软考之路（1）——浅解网络基础知识

对网络这一块的基础知识理解如下，以图文并茂的形式展出，便于分析和理解。解析与图如下：

 

物理层:

功能:

提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械、电气、功能和规程的特性；

提供有关在传输介质上传输非结构的位流及物理链路故障检测指示；

为数据链路层提供一个物理连接，以及他们的机械、电气、功能和过程性。如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是位。

物理链路：

这里多次出现物理链路，简单解释物理链路：一条无源的点到点的物理线路段，中间没有任何其他的交换结点。当物理链路连通了之后就可以传送原始的数据（此时的数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理）了。

 

设备:

在OSI参考模型中规定了物理层需要完成如上的功能，为了完成上面的功能，于是它就需要借助一些工具来实现了：

①中继器（Repeater）：

在物理层上实现局域网网段互连的，用于扩展局域网网段的长度。用于在两个局域网网段间实现电气信号的恢复与整形。

优点：安装简便，使用方便，价格便宜。

②集线器（Hub）：

一种特殊的多路中继器，具有信号放大的功能，用于扩大网络。

分类：

无源集线器：负责连接多段介质，不对信号做处理

有源集线器：负责连接多段介质，既有对传输信号进行再生和放大从而扩展介质长度的功能。

智能集线器：除了有源集线器功能之外，还集成了网络的部分功能到集线器中：网络管理，选择网络传输线路。

优点：当网络系统中某条线路或某结点出现故障时，不会影响晚上其他结点的正常工作。

协议:

在TCP/IP协议模型中TCP/IP模型中的硬件层对应着ISO/OSI模型中物理层。

 

数据链路层:

功能：

负责在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据，并进行流量控制。负责建立、维护和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发送方重发这一帧。单位是帧。

设备：

为了完成检测，重发等功能，于是在这一层中采用了网桥（Bridge）和交换机（Switch）这两种设备。

①网桥：

用于连接两个局域网网段，工作于数据链路层。网桥用分析帧地址字段，以决定是否把收到的帧转发到另一个网段上。确切地说，网桥工作于MAC子层，只要两个网络MAC子层以上的协议相同，都可以用网桥连接。

 

②交换机：

是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品，它是按每一个包中的MAV地址相对简单地决策信息转发，而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。交换机转发数据的延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接的转发性能。交换机允许共享型和专用型的局域网段进行宽带调整，以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。

协议：

在TCP/IP协议模型中TCP/IP模型中的网络接口层对应着ISO/OSI模型中数据链路层。

• 网络接口层：
  • 处于TCP/IP协议层之下，负责接收IP数据报，并把数据报通过选定的网络发送出去。该层包含设备驱动程序，也可能是一个复杂的使用自己的数据链路协议的子系统。

 

网络层:

功能：

为传输层实体提供端到端的交换网络数据功能，使得传输层摆脱路由选择、交换方式和拥挤控制等网络传输细节；可以为传输层实体建立、维护和拆除一条或多条通信路径；网络传输中发生的不可恢复的差错予以报告。

选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成的数据包，包中封装有网络层包头，其中还有逻辑地址信息——源站点和目的站点的网络地址。

设备：

为了完成网间路径选择的功能，网络层于是选择了路由器设备。

路由器：

用于连接多个逻辑上分开的网络。通常把网络层地址信息叫逻辑地址，把数据链路层地址信息叫物理地址。路由器在这一层中担任的主要功能就是路径选择。在路由器的存储器中维护着一个路径表，记录各个网络的逻辑地址，用于识别其他网络。

协议：

在TCP/IP协议模型中TCP/IP模型中的网络层对应着ISO/OSI模型中网际层。

• IP：
  • IP只提供无连接，不可靠的服务，所以把差错检测和流量控制之类的服务授权给了其他的网络协议（即数据链路层），这正是TCP/IP能够高效率工作的一个重要保证。
  • IP的主要功能包括将上层数据（如TCP、UDP数据）或同层的其他数据（如ICMP数据）封装到IP数据报中，将IP数据报传送到目的地；为了使数据能够在链路层上进行传输，对数据进行分段；去顶数据报到达其他网络中的目的地的路径。

 

• ARP：
  • 地址解析协议。将IP地址转换为物理地址
• RARP：
  • 反地址解析协议。将物理地址转换为IP地址。
• ICMP：
  • Internet控制信息协议。一个专门用于发送错误报文的协议。

 

传输层:

功能：

为会话层实体提供透明，可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性；选择网络层提供的最适宜的服务；根据子网的特性，最佳地利用网络资源。信息传送的单位为报文。

协议：

在TCP/IP协议模型中TCP/IP模型中的传输层对应着ISO/OSI模型中传输层。

• TCP：
  • 传输控制协议，在IP提供的不可靠的数据服务的基础上，为应用程序提供了一个可靠的，面向连接的，全双工的数据传输服务。
  • 为了实现可靠性，采用了重发的技术。
  • TCP建立连接的“三次握手”发生在此。
• UDP：
  • 用户数据报协议，是一种不可靠，无连接的协议，可以保证应用程序进程间的通信。主要作用是将UDP消息展示给应用层。

 

会话层:

不参与具体的传输，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。

 

表示层:

为应用程层进程提供能解释所交换信息含义的一组服务。提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩，解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。

 

应用层:

提供OSI用户服务，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务，例如：事务处理程序，电子邮件和网络管理程序等。

 

协议：

在TCP/IP协议模型中TCP/IP模型中的应用层协议对应着ISO/OSI模型中会话层，表示层，应用层。

• HTTP：
  • 超文本传输协议。从WWW服务器传送超文本到本地服务器，使浏览器高效，正确，快速的传输信息。
• FTP：
  • 文件传输协议。是用户连上一个远程计算机，查看计算机和文件，做一些上传文件和下载文件等的控制。
• SMTP：
  • 简单邮件传输协议，可靠，高效地传输邮件。它是基于TCP，跨网络传输邮件协议。

总结：

1. 物理层：

连通物理链路，传输原始数据（即对位流或电气电压的处理），单位是位

2. 数据链路层：

在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧为单位的数据，并进行流量控制，单位是帧。

3. 网络层：

选择合适的网间路由或交换结点，确保数据及时传送。

4. 传输层：

为会话层实体提供透明，可靠的数据传输服务，保证端到端的数据完整性，选择网络层能够提供最适宜的服务。

5. 会话层：

不参与具体的传输，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。

6. 表示层:

提供格式化的标识和转换数据服务。如数据压缩，解压缩，加密，解密等工作。

7. 应用层：

提供OSI服务，确定进程之间的通信的性质，以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件的接口服务。如：事务处理程序，电子邮件和网络管理程序。

 

网络的OSI七层参考模型规定了哪一层该实现什么样的功能；设备就根据每一层的具体要求提供具体的服务；协议相当于规则制度，规范着相应的层次。

 

在网络基础这一块的知识比较杂碎，平时对这一块的接触也比较少，因此理解相对较困难。尽我所能将这一块的知识理解如上，很多都是来自于书本，语言很多都比较书面化，不太好理解。如有比较好的“农民理解“，请勿吝惜，贴出，大家一起分享。