图解TCP/IP(第一章:网络基础知识)

1.1 基本术语:

LAN(Local Area Network)局域网
WAN(Wide Area Network)广域网

1.2 计算机与网络发展的7个阶段

1.2.1: 批处理 (Cobol,Fortran 编程语言)

实现将用户程序和数据装入卡带或磁带,由计算机按照一定的顺序读取,使用户的程序和数据可以批量得到处理。

1.2.2: 分时系统 -Time Sharing System(basic语言)

多个终端访问一个主机,独占性

1.2.3: 计算机之间的通信

在计算机通信技术诞生之前,数据转移只能通过磁带,软盘才能实现。
通信技术(计算机与计算机由通讯线路连接)诞生之后,可以即时的读取另一台计算机中的数据,缩短了传输数据的时间。

1.2.4:计算机网络的产生

80年代计算机网络出现,操作系统诞生(Unix:X Window System 微软:Windows 苹果:Mac OS X)

1.2.5:互联网的普及

90年代,互联网普及,公司和家庭接入互联网,通过个人电脑实现即时沟通和交流。

1.2.6:以互联网技术为中心的时代

IP网:通过IP协议实现通信、播放的统一。
通过IP网,实现电话通信,电视播放,还能实现计算机之间的通信,建立互联网,手机,家用电器,游戏机等产品都能接入互联网。

1.2.7:从 "单纯建立连接"到 "安全建立连接"

事物具有两面性,互联网的便利也带来了负面问题,病毒侵害、信息泄露,网络欺诈等互联网犯罪随之产生。互联网初期人们更关注单纯的连接性,以不受任何限制地建立互联网连接为最终目的,而现在认为更追求“安全建立连接”的目标。

计算机使用模式的演变

20世纪50年代:批处理时代
20世纪60年代:分时系统时代
20世纪70年代:计算机间通信时代
20世纪80年代:计算机网络时代
20世纪90年代:互联网普及时代
2000年-------: 以互联网为中心的时代
2010年-------: 无论何时何地一切皆TCP/IP的网络时代

1.2.8:手握金刚钻的TCP/IP

TCP/IP协议的崛起

1.3 协议

1.3.1:随处可见的协议

TCP/IP:IP、ICMP、TCP、UDP、HTTP、TELENT、SNMP、SMTP(互联网、局域网).
IPX/SPX(NetWare):IPX、SPX、NPC(个人电脑局域网)
AppleTalk:DDP、RTMP、AEP、ATP、ZIP(苹果公司现有产品局域网)
DECnet:DPR、NSP、SCP(前DEC小型机)
OSI:FTAM、MOTIS、VT、CMIS/CMIP、CLNP、CONP...(-)
XNS:IDP、SPP、PEP(施乐公司网络)

1.3.2:协议的必要性

发送邮件、访问某个主页这些日常操作都离不开背后协议的支持,协议可以说是计算机和计算机之间通过网络实现通信事先达成的一种“约定”。这种“约定”使不同厂商的设备、不同的CPU以及不同的操作系统组成的计算机之间,只要遵循相同的协议就能够实现通信。
CPU(Central Processing Unit)中央处理器:如同计算机的“心脏”,每个程序都由它调度执行。
OS(Operating System)操作系统:集合了CPU管理,内存管理,计算机外围设备管理以及程序运行管理等重要功能。Unix、Windows、Mac OS X、Linux。
多任务调度:操作系统采用CPU时间片轮转机制,在多个程序之间进行切换,合理调度。(分时系统的实现就是采用这种方式)

1.3.3:协议如同人与人之间的对话

我们人类使用相同的语言可以实现交流,但是使用不同的语言,就没有办法正常的交流。那么计算机与计算机之间的通信可以理解为,是通过协议这种共同的“语言”实现了相互通信。

1.3.4:计算机中的协议

由于计算机无法做到像人类一样高度智能,所以在涉及计算机程序和硬件时,要充分考虑在通信过程中可能遇到的各种异常以及对异常的处理。在实际遇到问题时,正在通信的计算机之间也必须具备相应的设备和程序以应对异常。
因此在计算机通信中,事先达成一个详细的约定,并遵循这一约定进行处理进行通信。这种约定就是"协议"。

1.3.5:分组交换协议

分组交换:将大数据分割层一个个叫做包(packet)的较小单位进行传输的方法。
整个过程相当于去邮局寄大件包裹(家具):由于运输力是有限的,家具就需要拆分成小件的包裹,每个包裹上贴上寄件单,然后把家具分组从寄件地址通过运输线路把包裹送到收件地址,卸货组装。
寄件单:报文首部
单号:分组序号
寄件人地址:源主机地址
收件人地址:目标主机地址


分组交换过程

1.4 协议由谁规定

1.4.1:计算机通信的诞生及其标准化

在计算机通信诞生之初,系统化和标准化并未形成,各家计算机厂商根据各自的网络产品来实现计算机通信。
1974年直到IBM发布了SNA,作为系统化网络体系结构。从此各家都发布自家的网络体系结构。而各家厂商的各种网络体系结构,各种协议之间并不互相兼容。导致异构的计算机之间无法正常通信。由此人们就开始研究使不同厂商生产的异构机型互相通信的技术。

1.4.2: 协议的标准化

ISO(International Organization for Standards)制定了一个国际标准OSI(Open Systems Intercon-nection 开放式通信系统互联参考模型)
TCP/IP 协议是由IETF(Internet Engineering Task Force 互联网工程任务组)所标准化

1.5 协议分层与OSI参考模型

1.5.1:协议的分层

作为通信协议涉及指标的OSI参考模型:根据功能分为7层,每个分层都接收它下一层提供的特定服务,负责为上一层提供特定服务。上下层之间交互所遵循的约定叫做“接口”,同一层之间的交互所遵循的约定叫做协议。

1.5.2:通过对话理解分层

A和B通过电话交流:A和B使用的语言为汉语,通信设备为电话机
A说话的声音通过电话机麦克风转换成电波信号传递出去,经由电话线路传递到B的电话机,B的电话机把接收到的电波信号再转换成声音输入,B就听到了A的声音。A和B利用了电话机直接通过音频转换声音的接口实现了对话。
A和B用来交流的汉语相当于一个语言协议,保证互相会说且能听懂。

打电话例子
1.5.3:OSI参考模型

7:应用层
6:表示层
5:会话层
4:传输层
3:网络层
2:数据链路层
1:物理层


1.5.4: OSI参考模型中各个分层的作用
各个分层的作用
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