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计算机网络原理之概述

标签:计算机网络

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韩立刚计算机网络:介绍计算机网络

局域网(LAN)

什么是 LAN

LAN 或局域网是指本地区域内一组相连的计算设备,通常共享一个集中式互联网连接。

局域网,即 LAN。LAN 网络是由两个或两个以上相连的计算机组成,LAN 是包含在较小地理区域内的网络,通常位于同一建筑物内。家庭 WiFi 网络小型企业网络是常见的 LAN 示例。LAN 规模也可以相当大,尽管如果它们占用多座建筑物,通常会将它们划归为广域网(WAN)或城域网(MAN)更准确。

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LAN 的特点

  • 覆盖范围小,带宽小。自己单位维护,带宽固定(由硬件决定)。
  • 通过交换机或者路由器工作。多台计算机连接到接入层交换机,多台接入层交换机连接到汇聚层交换机。
  • 每一层都是一个星型结构

LAN 如何工作?

大多数 LAN 是从一个中心位置连接到互联网,即路由器。家庭 LAN 通常使用单个路由器,而较大空间中的 LAN 可能另外使用网络交换机 ,以提高数据包传输效率。

LAN 几乎总是使用以太网 ****、WiFi 或同时使用两者来连接网络中的设备。以太网是用于物理网络连接的协议,需要使用以太网电缆 **。WiFi 是通过无线电波连接到网络的协议。

各种各样的设备都可以连接到 LAN,包括服务器、台式计算机、笔记本电脑、打印机、IoT 设备,甚至游戏机。在办公室,LAN 通常用于为内部员工提供对连接的打印机或服务器的共享访问。并非所有的 LAN 都连接到互联网。

交换机分层:

  • 接入层交换机 :接入口多
  • 汇聚层交换机 :连接各个接入层交换机,端口带宽高

什么是 VLAN

VLAN 是一种将同一物理网络上的流量划分到多个网络的方法。在同一 LAN 下设置多个单独的 VLAN,每个 VLAN 都有自己的虚拟路由器和互联网连接。VLAN 实际上是使用软件而不是物理上的硬件进行网络划分,因此仅需要一台连接互联网的路由器。

VLAN 有助于网络管理,特别是对于超大型 LAN。通过细分网络,管理员可以更轻松地管理网络。(VLAN 与 子网完全不同,后者是将网络细分以提高效率的另一种方法。)

LAN 与互联网的其余部分有何关系?

互联网是一个由小型网络组成的网络。LAN 通常连接到更大的网络以实现互联互通,即自治系统 (AS) 。AS 是具有自己的路由策略并控制某些 IP 地址的超大型网络互联网服务提供商 (ISP) 是 AS 的一个示例

将 LAN 想象成一个小型网络,它连接到更大的网络,又连接到其他非常大的网络,所有这些网络都包含 LAN。这就是互联网,连接到相距数千英里的两个不同 LAN 的两台计算机可以通过网络之间的这些连接发送数据来彼此通信。

广域网(WAN)

广域网或 WAN 是一种横跨较大地理区域并且通过连接多个局域网(LAN)的网络。

什么是 WAN

广域网(WAN)是一种大型计算机网络,用于远距离连接不同的计算机组。大型企业通常使用 WAN 来连接其办公网络;每一办事处通常有自己的局域网(或 LAN),这些 LAN 通过 WAN 相连。这些长距离连接可以不同的方式构成,包括专线、VPN 或 IP 隧道(见下文)。

有关 WAN 构成要素的定义比较宽泛。从技术上讲,跨越广阔地理区域的任何大型网络都是 WAN。互联网本身也被视为 WAN。

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WAN 特点

  • 距离远,花钱买服务,花钱租带宽
  • 依赖 ISP。 ISP (Internet Server Provider)网络服务提供商的机房,对网民提供 Internet 服务,运营的网站放在运营商服务器机房。
  • 运营商与用户之间只有一条线路连接,这条线路会成为通信速率瓶颈。这也是跨运营商访问网站比较慢的原因。

LAN 和 WAN 有什么区别?

