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计算机网络原理

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密战 发表于 2021-1-1 10:31:43 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
盘算机网络原理

一、概述

1.1 盘算机网络在信息时代中的作用



  • “三网”
       网络范例传输介质提供服务电信网络电话线、光纤电话、电报以及传真等服务有线电视网络同轴电缆电视节目盘算机网络双绞线、光纤传送数据文件、从网上获取图像、视频等文件
1.2 因特网概述



  • 网络的网络
    (1)**网络(network)由若干结点(node)和连接这些结点的链路(link)**组成。
    (2)网络的结点可以是盘算机、集线器、互换机或路由器等。
    (3)互联网(internet)是“网络的网络”(network of networks),因特网(Internet)是世界上最大的互连网络。
    (4)连接在因特网上的盘算机都称为主机(host)。
  • 因特网发展的三个阶段
       阶段网络名用途协议更多第一阶段ARPANET(单个分组互换网)军用TCP/IP无第二阶段NSFNET(国家科学基金网)科研TCP/IPNSFNET是一个三级结构的因特网,此时美国军网(MILNET)诞生第三阶段Internet(多层次ISP结构的因特网)商用TCP/IP出现因特网服务提供者(ISP),即网络运营商
1.3 因特网的组成



  • 因特网分为边沿部分和焦点部分两大块
    (1)边沿部分:由所有连接在因特网上的主机(手机、PC、服务器等)组成。
    (2)焦点部分:由大量网络和连接这些网络的路由器组成,为边沿部分提供服务(提供连通性和互换)。
  • 在网络边沿的端系统中运行的步调之间的通信方式通常可分别为两大类:客户服务器方式(C/S方式)和对等方式(P2P方式)。
  • 三种互换方式
       互换方式特点应用电路互换整个报文的比特流一连地从源点直达终点,似乎在一个管道中传送有线电话报文互换整个报文先传送到相邻结点,全部存储下来后查找转发表,转发到下一个结点(存储转发)电报、物流分组互换单个分组(整个报文的一部分)传送到相邻结点,存储下来后查找转发表,转发到下一个结点Internet
1.4 盘算机网络在我国的发展



  • 1994年4月20日我国用 64 kb/s 专线正式接入因特网
1.5 盘算机的种别



  • 盘算机网络的界说(自己明确):使用通信线路和通信设备,将地理位置差别的、功能独立的多台盘算机互连起来,以功能完善的网络软件来实现资源共享和信息通报,就构成了盘算机网络系统。
  • 网络的分类
       网络范例简称作用范围个域网(Personal Area Network)PAN10 m左右局域网(Local Area Network)LAN1 km左右城域网(Metropolitan Area Network)MAN550 km左右广域网(Wide Area Network)WAN通常为几十到几千千米
  • 把用户接入因特网的网络就是接入网AN(Access Network),它又称为当地接入网或住民接入网。(ISP的出现)
1.6 盘算机网络的性能



  • 速率
    (1)比特(bit)是盘算机中数据量的单位
    (2)网络技能中的速率指的是连接在盘算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率,称为数据率或比特率。
    (3)速率往往是指额定速率或标称速率。
    (4)速率的单位是b/s(比特每秒,或bit/s)。
  • 带宽(band width)
    (1)指信号所占据的频带宽度;在被用来形貌信道时,带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。对于模仿信号而言,带宽又称为频宽,以赫兹 (Hz)为单位。对于数字信号而言,带宽是指单位时间内链路能够通过的数据量。例如ISDN的B信道带宽为64 kbps(kb/s)。
  • 吞吐量(through put)
    (1)表现在单位时间内通过某个网络(或信道、接口)的数据量。
    (2)吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。
  • 时延(delay或latency)
    (1)指数据(一个报文或分组,甚至比特)从网络(或链路)的一端传送到另一端所需的时间。
1.7 盘算机网络体系结构的形成



  • OSI七层协议体系结构
       OSI层次封装单位所在标识设备主要协议主要功能7应用层数据报文历程号网关HTTP、FTP、DNS应用层包罗用户应用步调和协议6表现层数据报文历程号SNMP、TELNET数据加密与数据压缩、语法表现与连接受理5会话层数据报文历程号SMTP、POP3会话链接的恢复与释放、对会话举行分段、同步等4传输层数据报文或数据段端标语TCP、UDP提供端到端之间可靠透明的数据传输,分段与重组、不对控制及流量控制,包管数据传输正确完整性3网络层数据包或数据分组IP所在路由器IP、ICMP路径的选择、网络连接的多路复用、不对的检测与恢复、排序与流量控制、服务选择2数据链路层数据帧MAC所在互换机、网桥IEEE802系列、PPP、HDLC把不可靠信道变为可靠信道,将比特组织成帧,在链路上提供点到点的帧传输,不对控制、流量控制等1物理层比特流bit流中继器、集线器IEEE802系列提供物理通路、二进制数据比特传播输,界说机器/电气特性和接口
  • TCP/IP体系结构
       层次4应用层3传输层2网络层1网络接口层
二、物理层

