计算机网络基础知识【精品多篇】

[说明]计算机网络基础知识【精品多篇】为网友投稿推荐，但愿对你的学习工作带来帮助。

一、网络分层

1、七层（接口）：解耦，便于开发

应用层：

7、应用层：nginx，软件，浏览器，DNS

6、表示层

传输层：

5、会话层

4、传输层：lvs负载均衡

网络层：

3、网络层

链路层

2、链路层

1、物理层

2、四层：TCP/IP协议，OSI 7L参考模型对7层的简化分层和实现

举例：GET /

1、应用层（应用层+表示层糅合）:对数据与字符串的封装

http：字符串书写格式与两端方法的交互方式的定义

smtp

ssh

4、传输层（会话层+传输层糅合）（控制）:[三次握手>>（传输数据）>>四次挥手]

连接的定义：非物理的连接，是逻辑连接，是一种状态的确认（对TCP来说，就是三次握手的状态确认）

tcp：面向连接（状态）的可靠传输协议

过程：客户端和服务端通信，客户端从65535个端口号中申请一个端口号和服务器固定端口进行通信（一般来说是80端口），三次握手成功后，客户端和服务端会各自开辟一个线程来进行通信。所以高并发问题会产生在线程数量和线程池方面。

udp：不是面向连接的，不可靠的

socket: IP:PORT-IP:PORT

-netstat -natp

5、网络层：192.168.9.11

ip.icmp

ROUTE:下一跳

-route -n

6、链路层（链路层+物理层糅合）：

以太网：Ethernet：MAC

ARP:全F,两点通信，交换机学习

arp -a

nginx：负载5w台，处在应用层，需要在传输层建立三次握手后才能进行应用层数据解析和负载

lvs负载均衡：负载10w台，工作在传输层，在三次握手>>数据传输>>四次挥手的整个过程中都可以监视数据包的状态，来进行快速的负载均衡，但是由于lvs没有权限观看应用层数据，所以属于瞎子负载，不会根据数据包的真实业务需求来进行业务负载，可能导致将数据包发送到错误的服务器（不干这个业务的服务器），这时需要nginx和lvs负载搭配使用来可以达到百万级别负载能力。也就是流量先集中在lvs负载均衡服务器，然后这些lvs负载均衡服务器将这些数据发送给它后面的nginx服务器，再由nginx服务器做负载均衡，发送给后台的各种业务功能的tomcat服务器。

二、高并发与负载均衡的三种模型推导

1、名词补充

2、四层网络对应模型

知识补充：NAT（网络地址/IP转换）

S_NAT：数据源地址NAT转换

工作过程：

家里上网：假设在192.168.1.1的路由器网关下有192.168.1.88和192.168.1.66两个私有IP地址笔记本，他们要访问百度的公有ip123.123.123.88.他们的数据包会通过四层网络封装发送给广播地址192.168.1.255并由路由器的网关来接收并由路由器通过寻找下一跳的方式最终发送给百度服务器。由于在互联网中，第一点：不允许私有ip的存在，一旦发现源数据来自私有IP(192.168.1.88/66就是私有IP)，则会丢弃掉该数据包，所以路由器会对私有IP进行转换，将私有IP转换为路由器内部由网络运营商分配给的公网IP也就是18.18.18.8。第二点：很有可能两个笔记本在建立连接开始申请的端口号都为21212，那么他们的完整端口号为192.168.1.88：21212和192.168.1.66.21212（图1）。那么在经过路由器的私有到公有IP的转换，两者的转换后的公有IP都为18.18.18.8:21212，那么到时候数据从百度回来后，路由器就不知道应该还给哪个笔记本了，所以路由器会在里面维护一个MAP，来对地址转换做记录（图2），路由器会申请两个不同的端口，例如123与212，分配给两个笔记本（图2）。最终两个笔记本的公有IP和端口号为18.18.18.8:123与18.18.18.8:212。这样数据包从百度服务器送回的时候，就可以根据MAP中的数据来区分应该送回给哪个笔记本了。这样的地址转换过程，称之为S_NAT地址转换。

虚拟机上网：虚拟机如果想要访问百度，则虚拟机的宿主机先通过S_NAT将虚拟机的IP地址和端口号转换成宿主机的网卡IP地址，然后通过宿主机网卡再发送给路由器，路由器再经过S_NAT转换发送给百度服务器。

