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【笔记】计算机网络概述:从节点到TCP协议

所用的参考资料为机械工业出版社的:计算机网络-自顶向下方法

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所用的参考资料为机械工业出版社的:计算机网络-自顶向下方法

笔记目的纯粹为自己梳理和温习所用,希望对你也有些帮助有任何问题和疑问,也请海涵和指导

此篇最早是写在了自己的公众号上,公众号不怎么用,就搬到这里来了,由于计网画图复杂,此篇插入的图片都是网上找的,并在图片描述上提供了链接,若有侵权请与我联系。

网络与协议:网络节点与边

节点

个人计算机,服务器,手机以及可连接网络IoT设备等设备称为主机(host)或端系统(end system),他们是计网的边缘部分,是我们这样的互联网用户用来连接互联网的设备。端系统通过因特网服务提供商(Internet Serice Proider ,ISP)来接入互联网,端与端发送数据时,发送端将数据分段,每段添加首部字节,这样形成的数据包称为分组(packet)分组交换机的工作层次不同,又分为交换机(switch),路由器(router),以及高层的负载均衡设备。

边;通信链路

端系统通过通信链路(communication link)和分组交换机(packet switch)连接到一起,通信链路由不同媒体链路媒体组成,包括同轴电缆,铜线,光纤和无线电频谱,不同链路以不同速率来传输数据。链路的传输速率以比特/秒(bit/s或称bps)度量。端通过通信链路连接到最近的交换机的链路为接入网链路交换机与交换机,路由器连接的链路为骨干链路。 https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=OFMzh%2bZm&id=737A999D6303AED89E809FBE23CCB5B0ED765309&thid=OIP.OFMzh-Zmtiy62M9UUaymtgHaI9&mediaurl=https%3a%2f%2fimgconvert.csdnimg.cn%2faHR0cHM6Ly9pbWcyMDE4LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMTUxNTExMS8yMDE5MTIvMTUxNTExMS0yMDE5MTIxMTIxMzYzNzUwOC0yMTI2MjIyOTM3LnBuZw%3fx-oss-process%3dimage%2fformat%2cpng&exph=1678&expw=1386&q=%e8%ae%a1%e7%ae%97%e6%9c%ba%e7%bd%91%e7%bb%9c%e5%9b%be%e8%a7%a3&simid=608023389306297534&FORM=IRPRST&ck=DF20F20DEE3DDE94882130D2F34A25B5&selectedIndex=0&ajaxhist=0&ajaxserp=0

协议-TCP/IP

端系统,分组交换机和其他互联网部件都要运行一系列协议,控制着互联网信息的接收和发送。TCP(Transmission Control Protocol ,数据控制协议)和IP(Internet Protocol,网际协议)是因特网最为重要的两个协议
其中IP协议定义了路由器和端系统之间的发送和接收的分组模式。这两个因特网主要协议统称为TCP/IP
协议因为层次不同,可分为物理层协议链路层协议网络层协议传输层协议链路层协议。而像传输层协议还可分成若干种,包括TCP,UDP,IP,这些都是协议的标准。
因此,协议可以概述为:对等层实体在通信过程中应该遵守的规则与集合https://cn.bing.com/images/search?view=detailV2&ccid=y88ni8HD&id=A95845AA5926D374124CA788CF12AB4ABA8E341B&thid=OIP.y88ni8HDxoJq_X60HDqcqgHaEb&mediaurl=https%3a%2f%2fimgconvert.csdnimg.cn%2faHR0cHM6Ly9pbWFnZXMyMDE1LmNuYmxvZ3MuY29tL2Jsb2cvMjg1NzYzLzIwMTcwNi8yODU3NjMtMjAxNzA2MTUxNzE5NDI3NDMtMTkzMjYyMzcyMC5wbmc&exph=643&expw=1076&q=tcp+ip%e6%a8%a1%e5%9e%8b&simid=608002532945171943&FORM=IRPRST&ck=57F130E0C0314E300D5BBBADE5721482&selectedIndex=10&ajaxhist=0&ajaxserp=0 以上为计算机网络的基本描述,互联网是以TCP/IP协议为主的一小杵协议,由这些协议来支撑起工作的网络。

TCP连接协议原理理解

TCP协议

在计算机网络要做到有条不紊地交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则,比如交换数据的格式、是否需要发送一个应答信息。这些规则被称为网络协议。TCP协议定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式次序,以及在报文传输或接收其他事件方面所采取的动作

原理

这类似于人类协议,下图是一种典型的交互过程,两个人相互联系之前会进行两个“你好”来确认“连接成功”然后开始请求发送报文(也就是图片右侧的时间例子),这就是计网经典的TCP三次握手协议6 此外还有四次挥手的情况,目的是服务端确认了报文收到并确认后释放TCP连接,计算机网络广泛地使用了协议,不同的协议用于完成不同的通信任务。

互联网所有通信的行为都会受到协议的规范,广义上从服务的角度上看:互联网是分布式的应用进程(比如聊天交友应用)以及为分布式应用进程提通信服务的基础设施(端系统;应用层以下的所有的协议实体)

C/S与P2P模式

互联网可以分为一个个的子系统,所有的端和所部署的应用进程,都处于在网络的边缘。 https://beenews-group.oss-cn-shanghai.aliyuncs.com/273fd77f0d85a7deba52ff4eb04d2c14.jpg 如图,回顾之前的知识:个人计算机,服务器,手机以及可连接网络IoT设备等设备称为主机(host)或端系统(end system),他们是计网的边缘部分,是我们这样的互联网用户用来连接互联网的设备。由网络交换节点(网络链路,分组路由和交换机)这些等凑成的可以叫做网络核心。
边缘和核心部分连接的地方称作接入网,从大的角度上来看网络可以分为这三个子系统:网络核心,接入网,网络边缘。网络边缘所运行的应用进程是对计算机网络的应用,边缘部分通过接入网连接到网络核心来对信息进行发送至目标的端系统,以及信息交换和处理的实现。

客户端-服务器模式

在应用层有两种经典的通信模式架构:一种为C/S(客户端-服务器模式)比如网页浏览器处于我们的客户端中,通过访问网页所处的服务器中来获得信息。 服务器首先需要运转,打开所需要的端口,等待客户端请求服务器资源(计算资源以及数据资源等) 而C/S模式有一种弊端,**如果服务器所连接的客户端过多就需要很多的服务器来支撑请求。**在今天,很多服务器提供商,以及流视频,云存储,搜索引擎网站的服务器都属于大型数据中心。。大型互联网企业拥有的数个或者数十个分布在不同地域的数据中心。一个数据中心还有着多个可用区,可用区里存放着至少几千台服务器。

**如果服务器的所提供服务的客户端数和请求次数过多超过服务器能接受的负载,服务器也会宕机。**使得客户端无法不能获取服务,且服务器宕机是一种断崖式的过程,达到一定的阈值后服务器直接不能为其服务。且服务器的扩展性也比较差。因此还引申出了另一种模式。

P2P模式

他是一种点对点或称端对端的一种连接方式,对于数据中心的服务器有着最小乃至没有依赖,应用进程在端系统中直接对另一个端系统进行直接通信。这些主机称为对等方。端系统既是客户端也是服务器。A可以对B进行数据发送,同时A也可以向C进行数据的请求。随着节点的增加,同时相当于请求和提供服务的节点也在增加,且都是分布式。不存在C/S的扩展性差的问题。