体系结构

0x00 基本概念

0x00 定义及功能

计算机网络是一些互联的、自治的计算机系统的集合。从组成上看,由硬件、软件、协议三大部分组成,从工作方式上看,可以分为边缘部分和核心部分,从功能上看由通信子网和资源子网(基本组成)组成。

网络资源包括硬件资源、软件资源与数据资源。因特网采用的核心技术即为TCP/IP

计算机网络的功能:

  • 数据通信

  • 资源共享

  • 分布式处理

  • 提高可靠性

  • 负载均衡

0x01 分类

按分布范围分类:

  • 广域网WAN,交换技术

  • 城域网MAN,多采用以太网技术

  • 局域网LAN,广播技术

  • 个人区域网PAN

按传输技术分类:

  • 广播式网络:所有联网计算机都共享一个公共通信通道,故不需要网络层,也不存在路由选择问题

  • 点对点网络:每条物理线路连接一对计算机

按拓扑结构(主要取决于通信子网):

  • 星型网络:每个计算机用单独的线路与中央设备相连

  • 总线型网络:用单根传输线连接计算机

  • 环形网络:所有计算机设备连接成一个环

  • 网状形网络

0x02 性能指标

  • 带宽

  • 时延

    • 发送时延:将分组数据推向链路所需时间

    • 传播时延:电磁波传播所花费的时间

    • 处理时延:数据在交换结点为存储转发所花费的时间

    • 排队时延:在路由器中排队等待处理的时延

  • 时延带宽积:传播时延乘以信道带宽

  • 往返时延RTT:从发送端发送数据到收到来自接收端的确认总共历经的时延

  • 吞吐量:单位时间内通过的数据量

  • 速率

0x01 分层

0x00 OSI七层

从上而下依次为:

传输单位PDU

任务

功能

应用层

-

用户与网络的界面

比如HTTP, SMTP等

表示层

-

处理两个系统中交换信息的表示方式

数据压缩、编码、加解密、格式转换

会话层

-

利用传输层提供端到端的服务

建立、管理同步、终止进程间会话

传输层

报文段(TCP)或用户数据报(UDP)

主机中两个进程之间的通信,建立、维护和拆除端对端链接

拥塞控制流量控制、差错控制、数据传输管理、分组排序

网络层

数据报

将数据单元分组从源端传输到目的端

路由选择、拥塞控制、流量控制、差错控制

数据链路层

将网络层传下来的IP数据报组装成帧,两个主机之间

成帧、差错控制、流量控制、传输管理、物理寻址

物理层

比特

透明地传输比特流

在物理媒体上为数据端设备传输原始比特流

高三层为资源子网,低三层为通信子网。

点对点是主机之间的通信,端对端是主机进程之间的通信。只有传输层及以上层的通信才能称之为端对端

计数的时候一般认为物理层是第一层,然后从下往上数依次递增。

集线器工作在物理层,交换机工作在数据链路层,路由器工作在网络层

0x01 TCP/IP四层

对应OSI

功能

协议

应用层

上三层

用户-用户

DNS, FTP, HTTP

传输层

传输层

进程-进程

TCP, UDP

网际层

网络层

主机-主机

IPv4, IPv6

网络接口层

后两层

-

-

0x02 比较

相同点:

  • 都采用分层体系结构

  • 都基于独立的协议栈体系

  • 都可以解决异构网络的互联

不同点:

  • OSI精确定义了服务、接口和协议,而TCP/IP没有明确的区分

  • OSI在协议发明之前,没有偏向于任何协议,通用性良好,TCP/IP实际上是对已有协议的描述

  • TCP/IP在设计之初就考虑到多种异构网的互联

  • OSI在网络层支持无连接和面向连接的通信,但在传输层仅有面向连接的通信,TCP/IP认为可靠性是端到端的问题,因此网际层仅有一种无连接的通信模式,但是传输层支持无连接和面向连接两种模式