术语

节点

节点是连接到网络的物理电子设备,例如计算机、打印机、路由器。 如果正确设置,节点能够通过网络发送和/或接收信息。

链路

链路连接网络上的节点。链路可以是有线的,如以太网,也可以是无线的,如 Wi-Fi。 链路可以是点对点的,其中节点 A 连接到节点 B,也可以是多点的,其中节点 A 连接到节点 B 和节点 C。

拓扑结构

拓扑结构描述了节点和链路如何在网络配置中相互配合,通常在图表中显示。以下是一些常见的网络拓扑结构类型:

网络拓扑结构类型

OSI 模型:7 层

第 1 层:物理层

第 1 层包含使网络通信成为可能的基础设施。

第 1 层的技术:

  • 节点(设备)和网络硬件组件。
  • 设备接口机制。

    电缆连接到设备的位置和方式是怎样的(电缆连接器和设备插座)?连接器的尺寸和形状是什么样的,有多少个引脚?什么决定了引脚何时处于活动状态或非活动状态?

  • 功能和过程逻辑。

    连接器中每个引脚的功能是什么 - 发送还是接收?什么过程逻辑决定了节点如何开始与第 2 层上的另一个节点进行通信的事件顺序?

  • 电缆协议和规范:以太网(CAT)、USB、DSL 等。
  • 电缆类型、信号类型、信号传输方法(有线或无线)。

第 1 层的数据单位:比特。 节点可以发送、接收或发送和接收比特。如果它们只能执行一项任务,则节点使用 单工模式。如果它们都能执行,则节点使用 双工模式。如果节点可以同时发送和接收,则为 全双工 - 否则为 半双工

第 2 层:数据链路层

第 2 层定义了数据格式化传输的方式,节点之间可以流动多少数据,以及在检测到流中的错误时应采取什么措施。

  • 线路规范。

    谁应该谈话多长时间?节点能够传输信息的时间有多长?

  • 流量控制。

    应该传输多少数据?

  • 错误控制。

    检测和纠正。所有数据传输方法都存在潜在的错误,从电气脉冲到脏的连接器。一旦第 2 层技术告知网络管理员第 2 层或第 1 层存在问题,系统管理员就可以在后续层中纠正这些错误。第 2 层主要关注错误检测,而不是错误纠正。

第 2 层内部有 2 个不同的子层:

  • MAC(媒体访问控制)

    这就是 MAC 地址的来源。MAC 地址是网络上每个设备的唯一标识符。

  • LLC(逻辑链路控制)

    LLC 子层处理帧定址和流量控制。速度取决于节点之间的链接,例如以太网或 Wi-Fi。

第 2 层的数据单位:帧。 每个帧包含帧头、主体和帧尾:

  • 头部:通常包括源节点和目标节点的 MAC 地址。
  • 主体:包含正在传输的比特。
  • 尾部:包括错误检测信息。CRC(循环冗余检查)、FCS(帧检查序列)等。

通常有一个最大帧大小限制,称为最大传输单元(MTU)。

第 3 层:网络层

网络层允许节点连接到互联网,并在不同网络之间发送信息。路由器是第 3 层的主要组成部分。它们在路由表中存储所有这些地址和路由信息。

第 3 层的数据单位:数据包。 通常,每个数据包包含一个帧+IP 地址。

一旦节点连接到互联网,它将被分配一个 IP(互联网协议)地址,路由器使用 IP 地址在其路由表中进行路由。 IP 地址通过 ARP(地址解析协议)与物理节点的 MAC 地址关联,ARP 解析节点相应的 IP 地址的 MAC 地址。

第 4 层:传输层

传输层通过将消息分段成多个数据包来提供端到端的传输;该层支持面向连接和无连接的通信。

协议

  • TCP:传输控制协议,面向连接的协议,优先考虑数据质量而不是速度。
  • UDP:用户数据报协议,无连接的协议,优先考虑速度而不是数据质量。UDP 不需要握手,这就是为什么它被称为无连接的原因。

TCP 和 UDP 都将数据发送到网络设备上的特定端口,该设备具有 IP 地址。 IP 地址和端口号的组合称为套接字。

第 5 层:会话层

会话层在两个端用户应用程序之间建立、维护和终止连接。它响应来自表示层的请求,并向传输层发出请求。

2 个重要的概念:

  • C/S 模型(客户端/服务器)
  • 请求/响应模型

协议:

  • NetBIOS
  • RPC(远程过程调用)

从这里开始(第 5 层及以上),网络关注的是连接到端用户应用程序的方式以及向用户显示数据。

第 6 层:表示层

表示层格式化和加密数据。

  • 格式:ASCII、Unicode 等。
  • 加密:SSL/TLS 等。

第 7 层:应用层

应用层拥有端用户应用程序所需的服务和功能。它不包括应用程序本身。

协议:

  • HTTP(超文本传输协议)
  • FTP(文件传输协议)
  • SMTP(简单邮件传输协议)
  • SSH(安全外壳)
  • IMAP(互联网消息访问协议)
  • DNS(域名系统)
  • NTP(网络时间协议)
  • 等等…