负载均衡器只做转发，不做三次握手，并保证三次握手>>数据传输>>四次挥手之间整体的过程完整统一，不被切分。

这里的四层负载均衡是一个简单实现，后台的Server是集群式部署而不是分布式部署，所以存储容量并没有提升。

具体实施

D_NAT:目标地址转换

工作原理：客户端CIP通过TCP/IP访问负载均衡服务器VIP（也就是负载均衡服务器），然后负载均衡服务器再将客户端的数据包发送给真实服务器Server(RIP)，但是由于客户端的目标是VIP，而不是RIP，那么RIP在拿到CIP_VIP的数据包后，由于发现其本身RIP与数据包目标VIP不同，那么服务器会丢弃掉这个数据包。那么握手就不能够建立起来了。所以在这个过程中，负载均衡服务器会将客户端的CIP_VIP数据包监视并修改为CIP_RIP数据包（原理类似S_NAT），并自己内部维护一个MAP来记录修改前的地址与修改后的地址以便数据会回送给客户端（将CIP_RIP的ip对应关系改回CIP_VIP的对应关系，如果不这样做的话，CIP_RIP的数据包直接发送给客户端，那么客户端发现和自己建立的CIP_VIP连接的IP对应关系不对应，则会丢弃改数据包），之后将CIP_RIP数据包发送给RIP，这个修改目标IP的转换，称之为D_NAT。

不足：所有的数据都是通过网线发送的，我们假设客户端有10000个，负载均衡服务器一个，server两个分别负载5000，首先我们要明确一个概念，网络的上行速度和下行速度是不一样的，换句话说，我们访问百度，只需要包装一个几百字节的数据包给服务器（上行），而服务器返回给我们html网页则是很大的，可能几个MB（下行），那么如果我们负载均衡服务器的网线带宽不够，能承受上行而不能承受如此高并发的下行（也就 ……此处隐藏15188个字……dows XP安全策略的用户权利指派中又禁止Guest用户通过网络访问系统。这样两条相互矛盾的安全策略导致了网内其他用户无法通过网络访问使用Windows XP的计算机。你可采用以下方法解决。

当用户的口令为空时，访问还是会被拒绝。原来在“安全选项”中有一个“账户：使用空白密码的本地账户只允许进行控制台登录”策略默认是启用的，根据Windows XP安全策略中拒绝优先的原则，密码为空的用户通过网络访问使用Windows XP的计算机时便会被禁止。我们只要将这个策略停用即可解决问题。

六、结束语

在计算机网络课程中了解了如何组建局域网，在本次设计的实践中学会了局域网的组网，明确了组建局域网的步骤和要点。对以前学过的关于组网的知识有了系统的认识，为以后组建局域网打下坚实的基础。由于自己所学到的知识有限，也许方案设计不是很好，但是今后还会继续学习关于计算机网络方面的知识，以充实自己。

1 计算机网络的定义

计算机网络就是利用通讯设备和通信线路将地理位置不同的、具有独立功能的多台计算机系统遵循约定的通信协议互连成一个规模大、功能强的网络系统，用功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）来实现交互通信、资源共享、信息交换、综合信息服务、协同工作以及在线处理等功能的系统。

2 计算机网络的分类

1)计算机网络按照地理范围划分为：局域网、城域网、广域网和互联网四种；2)按拓扑结构划分为：总线型、星型、环型、树型和网状网；3)按交换方式划分为：线路交换网、存储转发交换网和混合交换网；4)按传输带宽方式进行划分为：基带网和宽带网；5)按网络中使用的操作系统分为：NetWare网、Windows NT网和Unix网等；6)按传输技术分为：广播网、非广播多路访问网、点到点网。

3 计算机网络系统的构成

计算机网络系统通常由资源子网、通信子网和通信协议三个部分组成。资源子网在计算机网络中直接面向用户；通信子网在计算机网络中负责数据通信、全网络面向应用的数据处理工作。而通信双方必须共同遵守的规则和约定就称为通信协议，它的存在与否是计算机网络与一般计算机互连系统的根本区别。