WAN 或称广域网,是相互连接的 LAN 的集合。它是本地网络的广泛网络。WAN 可以是任何大小,甚至数千英里宽。它不限于指定的区域。

LAN 通常存在于封闭区域中,常常共享互联网连接的单个中心点。WAN 旨在提供远距离的网络连接。它们通常由几个互相连接的 LAN 组成。设置自有 WAN 的组织几乎总是要依赖超出其控制范围的网络基础设施:例如,一家在巴黎和纽约分别设有办事处的公司,必须通过横跨大西洋的海底电缆在这两个办事处之间发送数据。

一个 WAN 通常包含多个路由器和交换机。一个 LAN 只需要一个路由器来连接互联网或其他 LAN,但它也可以使用多个交换机。

什么是专线?

组织连接其 LAN 以形成 WAN 的方法之一是使用一种称为 “专线” 的事物。专线是从大型网络提供商(例如 ISP)租用的直连网络连接。对于大多数组织而言,建立自己的物理网络基础设施(包括跨越数百或数千英里的电缆、路由器和互联网交换点)几乎是不可能完成的任务。因此,他们改为从已经拥有这种基础设施的公司租用专门的直连连接。

什么是隧道?什么是 VPN?

如果公司不想付费使用专线,他们可以使用隧道来连接其 LAN。在网络中,隧道是一种将数据包封装在其他数据包中的方法,以便它们可以到达原本不可及的地方。这可以比作将一个信封放在另一个信封里邮寄,两个信封分别有一个不同的地址,这样内信封就能从外信封的目的地地址邮寄出去。这是建立隧道的一般思路,只是数据包封装在数据包内,而不是信封内。

某些网络隧道会经过加密,以保护数据包的内容,以免受到任何可能在途中拦截它们的人的攻击。加密的隧道称为 VPN,或虚拟专用网络。WAN 之间的 VPN 连接比未加密的隧道连接更加安全。IPsec 是一种常见的 VPN 加密协议。

使用隧道连接 LAN 的主要缺点是隧道会增加开销;以这种方式发送数据包需要更多的计算能力,因此也需要更多的时间。封装和加密各个数据包会减慢通信速度,就像塞入信封两次而非一次会减慢将其放入邮箱的速度一样。此外,封装的数据包最终可能会超出网络上某些路由器的处理能力,从而导致碎片化并增加更多的延迟。

什么是软件定义 WAN(SD-WAN)?

软件定义广域网 (SD-WAN) 是一种更灵活的 WAN 架构,可以利用多个硬件平台和连接选项。控制软件适用于任何网络硬件。

SD-WAN 是软件定义网络(SDN)的一种形式,后者是用于实现通过软件管理网络的一类技术。它们也是安全访问服务边缘(SASE)解决方案的关键组件,这种解决方案将网络和网络安全功能组合到单个基于云的服务中。

什么是 WAN 即服务?

WAN 即服务是一种基于云的 WAN 模型。WAN 即服务产品旨在取代依赖硬件、使用多协议标签交换 (MPLS) 等连接协议且难以扩展的传统 WAN 配置。由于 WAN 即服务是通过云提供的,因此客户只需要互联网连接,并且可以使用软件配置其 WAN,而不是使用硬件设备。

城域网 (MAN)

城域网 (MAN) 比广域网 (WAN) 小,但比局域网 (LAN) 大。

什么是城域网 (MAN)?

城域网 (MAN) 是连接城域内计算机的计算机网络,该城域可以是单个大城市、多个城镇或包含多个建筑物的任何给定大区域。城域网比局域网 (LAN) 大,但比广域网 (WAN) 小。

城域网是如何构建的?

与广域网一样,城域网是由相互连接的局域网组成的。由于城域网规模较小,它们通常比广域网更有效率,因为数据不需要经过长距离的传输。城域网通常结合多个组织的网络,而不是由一个组织进行管理。

大多数城域网使用光缆在局域网之间形成连接。城域网通常会使用 “暗光纤”—— 以前未使用的能够传输流量的光纤电缆。这些光缆可以从私营互联网服务提供商 (ISP) 处租用。

城域网与校园网

校园网 (CAN) 是连接学校或企业园区内多个建筑物的大型网络。校园网也可以被视为城域网,因为它们连接多个局域网,但不够大,不能被视为广域网。

个人区域网 (PAN)

个人区域网 (PAN) 连接靠近用户的电子设备,例如无线鼠标、键盘和计算机。

什么是个人区域网 (PAN)?

