最近一直在看計算機基礎(chǔ)相關(guān)的東西，其實之前也有略略的看過一些相關(guān)的文檔，但是留下了很多迷糊不清的地方，所以趁著北京入秋了，在家也重新整理整理，也能讓自己能不斷的復(fù)習(xí)。
1.計算機網(wǎng)絡(luò)概論
2.傳輸層
3.網(wǎng)絡(luò)層
4.數(shù)據(jù)鏈路層
5.物理層
1.計算機網(wǎng)絡(luò)概論
對于計算機網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)而言，根據(jù)不同的協(xié)議以及指定的服務(wù)劃分了多層。其中國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和國際電報電話咨詢委員會(CCITT)聯(lián)合制定的開放系統(tǒng)互連參考模型，為開放式互連信息系統(tǒng)提供了一種功能結(jié)構(gòu)的框架。OSI/RM模型各層之間的目的很明確，但是由于在制定的過程中Internet互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在使用中而且該模型劃分過細(xì)的原因，導(dǎo)致使用不廣。
在實際上存在多個分層模型，分別為：
①OSI/RM模型（開放系統(tǒng)互連基本參考模型）是官方制定的并且各層之間劃分更為詳細(xì)的模型。
②TCP/IP協(xié)議是使用最為廣泛并且各層之間更適用于實際的模型。
③而五層協(xié)議往往是在TCP/IP協(xié)議之上便于說明的一種模型。
因為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層實現(xiàn)面對的對象以及目標(biāo)不同，所以以五層協(xié)議進行圖解分析。
2.傳輸層
傳輸層處于應(yīng)用層和網(wǎng)路層之間，處理的是端到端的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。由于同時能有多個應(yīng)用進程進行網(wǎng)絡(luò)請求，所以該層的兩個最基本服務(wù)為：
①復(fù)用和分用
傳輸層可能同一時間接收到來自多個應(yīng)用進程進行網(wǎng)絡(luò)請求需要發(fā)送的數(shù)據(jù)，并且可能同一時間需要分解由網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)給不同應(yīng)用進程的數(shù)據(jù)。
②校驗碼（16bit）
檢驗傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和頭部字段中出現(xiàn)的位數(shù)錯誤，屬于最簡單的檢錯機制。因為如果同時多位發(fā)送錯誤，很可能檢驗不出錯誤，所以檢驗和未能檢驗出錯誤的數(shù)據(jù)并不一定是正確的。
檢驗和的計算過程如下:
①將整個傳輸層的數(shù)據(jù)報(包括頭部字段)以16位為一個整數(shù)單位進行相加計算sumResult。
②如果sumResult首位發(fā)生進位，便將該進位與去掉該進位的sumResult進行相加，得到校驗和。
傳輸層有兩大協(xié)議 ---UDP和TCP，因為傳輸層未涉及到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的實現(xiàn)，所以該層的協(xié)議都不提供對延遲和帶寬的保證。
2.1 UDP協(xié)議 （User Datagram Protocol）
UDP被稱為“不可靠”的傳輸協(xié)議，因為該協(xié)議只是實現(xiàn)了傳輸層兩個最基本服務(wù)。
由于實現(xiàn)的服務(wù)少，UDP數(shù)據(jù)報的頭部只有8個字節(jié)。
2.2 TCP
TCP協(xié)議被稱為“可靠”的傳輸協(xié)議。所謂“可靠”指的的是：
① 不錯 --->校驗碼檢驗錯誤，以及數(shù)據(jù)確認(rèn)機制
②不亂 --->對于所有數(shù)據(jù)分組進行序列化，并且能夠進行“重組”
③不丟 --->對數(shù)據(jù)分組啟動定時器功能以及超時重傳機制
同時在數(shù)據(jù)亂序到達(dá)時，TCP為了避免接收主機緩存溢出，使用了擁塞控制以及流量控制機制。
首先，圖解TCP數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu):
其次，TCP的三次握手建立連接的過程：
為了避免主機緩存溢出，在建立連接的過程中主機間會交換各自的緩存空間的大小。并且在接收發(fā)送的過程中也會不斷的交流剩余空間的大小，以此控制傳輸數(shù)據(jù)的速率。
如：當(dāng)接收主機B的緩存空間接近零時，主機B會向發(fā)送主機A發(fā)送當(dāng)前的緩存空間大小，主機A接收到響應(yīng)后會調(diào)整傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，以最小的數(shù)據(jù)量不斷的詢問主機B是否已經(jīng)處理完成。
最后，TCP的關(guān)閉連接：
