[初始计算机]——计算机网络的基本概念和发展史及OSI参考模型

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⏰️创作时间:2024年5月30日11点59分

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目录

🌐计算机网络概述

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📈计算机网络简史?

📃计算机网络的功能?

📄计算机网络组成?

[🌎️OSI 参考模型](#🌎️OSI 参考模型)

🌍️OSI七层模型参考

[🗺️TCP/IP 模型](#🗺️TCP/IP 模型)

🏕️五层参考模型


🌐计算机网络概述

解释1 :计算机网络是将分散在不同地理位置的计算机系统,通过通信设备与线路连接起来,由功能完善的软件实现资源共享和信息传递的系统。

解释2 :计算机网络(computer network)是指由若干个结点(node)和连接这些结点的链路(link)组成的一个系统。结点可以是计算机、路由器、交换机等设备;链路可以是电缆、光纤、无线信号等。计算机网络可以将位于不同地点的计算机连接起来,使它们能够相互通信和共享资源。

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📈计算机网络简史?

1960年代 :美国国防部高级研究计划局(ARPA)开发了第一个分组交换网络ARPANET,用于连接几个大学和研究机构的计算机。这是早期的计算机网络雏形。

1970年代 :ARPANET采用TCP/IP协议,为互联网的发展奠定了基础。同时出现了局域网(LAN)技术,如以太网等。

1980年代 :因特网开始商业化,逐渐普及。个人计算机的普及也带动了网络技术的发展。

1990年代 :万维网(World Wide Web)诞生,标志着互联网向广大公众开放。浏览器技术的发展带动了互联网的快速发展。

2000年代 :互联网应用呈现爆发式增长,出现了搜索引擎、电子商务、社交网络等各种新兴互联网服务和应用。

2010年代 :移动互联网时代到来,智能手机普及带动了移动应用的发展。物联网、云计算等新技术也逐步融入网络应用。

总的来说,计算机网络的发展经历了从军事、学术到商业和大众应用的过程,推动了信息技术和数字经济的蓬勃发展。互联网的普及给现代社会生活带来了深远的影响。

📃计算机网络的功能?

资源共享: 允许不同计算机系统之间共享硬件、软件、数据等资源。 提高资源利用率,降低计算机系统的成本。

信息传输: 在计算机网络上传输各种数据、文件、电子邮件等信息。 提供远程访问、在线聊天等通信功能。

分布式处理: 支持将任务分布在多台计算机上执行,提高整体处理能力。 实现诸如分布式计算、分布式存储等功能。

集中管理: 方便对网络系统进行统一的管理和维护。 提供集中授权、身份认证、安全防护等管理功能。

提高可靠性: 网络的冗余性,提高了整体系统的可靠性和容错能力。 即使部分节点或通信线路出现故障,网络也可以继续正常工作。

📄计算机网络组成?

通信设备:

主机(computer) 路由器(router) 交换机(switch) 网卡(network interface card, NIC) 调制解调器(modem) 集线器(hub)等

传输介质:

电缆(双绞线、同轴电缆、光纤) 无线电波 协议和标准:

TCP/IP协议族 以太网协议 Wi-Fi协议等 网络拓扑:

总线型 星型 环型 树型 网络操作系统:

Windows Server Linux Unix等 网络服务:

域名服务DNS Web服务 邮件服务 文件共享等

🌎️OSI 参考模型

OSI 参考模型(Open System Interconnection Reference Model),又称为开放系统互联参考模型,是由国际标准化组织(ISO)制定的一个概念性模型,用于描述计算机网络通信的七个层次。该模型旨在为不同厂商生产的网络设备和软件提供一个通用的框架,使其能够相互兼容和互操作。

物理层(Physical Layer)

  • 功能:负责比特(bits)在物理媒体上的传输,包括电缆、光纤等。

  • 设备:集线器、网线、网络接口卡等。

  • 协议:例如,Ethernet、USB等。

数据链路层(Data Link Layer)

