计算机网络知识笔记二网络分层网络数据通讯传输的过程

大家好，这是网络知识的第二篇。很多人可能都知道网络是分为很多层，但是知道为什么要给网络分层你知道吗？

因为计算机网络是个非常复杂的系统，相互通信的两个计算机必须高度协调工作，但是这种协调是很复杂的，分层就可以将网络里面庞大复杂的问题，转化成若干个较小的局部问题，这些局部的较小的问题就比较易于研究和查找。

网络分层就是将网络节点所要完成的数据的发送或转发、打包或拆包，控制信息的加载或拆出等工作，分别由不同的硬件和软件模块去完成。这样可以将往来通信和网络互连这一复杂的问题变得较为简单。

OSI模型七层模型和TCP/IP五层模型

网络分层有图上的OSI模型七层模型和TCP/IP五层模型两种分类，OSI 的七层协议体系结构的概念清楚，理论也较完整，但它既复杂⼜不实⽤。所谓的五层协议的网络体系结构其实是为了方便学习计算机网络原理而采用的，综合了OSI七层模型和TCP/IP的四层模型而得到的五层模型。

因为最常用和最实用的模型是TCP/IP五层模型，所以我们选择拿TCP/IP五层模型来给大家讲解。

物理层：负责光/电信号的传递方式. 比如现在以太网通用的网线(双绞 线)、早期以太网采用的的同轴电缆(现在主要用于有线电视)、光纤, 现在的wifi无线网使用电磁波等都属于物理层的概念。物理层的能力决定了最大传输速率、传输距离、抗干扰性等. 集线器(Hub)工作在物理层.

数据链路层: 负责设备之间的数据帧的传送和识别. 例如网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作. 有以太网、令牌环网, 无线LAN等标准. 交换机(Switch)工作在数据链路层.

网络层: 负责地址管理和路由选择. 例如在IP协议中, 通过IP地址来标识一台主机, 并通过路由表的方式规划出两台主机之间的数据传输的线路(路由). 路由器(Router)工作在网路层.

传输层: 负责两台主机之间的数据传输. 如传输控制协议 (TCP), 能够确保数据可靠的从源主机发送到目标主机.

应用层: 负责应用程序间沟通，如超文本传输协议(HTTP) 、简单电子邮件传输（SMTP）、文件传输协议（FTP）、网络远程访问协议（Telnet）等. 我们的网络编程主要就是针对应用层.

上图就是描述的网络数据的通讯传输过程。依次从对方客户的主机封装后通过网络，传输到服务器后依次拆封把数据告诉服务器。

网络原理——数据包的封装和分用：

应用数据按照从上到下的顺序依次封装，每到达一层都会被加上该层的首部信息。许多应用程序都通过TCP或者UDP来传送数据，运输层协议在生成报文首部时都会存入一个程序的标识符。TCP/UDP将源端口号和目的端口号分别存入TCP/UDP报文首部IP数据报包括头部信息和数据部分，其中数据部分存入TCP报文段、UDP数据报、或者ICMP报文以太网帧使用两个字节来区分IP、ARP、RARP协议，帧是最终在物理层传送的字节序列，到这一步封装完成。

