网络基础知识

2007-8-6 12:13:10   Count:

对应章节:第一章
重点:理解网络结构,掌握OSI参考模型的基本结构
难点:OSI各层次名字及其概念的理解
亮点/应用/重要性:网络入门的基础,重中之重。
主要内容:针对OSI七层模型中的每一层,深入讲解其功能和定制的标准。掌握每层中的协议和相应的设备。能够清楚的理解两台计算机发送数据于接收数据的过程。

华为HCNE专题一:网络基础知识(20070725)在线专题授课音频

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答疑整理:

一、了解计算机网络

  网络是一个复杂的人和物的互连系统。计算机和通信技术的结合,对计算机系统的组织方式产生了深远的影响,使计算机之间的互访成为了可能,不同类型的计算机通过同种类型的通信协议互相通信,单台计算机为机构中所有的计算机提供需求服务这一概念很快被大量分散但又互连的计算机共通完成的模式所替代。这样的系统被成为“计算机网络”


二、常见的网络TOP结构

三、OSI七层参考模型(切记掌握,能够自己口头阐述PC与PC间通信的原理)

  1)物理层(physical layer)
  物理层是OSI参考模型的最低层。物理层负责通过通信信道传输二进制数据流。信道可以是同轴电缆、光缆、卫星链路以及普通的电话线。

  在网络中,物理层为执行,维护和终止物理链路定义了电子,机械,过程及功能的规则。物理层具体定义了诸如电位级别,电位变化间隔,物理数据率,最大传输距离和物理 互联装置特性,物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特流。设计上必须保证一方发出“1”时,另一方接收到的是“1”而不是“0”。在物理层,设计的问题主要是处理机械的、电气的和过程的接口,以及物理层下的物理传输介质等。

  2)数据链路层(data link layer)
  数据链路层通过物理网络链路提供可靠数据传输。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特性,其中包括物理编址,网络拓扑结构,错误校验,帧序列以及流控。物理编址(相对应的是网络编址)定义了设备在数据链路层的编址方式;网络拓扑结构包括数据链路层的说明,该说明常常定义了设备的物理连接方式,如总线拓扑结构或拓扑结构;错误校验向发生传输错误的上层协议告警;数据帧序列重新整理并传输除序列以外的帧;流控可以延 数据的传输能力,以使接收设备不会因为在某一时 接收到了超过其处理能力的信息流而崩溃。

  数据链路层的主要任务是物理层传输原始比特的功能,使之对网络层显示为一条无错的线路。发送方把输入数据分装在数据帧(data frame)里,按顺序发送各帧,并处理接收方回送的确认帧(acknowledgement frame)由于物理层仅仅接收和传送比特流,并不关心它的意义和结构,所以只能依赖各链路层来产生和识别帧边界。

  几个常见的数据链路层协议包括:高级数据链路控制(HDLC),是ISO的标准和子集,例如:同步数据连接控制(SDLC), D信道链路接入步骤(LAPD),广域网(WAN)协议,例如帧中继和ISDN。

   3)网络层(network layer)

  网络层提供路由选择及其相关的功能,这些功能使得多个数据链路被合并到互联网络上,这是通过设备的逻辑编址(相对应的是物理编址)完成的。网络层为高层协议提供面向连接服务和无连接服务。网络层协议一般都是路由选择协议,但其它类型的协议也可在网络层上实现。

  网络层关系到子网的运行控制,其中的一个关键问题是确定分组从源端到目的端的路由选择问题。路由即可以选用网络中固定的静态路由表,也可以在每一此会话时决定,还可以根据网络的当前的负载状况,高度灵活地为每一个分组决定路由。

网络层协议:
  X.25,一种面向连接的分组包交换协议,由ITU-T(国际电信联盟电信标准部)制定。X.25在公用数据网络上(尤其是在欧洲)广泛的使用。
  IP(网间互联协议),是DARPA(美国国防部高级计划研究局)为互联网工程开发的网络协议之一,是互联网上主要使用到的协议。当学习TCP/IP时,会学到更多的有关IP的内容。
  网间包交换协议(IPX),Novell NetWare的网络层协议,是从XNS协议族演化而来的。

  4)传输层(transport layer)