  • 功能:负责节点之间的可靠数据传输,处理物理地址(如MAC地址)。

  • 子层:逻辑链路控制(LLC)和介质访问控制(MAC)。

  • 设备:交换机、桥接器等。

  • 协议:Ethernet、PPP、HDLC等。

网络层(Network Layer)

  • 功能:负责数据包的路由和转发,处理逻辑地址(如IP地址)。

  • 设备:路由器等。

  • 协议:IP(IPv4、IPv6)、ICMP、IPsec等。

传输层(Transport Layer)

  • 功能:提供端到端的通信服务,确保数据的完整性和可靠性。

  • 协议:TCP、UDP、SCTP等。

会话层(Session Layer)

  • 功能:管理会话和连接的建立、维护和终止,提供对话控制。

  • 协议:例如,NetBIOS、RPC等。

表示层(Presentation Layer)

  • 功能:负责数据的翻译、加密和压缩,确保数据格式正确。

  • 协议:SSL/TLS、JPEG、MPEG、ASCII等。

应用层(Application Layer)

  • 功能:提供网络服务和应用程序接口,直接面向用户。

  • 协议:HTTP、FTP、SMTP、DNS等。

总结

  • 物理层:传输比特流。

  • 数据链路层:传输帧,确保节点间传输的可靠性。

  • 网络层:路由数据包,处理逻辑地址。

  • 传输层:端到端通信,确保数据完整性和可靠性。

  • 会话层:管理会话,提供对话控制。

  • 表示层:数据格式的翻译、加密和压缩。

  • 应用层:提供网络服务和应用程序接口。

🌍️OSI七层模型参考

层级 层名 功能描述 典型设备 典型协议
7 应用层 提供网络服务和应用程序接口,直接面向用户 - HTTP、FTP、SMTP、DNS
6 表示层 负责数据的翻译、加密和压缩,确保数据格式正确 - SSL/TLS、JPEG、MPEG、ASCII
5 会话层 管理会话和连接的建立、维护和终止,提供对话控制 - NetBIOS、RPC
4 传输层 提供端到端的通信服务,确保数据的完整性和可靠性 - TCP、UDP、SCTP
3 网络层 负责数据包的路由和转发,处理逻辑地址 路由器 IP(IPv4、IPv6)、ICMP、IPsec
2 数据链路层 负责节点之间的可靠数据传输,处理物理地址(如MAC地址) 交换机、桥接器 Ethernet、PPP、HDLC
1 物理层 负责比特(bits)在物理媒体上的传输,包括电缆、光纤等 集线器、网线、网络接口卡 Ethernet(物理部分)、USB

🗺️TCP/IP 模型

TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)模型是目前最广泛使用的网络通信参考模型,它是基于OSI参考模型而发展出来的。TCP/IP 模型是目前世界上使用最广泛的计算机网络通信模型。

TCP/IP模型将网络通信过程划分为4个层次,从下到上分别是:

物理层(Physical Layer)

定义网络中设备与传输介质的物理特性 与OSI模型的物理层功能相同

网络接口层(Network Interface Layer)

负责数据在物理层的访问和传输 与OSI模型的物理层和数据链路层相对应、

网络层(Internet Layer)

负责数据包在网络中的路由和转发 主要包括IP协议

传输层(Transport Layer)

提供端到端的数据传输服务 主要包括TCP和UDP协议

与OSI七层模型相比,TCP/IP模型更加简单实用,更贴近实际网络的实现。虽然层次划分不同,但两者的基本功能是一致的。

TCP/IP模型广泛应用于Internet及各类IP网络中,成为当前世界上最流行和最重要的网络通信框架。它为计算机网络的快速发展和互联网的普及奠定了基础。

🏕️五层参考模型

层次 简述
应用层 支持各种网络应用(FTP、SMTP、HTTP)
传输层 进程-进程的数据传输(TCP、UDP)
网络层 源主机到目的主机的数据分组路由与转发(IP)
数据链路层 把网络传下来的数据报封装成帧(PPP)
物理层 比特传输
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