计算机网络知识总结

article/2025/10/8 17:19:10

目录

一:计算机网络分类

二:网络拓扑结构

三:ISO/OSI模型(七层模型)

四:五层模型

五:五层模型和七层模型对比

六:TCP/IP协议族


一:计算机网络分类

  1. 局域网(Local Area Network,简称LAN)是指在某个地理范围内,例如家庭、学校、企业、办公室等建立的局部网络,由多个计算机互相连接而成,这些计算机可以相互通信和共享资源,如打印机、文件、数据库等。
  2. 城域网(Metropolitan Area Network,简称MAN)是指在一个城市范围内建立的网络,它比局域网更大,能够覆盖一个城市的范围,例如政府、大型企业、大学等。
  3. 广域网(Wide Area Network,简称WAN)是一种较大的网络,覆盖范围更广,通常涵盖多个地理位置,例如全球互联网。WAN是由多个计算机和局域网、城域网连接而成的,这些网络通过电话线、光缆、卫星等各种传输媒介进行连接和通信。

二:网络拓扑结构

  1. 总线型:总线型拓扑结构是一种简单的结构,所有计算机都通过一根主线连接到同一个网络中。这个主线是一个共享媒体,每台计算机可以通过媒体发送和接收信息。缺点是当主线出现故障时,整个网络都会受到影响。
  2. 星型:星型拓扑结构是一种常用的结构,它使用一个中心节点(通常是交换机或集线器)来连接所有的计算机和设备。每个计算机都通过一条独立的链路连接到中心节点。优点是易于安装和维护,缺点是中心节点出现故障时,整个网络也会受到影响。
  3. 环型:环型拓扑结构中,每个计算机都通过一根连接线连接到网络中的下一个计算机,最后一个计算机再连接回第一个计算机,形成一个环。数据通过环上的连接线顺时针传输,每个计算机在收到数据后再将数据传输到下一个计算机。缺点是当某个计算机出现故障时,整个环都会受到影响。
  4. 树型:树型拓扑结构是将多个星型网络连接起来形成的结构。在树型拓扑中,每个网络的中心节点都是另一个网络的子节点。优点是易于扩展,缺点是当中心节点出现故障时,整个网络也会受到影响。
  5. 分布式:分布式拓扑结构是一种去中心化的结构,所有的计算机都可以直接互相连接,而没有中心节点。每个计算机都可以直接与其他计算机通信和共享资源,不需要经过中心节点进行路由。优点是可靠性高,没有单点故障,缺点是在网络规模较大时,路由和管理可能会变得困难。

三:ISO/OSI模型(七层模型)

七层模型是一种计算机网络体系结构模型,它由国际标准化组织(ISO)在1984年制定。该模型将计算机网络通信划分为七个层次,每个层次负责不同的任务和功能,这些层次依次为:

  1. 物理层(Physical Layer):该层负责在物理媒介上传输原始的比特流,包括传输介质、传输速率、信号编码等。

  2. 数据链路层(Data Link Layer):该层负责将原始的比特流组织成帧,以及进行错误检测和纠正,包括物理地址、帧同步、流量控制等。

  3. 网络层(Network Layer):该层负责数据包的传输,以及路由和转发决策,包括IP地址、路由器、网络拓扑结构等。

  4. 传输层(Transport Layer):该层负责对数据进行可靠的端到端传输,包括错误检测、流量控制、可靠性保证等。

  5. 会话层(Session Layer):该层负责建立、管理和终止会话连接,包括会话同步、会话恢复等。

  6. 表示层(Presentation Layer):该层负责将数据转换成应用程序能够处理的格式,包括数据格式、加密解密、压缩解压缩等。

  7. 应用层(Application Layer):该层负责应用程序与网络之间的交互,包括应用协议、用户界面、文件传输等。

在七层模型中,每个层次都通过一些协议和规范来实现其所需的功能,不同的层次之间通过接口相互连接。七层模型的设计使得不同厂商和不同技术之间可以相互通信,同时也便于对计算机网络的设计、实现和维护进行统一管理。

