计算机网络学习

TCP/IP的体系结构
应用层（DNS、HTTP、SMTP）
运输层（TCP或UDP）
网际层（IP）
链路层（网络接口层）

五层协议

应用层（应用进程间通信和交互的规则、DNS\HTTP\SMTP；交互单位为报文）

运输层

• 典型设备：网关：网关（Gateway）负责第三层（网络层）以上的数据中继，实现不同体系结构的网络协议转换，它通常采用软件的方法实现，并且与特定的应用服务一一对应。比如：OSI的文件传输服务FTAM和TCP/IP的文件传输服务FTP，尽管二者都是文件传输但是由于所执行的协议不同不能直接进行通信，而需要网关将两个文件传输系统互连，达到相互进行文件传输的目的。
• 协议：
  • 传输控制协议TCP（Transmission Control Protocal）：提供面向连接的、可靠的数据传输服务，数据传输的单位是报文段（segment）
  • 用户数据报协议UDP（User Datagram Protocal）：提供无连接的尽最大努力（best-effort）的数据传输服务（不保证数据传输的可靠性），其数据传输的单位是用户数据报。

网络层（网际层或IP层）：
为分组交换网上的不同主机提供通信服务。将运输层产生的报文段或用户数据报封装成分组或进行传送。在TCP/IP体系中，由于网络层使用IP协议，因此分组也叫作IP数据报，简称数据报。

• 典型设备：路由器是一种具有多输入输出端口的专用计算机，其任务是连接异构网络并完成路由转发
• 协议：IP协议（Internet Protocol）和多种路由选择协议
• 数据单元：数据包（Packet）

网络层两大任务：1、根据一定的算法，给互联网上的每一个路由器生成一个用来转发分组的转发表；2、根据转发表转发收到的分组。

数据链路层（data link layer）：
两台主机之间的数据传输，总是在一段一段链路上传送的。数据链路层将网络层传下的IP数据报组装成帧（framing），在两个相邻节点的链路上传送帧（frame）。每一帧包括数据和必要的控制信息（同步信息、地址信息、差错控制等）

• 典型设备：网卡、网桥、交换机
• 数据单元：数据帧（Frame）
• 网络协议：
  • CSMA/CD（Carrier sense Multiple Access with Collision Detection）：载波监听多点接入/碰撞检测协议。总线型网络，协议的实质是载波监听和碰撞检测。载波监听即发数据前先检测总线上是否有其他计算机在发送数据，如暂时不发数据，避免碰撞。碰撞检测为计算机边发送数据边检测信道上的信号电压大小。

物理层（physical layer）：

• 典型设备：中继器、集线器

中继器（Repeater）又被称为转发器或发达器，执行物理层协议，负责物理层的数据中继，实现电气信号的“再生”。用于互连两个相同类型的网段，主要功能是延伸网段和改变传输媒体。

• 集线器（HUB）：是一种特殊的转发器。将一些机器连接组成局域网。它不具有智能处理能力，处理的数据只是电流，采用共享带宽的工作方式，附接端口的所有计算机采用CSMA/CD方式竞争带宽的使用，任一时刻只能由两台计算机进行通信。

• 数据单位：在物理层上所传数据的单位是比特（bit），传送比特流时应从首部开始传送。

• 网络协议：无

数据交换方式
电路交换

报文交换

分组交换

网络层：
核心功能

• 路由选择与分组转发
• 异构网络互联
• 拥塞控制

网络层的数据层面和控制层面：分别对应分组转发和路由选择

路由选择算法
按照算法能否自适应地调整划分分为

• 静态路由选择算法
• 动态路由选择算法
  • 全局性 链路状态路由算法（RIP）：每个路由器掌握完整的网络拓扑结构
  • 分散性 距离向量路由算法 （OSPF） ：每个路由器仅掌握和自己物理相连的路由器状态

按照层次（互联网规模很大；一些单位的保密性）
自治系统（autonomous system，AS）：AS内的路由器使用IGP，AS间的路由器使用EGP
内部网关协议（Interior Gateway Protocal，IGP）：

• RIP
• OSPF

外部网关协议（Exterior Gateway Protocal，EGP）：

• BGP-4