4 计算机网络的主要功能

资源共享：计算机网络的主要目的是共享资源。共享的资源有：硬件资源、软件资源、数据资源。其中共享数据资源是计算机网络最重要的目的。

数据通信：数据通信是指利用计算机网络实现不同地理位置的计算机之间的数据传送，运用技术手段实现网络间的信息传递。这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。如电子邮件、传真、远程数据交换等。

分布处理：是指当计算机网络中的某个计算机系统负荷过重时，可以将其处理的任务传送到网络中的其它计算机系统中，以提高整个系统的利用率。对于大型的综合性的科学计算和信息处理，通过适当的算法，将任务分散到网络中不同的计算机系统上进行分布式的处理。促进分布式数据处理和分布式数据库的发展。利用网络实现分布处理，建立性能优良、可靠性高的分布式数据库系统。

综合信息服务：在当今的信息化社会中，各行各业每时每刻都要产生大量的信息需要及时的处理，而计算机网络在其中起着十分重要的作用。

5 计算机网络的常用设备

网卡(NIC)：插在计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过网络介质传输。

集线器(Hub)：是单一总线共享式设备，提供很多网络接口，负责将网络中多个计算机连在一起。所谓共享是指集线器所有端口共用一条数据总线，因此平均每用户（端口）传递的数据量、速率等受活动用户（端口）总数量的限制。

交换机(Switch)：也称交换式集线器。它同样具备许多接口，提供多个网络节点互连。但它的性能却较共享集线器大为提高：相当于拥有多条总线，使各端口设备能独立地作数据传递而不受其它设备影响，表现在用户面前即是各端口有独立、固定的带宽。此外，交换机还具备集线器欠缺的功能，如数据过滤、网络分段、广播控制等。

线缆：网络的距离扩展需要通过线缆来实现，不同的网络有不同连接线缆，如光纤、双绞线、同轴电缆等。

公共电话网：即PSTN(Public Swithed Telephone Network)，速度9600bps～28.8kbps，经压缩后最高可达115.2kbps，传输介质是普通电话线。

综合业务数字网：即ISDN(Integrated Service Digital Network)，是一种拨号连接方式。低速接口为128kbps（高速可达2M），它使用ISDN线路或通过电信局在普通电话线上加装ISDN业务。ISDN为数字传输方式，具有连接迅速、传输可靠等特点，并支持对方号码识别。

专线：即Leased Line，在中国称为DDN，是一种点到点的连接方式，速度一般选择64kbps～2.048Mbps。专线的好处是数据传递有较好的保障，带宽恒定。

X.25网：是一种出现较早且依然应用广泛的广域网方式，速度为9600bps～64kbps;有冗余纠错功能，可 靠性高，但由此带来的副效应是速度慢，延迟大。

异步传输模式：即ATM(Asynchronous Transfer Mode)，是一种信元交换网络，最大特点是速率高、延迟小、传输质量有保障。ATM大多采用光纤作为连接介质，速率可高达上千(109bps)。

调制解调器(Modem)：作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，是广域网中必不可少的设备之一。分为同步和异步两种，分别用来与路由器的同步和异步串口相连接，同步可用于专线、帧中继、X.25等，异步用于PSTN的连接在计算机网络时代。

6 结语

人们对计算机和互联网的利用必将会渗透到社会生产和生活的各个方面，通过计算机和网络的功能，将会给企业的生产和经营活动的开展以及老百姓的工作和生活带来极大的便利。在互联网的联系和沟通下，各种信息传播的速度将加快，企业和个人对网络信息的依赖程度也将不断加深，信息需求程度相对较大的部门将成为未来社会中创造高附加值的行业。并通过他们带动相关知识产业的进步和发展，甚至带动全社会的经济结构的优化调整，推动社会经济的全面进步。

计算机网络取得今天的发展成就，是人类文明进入到更高阶段的标志，它推动着人类社会向更现代化的方向发展，同时推动了知识经济时代的到来，人们通过计算机网络的连接，打破了原先在时间和空间上的阻隔，在无形中拉近了人与人之间的距离，也在一定程度上扩大了我们生存的空间，网络给我们提供了超乎寻常的方便和成功。但是，网络也给社会带来了更多的挑战，它要求我们要以更高的层次去面对新的生活和环境，同时不断地改变我们的思想和行为，我们要抓住网络时代带给我们机遇，不断努力推动人类社会向更的高阶段发展。

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