系统架构师:计算机网络

1.网络架构是指计算机网络的各层及其协议的集合。计算机之间要交换数据,就必须遵守一些事先约定好的规则,用于规定信息的格式及如何发送和接收信息的一套规则就称作网络协议

2.1977年国际标准化组织制定开放系统互联参考模型(Open System Interconnection/Reference Model,OSI/RM),从下到上分布是:

应用层:直接面对用户的一层。
表示层:处理用户信息的表示问题。信息包含语义和语法两个方面。语义是内容,语法是表示形式。
会话层:完成服务请求者与服务提供者之间的通信、组织和同步它们的会话活动,并管理它们的数据交换过程。

传输层:资源子网和通信子网的桥梁,为两台计算机的通信提供可靠的端到端的数据传输服务。

网络层:实现整个通信子网内的连接,通过网络连接交换网络服务数据单元(packet),路由选择、拥塞控制。
数据链路层 :负责在相联节点之间无差错地传送以帧为单位的数据,具有流量控制、差错控制,提供可靠链路。
物理层    :透明地完成相邻节点之间原始比特流的传输

3.OSI/RM模型比较复杂,目前广泛使用的是TCP/IP结构模型:Transmission Control Protocol/Internet Protocol,传输控制协议/网际协议。TCP/IP分为四个独立层次:

应用层:   面向用户,相当于OSI/RM的会话层和表示层
传输层:   负责在信源和信宿之间提供端到端的数据传输服务,相当于OSI/RM的传输层

网络互联层:负责将数据报独立地从信源传送到信宿,解决路由选择、阻塞控制、网络互联问题,相当于OSI/RM的网络层。

网络接口层:相当于OSI/RM的数据链路层和物理层。

4.常见的网络协议

4.1应用层协议

应用层协议包括:FTP、TFTP、HTTP、SMTP、DHCP、Telnet、DNS、SNMP
1.FTP(File Transport Protocol,文件传输协议),运行在TCP之上,通过Internet将文件从一台计算机传输到另外一台计算机的一种途径。
2.TFTP(Trivial File Transport Protocol,简单文件传输协议),运行在UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)之上,提供不可靠的数据流传输服务,不提供存取授权与认证机制,使用超时重传方式保证数据的到达。
3.HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议),运行在TCP之上,用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。
4.SMTP(Simple Mail Transfer Protocol,简单邮件传输协议),运行在TCP之上,是一种提供可靠且有效的电子邮件传输的协议。它也是建模在FTP的文件传输服务之上的。
5.DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议),建立在UDP之上,基于C/S模型设计。
6.Telnet(远程登录协议)是登录和仿真程序,建立在TCP之上,基本功能是允许用户登录进入远程计算机系统。
7.DNS(Domain Name System,域名系统),提供域名解析服务。
8.SNMP(Simple Network Management Protocol,简单网络管理协议)用于解决路由器管理问题。

4.2传输层协议

传输层协议包括:TCP、UDP
1.TCP:最重要的协议之一,它在IP协议提供的不可靠数据服务的基础上,采用重发技术,为应用程序提供了一个可靠的、面向连接的、全双工的数据传输服务。TCP协议一般用于传输数据量比较少、且对可靠性要求高的场合。
2.UDP:一种不可靠、无连接的协议,可以保证应用程序进程间的通信,UPD传输速率高于TCP。

4.3网络层协议

网络层协议包括:IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP
1.IP,无连接、不可靠,提供端到端的分组分发功能,它将差错检测、流量控制之类的服务授权给了其他的各层协议。
2.ARP:用于动态地完成IP地址向物理地址的转换。物理地址(MAC:Media Access Control,媒体访问控制)
3.RARP:用于动态的完成物理地址到IP的转换工作。
4.ICMP:一个专门用于发送差错报文的协议。
5.IGMP:允许Internet中的计算机参加多播,是计算机用作向相邻多目路由器报告多目组成员的协议。

5.IPv4和IPv6

IPv4:32bit,8位为一段分成4段,如255.255.255.0

IPv6:128bit,16位为一段分成8段,每段的16位转换为4位16进制。

IPv6:
0010000000000001 0000110110101000 1101000000000001 000000000000001 0000000000000000 0000000000000000 0000000000000000 1100111011001101

每16位转换为4位16进制,冒号隔开:
2001:0da8:d001:0001:0000:0000:0000:0001

每一段前面的0可以压缩:
2001:da8:d001:1:0:0:0:1

连续2段以上都为0的字段,使用两个冒号表示::
2001:da8:d001:1::1
内嵌IPv4的IPv6地址
如:
fe80::200:5efe:58.20.27.60
IPv6段用16进制,
IPv4段用10进制。

6.网络互连与常用设备

6.1网络互连设备

设备 工程层次 主要功能
中继器 物理层 对接收的信号进行再生和发送,起到扩展传输距离的作用,使用个数有限,以太网中只能使用4个
网桥 数据链路层 根据帧物理地址进行网络之间的信息转发,只能够连接相同MAC层的网络
路由器 网络层 通过逻辑地址进行网络之间的信息转发,完成异构网络之间的互联互通。
网关 4-7层 最复杂的设备,连接网络执行不同协议的子网。
集线器 物理层 多端口中继器
二层交换机 数据链路层 多端口网桥

7.网络存储技术

7.1  直接附加存储(Direct Attached Storage,DAS)

7.2  网络附加存储(Network Attached Storage,NAS)

7.3  存储区域网络(Storage Area Network,SAN)

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