簡介

• 誕生
  • 網絡的誕生使命：通過各種互聯網服務提升全球人類生活品質。讓人類的生活更便捷和豐富，從而促進全球人類社會的進步。并且豐富人類的精神世界和物質世界，讓人類最便捷地獲取信息。找到所求，讓人類的生活更快樂。與很多人的想象相反，Internet并非某一個完美計劃的結果。Internet的創始人也絕不會想到它能發展成如今的規模和影響！在Internet面世之初，沒有人能想到它會進入千家萬戶，也沒有人能想到它的商業用途。
• 什么是網絡
  • 網絡是由節點和連線構成，表示諸多對象及其相互聯系。在數學上，網絡是一種圖，一般認為專指加權圖。網絡除了數學定義外，還有具體的物理含義，即網絡是從某種相同類型的實際問題中抽象出來的模型。在計算機領域中，網絡是信息傳輸、接收、共享的虛擬平臺，通過它把各個點、面、體的信息聯系到一起，從而實現這些資源的共享。網絡是人類發展史來最重要的發明，提高了科技和人類社會的發展。

網絡分類

• 局域網：局域網（Local Area Network，LAN）是指在某一區域內由多臺計算機互聯成的計算機組。一般是方圓幾千米以內。局域網可以實現文件管理、應用軟件共享、打印機共享、工作組內的日程安排、電子郵件和傳真通信服務等功能。局域網是封閉型的，可以由辦公室內的兩臺計算機組成，也可以由一個公司內的上千臺計算機組成
• 廣域網：廣域網（WAN，Wide Area Network）也稱遠程網（long haul network ）。通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網絡
• 城域網：城域網(Metropolitan Area Network)是在一個城市范圍內所建立的計算機通信網，簡稱MAN。屬寬帶局域網。由于采用具有有源交換元件的局域網技術，網中傳輸時延較小，它的傳輸媒介主要采用光纜，傳輸速率在100兆比特/秒以上
• 個人網：個人局域網就是在個人工作地方把屬于個人使用的電子設備（如便攜電腦等）用無線技術連接起來的網絡，因此也常稱為無線個人局域網WPAN，其范圍大約在10m左右

網絡常見的物理設備

路由器

• 路由器（Router）又稱網關設備（Gateway）是用于連接多個邏輯上分開的網絡，所謂邏輯網絡是代表一個單獨的網絡或者一個子網。當數據從一個子網傳輸到另一個子網時，可通過路由器的路由功能來完成。因此，路由器具有判斷網絡地址和選擇IP路徑的功能，它能在多網絡互聯環境中，建立靈活的連接，可用完全不同的數據分組和介質訪問方法連接各種子網，路由器只接受源站或其他路由器的信息，屬網絡層的一種互聯設備

• 交換機（Switch）意為“開關”是一種用于電（光）信號轉發的網絡設備。它可以為接入交換機的任意兩個網絡節點提供獨享的電信號通路，最常見的交換機是以太網交換機。其他常見的還有電話語音交換機、光纖交換機等

RJ45連接器

• RJ45連接器，也就是我們所說的水晶頭，這里不過多解釋

網絡接口卡

• 計算機與外界局域網的連接是通過主機箱內插入一塊網絡接口板（或者是在筆記本電腦中插入一塊PCMCIA卡）。網絡接口板又稱為通信適配器或網絡適配器（network adapter）或網絡接口卡NIC（Network Interface Card），但是更多的人愿意使用更為簡單的名稱“網卡“

網絡應用程序

• Web 瀏覽器（Chrome 、IE 、Firefox 等）
• 即時消息（QQ 、微信、釘釘等）
• 電子郵件（Outlook 、foxmail 等）
• 協作（視頻會議、VNC 、Netmeeting 、WebEx 等）
• web 網絡服務（apache,nginx,IIS） ）
• 文件網絡服務（ftp,nfs,samba） ）
• 數據庫服務（ MySQL,MariaDB, MongoDB)
• 中間件服務（Tomcat ，JBoss） ）
• 安全服務（ Netfilter） ）

物理拓撲分類

• 計算機網絡的最主要的拓撲結構有總線型拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、星形拓撲、邏輯拓撲、混合型拓撲以及網狀拓撲。其中環形拓撲、星形拓撲、總線型拓撲是三個最基本的拓撲結構。在局域網中，使用最多的是星形結構

總線拓撲

• 總線型拓撲是采用單根傳輸作為共用的傳輸介質,將網絡中所有的計算機通過相應的硬件接口和電纜直接連接到這根共享的總線上。使用總線型拓撲結構需解決的是確保端用戶使用媒體發送數據時不能出現沖突

環形拓撲

• 入網設備通過轉發器接入網絡，一個轉發器發出的數據只能被另一個轉發器接收并轉發，所有的轉發器及其物理線路構成的環狀網絡系統

星型拓撲

• 在星型拓撲結構中，網絡中的各節點通過點到點的方式連接到一個中央節點（又稱中央轉接站，一般是集線器或交換機）上，由該中央節點向目的節點傳送信息。中央節點執行集中式通信控制策略，因此中央節點相當復雜，負擔比各節點重得多。在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制
  擴展星型拓撲

