1、计算机网络概述(计算机网络笔记)

一、概述

  • 局域网:局域网(Local Area Network,LAN)是指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。覆盖范围小,自己花钱买设备,宽带是固定的,自己维护。

  • Internet:由众多ISP(网络运营商)构成,有自己的机房,对网民提供访问Internet连接。

  • 广域网:距离比较远(这里不一定是指实际距离,而是指链路的距离),花钱买带宽,无须自己维护设备。

1.1 网络传输

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说明:这里我们通过一个例子来描述数据是如何在网络中进行传输的。这里左边的局域网表示学校,而右边表示公司的局域网,中间表示互联网。其中m表示mac地址。

  • 这里学校里的计算机(上面那台)想要访问公司的局域网,其地址为www.baidu.com,首先此计算机需要知道此域名和哪个IP地址相对应,于是要将此域名发送到DNS(维护域名和IP地址的映射关系)中去解析。这里解析完之后知道对应地址为13.0.0.2。于是要向此地址发送请求。
  • 发送请求时要封装一个数据包,其中包含内容为:

|1|2|3|4|5|
|------------|
|实际数据|源地址15.0.0.2|目标地址13.0.0.2|m4|m5|
之所以需要物理地址,就是因为网卡在将数据发送出去的时候需要知道发送到路由器G,而不是下面那台电脑。这里需要注意,如果前面三段合起来称为数据包,加上后面的两个物理地址称为数据帧

  • 几个概念
    子网掩码:如255.0.0.0,这里表示IP地址的第一段为网络段,而后面三段表示主机段,网路段就是用来和互联网中其他局域网或主机交互的地址信息,而主机段就是局域网内部对各主机的一种编号。
    网关:这里可以看到学校局域网的网关是15.0.0.1,起始就是表示一个局域网和外界交互的关口。这里就是路由器的IP地址。
    物理地址:其实就是一个对硬件的标识,每台机器都不一样,是一个48位二进制编号,在上面我们已经解释了他的作用。

  • 上面我们说了,现在请求已经到达了路由器G了,那么G必须先将请求发送给A,于是这里我们需要重写后面两个物理地址,发送的内容就变为:

|1|2|3|4|5|
|------------|
|实际数据|源地址15.0.0.2|目标地址13.0.0.2|m7|m8|
虽然物理地址变了,但是前面的数据包是没变的 。就这样依次发送到需要的主机上。

  • 公司中主机在响应数据的时候可能网页数据较大,此时需要将一个网页分成多块进行发送,并对各块进行编号,依次放入网卡的缓存中进行发送,每块数据在发送过程中,缓存是不能将这块数据删除的,只有当这块数据发送到指定主机,主机返回确认信息之后才能删除,这样依次将数据响应给学校主机。

1.2 OSI参考模型

  • 应用层:所有能产生网络流量的程序
  • 表示层:在传输之前是否进行加密或压缩处理成二进制ASCII编码,比如出现乱码页式表示层出现了问题
  • 会话层:查木马(netstat –n)(即打开的窗口上显示对应的网页内容,也就是客户端和服务端建立了会话)
  • 传输层:可靠传输,流量控制,不可靠传输
  • 网络层:负责选择最佳路径 ,规划IP地址
  • 数据链路层:定义帧的开始和结束,透明传输,差错校验
  • 物理层:接口标准 、电器标准 、如何在物理链路上传输更快的速度

1.3 OSI参考模型对网络排错的指导

一般排错需要从底层往上进行故障排查:

  • 物理层:比如查看网线有没有接上,接上与没有接上的区别如下:


    2

    可以看到左边就表示没有接上,而右边表示连接上了。但是有时候显示连接上了,但是网络还是不通,此时我们需要查看网络连接:


    3

    如上,如果已发送的字节有,而已接收却没有字节,这可能表示水晶头有问题了。
  • 数据链路层:比如在一个局域网中可以上网,但是在另一个局域网中却不能上网,此时有可能是在前一个局域网中物理地址冲突,因为物理地址是可以改的,这就是数据链路层的问题。再比如有时候欠费也是数据链路层被断开了。还有两个互相连接的网卡的带宽是进行协商的,但是如果将某张网卡的带宽强制设置成某个数,那么有可能导致带宽不一致,最后导致网络不通。

  • 网络层:比如设置的IP与路由器不是在一个网段,或者网关设置错误(导致计算机没有连接外部网络的关口),还有路由器如果没有配置到达目标地址的信息页式网络层故障。

  • 应用层:这里我们将网络层向上都归属为应用层故障。网络不通不一定是网络问题,有可能是应用程序的问题,比如浏览器是不是设置了代理等等原因。

1.4 TCP/IP协议和OSI参考模型

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说明:这里TCP/IP协议是将OSI参考模型进行了简化,但是有时候一层中也是分层的,比如网路层中的ARP就是为IP协议服务,而IP协议就是为ICMP、IGMP服务的。数据在使用此协议进行传输的时候首先要进行封装,过程如下:
5

6

1.5 计算机网络的性能

  • 1、速率:连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据位数的速率,也称为data ratebit rate。单位为b/s,kb/s等。这里要注意我们经常听到的带宽为4M,其使用的单位就是比特率,但是我们在360加速球上看到的速率是使用的byte rate,也就是说如果带宽是4M,而在加速球上看到的是400k/s,那么就差不多是对的了,需要除以8

  • 2、带宽:数据通信领域中,数字信道所能传送的最高数据率。单位为b/s,kb/s等。

  • 3、吞吐量:即在单位时间内通过某个网络的总的数据量;单位为b/s,kb/s等。这里包括接收和发送的总数据量。

  • 4、时延

    7

    8

    说明:发送时延是指从数据块的第一个比特开始发送算起,到最后一个比特发送完毕所需的时间,传播时延是指在网路上传播所需时间,排队时延和处理时延是指路由器对数据的一些处理所占用的时间。我们平常说的带宽提高指的不是传播速度快了,因为这和介质有关,这里是指发送时延降低了。

  • 5、时延带宽积

    9

    说明:实际意义就是指有多少数据在链路中传播。

  • 6、往返时间RTT(Round-Trip Time):从发送方发送数据开始到发送方收到接收方确认。使用ping命令进行测试。

  • 7、利用率


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