计算机网络概述

Posted by Young Ken on 2018-01-22

计算机网络概述

17年读了一些网络方面的书籍,觉得有了点收获,想把自己总结的经验分享给大家。

机会成本

先假设你的收益是学会了计算机网络,得到这个收益的方式有两种,一个是通过听这一系列的分享,第二个是自学,再假设你付出的成本都是时间,我们计算一下两个选择的机会成本。

  • 听分享

    这一系列分享的总课时10(上下浮动不大),每次讲解时间大概60分钟(这个时间我猜的,只有参考价值)那么你的时间付出就是10 * 60 = 600分钟。

  • 自学

    你可以自学,自学的成本是多少呢?我们可以算一下,如果想学好计算机网络,应该至少读一本书《计算机网络》第五版,这本书豆瓣评分9.1。但是这本书有足足的753页,如你是一个读书高手,那么想用600分钟读完,也就是每页花费的时间是,大概每页1分钟(大学快考的时候才会有这样的读书效率),如果你能很容易完成这个挑战,那么你就可以不用来听这个分享。当然读一本书想把网络看懂还是比较难的,至少读两本,还要查一些资料,这样的机会成本非常高了。

概述

计算机的诞生

可以看TED的讲解。

网络的诞生

  • 计算机之间的通讯

    每个计算机都能提供不同的服务,比如A计算机能提供加法服务,B计算机能提供减法服务。你有个任务,这个任务是1+7-5,你必须在A计算机上计算出1+7的结果,再用B计算机计算8-5。如果A和B计算机在都在你的办公室还好,如果在不同的城市,这个时候就尴尬了。怎么解决这一的问题,我们把A计算机个我的计算机(客户端)相连,再把B计算机和我的计算机相连,这一把A的计算结果告诉B,就能达到计算机加法和减法的目的了。

  • 计算机网络的诞生

    在20世纪70年代,人们开始研究不同厂商的计算器之间的通讯方式,包括大型计算机和小型计算机之间的通讯。

协议的概述

为了让各种计算机之间进行通讯,人们定义了一些约定,这些约定叫做协议

OSI模型

计算机网络的OSI模型(Open System Interconnection Reference Model)开放式系统互联通信参考模型,为基础进行探讨,并且采用之下而上的方式,先简单介绍一下我们的OSI模型。

  1. 物理层
    我们将从傅里叶分析开始,证明网络的通信的可行性,光纤为啥比铜线传输数据快等等。

  2. 数据链路层

    这里我们将第一次接触网络中的帧的概念,并且会研究一下纠错码,实现我能的第一个协议。

  3. 网络层

    这个最重要的就是路由算法,路由怎样高效的进行数据交换,以及网络的拥塞控制。

  4. 传输层

    如你的包丢了,怎么办?我们将在这章找到答案,TCP个UDP什么区别,我们将再讨论三次握手而不是四次等等问题?

  5. 会话层,表示层,应用层(应用程序)

给朋友发个邮件(简述网络传输过程)

我想给我的朋友发个邮件,我想买本海贼王漫画,邮件内容是”早上好“。这几个字是怎样通过网络发出去的呢,我的朋友又是怎么接到这个邮件的。

TCP/IP诞生

最初的网络是应用于军方的技术,开始的时候一个是星型的网络结构,这样一旦一个节点被关闭,可能导致整个网络瘫痪,于是人们采用了多个节点链接的方式。这个多节点链接方式的第一个项目是ARPANET项目,当人们想把这个网网络链接起来就需要协议,这个协议就是TCP/IP协议。

TCP/IP的定义

利用IP进行通信时所必须的协议群或则被叫做网际协议族

TCP/IP模型

用TCP/IP发邮件

  • 应用程序处理

    应用程序对文字进行处理,变成字节流,中文一般用UTF-8,这个是表示层做的事情。什么时候发送数据和接受数据,这个是会话层做的事情。

  • 传输层处理

    数据添加TCP的头,TCP头包括,发送端端号和接受端端口号,序号校验和。

  • 网络层

    在数据上接着添加IP头,IP头包括了接受端和发送端的的IP地址。

  • 驱动层

    接着给数据添加头,这个头包括了Mac地址。

这包(准确的说是帧)被计算机发送出去,通过找这台计算机的路由表,找到了出口路由器,路由器通过找自己的路由表找到了接受机器的计算机(真幸运这么快就找到了),下面就是包的反解。

两个协议的区别

  • OSI模型有更好的扩展性,因这模型是先有模型后进行设计的,但是TCP/IP是先有协议后抽象的模型。
  • OSI7层,TCP/IP4层。
  • OSI的网络层支持有链接和无连接的的通信,但是传输层只支持面向链接的服务。但是TCP/IP网络层只支持面向无连接的通信,但是传输层支持两种方式通信。

网络概述

  • 中继器

    这是一个物理层的设备,在网络传输中,信号会有损失,这样需要一个设备放大信号,这个放大信号的设备叫做中继器。中继器不对网络的对错进行校验,只要有数据就传输。其实在早期的电话网络中有个设计交接继电器,同中继器起到相同的作用。

  • 网桥/2 层交换机

    处于OSI模型的第二层,如果数据帧出现问题,把数据帧抛弃,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发。

  • 路由器/ 3层交换机

    根据IP对数据包进行转发的设备,这个设备属于网络层。

  • 4~7层交换机

    负载均衡服务器,处理传输层以上各网络协议的传输设备。

  • 网管

    不同协议之间的翻译和数据转发工作,通常是表示层和应用层,也用于代理。

  • 互联网

    链接全世界的计算机网络。

小概念

  • 有连接

    典型的电话,这个通信方式独占线路。

  • 无连接

    不用管对方是否存在,我就是发送数据,快递就是一个典型的无连接。

参考