当帧到达目的主机时，沿着从下往上的顺序依次传递，各层协议依次处理本层负责的头部数据，以获取所需信息，并将处理后的数据交给目标程序。

以上就是网络知识笔记的第二篇，可能大家也有其他补充的，欢迎大家在下方评论区留言评论，大家一起探讨一起进步。

简要说明计算机网络的通信过程是怎么样的？

网络通信的实现
在发送端（即一个发送终端，其实也是一台计算机）首先要把传送的信息(如话音，图像)变成电信号，然后调制到激光器发出的激光束上，使光的强度随电信号的幅度(频率)变化而变化；转换成数字信号（数字信号：二位制010101010），然后通过调制送入光纤，并通过光纤发送出去到接收端（另一台计算机），先解调，然后DA转换，最后信号放大在接收端，检测器收到光信号后把它变换成电信号，经解调后恢复原信息。其传导送度解决了多信号数字传输在一根细光纤下完成。
光速传输，其传输容量非常之大，是金属导体无法相比的，在光纤的两端分别都装有“光猫”进行信号转换。 其特点是传输容量大，传输质量好，损耗小，互不干扰，中继距离长等。光纤传输使用的是波分复用，即是把小区里的多个用户的数据分别调制成不同波长的光信号在一根光纤里传输。
我们看到的接到电脑上的细铜线是接收端变为电信号后的末端接口传输，已经不是光纤部分了。
我们常听说到“服务器”，服务器是一个能够存储大量信息的中转装置，其实也是一台功能强大的计算机，（局域网用小型服务器和我们台式机的主机箱外观它基本一样，是通过路由器分线接入的）。把连接到上面的计算机所发送到出的信号（文本、音讯、图像等）按照一定的地址存储起来，当某个计算机要找某个内容的文件时，识别系统（浏览器）就可以根据关键词找到地址并链接打开。所有客户终端都要经过服务器来调取和存入信息，并由服务器归类分装分发。
计算机处理的信号都是数字，即 0 和 1 .举个简单的例子 汉字“网”在计算机里只是一组数字假如是：1000110010100110.这样一组代码，当你用键盘输入“网”字时，计算机是按照一组数字处理并传送的，另一台计算机收到这组数字后，经转换显示还原为“网”（人可以识别的记号）就可以通讯了。其它如音讯、图像也是一样的。另外一些发达国家已经开通数字电视的传送，由于数字不受干扰，传送信息不会丢失，电视图像逼真。

简述数据通过计算机网络的通信过程。

过程：电脑将数据封装上一定的头部，转换成0,1等二进制信号在线路上传播给路由器，路由器根据路由表转发数据，直达目的主机，再拆去头部信息，将纯的数据交给应用程序。
c/s(客户机/服务器)有三个主要部件：数据库服务器、客户应用程序和网络。服务器负责有效地管理系统的资源，其任务集中于：
1.数据库安全性的要求
2.数据库访问并发性的控制
3.数据库前端的客户应用程序的全局数据完整性规则
4.数据库的备份与恢复
客户端应用程序的的主要任务是：
1.提供用户与数据库交互的界面
2.向数据库服务器提交用户请求并接收来自数据库服务器的信息
3.利用客户应用程序对存在于客户端的数据执行应用逻辑要求
4.网络通信软件的主要作用是，完成数据库服务器和客户应用程序之间的数据传输。
三层C/S结构是将应用功能分成表示层、功能层和数据层三部分。
解决方案是：对这三层进行明确分割,并在逻辑上使其独立。
在三层C/S中， 表示层 是应用的用户接口部分,它担负着用户与应用间的对话功能。它用于检查用户从键盘等输入的数据,显示应用输出的数据。为使用户能直观地进行操作，一般要使用图形用户接口 (GUI)，操作简单、易学易用。在变更用户接口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。
功能层 相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。表示层和功能层之间的数据交往要尽可能简洁。
数据层 就是DBMS，负责管理对数据库数据的读写。DBMS必须能迅速执行大量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统 (RDBMS)。因此一般从功能层传送到数据层的要求大都使用SQL语言。
在三层或N层C/S结构中，中间件 (Middleware) 是最重要的部件。所谓中间件是一个用API定义的软件层,是具有强大通信能力和良好可扩展性的分布式软件管理框架。它的功能是在客户机和服务器或者服务器和服务器之间传送数据，实现客户机群和服务器群之间的通信。其工作流程是:在客户机里的应用程序需要驻留网络上某个服务器的数据或服务时，搜索此数据的C/S应用程序需访问中间件系统。该系统将查找数据源或服务，并在发送应用程序请求后重新打包响应,将其传送回应用程序。随着网络计算模式的发展，中间件日益成为软件领域的新的热点。中间件在整个分布式系统中起数据总线的作用，各种异构系统通过中间件有机地结合成一个整体。每个C/S环境，从最小的LAN环境到超级网络环境,都使用某种形式的中间件。无论客户机何时给服务器发送请求，也无论它何时应用存取数据库文件，都有某种形式的中间件传递C/S链路，用以消除通信协议、数据库查询语言、应用逻辑与操作系统之间潜在的不兼容问题。
三层C/S结构的优势主要表现在以下几个方面：
1.利用单一的访问点，可以在任何地方访问站点的数据库；
2.对于各种信息源，不论是文本还是图形都采用相同的界面；
3.所有的信息，不论其基于的平台，都可以用相同的界面访问；
4.可跨平台操作；
5.减少整个系统的成本；
6.维护升级十分方便；
7.具有良好的开放性；
8.系统的可扩充性良好；
9.进行严密的安全管理；
10.系统管理简单，可支持异种数据库，有很高的可用性。