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1、计算机网络基础:对“计算机网络”这个概念的理解和定义,随着计算机网络本身的发展,人们提出了各种不同的观点。
早期的计算机系统是高度集中的,所有的设备安装在单独的大房间中,后来出现了批处理和分时系统,分时系统所连接的多个终端必须紧接着主计算机。50年代中后期,许多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上,这样就出现了第一代计算机网络。
2、第一代计算机网络是以单个计算机为中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统。终端:一台计算机的外部设备包括CRT控制器和键盘,无GPU内存。随着远程终端的增多,在主机前增加了前端机FEP当时,人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来,实现远程信息处理或近一步达到资源共享的系统”,但这样的通信系统己具备了通信的雏形。
3、第二代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来,为用户提供服务,兴起于60年代后期,典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPAnet。主机之间不是直接用线路相连,而是接口报文处理机IMP转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通信任务,构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序,提供资源共享,组成了资源子网。两个主机间通信时对传送信息内容的理解,信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守一个共同的约定,称为协议。
4、在ARPA网中,将协议按功能分成了若干层次,如何分层,以及各层中具体采用的协议的总和,称为网络体系结构,体系结构是个抽象的概念,其具体实现是通过特定的硬件和软件来完成的。70年代至80年代中第二代网络得到迅猛的发展。第二代网络以通信子网为中心。这个时期,网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”,形成了计算机网络的基本概念。第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化的网络。
5、IS0在1984年颁布了0SI/RM,该模型分为七个层次,也称为0SI七层模型,公认为新一代计算机网络体系结构的基础。为普及局域网奠定了基础。(^60090922a^1)70年代后,由于大规模集成电路出现,局域网由于投资少,方便灵活而得到了广泛的应用和迅猛的发展,与广域网相比有共性,如分层的体系结构,又有不同的特性,如局域网为节省费用而不采用存储转发的方式,而是由单个的广播信道来连结网上计算机。
6、第四代计算机网络从80年代末开始,局域网技术发展成熟,出现光纤及高速网络技术,多媒体,智能网络,整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统,发展为以Internet为代表的互联网。计算机网络:将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。
7、从定义中看出涉及到三个方面的问题:至少两台计算机互联。
通信设备与线路介质。网络软件,通信协议和NOS
我想学做互联网怎么入手
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1、网络协议
其实协议在我们生活中也能找到相应的影子。
举个例子,有 2 个男生准备追求同一个妹子,妹子来自河南,讲河南话,还会点普通话;一个男生来自胡建,讲闽南语,也会点普通话;另一个男生来自广东,只讲粤语;
协议一致,沟通自如
语言不通,无法沟通
你们猜猜?最后谁牵手成功了?答案肯定是来自胡建的那位,双方可以通过 普通话 进行沟通,表达内容都能理解。而来自广东的帅哥只会讲粤语,不会普通话,妹子表示听不懂,就无法进行沟通下了。
每个人的成长环境不同,所讲的语言、认知、理解能力也就不同。为了使来自五湖四海的朋友能沟通自如,就需要大家协商,认识某一个语言或规则,彼此能互相理解,这个语言就是普通话。
通过这个例子,大家可以这样理解:
把普通话比作“协议”、把聊天比作“通信”,把说话的内容比作“数据”。
相信这样类比,大家就知道,协议是什么了?
简单地说,就是程序员指定一些标准,使不同的通信设备能彼此正确理解、正确解析通信的内容。我们都知道计算机世界里是二进制,要么 1,要么 0,那为啥可以表达丰富多彩的内容呢?
