计算机网络入门

计算机网络入门

在以前上学的时候，就有这么一门计算机网络课，但由于上课摸鱼划水，不能理解计算机网络中的概念知识。

临近考试了，知识点也是死记硬背，考完试之后便丢的一干二净。

那么本篇文章，讲讲OSI七层模型的最底下三层模型，也就是物理层、数据链路层、网络层。

他们在整个网络互连通信中扮演的角以及负责的功能，希望对您有一定帮助

在最开始，如果两台计算机想要通信，是不是需要用一根线将两台电脑连接起来，如下图所示

然后通过发送高低电频，高的代表1，低的代表0，目标计算机是不是就能接收到数据了

至于接收到的数据，如何处理，那就是你那边计算机的事情了，这个网络十分简陋

并且，一但我们想要添加这一整个网络的计算机数量，就必须要保证计算机与其他计算机都要有接线，如下图所示

可以看到，这种接线非常混乱，一但网络中计算机扩展到一定规模，就会变得无比的复杂

所以，这个时候就提出了两个思想

• 转发：数据是否能经过一个计算机设备进行转发，大家都与这个计算机接线即可
• 标识：在网络中标识计算机的身份，也就是给计算机起名

所以这个专门用于转发的计算机，就这样被提出来了，它叫做HUB集线器

所以上图中网络的简易模型，就会变成下面这个样子

HUB集线器的功能非常简单，就是用于转发消息，所有经过HUB的信息，通通都会被广播给其他的计算机，非常简单粗暴

这时候就该上面的标识思想出马了，信息会带有标识，只有符合的计算机才会进行获取，不属于自己的信息统统抛弃

不过，冗余只是这种方式的痛点之一，真正的问题在于，这种方式没有解决多台计算机并行互联的问题

即计算机01正在和计算机02传输数据，此时计算机0也想要给计算机02传点数据，这双方的数据同时提供给HUB，HUB可不管这些先后，数据杂在一起后通通广播出去，这对接收方来说就是噩梦了，数据乱了，解析不出来了嘛

所以，就有了一个协议CSMA/CD，即在发送前看看有没有正在人使用，如果没有人发送数据的话，那么我再进行发送数据。

基于上面的痛点，提出了一个关键的设备叫做SW交换机（Switch），它是一种在通信网络中完成信息交换功能的设备。

SW和HUB一样，也具有作为中心设备，转发信息的功能

但它与HUB不一样的地方在于，它会自己的内存中维护一个地址的映射表，将计算机的标识与接线口位置生成一张映射表。

那么首先，计算机标识是什么，是我上图中标记的计算机01、计算机02吗？

很显然不是的，它记录着mac地址，如果不清楚mac地址是什么的话，可以翻看我这篇文章，里面描写有mac的介绍信息

为什么有了mac地址后还需要IP地址-腾讯云开发者社区-腾讯云

所以这个交换机维护的映射表如下

那么计算机01想要发送数据给计算机02，那么信息会经过交换机，交换机会将对照映射表，到目的mac地址的接口位置，将信息发送出去，从而实现了互联。

那么如何并行呢，这边采用一种全双工传输模式，可以支持传输与接收并存，也就实现了并行传输。

以前那种要么接收，要么发送数据的传输模式，叫做半双工，类似于汽车道路的单行道。

如果，你能拆过网线，装过网线水晶头的话，你就会发现网线里面有很多条线。接线的升级，也就带来了并行传输接收的基础建设。

使用了交换机后，网络中计算机的连接数量可以大幅度进行增长，但是也只是小规模的局域网，一旦增长过大后，mac地址交换机就会显得力不从心。

同样的，大家可以看我这篇文章，可以为大家答疑解惑

为什么有了mac地址后还需要IP地址-腾讯云开发者社区-腾讯云

如果两所学校之间各自拥有自己的局域网络，那么他们如何进行通信。

在他们之间再维护一套映射表吗？要知道交换机内存是有限的，所以交换机在此处就犯了难

如何解决，同样的沿用上面的思路，再加一个中间设备，不过这次不是交换机，而是路由器，有时候也会叫它网关

而路由器维护的也不是mac地址，而是维护一个叫做IP地址的东西。还是简单介绍一下，IP地址分为两部分

• 网络位
• 主机位

那么想想不同网络位的IP地址之间，如何进行通信，经过了路由器，通过路由器维护的路由表，将信息传递给对应的网络，如果目标网络中有交换机，那么再经过交换机后，就有mac地址了，从而不同的网络就可以互联通信了

所以，我们再回到OSI七层模型的最底下三层

如何传输数据，就是我们的物理层，目前只关注与如何接线，信息01比特流如何在线路中传输

如何并行传输，涉及到mac地址寻址传输，也就是我们的数据链路层

由于交换机只适用于小型的计算机局域网，所以引入了网络层，通过路由器与IP地址进行管理

这就是OSI七层网络模型的，物理层、数据链路层、网络层

这只是初步的，事实上还有数据帧、交换机桥接等信息没有提到，不过本篇文章并不会深入探讨，循序渐进的了解计算机网络

希望对您有所帮助