个人区域网 (PAN) 连接用户直接活动区域内的电子设备。PAN 的大小从几厘米到几米不等。现实世界中最常见的 PAN 示例之一是蓝牙耳机智能手机之间的连接。PAN 还可以连接笔记本电脑、平板电脑、打印机、键盘和其他计算机化设备。

个人区域网连接可以是有线或无线的。有线连接方式包括 USBFireWire;无线连接方式包括蓝牙(最常见)、WiFi、IrDA 和 Zigbee

虽然 PAN 内的设备可以相互交换数据,但 PAN 通常不包括路由器,因此不直接连接到互联网。但是,PAN 内的设备可以连接到局域网 (LAN),然后再连接到互联网。例如,台式电脑、无线鼠标和无线耳机都可以相互连接,但只有电脑可以直接连接到互联网。

什么是无线个人区域网 (WPAN)?

无线个人区域网 (WPAN) 是一组不使用电线或电缆连接的设备。如今,大多数日常使用的 PAN 都是无线的。WPAN 使用近距离无线连接协议,例如蓝牙。

WPAN 的范围通常非常小,因为蓝牙等短距离无线协议在大于 5-10 米的距离上效率不高。

体域网 (BAN) 和 PAN 有什么区别?

体域网 (BAN) 通常是指在人体上放置、嵌入或携带在人体附近的具有无线连接功能的医疗传感器。BAN 用于跟踪或支持生物医学功能(例如,具有无线功能的起搏器)。BAN 可以连接到 PAN 或使用 WPAN 技术,但大多数 PAN 不包括生物医学传感器。

自治系统

自治系统(AS)是具有统一路由策略的巨型网络或网络群组。每个 AS 分配一个唯一的 ASN,ASN 是标识 AS 的编号

什么是自治系统?

Internet 是由不同网络组成的网络,自治系统是组成 Internet 的大型网络。更具体地说,自治系统(AS)是具有统一路由策略的巨型网络或网络群组。连接到 Internet 的每台计算机或设备都连接到一个 AS。

可以认为 AS 类似于一个城镇的邮局。邮件从一个邮局到另一个邮局,直到到达正确的城镇为止,然后该城镇的邮局将在该城镇内传递邮件。与之类似,数据包在整个互联网范围内通过从 AS 跳到 AS,直到它们到达包含其目的地互联网协议 (IP) 地址的 AS。该 AS 中的路由器将数据包发送到 IP 地址

每个 AS 都控制一组特定的 IP 地址,就像每个镇的邮局负责将邮件传递到该镇内的所有地址一样。给定 AS 可以控制的 IP 地址范围称为其 “IP 地址空间”。

大多数 AS 连接到其他几个 AS如果一个 AS 仅连接到另一个 AS 并共享相同的路由策略,则可以将其视为第一个 AS 的子网。

通常,每个 AS 由单个大型组织(例如 Internet 服务提供商(ISP)、大型企业技术公司、大学或政府机构)运营

什么是 AS 路由策略?

AS 路由策略是由 AS 控制的 IP 地址空间的列表以及与其连接的其他 AS 的列表。此信息对于将数据包路由到正确的网络是必需的。AS 使用 ** 边界网关协议(BGP)** 向 Internet 通知此信息。

什么是 IP 地址空间?

IP 地址的指定群组或范围称为 “IP 地址空间”。每个 AS 控制一定数量的 IP 地址空间。(一组 IP 地址也可以称为 IP 地址 “块”。)

假设 Acme 公司运营一家 AS,并控制一个 IP 地址范围,其中包括地址 192.0.2.253。如果计算机将数据包发送到 192.0.2.253,则该数据包最终将到达由 Acme 公司控制的 AS。如果该第一台计算机也将数据包发送到 198.51.100.255,则数据包将到达另一个 AS(尽管它们可能会在途中通过 Acme 公司的 AS)。

什么是 IP 地址前缀?

当网络工程师通知哪个 IP 地址由哪个 AS 控制时,他们通过提及每个 AS 拥有的 IP 地址 “前缀” 来实现。IP 地址前缀是 IP 地址的范围。根据 IP 地址的写入方式,IP 地址前缀通过以下方式表示:192.0.2.0/24。这表示 IP 地址 192.0.2.0 到 192.0.2.255,而不是 192.0.2.0 到 192.0.2.24。

什么是自治系统编号(ASN)?

