计算机网络部分知识梳理

当下，网络的发展正处在第四阶段，并具有向第五阶段发展的趋势。互联网普遍所使用的经典计算机网络体系结构，是采用1983年的TCP/IP模型架构。TCP/IP模型的网络共分4层：网络接口层、网络层、运输层、应用层。相对OSI模型的网络，TCP/IP模型的网络接口层将OSI模型中的物理层和数据链路层进行合并，TCP/IP模型的网络层和运输层与OSI模型网络层和运输层基本相近，TCP/IP模型的应用层合并了OSI模型中会话层、表示层和应用层。TCP/IP模型的应用是基于协议而形成的，也就意味着模型的每一层和协议之间是一一对应的关系，也只有TCP和IP的网络协议适用于该模型下。

（三）协议三要素

协议的三要素包括了语义、语法、同步。语义固定了发出对应信息后做出对应的响应；语法规定了通信双方采取的数据与控制信息的格式、编码及信号电平等通信的具体方式；同步指定了事件实现的顺序，协调数据的传输。

（四）网络的组成

网络的组成又可分为边缘和核心部分，网络边缘部分可以描述为网络世界与现实世界的大门，是由一台台计算机和其它设备作为主机所构成的，其中主机又可细分为客户端和服务端，而主机亦可既作为客户也作为服务器。网络核心部分可以抽象成网络世界的运行机制，这个机制是由一台台路由器所连接起的网络，通过TCP/IP中的各层协议，实现分组交换转发报文信息，为网络的边缘提供服务。

（五）网络的分类

网络的分类，可由使用用途或范围来作区分：按使用用途划分网络，可以是公用网和专用网；按范围来划分，可以是个域网、局域网、城域网、广域网、互联网。

（六）网络的拓扑结构

网络的拓扑结构可分总线型拓扑结构、环形拓扑结构、星型拓扑结构、树型拓扑结构、网状拓扑结构、混合型拓扑结构，共六种结构。

物理层

本节思维导图：

（一）物理层的概念和工作

物理层是在TCP/IP模型中的网络接口层中，物理层的作用是规定了传输媒体的接口有关的特性，如机械特性、电气特性、功能特性、过程特性。其最主要的功能是实现透明的比特流传输，故此传输介质是可分为导引型和非导引型。导引型传输介质中有双绞线、同轴电缆、光纤；非导引型传输介质有微波通信、激光通信、短波通信。物理层的概念中还包括有数据、信号、码元、单工、全双工、半双工、基带信号、信噪比、调制等。

在物理层中，需要对基带信号进行调制，以实现传输的目的。所以，通过数字调制，第一步载波调制，对基带信号进行调幅、调频、调相的相应操作，第二步进行编码，可以采用不归零码，或是归零码，或是曼彻斯特码，抑或是差分曼彻斯特码方式将该比特流进行编码。

同样，在接收方收到信号后要对信号进行解调。

（二）多路复用技术

物理层中的关键技术是多路复用技术。多路复用中有频分复用、波分复用、时分复用、时分复用。多路复用主要解决多路用户同时用同一信道的问题。

频分复用技术工作原理：给每个用户分配不同的频带宽带，且用户在数据传输的过程中不可变换该频带。在宽带接入技术方面则采用xDSL技术，如ADSL技术，ADSL技术的特点是一种上传和下载不对称的技术。频分复用技术可以总结为，不同用户，在相同时间，使用不同频率。
波分复用技术工作原理：利用光调制器使多路光波使用同一信道发送数据，是在光频上的频分复用技术，主要用于光波的传输。该技术可以总结为，不同用户，在相同时间，使用不同波长。
时分复用技术工作原理：在工作过程中，将时间划分为一段段等长的时分复用帧。不同用户则可以在自己的时分复用帧的时段内发送数据，此过程中体现出用户占用时隙的周期性，这样也就让所有的用户可以在不同的时间占用相同的频带宽度进行数据发送。该技术可以总结为，不同用户，在不同时间，使用相同频率。
码分复用技术工作原理：每个用户都具有本身唯一标识作用的码片序列，在发送1时则使用该码片序列，而在发送0时，发送该码片序列的反码。然后通过码片序列与接收到的扩频信号进行规格化内积计算。如果规格化内积计算结果为0，则表示未发送，结果为-1表示发送0，结果为1即表示发送1。同时，规定任意两个站点的规格化内积为0，即正交关系，而且，该码片序列对自身规格化内积则为1，对自身反码的规格化内积则为-1。使多个用户的在同一时间使用同样的频带进行通信。该技术可以总结为，不同用户，能在相同时间，使用相同频率。

（三）交换技术

交换技术中包括电路交换、报文交换、分组交换。交换技术主要解决数据通过网络中的各个节点问题。

电路交换和报文交换，是较为原始交换技术。电路交换，是通过一条专用的线路，只专供两个用户通信。报文交换技术，则是以报文为单位传输数据至中间节点，而中间节点将暂时储存这些报文，根据目标节点的线路情况，在线路空闲的时进行转发。以上两种通信的缺点是通信的成本高，而对线路资源的利用率不高。

分组交换技术将传输的报文拆分成若干个数据块，再在这些数据块加上含有分组编号、目的地址、源地址的分组头，使一个数据块成为一个分组或包，然后再以分组为单位存储转发，最后再组装这些分组，形成一个完整的报文。

链路层

本节思维导图：

（一）链路层的概念和工作

链路层是为物理层提供服务的基础上向网络层提供服务，其基本功能是向网络层进行透明传输，在链路层所使用是点对点的协议。链路层的主要工作有封装成帧、透明传输、差错检测。

封装成帧：从网络层收到的IP数据包，通过添加帧首和帧尾作为定界符，形成一个帧。在帧的首部控制字段为SOH，帧的尾部控制字段为EOT，而二者之间的IP数据报部分长度一般不能超过最大传输单元MTU，1500字节。
透明传输：通过字节填充ESC的方式，将定界符进行转义。而在PPP协议异步传输时，则采用字符填充法，即7

最低0.47元/天解锁文章