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🚀前言

网络互联模型和协议是计算机网络领域的基础概念，它们定义了网络设备如何传输数据以及如何确保数据的准确和安全传输。这些模型和协议层次化的结构帮助简化网络设计，并使不同类型的硬件和软件能够进行互操作。下面是两个最著名的网络模型：OSI模型和TCP/IP模型。

🔎1.OSI（开放系统互联）模型

OSI模型是由国际标准化组织（ISO）开发的一个理论性网络通信模型，它将网络通信分为七个层次：

1. 物理层：负责传输原始比特流，涉及到物理设备及介质（如电缆、光纤）。
2. 数据链路层：确保无错误的帧传输，负责帧的封装和物理地址寻址，以及错误检测和修正。
3. 网络层：处理数据包从源到目的地的传输和路由选择，使用逻辑地址（如IP地址）。
4. 传输层：提供端到端的数据传输服务，确保数据的完整性，主要协议包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议）。
5. 会话层：管理用户的会话，控制建立、维护和终止会话。
6. 表示层：确保一个系统的数据在另一个系统上能被正确解析和表示，涉及数据格式化以及加密和解密。
7. 应用层：为应用程序提供网络服务，如HTTP、FTP、SMTP等协议的支持。

🔎2.TCP/IP模型

TCP/IP模型是一个四层（或五层）的实用网络通信协议模型，它实际上指导了现代互联网的设计和实现：

1. 链路层（或网络接入层）：处理与物理网络的接口，负责在物理网络中传输数据。
2. 网络层（或互联网层）：负责数据包从源到目的地的传输和路由选择，IP协议位于此层。
3. 传输层：提供端到端的通信控制，TCP和UDP协议都在此层操作。
4. 应用层：包含所有高级协议，提供具体的应用服务，如HTTP、FTP、DNS等。

🚀一、网络互联模型&协议

🔎1.网络功能和分类

计算机网络的确是计算机技术与通信技术结合的产物，它使得不同地点的计算机用户可以相互通信和共享资源。

🦋1.1 计算机网络的功能

1. 数据通信：

   • 网络最基本的功能是允许用户之间、用户与服务器之间以及网络设备之间的数据交换，包括文本、图像、视频和声音数据等。

2. 资源共享：

   • 网络使不同地理位置的用户可以共享硬件资源（如打印机、服务器）、软件应用程序和数据。

3. 管理集中化：

   • 网络环境可以集中管理，这意味着可以从中央点维护和更新硬件、软件及数据，这有助于降低成本和提高运维效率。

4. 实现分布式处理：

   • 网络使得计算任务可以在多个位置的多台计算机上分布执行，这有助于优化性能和资源利用率。

5. 负载均衡：

   • 通过网络，可以将工作负载分散到多个服务器上，防止任何单一设备因过载而性能下降，确保服务的可靠性和有效性。

🦋1.2 网络性能指标

1. 速率：

   • 指数据传输的速度，通常以比特每秒（bps）为单位。速率表明在单位时间内可以传输多少数据。

2. 带宽：

   • 原本指信号带宽，即传输介质所能传送的最高频率和最低频率之间的差值，现常用来指网络的最大传输速率。

3. 吞吐量：

   • 网络中某一部分在单位时间内成功传送数据的量，受网络的带宽和网络的当前负载等多种因素影响。

4. 时延：

   • 数据从网络的一点传送到另一点所需的时间，包括传播时延、处理时延、排队时延和传输时延。

5. 利用率：

   • 网络资源的使用率，包括链接、设备和网络路径的利用率。高利用率可能表明高负载，可能导致性能下降。

🦋1.3 网络非性能指标

1. 费用：

   • 建立和维护网络的成本。

2. 质量：

   • 网络服务的质量，包括可靠性和服务质量（QoS）。

3. 标准化：

   • 网络技术和协议的标准化程度，关系到设备和系统的兼容性。

4. 可靠性：

   • 网络在预定条件下无故障运行的能力。

5. 可扩展性：

   • 网络容纳增加的用户数或增加的流量而无需重大改动的能力。

6. 可升级性：

   • 网络设备或软件升级的便捷性和可行性。

7. 易管理性：

   • 网络的管理难易程度，包括监控、配置和故障排除。

8. 可维护性：

   • 网络维护的便利性，包括故障诊断和修复的难易程度。

🔎2.计算机网络划分

🦋2.1 分布范围划分

计算机网络可以根据其覆盖的地理范围和规模进行分类。不同类型的网络可以满足不同的通信需求，从小型办公室或家庭网络到覆盖全球的互联网。以下是按分布范围划分的几种常见类型的计算机网络：