每个 AS 都分配有一个官方编号或自治系统编号(ASN),类似于每个企业如何获得具有唯一官方编号的营业执照。但是,与企业不同,外部各方通常仅通过编号来引用 AS。

AS 编号或 ASN 是介于 1 和 65534 之间的唯一 16 位数字或介于 131072 和 4294967294 之间的 32 位数字。它们通过这种格式表示:AS(数字)。例如,Cloudflare 的 ASN 是 AS13335。据不完全估计,全世界有超过 90,000 个 ASN 在使用。

只有与网络间路由器的外部通信才需要 ASN(请参阅下面的 “什么是 BGP?”)。AS 中的内部路由器和计算机可能不需要知道该 AS 的编号,因为它们仅与该 AS 内的设备通信

在分配 ASN 的管理机构给它编号之前,AS 必须满足某些资格。它必须具有唯一的路由策略,具有一定的大小,并且与其他 AS 具有多个连接。可用的 ASN 数量有限,如果过度分发它们,则供应会用光,路由也会变得更加复杂。

什么是 BGP?

AS 通过边界网关协议(BGP)通知其到其他 AS 和路由器的路由策略。BGP 是在 AS 之间路由数据包的协议。如果没有这些路由信息,大规模运行 Internet 将很快变得不切实际:数据包将丢失或花费太长时间才能到达目的地。

每个 AS 使用 BGP 通知它们负责的 IP 地址以及它们连接的其他 AS。BGP 路由器从世界各地的 AS 中获取所有这些信息,并将其放入称为路由表的数据库中,以确定从 AS 到 AS 的最快路径。当数据包到达时,BGP 路由器会参考其路由表来确定数据包接下来应转到哪个 AS

全世界有许多 AS,BGP 路由器不断更新其路由表。网络脱机时,新网络联机时,AS 扩展或收缩其 IP 地址空间,所有这些信息都必须通过 BGP 通知,以便 BGP 路由器可以调整其路由表。

为什么需要 BGP 路由?IP 不用于路由吗?

IP(Internet 协议)确实用于路由,因为它指定每个数据包将到达的目的地。BGP 负责将数据包以最快的路由定向到目的地。如果没有 BGP,IP 数据包将在 Internet 上从 AS 到 AS 随机反弹,类似于驾驶员试图通过猜测走哪条路来到达目的地。

自治系统如何相互连接?

AS 之间相互连接,并通过称为对等的过程交换网络流量(数据包)。AS 彼此对等的一种方式是通过在称为 Internet 交换点(IXP)的物理位置进行连接。IXP 是一个大型局域网(LAN),具有许多路由器、交换机和电缆连接。

OSI 参考模型

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OSI 是 OSI/RM 的简称,全称是 Open Systems Interconnection Reference Model,意为开放系统互连参考模型。参考模型是指该模型不是必须执行的标准,而是按照该模型的要求,不同企业生产的网络设备可以互相连接。

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OSI 模型把网络通信的工作分为 7 层,​​从低到高​​分别是 :

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  • 物理层:物理层(Physical Layer)在局部局域网上传送数据帧(data frame),它负责管理计算机通信设备和网络媒体之间的互通。包括了针脚、电压、线缆规范、集线器、中继器、网卡、主机适配器等。
  • 数据链路层:数据链路层(Data Link Layer)负责网络寻址错误侦测和改错。当表头和表尾被加至数据包时,会形成帧。数据链表头(DLH)是包含了物理地址和错误侦测及改错的方法数据链表尾(DLT)是一串指示数据包末端的字符串。例如以太网、无线局域网(Wi-Fi)和通用分组无线服务(GPRS)等。分为两个子层:逻辑链路控制(logic link control,LLC)子层和介质访问控制(media access control,MAC)子层。
  • 网络层:网络层(Network Layer)决定数据的路径选择和转寄将网络表头(NH)加至数据包,以形成分组。网络表头包含了网络数据。例如:互联网协议(IP)等。
  • 传输层:传输层(Transport Layer)把传输表头(TH)加至数据以形成数据包。传输表头包含了所使用的协议等发送信息。例如: 传输控制协议(TCP)等。
  • 会话层:会话层(Session Layer)负责在数据传输中设置和维护计算机网络中两台计算机之间的通信连接
  • 表示层:表示层(Presentation Layer)把数据转换为能与接收者的系统格式兼容并适合传输的格式。
  • 应用层:应用层(Application Layer)提供为应用软件而设的接口,以设置与另一应用软件之间的通信。例如: HTTP,HTTPS,FTP,TELNET,SSH,SMTP,POP3 等。

