地址，形成IP数据包
网络设备
路由器
协议
IP协议
ICMP控制报文
ARP地址解析
RARP逆向地址解析
传输
端口地址，TCP/UDP工作于该层，流量控制和差错校验
网络设备
网关（与应用层）
传输数据单元
段
协议
TCP数据传输协议
作用
面向连接，可靠
应用
HTTP，DNS，FTP
UDP用户数据报
作用
面向无连接，不可靠
应用
IP电话，游戏，qq
会话
组织两个会话进程之间的通信，管理数据交换
表示
解决用户语法表示问题
应用
对应于各个应用软件
网络设备
网关（与传输层）
协议
HTTP超文本协议
基于客户/服务器模式，面向连接
通过三次握手
客户与服务器建立TCP连接
客户向服务器发出请求
服务器响应请求，返回文件应答
关闭连接
FTP文件传输协议
两个端口
控制连接（21）
数据传输（20）
Telent远程登陆
DNS域名服务
SMTP简单邮件传输
POP3邮局协议
TCP/IP协议栈
网络接口层
接收由网际层下传的数据包，并通过物理网络发送
接收物理网络的帧，通过本层去除控制信息送到网际层
对数据进行差错控制
网际层
查找计算机在网络中的位置，并找到通向他的路径，相互交换数据
传输层
应用程序之间实现通信
应用层
提供调用和访问的接口
提供标准的应用程序和协议
OSI和TCP/IP协议栈的区别
1
TCP/IP协议栈是一组协议组成的协议栈
OSI定义网络的结构体系和各层功能划分
2
TCP/IP是实现各层功能协议的协议族
OSI是框架，模型
3.TCP/IP网络接口层=OSI物理层+OSI数据链路层
4.TCP/IP应用层=OSI表示层+会话层+应用层
数据通信
概念
数据
用于表示客观事物未经加工的原始状态
信息
是数据的内容和解释
信号
是数据的电子或电磁编码
模拟信号
数字信号
信道
是信号在通信中传输的通道
带宽
单位时间内线路中传输的数据总量
数据通信系统结构
信宿
信源
信道
主要技术指标
数据传输率
信道带宽
信道容量
实际信道容量
误码率
多路复用
分类
频分
传输介质的带宽大于传输的带宽之和
波分
适应新的数据通信
时分
全光纤组成
码分
移动设备通信
数据传输方式
并行
数据以成组的方式在多个信道上同时传输
优点
速度快
处理简单
缺点
费用高
仅适用于近距离高速率的传输
串行
数据以串行的方式在一条信道上传输
优点
成本低
易实现
收发双方只需要一条信道
同步
接收方的每一个数据块或一组字符都要与发送方保持同步，通常采用“01111110”的同步字节
优点
效率高
使用高传输通信系统
异步
接收方与发送方不需要合作
优点
字符同步简单
双方时钟信号不严格
缺点
每个字符都要添加起止码元，效率低
基带
直接在信道上传输数据
总线型，环形
频带
将数字信号转换为音频信号后再发送和传输，接收端解调
优点
解决了电话系统传输数字信号的问题
多路复用
提高信道利用率
传输介质
有线
双绞线
传输距离远
便宜
抗干扰
可靠
布线容易，利用率高
同轴电缆
传输距离远
便宜
抗干扰
传输速率高
带宽宽
光纤
传输距离远
抗干扰
传输速率高
频带宽
保密性强
轻便，容量大
无线
微波
传输质量稳定
保密性差
隐蔽性差
卫星
抗干扰
可靠
频带宽
通信容量大
误码率低
传播时延长
无线电波
全方位传播
直通线/交叉线
直通线
采用同样线序
A端：568A B端：568A
A端：568B B端：568B
应用场景：不同设备互联
网卡与集线器
路由器
交换机等
交叉线
采用相同线序
A端：568A B端：568B
A端：568B B端：568A
应用场景：相同设备互联
网卡与网卡
集线器和集线器
RS232接口
基本特点
不同设备互联
信号电平值高，易损
传输速率低
抗干扰弱
传输距离有限
应用
串行接口外设连接
连接电缆和机械
局域网
发展
高速局域网
局域网互联技术
