数据通讯网络基础

网络通讯的一些基本知识理论,字多。

请注意,本文编写于 787 天前,最后修改于 100 天前,其中某些信息可能已经过时。

通讯的基本概念

通信:指人与人,人与物,物与物通过某种媒介进行的信息传递和交流

网络通讯:终端设备通过计算机网络进行通信

通讯的例子:


信息传递的过程

  1. 应用程序产生数据或者信息
  2. 应用程序将数据打包成原始的“数据载荷”,添加头部、尾部然后形成报文
  3. 报文通过网线到达网关,网关收到报文后解封装得到报文的一些内部信息,例如:目的地址。然后重新封装后,根据得到的地址通过路由器进行转发。
  4. 通过互联网干道进行传输,这里可能是运营商,服务器这类的。然后将报文送到目的地址的网关。
  5. 目的地址网关对接受的报文进行解封装,阅读里面的内容,查看是否是属于自己的报文,然后在对应的进行处理。
  6. 如果信息符合,报文则会校验后转发到目的地址的本地网络,直到到达目的设备或者相关的应用程序

常见术语

数据载荷:简单理解就是想要传递的信息,但实际上,因为网络的通讯协议是分层的,如果想对来说的话,上一层的协议传递给下一层,这个数据都可以称作下一层协议的数据载荷。(无所谓,反正简单理解就好)

报文:网络交换与传输的数据单元,内部具有一定的格式。一般就是头部+数据载荷+尾部。传输过程中报文会产生改变(例如通过很多层协议的时候会被打上很多头部)

头部:组装报文的时候,添加在数据载荷前的信息字段

尾部:组装报文的时候,添加在数据载荷后的信息字段

封装 :分层协议采用的一种技术,底层协议收到上层协议的时候,会将该消息附加在底层数据帧的数据部分(简单理解就是组装一层头部和尾部在报文上就好了)

解封装:封装的逆过程,也就是去掉报文的头部和威布尔,获取内部数据载荷的过程

网关:是在采用不同体系结构或者协议的网络之间进行互相通信的时候,用于提供协议转换,路由选择,数据交换等功能的设备。这不是一种特定的设备类型,而是根据网络拓扑依据设备部署位置不同在特殊位置发挥特殊功能设备的一种称呼

路由器:为报文选择传递路径的网络设备

终端设备:就是数据终端,一般作为数据的发送者和接受者,手机,PC,电视电脑等等,都可以称为终端设备

广播域:网络中的某一设备想网络中所有其他设备发送数据,这个数据可以到达的范围叫做广播域,也就是网络中可以接受广播消息的设备集合(基于数据链路层)

冲突域:一个站点向另一个站点发送信号,除了目的站点外,有多少个非目的站点收到信号,这个就是冲突域(基于物理层)


数据通讯网络的基本概念

数据通信网络:由路由器,交换机,防火墙,无线控制器,无线接入点和终端设备组成的通讯网络

功能:为了实现网络数据互通。

网络设备介绍

交换机:数据链路层设备(二层交换机),距离终端用户最近的设备,用于终端接入网络,对数据帧进行交换等

    终端设备的网络接入
       进行二层交换通讯(也有三层交换机,不过功能就是路由器+交换机)
       交换机的每一个端口都是一个冲突域

路由器:网络层设备,可以在因特网进行数据报文的转发,路由器所做的就是根据报文内的信息来选择合适的转发路径。来传递报文

    实现同类型网络或者异种网络的通信
       隔离广播域
       维护路由表
       路径选择,ip报文转发
       广域网接入、网络地址转换
       连接交换机组成的二层网络

防火墙:网络安全设备,用于控制两个网络之间的安全通讯,通过监测,限制,更改跨越防火墙的数据流,尽可能的对外屏蔽网络内部的信息、结构和运行状况。从而实现网络安全的保护

    隔离不同安全级别的网络
       实现不同安全级别网络之间的访问控制
       用户身份认证
       远程接入功能的实现
       实现数据加密和虚拟专用网(VPN)
       执行网络地址转换
       其他安全功能

无线设备:无线局域网WLAN(达不溜LAN),广义上是指一无线电波、激光、红外线等无线信号来替代有限局域网中的部分或者全部传输介质构成的网络。而常见的Wi-Fi就是指的IEEE 802.11标准的无线局域网技术。(所以就一电磁波能有多大辐射,每次都能看到新闻也是醉了)

WLAN常见设备:

AP(无线接入点、Access Point):

FAT AP:胖AP,就是家用的那种路由器。AC/AP一体的,功能简单成本低。适合家用

FIT AP:瘦AP,需要搭配AC来进行使用,通过AC来进行统一管理下发配置,功能丰富。适用于大中型企业(一般你都能看到,商场啊宿舍的天花板上面有个圆圆的东西就是了)

云管理:需要配合云平台管理使用,云平台统一管理和配置,适用于中小型企业(乡下人没见过)

AC(无线接入控制器、Access Controller):

一般位于整个网络的汇聚层,提供高速、安全、可靠的WLAN业务

提供大容量、高性能、高可靠性、易安装维护的无线数据控制业务。组网灵活、绿色节能。


网络类型

局域网(LAN):某一个地理区域由计算机、服务器、以及各种网络设备组成的网络。范围通常是方圆几千米内

典型的局域网:一个公司的办公网络、一个网吧的网络、一个家庭网络

使用的技术:以太网、Wi-Fi等

城域网(MAN):在一个城市范围内建立的计算机通信网络

典型的城域网:宽带城域网、教育城域网、市级或者省级电子政务专网等

一般都和广域网近似,但是因为实现方式和性能不同所以加以区分

使用技术:以太网(10Gbps/100Gbps),WiMAX(全球互通微波访问)

广域网(WAN):通常覆盖很大的地理范围,几公里到几千公里。他能连接多个城市或者国家。提供远距离通讯,形成国际性的大型网络。

典型的广域网:Internet

使用技术:HDLC、PPP等

下图可以很清晰的表示三者的层次关系。


网络拓扑

指将各种设备通过各类传输介质连通后呈现的结构化布局。

上面那个图就是个拓扑结构。

常见的拓扑结构:

星型网络:

所有节点和中心节点相连

优:容易在网络中增加新节点,数据通信都必须经过中心节点,易于监控。

缺:中心节点故障则网络全崩,(单点故障)

总线型网络:

所有节点都通过一条总线连接到一起

优:安装简便,节约线缆,某节点的故障不会影响整个网络通讯

缺:总线一断,网络全没。而且连接上总线即可监听其他节点的信息,安全性很低

环形网络:

所有节点连成一个环形

优:省线缆

缺:添加新节点麻烦,必须切断环了接入。

树形网络:

本质上是一种层次的星型结构

优:能够快速的连接多个星型网络,易于扩展

缺:层级越高,发生故障后造成的影响就越大。

全网状网络:

所有节点两两互联

优:高效率,高可靠性

缺:需要大量物理接口,还需要大量的线缆,成本非常高。而且不好扩展

部分网状网络:

重要节点进行两两互联

优:成本低于全网状网络

缺:可靠性比全网状网络有所降低

实际组网一般都会多种拓扑结合使用,一个拓扑在不同地方针对不同设备使用不同的连接方法。


P.S:理论基础总结是真的麻烦,字多还不能概括和省略,基本就看一遍有个印象就好了,真的太长太多了。所以网络是不是应该算文科啊!

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