分层的好处 :7 层相互独立,某一层变化不会影响其他层(解耦合)。

各层关系 :低层向高层提供服务。

  • 第一层到第三层属于 OSI 参考模型的低三层,负责创建网络通信连接的链路
  • 第四层负责高低层的连接。
  • 第五层到第七层为 OSI 参考模型的高三层,具体负责端到端的数据通信

分层思想

分层解决问题,是网络体系结构重要的工作方法。由于整个网络功能非常复杂,网络设计者常采用把通信过程按照功能划分为许多小环节,然后每个环节在不同层之间实现。高层使用低层的服务。层于层之间相对独立,只是通过服务访问点,即 SAP 进行数据交换。

如下为分层思想在解决网络通信问题上的应用:

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分层思想解决问题的特征:

  • 复杂层度高,解耦难度较大。通常不太容易通过通用的设计模型如代理模式、装饰器模式处理。
  • 分层的范围和粒度问题。类似于 DDD,分层往往也面临这两个问题。
  • 层级之间相互独立。下层为上层提供服务,即上层调用下层。

使用分层思想的场景示例:

  • 接口服务常用的洋葱模型。
  • 互联网 SaaS 服务中服务层、接入层、数据层的概念。
  • MVC 模型。

协议数据单元

OSI 参考模型中,对等层协议之间交换的信息单元统称为​​协议数据单元 PDU​​。

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各层的 PDU:

  • 传输层:数据段(报文段)(Segment)
  • 网络层:分组(数据包)(Packet)
  • 数据链路层:数据帧(Frame)
  • 物理层:比特(Bit)

OSI 架构

如下为 OSI 模型的架构图:

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TCP/IP 模型

在实际的工程中,通常使用的是 TCP/IP 的分层模型。不同的分层模型如下:

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物理层

物理层是 OSI 分层结构体系中最重要、最基础的一层,它建立在传输媒介基础上,起着建立、维护和取消物理连接作用,实现设备之间的物理接口。物理层之接收和发送一串比特 (bit) 流,不考虑信息的意义和信息结构

物理层包括对连接到网络上的设备的机械的、电气的、功能的、过程的规定。

具体地讲:

  • 机械特性规定了网络连接时所需接入插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等;
  • 电气特性规定了在物理连接上传输 bit 流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等;
  • 功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义,即定义了 DTE(数据终端设备)和 DCE(数据通信设备)之间各个线路的功能;
  • 过程特性定义了利用信号线进行 bit 流传输的一组操作规程,是指在物理连接的建立、维护、交换信息时,DTE 和 DCE 双方在各电路上的动作系列。

物理层的数据单位是​​比特​​

物理层的典型设备:​​光纤​​​、​​同轴电缆​​​、​​双绞线​​​、​​中继器​​​和​​集线器​​。

数据链路层

在物理层提供比特流服务的基础上,将比特信息封装成数据帧 Frame,起到在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址。建立相邻结点之间的数据链路,通过差错控制提供数据帧(Frame)在信道上无差错的传输,同时为其上面的网络层提供有效的服务。

数据链路层在不可靠的物理介质上提供可靠的传输。该层的作用包括:物理地址寻址数据的成帧流量控制数据的检错重发等。

在这一层,数据的单位称为(frame)。

数据链路层的典型设备:​​二层交换机​​​、​​网桥​​​、​​网卡​​。

网络层

网络层也称通信子网层,是高层协议之间的界面层,用于控制通信子网的操作,是通信子网与资源子网的接口。在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点,确保数据及时传送。网络层将解封装数据链路层收到的帧,提取数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息源站点目的站点地址的网络地址。

网络层典型设备:​​路由器​​

传输层

传输层建立在网络层和会话层之间,实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序(端口号)。传输层不仅是一个单独的结构层,它还是整个分层体系协议的核心,没有传输层整个分层协议就没有意义。