发展交换式局域网
分类
以太网（Ethernet）
标准：遵循802.3
分类
标准以太网
快速以太网
千兆以太网
万兆以太网
工作原理
介质访问控制方法
CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测式
解决共享式以太网冲突
工作原理
先听后发
边发边听
冲突停发
随机延迟后重发
优点
节点平等
维护方便
负载小时，速率高
增删容易
缺点
负载大时易冲突
效率低
有效带宽低
无线局域网
标准：遵循802.11
令牌环网
光线分布式接口网络
异步传输网络
MAC地址
概念
物理寻址
物理地址，硬件地址；以太网中成以太网地址
任何网卡的MAC地址唯一
长度为48位（6个字节）
12个16进制数
使用方式
总线或环形
A数据→主机C
网络中的其他主机也会收到
根据本机MAC地址与其进行匹配
成功则接收，不成功则丢弃
VLAN
概念
以局域网交换机为基础
通过交换机实现设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段
特点
不用考虑设备或用户在网络中的物理地址
作用
减少广播报文的不必要扩散
简化管理
增加安全性
分类
基于端口的VLAN
基于MAC
基于网络层
基于IP组播
ADSL
作用
高速传输
打电话上网互不干涉
组网方法
IP
ATM
IMA
网络层
ping
工作原理
1.利用IP地址唯一性给目标IP发送一个数据包
2.对方返回一个同样大小的数据包确定两台计算机是否连接
Tracert
工作原理
1.显示路径的路由器数量
2.确定数据包到达所必需经过的路径
3.指明哪个路由器在浪费时间
ARP
工作原理：通过xx确定MAC地址
ARP请求
ARP响应
子网
IP地址
含义
在Internet上全世界唯一的32位标识符
分类
A 1-127
B 128-191
C 192-223
D 224-239
E 240-255
127.0.0.0 回环地址
缓解IP地址资源枯竭的措施
划分子网
无类域间路由
NAT（网络地址转换）
IPV6 （2的128次方）
写法
八组四个位数的16进制数字
用冒号分隔
路由协议
基本概念
1.路由器从上个接口收到数据包
2.根据目的地址定向并转发到另一个接口
3.数据包转发路径选择的过程
掩码
作用
1.用IP地址的网络号，屏蔽掉IP地址的一部分
2.分离出主机部分和网络部分
路由
静态路由
工作特点
1.手动配置
2.路径相对固定
3.永久存在
4.不可通告
5.单项性
6.接力性
7.递归
8.带宽占用少
9.优先级高
应用场合
网络规模不大
拓扑结构相对固定的网络
动态路由（RIP）
工作原理
网络中的每个路由器都要维护从它到其他每一个网络的距离
特点
1.仅和相邻的路由器交换信息
2.路由器交换的信息是本机路由器 所知道的全部信息
算法
距离矢量
OSPF
工作原理
1.向本自治系统所有的路由器发送信息
2.发送信息是与自治系统所有路由器的链路状态
3.链路状态发生变化，路由器用泛红发送此信息
特点
1.网络拓扑发生变化时，OSPF立刻发送更新报文
2.算法本身保证不会生成自环路由
3.区域划分减少了路由更新时占用的网络带宽
算法
链路状态
应用层
HTTP（端口80）
1.基于客户/服务器
2.面向连接
3
1）通过三次握手，客户与服务器建立TCP连接
2）客户向服务器发出请求
3）服务器响应请求，返回响应文件
4）关闭连接
FTP（端口20 21）
（21）控制连接
发送请求给服务器的控制进程
等待响应
（20）数据传输
1.客户向服务器发送一个文件，服务器向客户发送一个文件
2.服务器向客户发送文件或目录列表
3.连接客户端和服务器的数据传输进程
4.完成文件传送，关闭“数据传送连接”并结束运行
Telent
