构建计算机网络的必要性

2023-07-09 1915阅读
一般而言,用户的设备具有TCP/IP协议来连接互联网。TCP/IP的网络接口层并没有规定使用哪种网络结构。IP层一方面负责不同网络接口的互连,另一方面向应用层提供服务。计算机网络是一个非常复杂的系统。分层可以将一个巨大的数学问题转化为几个较小的局部问题,易于处理和研究。使用什么样的传输介质,使用什么样的物理接口,用什么样的信号来表示bit 0和bit 1。如何识别网络中的每台主机?网络层解析IP头,提取目的地址,然后查找路由表确定转发端口。数据链路层去掉ETH头尾并发送给网络层。协议是水平的,服务是垂直的。业务数据单元SDU:在同一系统中,各层之间交换的数据包称为业务单元数据。

常见的计算机网络架构

OSI架构:物理层数据链路层网络层→传输层→会话层→表示层→应用层

TCP/IP体系结构:网络接口层→互联网层→传输层→应用层

一般而言,用户的设备具有TCP/IP协议来连接互联网。 TCP/IP的网络接口层并没有规定使用哪种网络结构(WIFI、有线宽带等)。

构建计算机网络的必要性

IP层一方面负责不同网络接口的互连,另一方面向应用层提供服务。

原理架构:应用层←传输层←网络层←数据链路层←物理层

构建计算机网络的必要性

计算机网络是一个非常复杂的系统。 分层可以将一个巨大的数学问题转化为几个较小的局部问题,易于处理和研究。

下面介绍计算机网络面临的主要问题:

1、物理层

使用什么样的传输介质,使用什么样的物理接口,用什么样的信号来表示bit 0和bit 1。

2.数据链路层

如何识别网络中的每台主机(主机寻址问题)?

如何从信号所代表的比特流中区分地址和数据?

如何协调主机正在使用总线?

数据链路层是如何实现的?

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3、网络层

互联网是由很多网络组成的,那么如何表示互联网中的每个网络、每个主机呢? (网络和主机交织的问题,例如 IP 地址)

源主机和目的主机之间往往有多条链路,那么他如何选择路由呢?

4、传输层

如何表示主机上不同的应用程序,例如主机上收到一条消息,该消息应该由QQ还是微信处理?

如果出现传输错误怎么办?

5、应用层

通过应用进程之间交换信息来实现网络应用

计算机网络体系结构分层思维示例

主机向Web服务器发送请求,Web服务器收到请求后将请求发送给浏览器,浏览器解析信息并出现网页。

它本质上是主机中的浏览器和Web应用程序交互的过程。

那么,架构的各层发挥什么作用呢?

从主机端的架构自上而下的顺序来看,应用层根据HTTP协议构造HTTP请求消息,然后应用层将HTTP消息传递给传输层进行处理,传输层添加一个TCP报文加在HTTP报文上,称为TCP报文段(TCP报文头区分应用进程,实现可靠传输); 然后传输层将TCP报文段传递给网络层进行处理,网络层在TCP报文段上添加IP报头,使其称为IP数据报(实现它们可以被路由器转发)。 然后由ETH头和ETH尾组成一个帧(头使帧能够在网络上传输,尾用于检查是否有错误)。 然后数据链路层将帧传递到物理层,物理层添加前导码(为接收方准备接收的前导码),然后将其转换为信号并发送给路由器。

路由器的处理过程是:物理层去掉前导码使其成为帧,数据帧链路去掉ETH头尾(成为IP数据报)交给网络层。 网络层解析IP头,提取目的地址,然后查找路由表确定转发端口。 然后网络层传给数据链路层,数据链路层加上ETH头和ETH尾,成为一帧,然后传给物理层,物理层加上前导码,然后就有数据了添加位码 流被转换为信号并发送给服务器。

服务器的处理过程为:物理层将信号转换为比特流,去掉前导码后发送到数据链路层。 数据链路层去掉ETH头尾并发送给网络层。 层,传输层去掉TCP,交给应用层。 然后应用层正在处理HTTP报文段。

然后服务器将处理后的数据以同样的方式发送给主机。

构建计算机网络的必要性

构建计算机网络的必要性

计算机网络结构中的常用名词

实体:任何可以发送或接收信息的硬件或软件进程。

对等实体:与双方处于同一层次结构的实体

协议:控制两个对等实体之间通信的逻辑集合

构建计算机网络的必要性

上述逻辑沟通在现实中并不存在,只是为了方便我们工作而想象出来的。

协议三要素:语法、语义、同步

语法:定义交换信息的格式

语义:发送方和接收方要完成的操作

同步:定义双方发送和接收的时序关系

服务:两个对等实体之间的逻辑通信使本层能够向上层提供服务

要实现这个协议,还需要使用下层提供的服务。 协议是水平的,服务是垂直的。

服务接入点:同一系统中相邻两层实体之间交换信息的逻辑接口,用于区分不同的服务

服务原语:上层必须与下层交换一些命令才能使用下层提供的服务。 这些命令称为服务原语。

协议数据单元 PDU:在对等层之间传输的数据包称为修改协议数据单元。

业务数据单元SDU:在同一系统中,各层之间交换的数据包称为业务单元数据。

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