传输层的数据单元是由数据组织成的数据段(segment)这个层负责获取全部信息,因此,它必须跟踪数据单元碎片、乱序到达的数据包和其它在传输过程中可能发生的危险

会话层

这一层也可以称为会晤层对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

会话层提供的服务可使应用建立和维持会话,并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。

表示层

表示层对向上对应用层服务,向下接收来自会话层的服务。表示层是为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务,它关心的只是发出信息的语法与语义。表示层要完成某些特定的功能,主要有不同数据编码格式的转换提供数据压缩、解压缩服务对数据进行加密、解密。例如图像格式的显示,就是由位于表示层的协议来支持。

表示层为应用层提供服务包括语法选择、语法转换等。语法选择是提供一种初始语法和以后修改这种选择的手段。语法转换涉及代码转换和字符集的转换、数据格式的修改以及对数据结构操作的适配。

应用层

网络应用层是通信用户之间的窗口,为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。其中包含了若干个独立的、用户通用的服务协议模块。网络应用层是 OSI 的最高层,为网络用户之间的通信提供专用的程序。

综上, 详细介绍了 OSI 模型,通过 OSI 模型,信息可以从一台计算机的软件应用程序传输到另一台的应用程序上。OSI 的七层模型运用各种各样的控制信息来和其他计算机系统的对应层进行通信。这些控制信息包含特殊的请求和说明,它们在对应的 OSI 层间进行交换。每一层数据的头和尾是两个携带控制信息的基本形式。在给定的某一 OSI 层,信息单元的数据部分包含来自于所有上层的头和尾以及数据,这称之为​​封装​​

数据传输过程

在计算机网络中,时时刻刻存在着大量的数据交换。数据是如何从源节点传递到目的节点的,数据包又是如何变化的?

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数据在​​源节点​​​计算机​​向下​​​传递的时候,到达一层,​​加上​​​这一层的​​控制信息​​​,称之为​​首部​​​,在​​数据链路层​​​还有​​尾部​​​。数据在​​目的节点​​​计算机​​向上​​​传递的时候,到达一层,​​去掉​​​这一层的​​控制信息​​。

下图为报文的封装过程:

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下图为经过封装的报文:

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下图来自谢希仁第五版的 PPT:

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网络排错

从底层向上排除:

  • 物理层故障:网络连接状态、查看发送和接收数据包
  • 数据链路层故障:MAC 地址冲突、ADSL 欠费、网速无法协商、计算机连接到错误的 VLAN
  • 网络层故障:配置了错误的 IP、子网掩码、网关、路由器没有配置可达目标的路由
  • 应用层故障:应用程序配置错误(如浏览器配置了错误的代理)

参考:

网络安全

  • 物理层安全: 一栋大厦是保险公司的,建造时布好网线,使用时 10 层租给了其他公司,其他公司通过原先布好的网线就可以访问保险公司网络。
  • 数据链路层安全: 上网时 ADSL 上网账号密码、VLAN 划分、交换机绑定固定 MAC 地址
  • 网络层安全: 路由器上使用 ACL 控制数据包流量(指定 IP 才传输)、防火墙设置
  • 应用层安全: 开发的应用程序没有漏洞(比如没有 SQL 注入漏洞等等)

性能指标

  • 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(data rate,bit rate)单位为 b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s。
  • 带宽:数据通信中,数字信道所能传输的最高速率,单位为 b/s,kb/s,Mb/s,Gb/s。
  • 吞吐量:单位时间内通过某个网络数据量
  • 时延:时延包括发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。增加带宽是减少发送时延,传播速度由介质决定,介质固定传播速度固定。
  • 时延带宽积 = 传播时延 * 带宽。
  • 往返时间(RTT,Round-Trip Time)。
  • 利用率

利用率的计算方法:

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TIP

  • 带宽可以无限增加吗?

不可以:数据块长度固定,增加带宽意味着发送时间变短,同时数据块在信道中的长度也变短了(波形长度 = 发送时间 * 传播速度),之前说过传播速度由介质决定,一般固定,那么发送时间越短,波形越短,短到一定程度,接收方就无法识别高低电平了。

  • 铜线和光纤的对比:

铜线的传播速率其实和光纤的速率接近,那为什么使用光纤呢?因为光纤支持更高的发送速率,光纤使用光信号,即使数据很短,也能解析出高低电平。而铜线使用电信号,波形太短,无法识别高低电平。

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