2.1 物理层的基本概念



  • 物理层思量的是怎样才能在连接各种盘算机的传输媒体上传输数据比特流,而不是指具体的传输媒体。
2.2 数据通信的底子知识



  • 数据通信系统的模子
    (1)一个数据通信系统可分别为三大部分,即源系统(或发送端、发送方)、传输系统(或传输网络)和目的系统(或吸收端、吸收方)。
    (2)源系统包罗源点(source)【源点设备产生要传输的数据,源点又称源站,或信源】和发送器。
    (3)目的系统包罗吸收器和终点(destination)【终点设备从吸收器获取传送来的数字比特流,然后把信息输出】。
    (4)模仿信号(一连信号):消息的参数的取值是一连的。
    (5)数字信号(离散信号):消息的参数的取值是离散的。
  • 有关信道的几个基本概念
    (1)通信的三种基本方式
       通信方式特点应用单向通信(单工通信)只能有一个方向的通信而没有反方向的交互寻呼机双向交替通信(半双工通信)通信的双方都可以发送信息,但不能双方同时发送(也不能同时吸收)对讲机双向同时通信(全双工通信)通信的双方可以同时发送和吸收信息手机(2)基带调制和带通调制【考曼彻斯特编码(1:先高后低,0:先低后高)和差分曼彻斯特编码(1一样,0相反)】
  • 信道的极限容量
    (1)信噪比(dB)= 10lg(S/N)(dB)
    (2)香农公式:(信道极限传输速率)C = Wlog2(1+S/N)(b/s)【W为信道的带宽(以Hz为单位)】
    2.3 物理层下面的传输媒体

    (1)传输媒体可分为导向传输媒体(有线)和非导向传输媒体(无线)
    (2)导向传输媒体
       传输介质名词表明无屏蔽双绞线(UTP)一种由四组两条一对地相互缠绕并包装在绝缘管套中的铜线所组成的广泛用于数据传输的质线材屏蔽双绞线(STP)一种由四组两条一对地相互缠绕并包装在绝缘管套中的铜线组成,同时外面加上一层用金属丝编织成的屏蔽层的广泛用于数据传输的质线材同轴电缆由内导体铜质芯线(单股实心线或多股综合线)、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层(也可以是单股的)以及掩护塑料外层所组成,具有很好的抗干扰性,被广泛用于传输较高速率的数据光缆光纤通常由非常透明的石英玻璃拉成细丝,主要由纤芯和包层构成双层通信圆柱体,而光缆则是由一捆光纤组成
2.4 信道复用技能



  • 频分复用(FDM)
    将用于传输信道的总带宽分别成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输1路信号。频分复用要求总频率宽度大于各个子信道频率之和,同时为了包管各子信道中所传输的信号互不干扰,应在各子信道之间设立隔离带,这样就包管了各路信号互不干扰(条件之一)。频分复用技能的特点是所有子信道传输的信号以并行的方式工作,每一路信号传输时可不思量传输时延。
  • 时分复用(TDM)
    高速信道根据时间分别成多个时隙供多个低速信道轮流使用,在一个时隙内,只能有一个低速信道占有高速信道的资源。
  • 波分复用(WDM)
    波分复用技能就是光的频分复用,将差别的光波光纤分别为一些差别的通信通道,使用光波来将通信的信号传输到终端的吸收器,再将这些信号合并起来运用光纤举行传输到吸收的终端,再在吸收终端将光所载的光波分开举行使用的复用方式。其特点是使用光纤来同时传输多个频率很靠近的光载波信号,使得光纤的传输本领成倍的提高。
  • 码分复用(CDM)【码分多址(CDMA)】
    采用扩频通信技能,各个低速信道可以在同一个地方同时使用相同的频率举行通信,差别的低速信道通过采用差别的所在码复用整个频段。
2.5 宽带接入技能



  • 非对称数字用户线(ADSL)
    把上行(用户到ISP)和下行(ISP到用户)带宽做成不对称的,采用频分多路复用技能把平凡的电话线分成了电话、上行和下行三个相对独立的信道,从而制止了相互之间的干扰。
三、数据链路层

