【计算机网络之基础篇】计算机网络TCP/IP体系结构及各层协议概述

た入场券 2023-09-27 17:02 152阅读 0赞

**目录**

一、计算机网络的定义

二、计算机网络的分类

2.1 计算机网络分类

2.2 广域网和局域网概述

2.2.1 局域网LAN概述

2.2.2 广域网WAN概述

三、计算机网络体系结构

四、TCP/IP模型

应用层

传输层

网络层

网络接口层

五、OSI模型与TCP/IP模型各协议总结

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## 一、计算机网络的定义 ##

计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。

计算机网络组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质及相应的应用软件四部分。

##  ##

## 二、计算机网络的分类 ##

### 2.1 计算机网络分类 ###

（1）按交换技术分类：电路交换网络，报文交换网络 和 分组交换网络

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（2）按使用者分类：公用网和专用网

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(3) 按传输介质分类：有线网络和无线网络

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（4）按覆盖网络分类：广域网WAN 、局域网LAN、城域网MAN和个域网PAN

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(5) 按覆盖网络分类：总线型网络、星型网络、环型网络和网转型网络

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### 2.2 广域网和局域网概述 ###

#### 2.2.1 局域网LAN概述 ####

局域网LAN: Local Area Network，简称LAN。 Local 即标识了局域网是本地，局部组建的一种私有网络。局域网内的主机之间能方便的进行网络通信，又称为内网；局域网和局域网之间在没有连接的情况下，是无法通信的。

**局域网的连接方式：**

**1. 基于网线直连**

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**2.基于集线器组建**

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**3.基于交换机组建**

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**4.基于集线器和交换机组建**

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#### 2.2.2 广域网WAN概述 ####

广域网，即 Wide Area Network，简称WAN。 通过路由器，将多个局域网连接起来，在物理上组成很大范围的网络，就形成了广域网。广域网内部的局域网都属于其子网。

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## 三、计算机网络体系结构 ##

计算机常见的网络体系结构有**OSI 体系结构**和**TCP/IP体系结构** ，其中

**OSI** 体系结构**从下到上**包括**：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。**

**TCP/IP**体系结构**从下到上**包括**：网络接口层(物理层和数据链路层）、网络层、传输层和应用层**

TCP/IP体系结构在生活中是较多使用和常见的

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## 四、TCP/IP模型 ##

##  ##

TCP/IP模型由网络接口层、网络层、传输层和应用层组成，接下来详解各个层具体协议

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### **应用层** ###

应用层处于TCP/IP模型的最上层，也是我们用户能直接接触到的应用层，我们日常生活中使用的各种软件都是在应用层上。**应用层只关注为用户提供应用的功能，比如HTTP协议（超文本传输协议）、FTP（文件传送）、Telnet（远程控制协议）、DNS（域名解析协议****）、SMTP（邮件）等等。**当两个设备的应用软件想要发生数据通信时，此时就需要下一层传输层去传输通信，而**应用层是不用去关心传输层是怎么去传输数据通信的。**

举个例子：我们去寄快递，只需要把快递交给快递员，而快递是通过何种方式送到目的地不是我们需要考虑的事情。

**在TCP/IP体系结构中，只有应用层是工作在操作系统的用户态，而其他层是工作在操作系统的内核态。**

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### 传输层 ###

##  ##

应用层在进行设备通信时会把通信数据包传给传输层，传输层负责给应用层提供网络支持。

**传输层有两个传输协议：TCP协议和UDP协议。**

**TCP协议：传输控制协议 （Transmission Control Protocol）**

**UDP协议：用户数据报协议（User Datagram Protocol）**

TCP协议与UDP协议的区别：（后续文章重点介绍TCP/UDP，本文做简单概述）

**TCP协议是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议**。

**UDP协议是一种无连接的传输层通信协议，提供面向事务的简单不可靠信息传送服务**

在大部分应用使用的传输协议中，大多数使用的是TCP协议，因为TCP协议传输数据包比UDP协议更加可靠。

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### 网络层 ###

在现实中的网络环节通信是十分复杂的，一个设备的数据要传输给另外一个设备，其中就需要进行各种各样的路径选择和，而传输层是应用与应用之间进行数据传输的媒介，帮助进行应用之间的通信。我们更希望传输层能更好的服务于应用层，不用去处理太多的事情，因此**真正进行数据传输功能的是网络层。**

网络层最常用的协议是**IP协议**（Internet Protocol 网际互连协议），网络层负责进行数据之间的传输，此时将一个设备的数据传输到另外一个设备，此时网络层又是如何从这么多的设备中找到正确的传输设备？因此就使用IP协议给每一个设备分配一个IP地址，通过寻找对应的IP地址来找到正确的传输设备。

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### 网络接口层 ###

**网络接口层**是TCP/IP与各种LAN或WAN的接口。 网络接口层在发送端将网络层的IP数据报封装成帧后发送到网络上，所以说网络接口层负责的主要是为网络层提供【链路级别】传输的服务，负责在以太网、WIFI这样的底层网络上发送原始数据包，工作在网卡这个层次，使用MAC地址来标识网络上的设备。

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## 五、OSI模型与TCP/IP模型各协议总结 ##

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**①物理层：主要定义物理设备标准，如网线的接口类型、光纤的接口类型、各种传输介质的传输速率等。**它的主要作用是传输比特流（就是由1、0转化为电流强弱来进行传输，到达目的地后再转化为1、0，也就是我们常说的数模转换与模数转换）。这一层的数据叫做比特。

**②数据链路层：定义了如何让格式化数据以帧为单位进行传输，以及如何让控制对物理介质的访问。这一层通常还提供错误检测和纠正，以确保数据的可靠传输**。如：串口通信中使用到的115200、8、N、1

**③网络层：在位于不同地理位置的网络中的两个主机系统之间提供连接和路径选择**。Internet的发展使得从世界各站点访问信息的用户数大大增加，而网络层正是管理这种连接的层。

**④传输层：定义了一些传输数据的协议和端口号（WWW端口80等），如：TCP（传输控制协议，传输效率低，可靠性强，用于传输可靠性要求高，数据量大的数据），UDP（用户数据报协议，与TCP特性恰恰相反，用于传输可靠性要求不高，数据量小的数据，如QQ聊天数据就是通过这种方式传输的）。 主要是将从下层接收的数据进行分段和传输，到达目的地址后再进行重组。**常常把这一层数据叫做段。

**⑤ 会话层：通过传输层(端口号：传输端口与接收端口)建立数据传输的通路。**主要在你的系统之间发起会话或者接受会话请求（设备之间需要互相认识可以是IP也可以是MAC或者是主机名）。

**⑥ 表示层：可确保一个系统的应用层所发送的信息可以被另一个系统的应用层读取。**例如，PC程序与另一台计算机进行通信，其中一台计算机使用扩展二一十进制交换码(EBCDIC)，而另一台则使用美国信息交换标准码（ASCII）来表示相同的字符。如有必要，表示层会通过使用一种通格式来实现多种数据格式之间的转换。

**⑦ 应用层：是最靠近用户的OSI层。这一层为用户的应用程序（例如电子邮件、文件传输和终端仿真）提供网络服务。**

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