  传输层实现了向高层传输可靠的互联网络数据的服务。传输层的功能一般包括流控,多路传输,虚电路管理及差错校验和恢复。流控管理设备之间的数据传输问题,确保传输设备不发送比接收调和处理能力大的数据;多路传输使得多个应用程序的数据可以传输到一个物理链路上;虚电路由传输层建立,维护和终止;差错校验包括为检测传输错误而建立的各种不同结构;而差错恢复包括所采取的行动(如请求数据重发),以便解决发生任何错误。

  基本功能:从会话层接收数据,并且在必要的时候将它分成较小的单元,传输给网络层,并确保到达对方的各段信息正确无误,而且这些任务必须高效地完成。

  通常,会话层每请求建立一个传输连结,传输层就会为其创建一个独立的网络连结。如果传输连结需要一个较高的吞吐量,传输层也可以为其创建多个网络连结,让数据在这些网络连结上分流,以提高吞吐量。另一方面,如果创建和维持一个网络连结不划算。传输层可以将几个传输连结复用到一个网络连结上,以降低费用。

  传输层是真正的从源到目标“端到端”层。也就是说,源端机上的程序,利用报文头和控制报文与目标机上的类似程序进行对话。

  连接管理--TCP协议的传输层负责建立和释放连接,由于存在丢失和重发包的可能性,因此这是一个复杂的过程。流量控制和缓冲--网络中的每个节点都能以一个特定的速率接收信息。这一速率由计算机的计算能力和其他因素决定。每个节点还有一定数量的用于存储数据的处理器内存。传输层确保在接收方节点有足够的缓冲区,且保证数据传输的速率不超过接收方节点可以接收数据的速率。还负责保证提供给会话层的通信服务的可靠性。

   5)会话层(session layer)

  会话层就是会话开始和结束、以及达成一致会话规则的地方。一封信一般由开头、正文和结尾组成。网络中的情况也是一样:首先通过一个程序初始化网络通信,接着发送信息、接收信息,最后结束通信。

   会话层得名的原因是它很类似于两个实体间的会话概念。例如,一个交互的用户会话以登录到计算机开始,以注销结束。会话层允许不同计算机上的用户建立会话关系。会话层允许进行类似传输层的普通数据的传输,并提供了对某些应用有用的增强服务会话,也可以被用于远程登录到分时系统或在两台机器间传递文件。

  6)表示层(presentation layer)

  表示层是处理有关计算机如何表示数据和在计算机内如何存储数据的过程。

  OSI模型中表示层是处理信息在计算机上的表示。换句话说,表示层处理计算机存储信息的格式问题。表示层完成某些特定的功能。表示层服务的一个典型例子是用一种大家一致同意的标准方法对数据编码。

  数据表示--表示层解决了连接到网络的不同计算机之间数据表示的差异。例如,可以处理使用EBCDIC字符编码的IBM大型机和一台使用ASCII字符编码的IBM或兼容个人计算机之间的通信。

  数据安全--表示层通过对数据进行加密与解密使任何人,即使窃取了通信信道的人也无法得到机密信息、更改传输的信息或者在信息流中插入假消息。表示层能够验证信息源,也就是确认在一个通信会话中的一方正是信息源所代表的那一方。

  数据压缩--表示层也能够以压缩的形式传输数据,以最优化的方式利用信道。通过压缩从应用层传递下来的数据并在接收端回传给应用层之前解压数据来实现这一目的。

   EBCDIC和ASCII是使用广泛的两种编码方式,而MPEG是视频压缩和编码的标准。

  7)应用层(application layer)

  应用就是我们在计算机上用来完成某项任务的东西。位于OSI协议栈的最高层,包含了一些应用程序,通过激活这些网络程序和服务来实现有实际意义的功能。这些程序可由程序员专门针对单个网络规范和编制。应用程序也可以是基于一个更普遍一般的工具,如Web站点开发工具等已被程序员改编用于特定目的的工具。网络用户有一些普遍的应用需求。例如,大多数用户需要每天使用到Email与同事联系,或者需要用到字处理程序来制作电子文档。

  应用层包含大量人们普遍需要的协议。解决这一问题的方法之一是定义一个抽象的网络虚拟终端(network virtual terminal),编辑程序和其它所有的程序都面向该虚拟终端。而对每一种终端类型都写一软件把网络虚拟终端映射到实际终端,所有虚拟终端软件都位于应用层。

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