1 计算机网络的基本概念
计算机网络是由两台或更多的计算机组成的网络,这些计算机在同一个网络中可以直接通信,因为它们遵循相同的网络协议。网络协议是计算机之间通信的规则和标准,确保数据能够在网络中正确传输。
2 网络拓扑结构
一个简化的网络拓扑结构包括以下组件:
- 用户设备:如笔记本电脑(Laptop),用于访问网络资源。
- 网络交换机:连接局域网内的设备,如 Laptop 和 Router。
- 路由器:连接不同网络,将局域网与互联网相连。
- 防火墙:保护网络内部资源,阻止未经授权的访问。
- 互联网:提供连接到其他网络和全球信息资源的网络。
- 服务器:托管网络应用程序和数据。
3 互联网的概念
互联网是网络的网络(Internet),即将许多计算机网络连接起来,形成一个全球统一的互联网。为了实现不同网络之间的通信,必须使用统一的网络协议,即 TCP/IP 协议。
4 TCP/IP 协议
TCP/IP 协议泛指互联网协议,其中最重要的两个协议是 TCP 协议和 IP 协议。只有使用 TCP/IP 协议的计算机才能接入互联网。
- IP 地址:在互联网中,一个 IP 地址用于唯一标识一个网络接口(通常是网卡)。IP 地址分为 IPv4 和 IPv6 两种。
- IPv4:采用 32 位地址,如
101.202.99.12
。 - IPv6:采用 128 位地址,如
2001:0DA8:100A:0000:0000:1020:F2F3:1428
。
- IPv4:采用 32 位地址,如
IP 地址又分为公网 IP 地址和内网 IP 地址。公网 IP 地址可以直接被访问,内网 IP 地址只能在内网访问。内网 IP 地址通常类似于 192.168.x.x
或 10.x.x.x
。
- 本机地址:特殊的 IP 地址
127.0.0.1
,用于标识本机。
5 网络号与子网掩码
每台计算机都需要正确配置 IP 地址和子网掩码,根据这两个参数可以计算网络号。如果两台计算机的网络号相同,说明它们在同一个网络,可以直接通信;否则,它们需要通过路由器或交换机等网络设备间接通信,这些设备称为网关。
例如,某台计算机的 IP 地址是 101.202.99.2
,子网掩码是 255.255.255.0
,那么计算该计算机的网络号如下:
IP = 101.202.99.2
Mask = 255.255.255.0
Network = IP & Mask = 101.202.99.0
网关的作用
网关的作用是连接多个网络,负责将来自一个网络的数据包发送到另一个网络,这个过程称为路由。
网卡的关键配置
一台计算机的一个网卡通常有以下三个关键配置:
IP 地址:例如 10.0.2.15
子网掩码:例如 255.255.255.0
网关的 IP 地址:例如 10.0.2.2
这些配置确保计算机能够正确识别和连接到网络,并与其他设备进行通信。
6 域名与 DNS
由于直接记忆 IP 地址非常困难,通常使用域名访问特定服务。域名解析服务器 DNS 负责将域名翻译成对应的 IP 地址。例如,使用 nslookup
命令可以查看域名对应的 IP 地址。
C:\WINDOWS\system32>nslookup www.baidu.com
服务器: public1.alidns.com
Address: 223.5.5.5
非权威应答:
名称: www.a.shifen.com
Addresses: 182.61.200.6
182.61.200.7
Aliases: www.baidu.com
有一个特殊的本机域名localhost
,它对应的 IP 地址总是本机地址127.0.0.1
。
7 网络模型
为了简化网络各层的操作,提供标准接口便于实现和维护,计算机网络模型采用分层设计。OSI(Open System Interconnect)网络模型是 ISO 组织定义的一个标准模型,从上到下依次是:
- 应用层:提供应用程序之间的通信。
- 表示层:处理数据格式,加解密等。
- 会话层:负责建立和维护会话。
- 传输层:负责提供端到端的可靠传输。
- 网络层:负责根据目标地址选择路由来传输数据。
- 链路层和物理层:负责把数据进行分片并通过物理网络传输。
互联网实际使用的 TCP/IP 模型大致对应 OSI 的 5 层模型。
8 常用协议
- IP 协议:分组交换协议,不保证可靠传输。
- TCP 协议:传输控制协议,面向连接,支持可靠传输和双向通信。TCP 协议建立在 IP 协议之上,通过建立连接、传输数据和断开连接来实现可靠传输。
- UDP 协议:用户数据报协议,无连接协议,不保证可靠传输,但传输效率高。
9 小结
计算机网络的基本概念包括:
- 计算机网络:由两台或更多计算机组成的网络。
- 互联网:连接网络的网络。
- IP 地址:计算机的网络接口在网络中的唯一标识。
- 网关:连接多个网络并在多个网络之间转发数据的设备。
- 网络协议:互联网使用 TCP/IP 协议。
- IP 协议:分组交换传输协议。
- TCP 协议:面向连接,可靠传输的协议。
- UDP 协议:无连接,不可靠传输的协议。