也是因为协议,不同字段,不同组合,可以解析不同意思,这就依然协议,让协议来正确处理。
例如,我们使用手机连 WiFi 来刷抖音,使用的是 802.11(WLAN)协议,通过这个协议接入网络。如果你所连的 WIFI 是不需要手动设置 IP 地址,是通过自动获取的,就使用到了 DHCP 协议,这样你的手机算上接入了 局域网, 如果你局域网内有台 NAS 服务器,存放了某些不可描述的视频资源,你就可以访问观看了,但这时你可能无法访问互联网资源,例如,你还想刷会抖音,看看妹子扭一扭,结果出现如下画面:
出现这种画面,说明无法使用 互联网, 可能是无线路由器没有设置好相关协议,比如: NAT、PPPoE 协议(上网账号或密码设置错误了),只有设置正确了,就可以通过运营商(ISP)提供的线路把局域网接入到互联网中,实现手机可以访问互联网上的资源(服务器)。玩微信撩妹子、刷抖音看妹子。
网络协议示意图
延伸阅读
1、局域网:最显著的特点就是范围有限,行政可控的区域可以是一所高校、一个餐厅、一个园区、一栋办公楼或一个家庭的私有网络。
2、城域网:原本是介意局域网和广域网之间,实际工作中很少再刻意去区分城域网和广域网了,所以这边不再介绍。
3、广域网:简单说就是负责把多个局域网连接起来,它的传输距离长距离传输,广域网的搭建一般是由运营商来。
4、互联网:把全世界上提供资源共享的 IT 设备所在网络连接起来,接入了互联网就可以随时随地访问这些资源了。
5、物联网:把所有具有联网功能的物体都接入互联网就形成了物联网。如空调联网,就可以远程控制空调; 汽车 联网,就可以远程获取行程数据。
总结一下吧!我们可以把电脑、手机等 IT 设备比喻做来自五湖四海的人们,大家都通过多种语言(网络协议)实现沟通(通信)。所有人要一起交流,就用普通话,大家都能理解。所有胡建人在一起,就用闽南语进行沟通,彼此也能理解。这么的方言,就好比计算机网络世界里也有这么多协议,只是不同协议用在不同地方。
好奇的同学,可能就会问,那网络协议是由谁来规定呢?这就需要提到一个组织,ISO。这个组织制定了一个国际标准 ,叫做 OSI 参考模型,如下,很多厂商都会参考这个制定网络协议。
OSI 参考模型图
2、OSI 参考模型
既然是模型,就好比模范一样,大家都要向它学习,以它为原型,展开学习研究。前面我们也提到了一些协议,这么多协议如果不进行归纳,分层,大家学习起来是不是感觉很凌乱?
所以 OSI 参考模型就是将这样复杂的协议整理并进行分层,分为易于理解的 7 层,并定义每一层的 服务 内容,协议的具体内容是 规则 。上下层之间通过 接口 进行交互,同一层之间通过 协议 进行交互。相信很多网络工程师在今后工作中遇到问题,讨论协议问题还会用到这个模型展开讨论。所以说,对于计算机网络初学者来说,学习了解 OSI 参考模型就是通往成功的第一步。
OSI 参考模型分层功能
7.应用层
为应用程序提供服务并规定应用程序中通信相关的细节,OSI 的最高层。包括文件传输、Email、远程登录等协议。程序员接触这一层比较多。
应用层示例图
6.表示层
主要负责数据格式的转换,为上下层能够处理的格式。如编码、加密、解密等。
表示层示例图
5.会话层
即负责建立、管理和终止通信连接(数据流动的逻辑通路),数据分片、重组等传输的管理。
会话层示例图
4.传输层
保证可靠传输,不需要再路由器上处理,只需再通信双方节点上进行处理,如处理差错控制和流量控制。
传输层示例图
3.网络层
主要负责寻址和路由选择,将数据包传输到目的地。
网络层示例图
2.数据链路层
负责物理层面上互连、节点之间的通信传输,将0 、 1 序列比特流划分为具有意义的数据帧传输给对端。这一层有点类似网络层,网络层也是基于目的地址来传输,不同是:网络层是将数据包负责在整个网络转发,而数据链路层仅是在网段内转发,所以大家抓包会发现,源目 MAC 地址每经过一个二层网段,都会变化。
数据链路层示例图
1.物理层
负责 0、1 比特流(0、1 序列)与电压高低电平、光的闪灭之间的互相转换,为数据链路层提供物理连接。
物理层示例图
OSI 为啥最后没有得到运用呢?其实最主要的原因,是 OSI 模型出现的比 tcp/ip 出现的时间晚,在 OSI 开始使用前,TCP/IP 已经被广泛的应用了。如果要换成 OSI 模型也不太现实。其次是 OSI 是专家们讨论,最后形成的,由于没有实践,导致该协议实现起来很复杂,很多厂商不愿意用 OSI,与此相比,TCP/IP 协议比较简单,实现起来也比较容易,它是从公司中产生的,更符合市场的要求。综合各种因素,最终 OSI 没有被广泛的应用。