• 如果星型網絡擴展到包含與主網絡設備相連的其它網絡設備，這種拓撲就稱為擴展星型拓撲

• 純擴展星型拓撲的問題是：如果中心節點出現故障，網絡的大部分組件就會被斷開

邏輯拓撲

• 物理拓撲與邏輯拓撲是各自獨立的。例如：所有類別的以太網在設備之間通信時使用的是邏輯總線型拓撲，無論線纜的物理布局如何都是如此

雙環拓撲

• 信號沿相反方向傳輸
• 比單環的復原能力更強

全網狀拓撲

• 容錯能力強
• 實施成本高

部分網狀拓撲

網絡模型分層

OSI 模型的七層結構

物理層

• 為啟動，維護以及關閉物理鏈路定義了電氣規范.機械規范.過程規范和功能規范（二進制傳輸)

數據鏈路層

• 定義如何格式化數據以便進行傳輸以及如何控制對網絡的訪問
• 支持錯誤檢測

網絡層

• 路由數據包
• 選擇傳遞數據的最佳路徑
• 支持路徑尋址和路徑選擇

傳輸層

• 確保數據傳輸的可靠性、
• 建立，維護和終止虛擬電路

會話層

• 建立，管理和終止在應用程序之間的會話（主機間通信）

表示層

• 確保接收系統可以讀出該數據
• 格式化數據
• 協商用于應用層的數據傳輸語法
• 提供加密

應用層

• 為應用程序進程（例如，電子郵件，文件傳輸和終端仿真）提供網絡服務
• 提供用戶身份認證

數據封裝和數據解封

• 數據封裝（Data Encapsulation），籠統地講，就是把業務數據映射到某個封裝協議的凈荷中，然后填充對應協議的包頭，形成封裝協議的數據包，并完成速率適配

• 用戶信息轉換為數據，以便在網絡上傳輸

• 數據轉換為數據段，并在發送方和接收方主機之間建立一條可靠的連接

• .數據段轉換為數據包或數據報，并在報頭中放上邏輯地址，這樣每一個數據包都可以通過互聯網絡進行傳輸

• .數據包或數據報轉換為幀，以便在本地網絡中傳輸。在本地網段上，使用硬件地址唯一標識每一臺主機。

• .幀轉換為比特流，并采用數字編碼和時鐘方案

• 以目前常見的OSI模型為例，它共分為七層，從下到上依次為：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層、應用層，每層都對應不同的功能。為了實現對應功能，都會對數據按本層協議進行協議頭和協議尾的數據封裝，然后將封裝好的數據傳送給下層，各層的數據封裝過程

• 其中在傳輸層用TCP頭已標示了與一個特定應用的連接，并將數據封裝成了數據段；網絡層則用IP頭標示了已連接的設備網絡地址，并可基于此信息進行網絡路徑選擇，此時將數據封裝為數據包；到了數據鏈路層，數據已封裝成了數據幀，并用MAC頭給出了設備的物理地址，當然還有數據校驗等功能字段等；到了物理層，則已封裝成為比特流，就成為純粹的物理連接了

• 計算機在接收到數據幀后，需要去掉為了傳輸而添加的附加信息，這稱為解封裝

對等通信

• 什么是對等通信
• 對等通信可以理解為如：
• 發送方給接收方發送了數據，發送方接收到了他的網絡七層會解包，物理層會解包物理層數據鏈路層會解包數據鏈路層一直解包下去

PDU

• PDU: Protocol Data Unit, 協議數據單元是指對等層次之間,傳遞的數據單位
• 物理層的 PDU位 是數據位 bit
• 數據鏈路層的 PDU幀 是數據幀 frame
• 網絡層的PDU包 是數據包 packet
• 傳輸層的 PDU段 是數據段 segment
• 其他更高層次的PDU息 是消息 message

三種通信模式

單播

• 單播是客戶端與服務器之間的點到點連接。“點到點”指每個客戶端都從服務器接收遠程流。僅當客戶端發出請求時，才發送單播流。
• 單播（Unicast）是在一個單個的發送者和一個接受者之間通過網絡進行的通信。可以應用于通信、計算機等領域，還可以利用多播單播混合算法解決實際問題

廣播

• 網絡廣播應該說是一種網絡流媒體，它通過在Internet站點上建立廣播服務器，運行特定軟件再把節目傳播出去，我們通過在自己的計算機上安裝和運行廣播接收軟件連接這些站點，然后就可方便地收聽廣播節目，還可閱讀廣播信息

組播

• 組播（Multicast）傳輸：在發送者和每一接收者之間實現點對多點網絡連接。如果一臺發送者同時給多個的接收者傳輸相同的數據，也只需復制一份的相同數據包。它提高了數據傳送效率。減少了骨干網絡出現擁塞的可能性