網絡概述

計算機網絡和我們現在的生活息息相關,我們發微信、看視頻、搜索資料、日常的吃飯等消費都離不開計算機網絡這一基礎。

計算機網絡的產生

網絡其實起源很早,我們古代的烽火狼煙、快馬驛站其實本質上建立的就是一種網絡,只不過他們傳輸的數據格式和傳輸數據的介質不一樣而已。現代網絡公認起源於美國,早期來自美國國防部,主要用於軍用。網絡發展階段劃分:

1.20世紀50年代 : 數據通信技術的研究與發展。主要是通信技術儲備。1946年世界上第一臺計算機ENIAC在美國賓州產生,當時的計算機和計算機之間沒有太多聯繫。50年代,隨着美國軍方爲了提高反導效率,開始建立SAGE(半自動地面防空系統),開始了計算機技術和通信技術的結合的嘗試。

2.20世紀60年代 : ARPAnet的產生。主要是分組交換網絡的產生。美國國防部研究調查局開始聯合美國的幾所大學開展計算機網絡的研究,最後產生了ARPAnet網絡,它是第一個分組交換網絡。

3.20世紀70年代 : 網絡體系結構和網絡協議的研究。主要是網絡的基礎知識和網絡規範的研究。隨着分組交換網絡的產生,並且由於計算機網絡是一個新興領域,爲了搶佔市場,業界開始紛紛提出了自己的網絡體系結構和網絡協議。面對各式各樣的網絡體系和協議,爲了規範統一,ISO組織成立專門的組織開始研究網絡體系結構和網絡協議的標準化問題,ISO提出了OSI的八層網絡模型。但是在早期APRAnet出現時就已經有了TCP/IP模型,並且其比較簡單,並已經被實現,所以最後TCP/IP成爲了行業公認的標準。

4.20世紀90年代-至今 : Internet的產生和廣泛使用,網絡安全的研究,提高網絡速度。主要注重網絡的應用。90年代產生了Internet,促進了網絡應用的快速發展。催生出了電子商務、電子政務、遠程教育、遠程醫療、多媒體等。隨着網絡應用的發展,人們對網絡速度的要求越來越高,隨之開始了各種速度的網絡的研究,Fast Ethernet、Giga Ethernet、基於光纖的通信也都開始了應用。同時由於網絡和我們關係越來越緊密,網絡中安全問題也越來越重要,網絡中充斥着很多的電腦病毒,會對我們的通信安全、商務安全等造成影響。

計算機網絡的定義

計算機網絡是將地理位置不同具有獨立功能的多臺自治計算機,通過網絡線路連接,在網絡管理軟件和網絡協議的幫助下,實現資源共享的計算機系統。

計算機網絡的目的就是爲了實現設備的互聯互通和資源共享。其中資源共享包括信息共享、軟件共享、硬件共享,比如分享視頻,共用web服務,共用打印機等。

計算機網絡的分類

計算機網絡可以按照多種方式分類。常見的是按照地理位置和拓撲結構分類。

地理位置

1.局域網 : 連接某一個局部地區的網絡,如一間辦公室、一棟樓等。

2.城域網 : 一般指的是連接一個城市區域的網絡 。

3.廣域網 : 將城域網和其他局域網連接起來的網絡。

拓撲結構

1.總線型

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2.星型

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3.網狀

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4.樹狀

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5.環狀

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計算機網絡的構成

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      如上圖所示,計算機網絡主要由資源子網和通信子網組成。資源子網包括我們的主機、服務器等各種計算機聯網工具,而通信子網包括給我們提供通信服務的電纜、光纖、衛星、基站等。資源子網就是我們使用的各種端系統,端系統通過使用ISP(Internet Service Provider)提供的通信網絡接入互聯網。我國主要的ISP有中國移動、中國電信、中國聯通等。我們每個人都處於一個局域網中,這些無數個局域網就組成了我們的互聯網。每個局域網通過路由器或鏈路層交換機連接,最終會連接到ISP的局域網中。世界上每個ISP局域網相連接就會形成互聯網。

      有了網絡連接,我們就可以開始通信了。如何通信?和人說話一樣,需要滿足很多規則,比如:看見認識的人要打招呼,說敬語。計算機網絡通信也一樣,這些規則就是協議。

      網絡結構分層模型,爲了方便管理維護實現網絡,我們把網絡分了層,每層做每層的事,上層可以調用下層的接口,使用下層的功能。常見的有OSI(Open System Interconnection)的七層模型,這一協議有ISO組織提出。模型如下。

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    物理層主要提供底層的物理連接線路,通過電纜、光纖、路由器等,形成了物理上的通路,實現比特流的透明傳輸。

    數據鏈路層主要將網路層傳遞的IP分組封裝爲以太網幀,使用物理層提供的物理鏈路傳輸以太網幀。

    網絡層主要用來建立點到點的連接,提供盡力而爲的數據傳輸服務。

    傳輸層主要用來建立端到端的連接,提供面向連接的、可靠的數據傳輸服務。

    會話層、表現層、應用層都屬於應用層面,主要爲應用程序提供網絡傳輸服務。

    OSI是一個理想化模型,直到現在都沒有實現。伴隨着APRAnet一起產生的TCP/IP分層模型成爲了事實上的標準。和OSI比較,TCP/IP整合了應用層、表現層、會話層爲應用層。模型如下。

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   對於網絡中的協議,按照網絡分層,常用的協議如下。

   應用層: HTTP,HTTPS, FTP, SMTP, DNS

   傳輸層: TCP, UDP

   網絡層:IP

   數據鏈路層:ARP, RARP