下面我们来看看 TCP/IP 与 OSI 分层之间的对应关系及相应的协议:
4.应用层
从上图,可以知道 TCP/IP 四层模型,把应用层、表示层、会话层集成再一起了,该层的协议有:HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP 等。
目前,大部分基于 TCP/IP 的应用都是 客户端/服务端 架构。一般我们把提供资源服务的那一侧叫服务端, 发起访问服务资源的这一侧叫客户端。
应用层
3.传输层
主要职责就是负责两端节点间的应用程序互相通信,每个节点上可能有很多应用程序,例如,登录了微信,又打开了网页,又打开迅雷看看,那数据到达后怎么正确传送到相应的应用程序呢?那就需要 端口号 来正确识别了。传输层中最为常见的两个协议分别是传输控制协议 TCP (Transmission Control Protocol)和用户数据报协议 UDP (User Datagram Protocol)
面向连接 顾名思义,就是建立连接,什么时候建立连接呢?就是在通信之前需要先建立一条逻辑的通信链路。就跟我们平时打电话一样,得先拨通,通了之后即链路建立好了,这条链路只有你和对方可以在这条链路传播说话内容。挂电话后,这条链路也就断开了。
面向无连接 无连接,即通信之前不需要建立连接,直接发送即可。跟我们以前写信很像,不需要管对方在不在?直接写信寄过去就可以了。
面向连接传输
面向无连 接传输
2.网络层
主要职责就是将数据包从源地址发送到目的地址。
在网络传输中,每个节点会根据数据的 IP 地址信息,来判断该数据包应该由哪个接口(网卡)发送出去。各个地址会参考一个发出接口列表, MAC 寻址中所参考的这张表叫做 MAC 地址转发表 ,而 IP 寻址中所参考的叫做 路由表 。MAC 地址转发表根据自学自动生成。路由控制表则根据路由协议自动生成。MAC 地址转发表中所记录的是实际的 MAC 地址本身,而路由表中记录的 IP 地址则是集中了之后的网络号(即网络号与子网掩码)。
1.网络接口层
在 TCP/IP 把物理层和数据链路层集成为 网络接口层 。主要任务是将上层的数据封装成帧发送到网络上,数据帧通过网络到达对端,对端收到后对数据帧解封,并检查帧中包含的 MAC 地址。如果该地址就是本机的 MAC 地址或者是广播地址,则上传到网络层,否则丢弃该帧。
封装与解封装
所谓的封装,其实就跟你寄快递的时候,给物品加上纸盒包装起来或者快件到站点,快递员贴一层标签的过程。在网络上,就是上层的数据往下送的时候,下层会添加头部,不过,只有在二层,不仅会加上头部,还会在上层数据尾部添加 FCS。
封装
所谓解封装,就如同你收到快件一样,一层一层地拆外包装,直到看到快件。网络也是,一层一层地拆掉头部,往上层传送,直到看到数据内容。
解封装
我们把应用层的数据封装传输层头部后的报文,称为 段 ;
把段封装网络层头部后的报文,称为 包 ;
把包封装以太网头部和帧尾,称为 帧 。
我想学做互联网怎么入手如下:
想学做互联网可以从以下几个方面入手:
了解互联网基础知识:学习互联网的基础知识,例如网络协议、Web技术、网站建设等。可以通过阅读相关书籍、在线课程等方式进行学习。
学习编程语言和技能:学习至少一种编程语言,例如Python、Java、PHP等,并掌握相关的编程技能,例如数据结构、算法、数据库等。可以通过参加在线编程课程、实践项目等方式进行学习。
学习Web开发:学习Web开发的基础知识,例如HTML、CSS、JavaScript等,并掌握相关的Web开发技能,例如前端框架、后端框架、数据库等。可以通过参加在线课程、实践项目等方式进行学习。
学习用户体验和设计:学习用户体验和设计的基础知识,例如用户研究、设计思维、交互设计等,并掌握相关的设计工具,例如Sketch、Figma等。可以通过参加在线课程、实践项目等方式进行学习。
学习互联网营销:学习互联网营销的基础知识,例如搜索引擎优化、社交媒体营销、内容营销等,并掌握相关的营销工具,例如Google Analytics、SEO工具等。可以通过参加在线课程、实践项目等方式进行学习。
实践项目:通过实践项目来锻炼自己的技能和能力。可以选择自己感兴趣的项目或者参加在线比赛等方式进行实践。
综上所述,学习做互联网需要掌握多个方面的知识和技能,需要不断地学习和实践。可以通过阅读书籍、参加在线课程、实践项目等方式进行学习,并不断地积累经验和提高自己的能力。
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