- 网络架构与协议
计算机之间要交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则,用于规定信息的格式及如何发送和接收信息的一套规则就称为网络协议
为了减少网络协议设计的复杂性,网络设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节,而是将庞大而复杂的通信问题转化为若干个小问题,然后为每个小问题设计一个单独的协议。
计算机网络采用分层设计方法,按照信息的传输过程将网络的整体功能分解为一个个的功能层,不同机器上的同等功能层之间采用相同的协议,同一机器上的相邻功能层之间通过接口进行信息传递。
网络架构的国际标准。OSI/RM 构造了由下到上的七层模型,分别是
物理层、
数据链路层、
网络层、
传输层、
会话层、
表示层、
应用层。
(1)物理层。物理层的主要功能是透明地完成相邻节点之间原始比特流的传输,,为数
据链路层提供服务。
(2)数据链路层。数据链路层负责在两个相邻节点之间的线路上无差错地传送以帧为
单位的数据,通过流量控制和差错控制,将原始不可靠的物理层连接变成无差错的数据通道,
并解决多用户竞争问题,使之对网络层显现一条可靠的链路。
(3)网络层。网络层是通信子网的最高层,其主要任务是在数据链路层服务的基础上,
实现整个通信子网内的连接,并通过网络连接交换网络服务数据单元(packet)。它主要解
决数据传输单元分组在通信子网中的路由选择、拥塞控制和多个网络互联的问题。网络层建
立网络连接为传输层提供服务。(包含协议IP、ICMP(Internet Control Message Protocol,网际控制报文协
议)、IGMP(Internet Group Management Protocol,网际组管理协议)、ARP(Address Resolution Protocol,地址解析协议)和 RARP(Reverse Address Resolution Protocol,反向地址解析协议))
(4)传输层。传输层既是负责数据通信的最高层,又是面向网络通信的低三层(物理层、数据链路层和网络层)和面向信息处理的高三层(会话层、表示层和应用层)之间的中间层,是资源子网和通信子网的桥梁,其主要任务是为两台计算机的通信提供可靠的端到端的数据传输服务。传输层反映并扩展了网络层子系统的服务功能,并通过传输层地址为高层提供传输数据的通信端口,使系统之间高层资源的共享不必考虑数据通信方面的问题。(传输层主要有两个传输协议,分别是 TCP 和UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议),这些协议负责提供流量控制、错误校验和排序服务)
(5)会话层。会话层利用传输层提供的端到端数据传输服务,具体实施服务请求者与服务提供者之间的通信、组织和同步它们的会话活动,并管理它们的数据交换过程。会话层提供服务通常需要经过建立连接、数据传输和释放连接三个阶段。会话层是最薄的一层,常被省略。
(6)表示层。表示层处理的是用户信息的表示问题。端用户(应用进程)之间传送的数据包含语义和语法两个方面。语义是数据的内容及其含义,它由应用层负责处理;语法是与数据表示形式有关的方面,例如,数据的格式、编码和压缩等。表示层主要用于处理应用实体面向交换的信息的表示方法,包括用户数据的结构和在传输时的比特流(或字节流)的表示。这样,即使每个应用系统有各自的信息表示法,但被交换的信息类型和数值仍能用一
种共同的方法来描述。
(7)应用层。应用层是直接面向用户的一层,是计算机网络与最终用户之间的界面。在实际应用中,通常把会话层和表示层归入到应用层,使 OSI/RM 成为一个简化的五层模型
包含协议这些协议主要有 FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS 和 SNMP 等
目前,使用最广泛的可互操作的网络架构是 TCP/IP(Transmission Control Protocol/ Internet Protocol,传输控制协议/网际协议)结构模型
根据已开发的协议标准和通信任务将其大致分成四个比较独立的层次,分别是网络接口层、网络互联层、传输层和应用层。
- IPV6:
IPv4问题:
如地址空间耗尽、路由表急剧膨胀、缺乏对 QoS 的支持、本身并不提供任何
安全机制、移动性差等问题。
IP v6 压缩地址表示:
2001:da8:d001:1:0:0:0:1
对于连续 2 段以上都为 0 的字段,可以使用“::”(两个冒号)来表示,这样再次压缩,变成:
2001:da8:d001:1::1
这就是 IPv6 地址的压缩表示法。(注意:每个 IPv6 地址只允许有一个“::”)。
IPv4 有单播、广播和组播地址类型,在 IPv6 里面,广播已经不再使用了
IPv6 仍有 3 种地址类型,分别是单播、多播(也称作组播)、泛播(也称作任意播)
与 IPv4 相比,IPv6 具有以下几点优势:
(1)IPv6 具有更大的地址空间
(2)IPv6 使用更小的路由表
(3)IPv6 增加了增强的组播支持和对流支持,使网络上的多媒体应用有了长足发展的机会,为服务质量(Quality of Service,QoS)控制提供了良好的网络平台。
(4)IPv6 加入了对自动配置的支持
(5)IPv6 具有更高的安全性
IPv4/IPv6 过渡技术有:
(1)双协议栈技术
(2)隧道技术
(3)NAT-PT 技术
局域网(Local Area Network,LAN)是将分散在有限地理范围内的多台计算机通过传输媒体连接起来的通信网络,通过功能完善的网络软件,实现计算机之间的相互通信和资源共享;
广域网(Wide Area Network,WAN)是在传输距离较长的前提下所发展的相关技术的集合,用于将大区域范围内的各种计算机设备和通信设备互联在一起,组成一个资源共享的通信网络。
构成局域网的网络拓扑结构主要有星形结构、总线结构、环形结构和网状结构。
无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)主要运用射频(Radio Frequency,RF)技术取代原来局域网系统中必不可少的传输介质(例如,同轴电缆、双绞线等)来完成数据的传送任务,有了 WLAN,用户不必因使用有线传输介质而破坏原有的工作环境,可根据需要调整网络节点的位置
无线局域网可分为两大类,分别是有接入点模式(基础设施网络)和无接入点模式(Adhoc 网络)
IEEE 802 委员会为无线局域网开发了一组标准,即 IEEE 802.11 标准。其中定义了媒体访问控制层(MAC 层)和物理层。物理层定义了工作在 2.4GHz 的 ISM(Industrial ScientificMedical,工业、科学和医学)频段上的扩频通信方式,总数据传输速率设计为 2Mbps。而在 MAC 层采取了载波侦听多路访问/冲突避免协议(Carrier Sense Multiple Access withCollision Avoidance,CSMA/CA),即采用主动避免碰撞而非被动侦测的方式来解决冲突问题
由于 IEEE 802.11 的业务主要限于数据存取
就产生了 802.11a 和 802.11b 两个分支,后来又陆续推出了 802.11g、802.11n、802.11ac 的标准,主要是以物理层的不同作为区分,它们的区别直接表现在工作频段和数据传输率、最大传输距离等指标上
- 广域网技术
广域网一般由电信部门负责组建、管理和维护,并向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问题
- 网络互连设备
网络互连设备有中继器(实现物理层协议转换,在电缆间转换二进制信号)、网桥(实现物理层和数据链路层协议转换)、路由器(实现网络层和以下各层协议转换)、网关(提供从最底层到传输层或以上各层的协议转换)和交换机等。
- 交换技术
交换技术又可分为电路交换、报文交换和分组交换
- 路由技术
路由器是工作在网络层的重要网络互连设备,构成了基于 TCP/IP 协议的 Internet 的主体脉络,工作在 Internet 上的路由器也称为 IP 网关
- 网络工程
网络工程可分为网络规划、网络设计和网络实施三个阶段
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