构建计算机网络的必要性

2023-07-09 1928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）。

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？

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。