计算机网络基础

基本概念¶

计算机网络¶

计算机网络是计算机技术和网络技术密切结合的产物, 是以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合.

网络互联协议¶

为了让计算机网络发展的更好, 国际化标准组织ISO在1985年制定了网络互联模型(OSI参考模型). 但是ISO制定的OSI参考模型(七层)过于理想化, 于是在实际应用中主要使用的协议是TCP/IP协议(四层).

计算机之间的通信基础¶

两台计算机之间通信的简易流程:

• 需要将计算机连接起来
• 需要知道对方的IP地址
• 需要知道对方的MAC地址(网卡地址)数据都是传送到网卡, 被网卡接受.
• 当接受到数据后, 如果网卡发现数据的目标MAC地址是自己, 就交给上一层处理.
• 如果网卡发现数据的MAC地址不是自己, 就会将数据丢弃, 不会传递给上一层处理.

计算机之间的连接方式¶

两台计算机之间通信的第一步就是将计算机连接起来, 了解连接方式之前需要知道的一些概念:

• 全双工通信: 接收方和发送发能够同时发送、接受数据.
• 半双工通信: 同一时刻只允许一个方向发送数据, 比如对讲机.

双绞网线直连¶

网线直接就是直接把网线的两头接在两台计算机上.

同轴电缆¶

同轴电缆没有智商, 线到哪里数据就发送到哪里, 如果计算B发送数据, A, C, D, E都能搜到, 如果线足够长会一直发送下去, 所以需要一个终结电阻; 如果其中一台主机断了, 整个网络全部瘫痪.

集线器¶

集线器可以看做是同轴电缆的升级版本, 其中一个节点坏了, 不会影响到其他节点. 集线器任然会将接受到的消息全部转发到连接到自己的所有设备上.

网桥¶

如果集线器连接了1000台设备, 那么发送一次数据就要转发一千次, 长时间占据线路, 使用网桥就能做到优化.

网桥只有两个接口, 能够通过自学习得知每一个接口哪一侧的MAC地址, 只要有一台设备发送了数据, 在数据包中会携带着源MAC地址, 网桥就会记录这个MAC地址属于哪一边. 所以起到了隔绝冲突域的作用.

交换机(局域网的最终方案)¶

交换机可以理解成集线器加网桥的升级版本. 网桥虽然解决两边互相通信的冲突 , 但是同一边通信时, 还是会有冲突 , 此时就有了交换机.

交换机一个接口连接一台机器, 每个接口都能够记忆所连接设备的MAC地址, 那么就能够知道每一个接口对应的MAC地址, 就可以做到精准转发.

路由器¶

为什么要使用路由器? 如果全世界所有的电脑都使用交换机连接会怎么样?

• 如果不使用路由器, 全世界的计算机都使用交换机相连会出现: IP地址不够用, 因为交换机只能实现同一个网段之间的通信.
• 如果不知到mac地址时就需要广播, 全球都广播是对资源大量的浪费, 所以我们需要使用路由器, 让不同网段之间实现通信. (链路上都是ARP广播协议的话, 称之为广播风暴).

处在同一个网段就是同一个广播域. 为了解决上面的问题, 所以决定把计算机网络分段, 于是就分成了各个网段, 为了能让各个网段之间通信, 路由器就诞生了.