3.1 使用点对点信道的数据链路层



  • 数据链路
    (1)链路:从一个结点到相邻结点的一段物理线路,而中间没有任何其他的互换结点。链路只是一条路径的组成部分。
    (2)数据链路:除了必须有一条物理线路外,还必须有一些须要的通信协议来控制这些数据的传输,若把实现这些协议的硬件和软件加到链路上,就构成了 数据链路。
  • 点对点协议PPP(Point-to-Point Protocol)
    工作在数据链路层(以OSI参考模子的观点),它通常用在两节点间创建直接的连接,并可以提供连接认证、传输加密以及压缩。由以下三个部分组成:
    ①一个将IP数据报封装到串行链路的方法。
    ②链路控制协议LCP
    ③网络控制协议NCP
3.2 使用广播信道的数据链路层



  • 局域网的数据链路层
    (1)以太网(Ethernet)(802.3尺度)
    (2)局域网的数据链路层分为两个子层:
    ​ ①逻辑链路控制LLC(Logical Link Control)子层
    ​ ②媒体接入控制MAC(Medium Access Control)子层
  • CSMA/CD(载波监听多点接入/碰撞检测)协议:使用CSMA/CD协议的以太网不大概举行全双工通信而只能举行双向交替通信(半双工通信)。
3.3 使用广播信道的以太网



  • 10BASE-T
    (1)10:数据率(Mbps)
    (2)Base:基带或宽带(Base / Broad)
    (3)T:介质或段最大长度(百米)【T:双绞线(100米) F:光纤 X:同轴电缆(粗同轴电缆:500米,细同轴电缆:200米)】
  • 以太网的MAC层
    (1)在局域网中,硬件所在又称为物理所在或MAC所在(因为这种所在用在MAC帧中)
3.4 扩展的以太网


四、网络层

4.1 网络层提供的两种服务



  • 虚电路服务和数据报服务
    (1)虚电路服务:先连接,再通信(面向连接,网络提供可靠交付)【连接:非物理连接(逻辑连接) 应用:ATM(协议),帧中继FR(协议)】
    (2)数据报服务:无连接,不可靠【通信之前无需连接,两端主机提供可靠交付】
4.2 网际协议IP



  • 虚拟互联网络
    (1)间接交付:网络所在 直接交付:主机所在
  • 分类的IP所在
    (1)IP所在::={,}
    (2)各类IP所在
       种别网络号字段和主机号字段A类所在前1位是0,net-id为8位,host-id为24位B类所在前2位是10,net-id为16位,host-id为16位C类所在前3位是110,net-id为24位,host-id为8位D类所在前4位是1110,用于多播(一对多通信)E类所在前4位是1111,保留为以后使用(3)0.0.0.0——①当前主机 ②默认路由
    (4)IP所在是标记一个主机(或路由器)和一条链路的接口。
  • 所在剖析协议ARP和逆所在剖析协议RARP
    (1)所在剖析协议ARP:是一种通过剖析网络层所在来找寻数据链路层所在的网络传输协议,其基本功能为透过目的设备的IP所在,查询目的设备的MAC地 址,以包管通信的顺利举行。
    (2)逆所在剖析协议RARP:是一种网络协议,使用与ARP相同的报头结构,作用与ARP相反。RARP用于将MAC所在转换为IP所在
    (3)ARP和RIP不能封装在IP报文中。
    (4)常用协议与字段值
       协议名协议字段值ICMP1IGMP2TCP6EGP8IGP9UDP17IPv641OSPF89
4.3 分别子网和构造超网



  • 网络所在和主机所在的盘算
  • 子网分组转发
  • 构造超网
4.4 网际控制报文协议ICMP

4.5 内部网关协议RIP

4.6 网际组管理协议IGMP

4.7 虚拟专用网VPN

五、运输层



  • 运输层协议概述
    (1)TCP和UDP
    (2)常用端标语
       应用步调熟知端标语FTP21TELNET23SMTP25DNS53TFTP69HTTP80SNMP161SNMP(trap)162
  • 传输控制协议TCP
    (1)套接字 socket = (IP所在:端标语)
    (2)TCP的连接创建
六、应用层



  • DNS、FTP、TELNET
  • URL的一般形式:://:/
七、网络安全



  • 盘算机网络通信面临的四种威胁
    (1)主动攻击:篡改、申断、伪造
    (2)被动攻击:截获

来源:https://blog.csdn.net/weixin_44421949/article/details/111821257
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