[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

🀄️文章质量：96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七层模型参考

🗺️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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