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Internet 历史
计算机与网络发展的 7 个阶段
- 批处理（20世纪50年代）
- 是指实现将用户每个数据装入卡带或者磁带。并有计算机按照一定的顺序读取，是用户索要执行的这些程序和数据能够一并批量得到处理的方式。
- 分时系统（20世纪60年代）
- 是指多个终端（包含鼠标、键盘、显示器等输入输出设备组成，最初还包括打印机）与一台计算机连接，允许多个用户同时使用一台计算机的系统。
- 特性：多路性、独占性、交互性和及时性。
- 计算机之间的通信（20世纪70年代）
- 计算机网络的产生（20世纪80年代）
- 互联网的普及（20世纪90年代）
- 以互联网技术为中心的时代（2000年）
- 从“单纯建立连接”到“安全建立连接”（2010年）
网络互联促成了 TCP/IP 协议的产生
OSI 模型与 TCP/IP 协议体系结构
网络的体系结构
网络体系结构即指网络的层次结构和每层所使用协议的集合
协议
- 协议
- 一组控制数据通信的规则。
- 三要素：
- 语法（包括数据格式、编码及信号电平等）
- 语义（包括用于协议和差错处理的控制信息）
- 时序（包括速度匹配和排序）
- 标准
- 一致同意的规则
- 分类：
- 事实上的标准：实际情况或者习惯
- 合法标准：法律或者规章制度
- 标准化组织
- 缓慢发展：
ISO：国际标准化组织
ITU-T：国际电联-电信标准部 AT&T
ANSI：美国国家标准化局
IEEE：电气电子工程师协会（主要是以太网、局域网方面的）
EIA：电子工业协会（物理传输标准、光钎传输） - 快速发展：
- 论坛：帧中继论坛、ATM 论坛
- 管理机构：FCC 联邦通信委员会
- Internet 标准：RFC
- 缓慢发展：
OSI 开放系统互联模型
应用层：应用程序：FTP、E-mail、Telnet
表示层：数据格式定义、数据转换/加密
会话层：建立通信进程的逻辑名字与物理名字之间的联系
传输层：差错处理/恢复，流量控制，提供可靠的数据传输
网络层：数据分组、路由选择
数据链路层：数据组成可发送、接收的帧
物理层：传输物理信号、接口、信号形式、速率
OSI 模型七层结构
OSI参考模型
- ISO（国际标准化组织）制定了一个国际标准 OSI（开放式通信系统互联参考模型），对通信系统进行了标准化。
- OSI 模型将通信协议中必要的功能分成了 7 层，每个分层都接收有它下一层所提供的特定服务，并且负责为自己的上一层提供特定的服务。上下层之间进行交互时所遵循的约定叫做 “接口”。同一层之间的交互所遵循的约定叫做“协议”。
- 7 层通信
- 应用层：指定特定应用的协议（比如发送和接受文件的软件按钮，发送者输入“早上好”并附上收件人，按下发送按钮，接受者收到信息会将其存储在硬盘或者非易失存储器（数据不会因为断电而丢失的一种存储设备）上，这些都是在应用层上的）
- 表示层：设备固有数据格式和网络标准数据格式的转换（接受者和发送者如果使用的邮件客户端不一样，那么就会出现问题，如何实现用户之间的通信，那么就需要在表示层来起作用，使得在不同的客户端上拥有相同的网络格式）
- 会话层：通信管理，负责建立或者断开通信连接（发送者一次性发送 5 份邮件，那么接受者如何接受，是一次性接受所有的文件然后断开连接还是没接受一次就断开，然后在此进行，发送者同理）
- 传输层：管理两个节点（互联的网络中断）之间的数据传输。负责可靠传输（确保数据被可靠地传送到目标地址）（确保发送者和接受者之间的通信，会话层负责决定建立连接和断开连接的时机，而传输层进行实际的建立和断开处理）
- 网络层：地址管理与路由选择，作用：在网络相互连接的环境中，将数据从发送端主机发送到接受端主机
- 数据链路层：互连设备之间传送和识别数据帧
- 物理层：以“0”、“1”代表的电压的高低、灯光的闪灭。界定连接器和网络的规格。
TCP/IP 协议族的体系结构
TCP/IP 与 OSI 参考模型的对应关系
TCP/IP 协议
TCP/IP 协议族
传输控制/网际协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol) 又称作网络通讯协议
- 应用层 TFTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，Telnet
- 传输层 TCP，UDP
- 网络层 IP，ICMP，RIP，OSPF，BGP，IGMP
- 网络接口与物理层 SLIP，CSLIP，PPP，ARP，RARP，MTU ISO2110，IEEE802.1，EEE802.2
HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 超文本传输协议
FTP (File Transfer Protocol) 文件传输协议
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 简单邮件传输协议
TCP (Transport Control Protocol) 传输控制协议
UDP (User Datagram Protocol) 用户数据报协议
IP (Internetworking Protocol) 网间协议
ARP (Address Resolution Protocol) 地址解析协议
TCP/IP 协议通信模型
数据的封装与传递过程
发送端：数据打包
接收端：数据解包
TCP/IP 结构
TCP/IP 协议下的数据包
TCP 和 UDP 协议
UDP 和 TCP
共同点：同为传输层协议
不同点：
- TCP：有连接，可靠
- UDP：无连接，不保证可靠
TCP/IP 协议的特点
TCP（即传输控制协议）
- 是一种面向连接的传输层协议，它能提供高可靠性通信（即数据无误、数据无丢失、数据无失序、数据无重复到达的通信）
- 适用情况：
- 适合于对传输质量要求较高，以及传输大量数据的通信。
- 在需要可靠数据传输的场合，通常使用 TCP 协议
- QQ 等即时通讯软件的用户登录账户管理相关的功能通常采用 TCP 协议
TCP 传输
UDP 协议的特点
UDP（User Datagram Protocol）用户数据报协议
是不可靠的无连接的协议。在数据发送前，因为不需要进行连接，所以可以进行高效率的数据传输。
适用情况：
- 发送小尺寸数据（如对 DNS 服务器进行 IP 地址查询时）
- 在接收到数据，给出应答较困难的网络中使用 UDP。（如：无线网络）
- 适合于广播/组播式通信中。
- MSN/QQ/Skype 等即时通讯软件的点对点文本通讯以及音视频通讯通常采用 UDP 协议
- 流媒体、VOD、VoIP、IPTV 等网络多媒体服务中通常采用 UDP 方式进行实时数据传输
UDP 传输
思考
- 如何实现 FTP（百度云）
- IO 模型：写阻塞