《计算机网络:自顶向下方法》学习笔记(一):互联网与协议分层模型

什么是互联网?

1.组成描述(A Nuts-and-Bolts Description)

互联网:互联网又称为“网络的网络”,连接全世界世界上所有计算设备的计算机网络,包括移动网络(Mobile Network)、家庭网络(Home Network)以及企业网络(Enterprise Network)。

链路层交换机(Link-layer switch):用于计算机设备接入网络,构造局域网
路由(Router):位于网络的核心部分,用于将不同类型的网络互连,构造“网络的网络” (互联网)
服务提供商(Internet Service Providers):利用设备及软件接入互联网,从而为用户提供对互联网的访问服务的公司,常见的服务提供商包括National ISP(中国电信)、Global ISP(华为)。
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端系统(end system)通过通信链路、交换机相互连通,端和端之间通过传输数据包来交换信息,数据传输单位为字节(Byte)。
路径(route/path):端系统之间传输数据包通过的通信链路。
传输速率(transmission rate) :通信链路中数据包传输的速度。
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2.服务描述(A Services Description)

分布式应用(distributed applications):应用程序分布在不同端系统上,通过网络来共同完成一项任务。

Q:现实中开发分布式应用在需要不同的端系统内的应用程序交换数据,那么某个端系统开发的程序如何指示因特网传输数据到另一台端系统的另一个应用?
A:类似写信时需要在信封上按规定写上姓名、地址、邮编,贴上邮票放进邮箱里,才能保证信件准确送达。发送程序也需要遵循的一套规则动作,开发人员将这套动作定义为一组用户接口函数,并称为套接字接口(socket interface)。

协议层及服务模型

协议(protocol):定义了两个或多个通信实体之间交换信息的格式和次序以及对该信息所采取的动作

Q:Define "Protocol".
A:A protocol defines the format and the order of messages exchanged between two or more 
communicating entities, as well as the actions taken on the transmission and/or 
receipt of a message or other event
														————东大情报学环入试(2019)

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1.分层架构(Layered Architecture)

计算机网络采用分层的体系结构,分层的好处在于功能的模块化处理,即每一层主要负责自己的数据处理工作,内聚性高、耦合度低。同时,每一层也需要使用下层对其提供的服务,并为其上层提供数据处理服务,即服务模型。
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总体来说,将各层的所有协议组合起来,称为协议栈。TCP/IP四层模型可分为应用层(Application)、传输层(Transport)、网络层(Network)和网络接口层(Network Interface),TCP/IP五层模型将最后一层拆分为数据链路层(Data Link)和物理层(Physical),OSI七层模型将应用层抽离出表示层(Presentation)和会话层(Session),并由开发者自行实现,书中举五层模型为例讲解各层功能。

应用层:端系统中的应用程序使用该层协议与另一个端系统中的应用程序通信,处于应用层的分组称为报文(message),常用协议包括 HTTP、SMTP 、FTP和DNS等。
传输层:传输层在应用程序端点之间传输应用层报文,处于传输层的分组称为报文段(segment),常用协议包括 TCP和UDP。
网络层:网络层将称为数据报的网络层分组从一台主机移动到另一台主机,处于网络层的分组称为数据报(datagrams),主要协议是IP。
链路层:链路层将称为帧的链路层分组从一个结点移动到路径上的另一个端点,处于网络层的分组称为数据报(datagrams),常用协议包括 Ethernet、WiFi、DSL等。
物理层:物理层的任务是将帧中的比特从一个结点移动到下一个节点,它提供了传输信息的实际物理通道。

2.封装(Encapsulation)

端系统在通信时,对等层使用相同协议,数据报格式相同,从而在逻辑上拥有一条直接信道,表示不经过下层就把信息传递到对方。
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但真正传送过程是在源主机上对数据添加头部(header)封装,通过通信链路送到目的主机后再逐级拆封的过程:
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Wireshark实验一: Wireshark软件的安装和入门

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