TCP關(guān)閉連接需要4次的交互，主要是因為TCP是全雙工傳輸(在同一連接中能夠傳輸雙向數(shù)據(jù)流)。在TIME_WAIT階段中，客戶端一般會等待30秒，如果期間再接收到從服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)，會不斷的發(fā)送"ACK"給服務(wù)器。
2.3 UDP和TCP的對比
UDP的優(yōu)勢：
①由于不需要建立連接以及維護連接，所以UDP會減少時延。
②頭部開銷少：UDP只需要8個字節(jié)，而TCP需要20個字節(jié)。
③沒有擁塞控制，應(yīng)用可以更好的控制發(fā)送的時間
UDP的劣勢：
只有簡單的錯誤校驗機制，沒有錯誤恢復(fù)機制，所以會產(chǎn)生數(shù)據(jù)的丟失，非按序到達(dá)等問題。
UDP的用途：
①用于流媒體應(yīng)用（容忍丟失，速率敏感）
②DNS和SNMP（使用廣播等的協(xié)議）
3.網(wǎng)絡(luò)層
網(wǎng)絡(luò)層主要是提供了邏輯尋址和路由選擇。詳細(xì)的介紹可以參考之前我寫的文章：TCP/IP協(xié)議 -IP
首先，圖解IP協(xié)議數(shù)據(jù)報結(jié)構(gòu):
由于IP數(shù)據(jù)報的總長度字段為16bit，所以IP數(shù)據(jù)報最大為65535字節(jié)，在IP傳輸?shù)倪^程中可以沒有數(shù)據(jù)，所以IP數(shù)據(jù)報最短為20個字節(jié)。
其次，邏輯尋址
①發(fā)送端和接收端的主機在同一個子網(wǎng)中
如果兩個主機都在同一個子網(wǎng)中，根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議知道，需要依靠MAC地址進行主機的識別以及發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。將需要將IP地址通過ARP和MAC地址連接起來，利用MAC地址進行廣播。
ARP協(xié)議請求過程：如果在主機A的ARP表中并沒有一致的IP地址和MAC地址對應(yīng)的項，并將IP地址廣播到子網(wǎng)中，如果主機B的IP地址和廣播尋找的IP地址一致，主機B就會將自己的MAC地址發(fā)送給主機A。
①發(fā)送端和接收端的主機不在一個子網(wǎng)中
如果這時候還是利用MAC地址進行廣播，那么在整個網(wǎng)絡(luò)上所有的主機都會收到一份數(shù)據(jù)，不僅效率很低而且并不安全。所以如果兩個主機并不在同一個子網(wǎng)中，主機A默認(rèn)將數(shù)據(jù)發(fā)送到對應(yīng)的路由器中，并由路由器發(fā)送到Internet中，并進行邏輯尋址。
4.數(shù)據(jù)鏈路層
數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)通過一條鏈路從一個節(jié)點向另一個物理鏈路直接相連的結(jié)點傳送數(shù)據(jù)報。并且封裝數(shù)據(jù)報構(gòu)成數(shù)據(jù)幀，為了標(biāo)識在物理鏈路中傳輸數(shù)據(jù)的開始與結(jié)尾，是唯一一層加入了首部和尾部字段。
基于以上的原理，將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：
①介質(zhì)訪問控制MAC（multiple access control protocol）
采用分布式算法決定結(jié)點如何共享信道，即決策結(jié)點何時能傳輸數(shù)據(jù)
②邏輯鏈路控制LLC：對幀進行錯誤檢查，管理子網(wǎng)設(shè)備間的鏈路
MAC地址
以太網(wǎng)規(guī)定，連入網(wǎng)絡(luò)的所有設(shè)備，都必須具有"網(wǎng)卡"接口，而MAC地址指的是網(wǎng)絡(luò)接口卡-NIC中的地址。在幀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)首部中的發(fā)送者和接收者的信息指的就是主機的MAC地址。
幀
幀的頭部長度固定為18個字節(jié)，而數(shù)據(jù)的長度最短為46字節(jié)（由于組裝幀和傳輸時延等問題），最長為1500字節(jié)（超過最大字節(jié)的數(shù)據(jù)報會被分割成多個幀進行發(fā)送）。
5.物理層
物理層，顧名思義，就是對將主機連接起來的物理手段的定義。由于設(shè)備之間進行連接的物理手段不同，所以制定了實際傳輸過程中的一些規(guī)定?？梢苑譃橐韵碌膸追N規(guī)程:
①機械特性：接口所用的接線器的形狀與尺寸等插件規(guī)格
②電氣特性：接口電纜各條線上的電壓范圍
③功能特性：某一點平上的電壓所代表的意義
④過程特性：對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序
大致的總結(jié)了一下計算機網(wǎng)絡(luò)中各層實現(xiàn)的功能和服務(wù)，接下來會通過總結(jié)平時做的一些題來深入的解析各層。
