计算机网络

计算机网络基础应用的思维导图，包括发展、组成、分类、通信方式、技术指标、协议网络体系结构、传输介质、拓展等内容。

计算机网络

发展

数据传输

面相终端的计算机网络

SABRE

计算机-通信路线-终端

计算机通信网络

ARPANET

被称为世界上第一个计算机网络系统

Internet的雏形

分组交换网之父

计算机-通信线路-计算机

资源共享

计算机网络

组成

逻辑

通信子网(低三层)

入网接口，传输

传输线

转接部件

资源子网(高三层)

信息处理，管理

硬件

所有计算机

外部设备

软件

数据

物理

网络硬件

网卡(基本，重要) 不可进行网络互连

服务器(核心) 管理调配资源

工作站

通信设备

网络接入设备

网卡(NIC)(网络适配器)

分类

接口

RJ-45、AUI、BNC、ST、SC、USB、无线网卡

总线

ISA、EISA、VESA、PCI、PCI-E、PCMCIA

速率

10Mbps、100Mbps、1000Mbps、 10/100/1000Mbps

调制解调器(MODEM)“猫”(调制器、解调器)

下行速率：56Kbps

数字信号与模拟信号的转换

网络连接设备

中继器(Repeater)

物理层

集线器(HUB)

物理层

交换机(Switch)

数据链路层

功能

地址学习：源MAC地址

数据帧转发/过滤：目的地址

避免环路：划分冲突域作用

交换方式

直接交换方式

不进行差错校验，目的主机进行校验

可靠性低，效率高

存储转发方式

完整数据帧

可靠性高，效率低

碎片隔离方式(改进的直接交换方式/无碎片直通)：只检查前64B

管理

带外

初始

串口RS-232-C，通过Console

带内

Telnet程序登录

HTTP协议访问

厂商配置

多个冲突域一个广播域

网桥(Bridge)

数据链路层

连接两个或以上的同构网

通过Mac地址对数据过滤和存储转发

多个冲突域一个广播域

路由器(Router)

网络层

又称网关设备

功能

实现异/同构网的连接

数据处理和网络管理

分类

功能

核心级路由器

企业级路由器

接入级路由器

结构

模块化路由器

非模块化路由器

多个冲突域多个广播域

网关(协议转换器)

4-7层

传输媒体

网络软件

网络系统软件

网络操作系统

UNIX:跨多种机型

LINUX开放源代码

NetWare：：由Novell开发

Windows Server：用于微机

网络协议

通信控制软件

管理软件

网络应用软件

浏览器、即时通信软件、邮件收发软件

网络数据库软件

分类

范围

局域网：＜10km

城域网：几千米-十几千米

广域网：几十千米-几千千米

交换

电路交换：一条通道，延迟小

报文交换：完整报文，长度不限，延迟大

分组交换：一小块(等长)发送(兼有)

数据报(短报文) UDP

虚电路 TCP

传输技术

广播式

点对点式(星，树，网) 采用

分组存储转发

路由选择技术

工作模式

对等网(小型)：操作系统必须一致，无主从之分

C/S(大型)：Internet服务方式

性质

公用

专用

传送技术

同步传输 单位：数据块(分组/报文)

异步传输 单位：字符(字节)

拓扑

局域网

总线型

星状 中心节点

集线器

物理：星状

逻辑：总线型

交换机

环状

树状

上下节点交换

广域网

网状 采用

路由选择算法

流量控制

通信方式

并行传输

单位：字节

短距离

串行传输

位

长距离

传输方向

单工通信(只接不发，或只发不接)

半双工通信(双向通信，但不能同时)

全双工通信(可同时通信)

信号

模拟信号

连续

长距离

数字信号

离散

短距离

衰减更大

技术指标

传输速率

每秒所传的二进制比特数

bps

1kbps=1000bps

1Mbps=1000kbps

1Gbps=1000Mbps

信道容量(网络带宽)

单位时间内传输的最大二进制比特数

bps

传输速率＜=信道容量

吞吐量

单位时间内通过某个网络(信道、接口)的实际数据量

bps

信道带宽

最大频率-最小频率

Hz

1kHz=1000Hz

1MHz=1000kHz

1GHz=1000MHz

误码率

传输二进制数据位时出现的错误的概率

＜10⁻⁶

错误位数/传输总位数

协议网络体系结构

组成

TCP/IP

OSI/RM(开放系统互连参考模型

协议与划分

三要素

语法

结构与格式

表示层

语义

控制信息，动作及响应，每个部分的意义

应用层

时序(同步)

实现事件的顺序

分层目的

易于实现

选择最适合的实现技术

灵活性好

易于交流，理解和标准化

TCP/IP协议

应用层

应用层

是用户使用网络功能的接口

协议

HTTP(80)、FTP(上传：20/下载：21)、Telnet(23)、SSH(22)

SMTP(25)、POP3(110)、IMAP、DNS(53)

DHCP(服务器：67/客户机：68)、TFTP、SNMP

表示层

转换数据服务

数据压缩和解压，加密和解密，编码

会话层

访问验证，会话管理

报文(message)

传输层

协议

TCP、UDP

端到端的数据传输

数据段(Segment)

网际层

协议(网络层)

IPX、RIP、OSPF、GMP

IP、ICMP、ARP、RARP、IGMP

网间互连，拥塞控制，流量控制，死锁处理

分组/数据包(packet)

解决不同Ip地址的计算机通信问题

网络接口层

数据链路层

点到点的传输

物理地址寻址，数据成帧，流量控制，数据检错，数据重发

帧(frame)

物理层

机械、电气、功能和规程特性

建立、维护和拆除物理链接

比特(bit)

传输介质

有线

双绞线

便宜，短距离传输

非屏蔽双绞线(UTP)

屏蔽双绞线(STP)

互相缠绕的目的：降低电磁干扰

连接方法

直通线(相同标准，不同设备)

交叉线(不同标准，相同设备)

T568A

T568B(工业标准)

同轴电缆

大多传输摸拟信号

阻抗

75Ω(宽带)

有线电视网络

传输模拟

50Ω(基带)

计算机网络

传输数字

分类

粗缆(10base-5)

接口：AUI

最大距离：500

细缆(10base-2)

BNC

185(≈200)

光纤(光缆、光导纤维)

单根：单向，每根光缆必须是成对的

分类

单模光纤(SMF)

光源：发光二极管(LED)

带宽大，容量大，传输距离远

多模光纤(MMF)

激光二极管(LD)

最好。缺点：机械特性(不能折，不能弯)

无线

无线电波、微波、红外线

拓展

5G：10Gbps 4G：100Mbps

大数据(Big Data)

分布式架构

依托云计算的分布式处理

分布式数据库

云存储

虚拟化技术

云计算

虚拟化

分布式

区块链(Block Chain)

去中心化

数据特点

不可伪造

全程留痕

可以追溯

公开透明

集体维护

物联网

射频识别

传感器

全球定位