1.让一台计算机通过网络与远程计算机相连
2.如同终端一样
3.远程计算机可以向本地提供服务
一个邮件系统由aa组成传输
用户代理
信发送/收回到邮件服务器
邮件协议
邮件服务器
1.通过SMTP连接发送到接收者地址的邮件服务器
2.用户利用POP3协议接收邮件
包含了
用户代理
传输代理
接受代理
SMTP（端口25）
建立连接
1.客户请求建立TCP连接
2.连接建立，互通域名
邮件传送
1.客户将邮件源地址，目的地址传送给服务器
2.服务器响应并接收邮件
连接释放
1.客户发出退出命令，服务器响应
2.关闭TCP连接
POP3IMAP
基于客户/服务器模式
POP3特点
1.只要用户从POP3服务器读取了邮件
2.就会把邮件删除
IMAP（比POP3）复杂
优点
用户可以在不同的地方使用不同的计算机查看邮件
缺点
用户没有把邮件复制到自己PC机上，将会一直存放在服务器上
与SMTP区别
1.SMTP是邮件的发送和接受
2.POP3/IMAP是邮件接收方读取邮件的协议
DNS
概念
1.域名系统
2.管理域名的命名
3.管理主机的域名
4.实现主机域名与IP地址的解析
5.使用友好的文字而不是难以记忆的数字来访问Internet上的主机
顶级域名
edu.
cn.
解析方式
正向
域名找IP
反向
IP找域名
DHCP
概念
允许计算机加入新的网络和获取IP而不用手工参与
作用
1.动态主机配置协议
2.为用户自动设置
IP地址
子网掩码
网关
3.统一管理地址的分配
工作原理
四个租约过程
1.客户机请求IP
2.服务器响应请求
3.客户机选择IP
4.服务器确定租约
计网概述
发展四个阶段
1.面向终端的计算机网络
特征：以主机为中心，通过终端与计算机通信
2.分组交换
特征
1.有若干计算机形成一个系统
2.利用通信线路将计算机连接起来
3.实现计算机之间的通信
3.形成体系结构
特征
1.将为数众多的
微型计算机
小型计算机
之间连接起来
工作站
2.以达到资源共享和相互传递信息的目的
4.高速计算机网络
特征
1.综合化
2.高速化
3.全球化
4.智能化
概念（定义）
计算机网络就是将分布在不同地理位置的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件。
三要素
1 两台或两台以上独立的计算机互连接起来才能构成网络，达到资源共享目的。
2 计算机之间要用通信设备和传输介质连接起来。
3 计算机之间要交换信息，网络中的计算机必须有网络协议。
计网功能
1.硬件资源共享
2.软件资源共享
3.用户间信息交换
计网组成
组成部分
硬件
软件
协议
工作方式
边缘
核心
功能组成
通信子网
资源子网
计网分类
范围
广域（WAN）
城域（MAN）
局域（LAN）
个人（PAN）
传输技术
通信子网
资源子网
拓扑
总线
采用一条公共信道，节点通过专门的连接器连接到信道上，信道称为总线
优点
结构简单
易于扩充
缺点
受故障影响范围大，总线一旦出现故障，整个通信线路都将无法运行
维护较难，排除故障时，要将错误隔离到某个网段较难
星型
通过一个中心节点，以点对点的方式连接
优点
结构简单
组网容易
维护简单
控制容易
受故障影响小
好处理介质故障
缺点
集中控制，中心节点负载过重
可靠性低
通信线路利用率低
环形
节点和通信线路连接形成一个闭合的环，环中数据依照一个方向诸葛传输
优点
结构简单
易于实现
传输时延确定
路径选择简单
缺点
一旦某个节点故障，整个通信无法进行
数型
适用于分级管理和控制
优点
成本低
易于推广
缺点
节点较多
速度受限
网状
任何一个结点都有两个或两个以上的结点相连
优点
充分合理利用网络资源
可靠性高
缺点
费用高
维护较困难
结构复杂
使用者
公用
专用
传输介质
有线
双绞线
同轴电缆
光纤
无线
微波
卫星
无线电波