☀️2.1.1 个人区域网 (PAN)

• 定义：个人区域网是最小的网络，通常覆盖用户个人周围的小范围，如一个房间或者一个小型办公室。这种网络通常用于连接个人设备，如电脑、手机、平板电脑和其他可穿戴设备。
• 技术：常见的技术包括蓝牙和Wi-Fi。

☀️2.1.2 局域网 (LAN)

• 定义：局域网是一种小范围内的网络，通常用于单一建筑物或一组靠近的建筑物，如学校、办公室或家庭。
• 技术：以太网（Ethernet）和Wi-Fi是构建局域网的最常用技术。

☀️2.1.3 城域网 (MAN)

• 定义：城域网覆盖的范围大于局域网但小于广域网，通常覆盖一个城市。它可以用作多个局域网的连接点，常见于大学、政府机构或企业。
• 技术：基于以太网技术的Metro Ethernet、光纤分布数据接口（FDDI）和同步光网络（SONET）。

☀️2.1.4 广域网 (WAN)

• 定义：广域网覆盖广泛地理区域，通常跨越城市、州或国家边界。企业和政府机构使用广域网来连接其不同地点的网络。
• 技术：WAN技术包括MPLS、ATM、Frame Relay及VPN。互联网本身也是一种广域网。

☀️2.1.5 互联网

• 定义：互联网是全球最大的网络，由无数个小网络和设备组成，连接全世界。
• 技术：互联网使用一系列协议（主要是TCP/IP），允许全球范围内不同网络和设备之间的数据交换。

☀️2.1.6 企业私有网络 (EPN) 和虚拟私人网络 (VPN)

• EPN：是企业内部建立的私有网络，使用专有线路或者租用的网络资源。
• VPN：通过公用网络（如互联网）在安全的隧道协议下连接远程用户和站点，可以扩展企业的网络边界，使得远程通信如同在局域网中一样高效安全。

这些网络类型各自依据特定的需求和技术标准，解决从个人到全球范围内的通信需求。

🦋2.2 拓扑结构划分

计算机网络的拓扑结构描述了网络中各节点（计算机、打印机、路由器等）的物理或逻辑布局。网络拓扑对网络的性能、可靠性和扩展性有着直接的影响。

☀️2.2.1 总线型拓扑

• 描述：在总线型拓扑中，所有的设备通过一个共享的通信线（总线）连接。数据从一端传送至另一端，所有设备都接收到数据，但只有目标设备处理它。
• 优点：设备添加简单，成本较低。
• 缺点：一个设备的故障可能影响整个网络，网络的利用率低，干扰大，随着网络设备的增加，性能下降。

☀️2.2.2 星型拓扑

• 描述：在星型拓扑中，所有的设备通过单独的连接线连接到一个中心设备（通常是交换机或路由器）。
• 优点：易于安装和配置，一个节点的故障不会影响到其他节点，易于监控和管理。
• 缺点：中心节点负载大，如果中心节点失败，整个网络会瘫痪。

☀️2.2.3 环型拓扑

• 描述：在环型拓扑中，每个设备只与两个其他设备直接连接，形成一个闭环。
• 优点：数据传输有固定方向，减少了数据包碰撞。
• 缺点：一个节点的故障会影响整个网络，扩展困难，网络重新配置时会中断通信。

☀️2.2.4 树型拓扑

• 描述：树型拓扑是总线型和星型的混合体，具有分级结构。主干线像总线一样运行，而分支则采用星型连接到主干线。
• 优点：有助于扩展大型网络，通过分级可以容易地管理和维护。
• 缺点：顶层节点故障会影响所有下层节点，对顶层设备的依赖性强。

☀️2.2.5 分布式拓扑（网状拓扑）

• 描述：在网状拓扑中，节点之间可以有多个连接，形成一个网络的网状结构。
• 优点：提供高度的冗余，若某一节点或连接失败，网络通常仍然可用。
• 缺点：成本较高，因为需要更多的连接线和配置工作；网络管理也比较复杂。

每种拓扑结构都有其独特的优点和适用场景。在选择合适的网络拓扑时，需要考虑网络的规模、预算、所需的可靠性和易管理性。

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