四:五层模型

五层模型是计算机网络中的一个重要概念,也被称为OSI模型,它将网络通信分成了五个不同的层次,每个层次都有自己的特定任务和职责。这种模型的设计是为了确保各种不同类型的计算机都能相互通信,并且能够无缝地在网络上交换数据。

以下是五层模型各个层次的详细解释:

  1. 物理层(Physical Layer):这一层负责将数字数据转换为传输媒介上的物理信号。这包括将数据转换为电信号、光信号等等。此外,物理层还负责定义电气、光学和物理规范,如电压、电流、传输速率和物理接口等。

  2. 数据链路层(Data Link Layer):数据链路层是负责在通信网络中传输数据的层次。该层负责处理数据帧的传输、检测和纠错,以确保正确传输数据。它还处理许多与物理层有关的细节,如传输媒介的访问控制、流量控制、错误检测和纠错。

  3. 网络层(Network Layer):网络层是负责在不同的网络之间传输数据的层次。该层负责路由选择和分组转发,以确保数据从源到目的地的正确传输。网络层协议还负责将逻辑地址转换为物理地址,以便数据可以正确路由。

  4. 传输层(Transport Layer):传输层是负责对数据进行分段、传输和重组的层次。该层的主要任务是确保可靠的端到端数据传输,以及处理数据分段、流量控制和拥塞控制等问题。常见的传输层协议包括TCP和UDP。

  5. 应用层(Application Layer):应用层是计算机网络中最上层的一个层次,它提供各种服务和应用程序,如电子邮件、文件传输、网页浏览等。应用层协议通常是特定于应用程序的,例如HTTP、FTP、SMTP等。

总的来说,五层模型是计算机网络的基础,它确保了计算机网络能够相互通信,并在各个层次上提供了不同的功能和服务。

五:五层模型和七层模型对比

五层模型和七层模型是两种不同的网络体系结构模型,它们的主要区别在于层的数量和分布方式。

六:TCP/IP协议族

网络层协议:

  • IP(Internet Protocol):IP协议是TCP/IP协议族中最重要、最核心的协议,它提供了一种无连接、不可靠的数据报传递服务,将数据报从源节点传送到目的节点。
  • ICMP(Internet Control Message Protocol):ICMP协议是TCP/IP协议族中的一个协议,用来在IP网络中传递控制信息,如错误报告和网络状况报告。
  • ARP(Address Resolution Protocol)和RARP(Reverse Address Resolution Protocol):ARP协议是用于将IP地址解析成物理地址的协议,而RARP协议则是将物理地址解析成IP地址的协议。

传输层协议:

  • UDP(User Datagram Protocol):UDP协议是一种无连接的传输协议,它不提供可靠性、不提供流量控制和拥塞控制,但传输效率高。
  • TCP(Transmission Control Protocol):TCP协议是一种可靠的传输协议,提供面向连接、流量控制、拥塞控制和错误检测等功能,确保数据传输的可靠性。

应用层协议:

  • HTTP(Hyper Text Transfer Protocol):HTTP协议是一种应用于Web浏览器和Web服务器之间通信的协议,它使用TCP协议进行数据传输。HTTPS协议则是在HTTP协议基础上增加了SSL安全协议,保证通信过程的安全性。
  • SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)和POP3(Post Office Protocol 3):SMTP协议是用于邮件发送的协议,而POP3协议则是用于接收邮件的协议。
  • Telnet:Telnet协议是一种远程连接协议,允许用户通过网络远程连接到另一台计算机上,进行远程控制。
  • TFTP(Trivial File Transfer Protocol):TFTP协议是一种不可靠的小文件传输协议,主要用于小文件的传输,如固件升级等。
  • SNMP(Simple Network Management Protocol):SNMP协议是一种用于网络管理的协议,通过发送管理信息控制和监视网络设备的状态。
  • DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol):DHCP协议是用于动态分配IP地址的协议,可自动为计算机分配IP地址等相关配置信息。
  • DNS(Domain Name System):DNS协议是用于域名解析的协议,将域名转换为IP地址,使得用户可以通过域名访问网站,而无需记住IP地址。


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