一、概述
1. 分类
- 按覆盖范围区分：广域网、城域网、局域网。
- 按用户性质区分：公用网络、专用网络。
2. 分层模型的对比
- 常用的两大模型为TCP/IP四层结构和OSI七层模型，均强调将功能分层、模块化设计以提高互操作性。
3. 基本设计原则
- 各层相互独立、边界清晰；每一层具备足够的灵活性以适应技术演进；层与层之间实现解耦。
4. 性能衡量
- 速率、时延包括发送、传播、排队与处理时延；往返时延RTT用于端到端通信的来回时间。
二、物理层
- 作用与特征：负责连接不同物理设备，传输比特流，为上层提供可靠的物理传输载体。
- 常用设备与概念：中继器用于同一局域网内信号再生；集线器用于多端口信号再生，通常是半双工设备。信道分工包括单工、半双工与全双工三种模式。
- 重要原则：物理层的设计直接影响后续协议的性能与可靠性。
三、数据链路层
- 基本职责：在物理层之上提供可靠的数据传输，完成物理地址寻址、数据成帧、流量控制、错误检错与重传等功能。
- 数据单位与设备：基本单位为帧；核心协定包括以太网等数据链路层协议；网桥与交换机是该层的重要设备。
- 封装与透明传输：将上层数据封装成帧；透明传输时对控制字符进行转义以确保数据传输的完整性。
- 差错检测与MTU：常见的差错检测方法有奇偶校验和CRC；最大传输单元MTU决定了单帧的最大长度，链路路径的最小MTU通常作为路径MTU。
- 以太网要点：MAC地址是设备在局域网中的唯一标识，帧结构包括类型、目标地址、源地址、数据和CRC等字段；广播地址用于发送给网络中所有设备。
四、网络层
- 核心目标：实现子网间数据的路由与转发，完成寻址、路由选择、连接的建立与管理等。
- 基本单位与协议族：核心单位是数据报，主要协议包括IP及其伴随协议如ARP、RARP、ICMP、IGMP等；路由器是该层的关键设备。
- 路由与转发：通过路由算法决定最优路径，支持静态与动态路由；自治系统内部使用内部网关协议，外部使用外部网关协议。
- 重要技术与概念：NAT用于同一公有IP下多主机访问外网的场景、地址解析协议ARP将IP地址映射到硬件地址、ICMP用于错误报告与网络诊断（如Ping、Traceroute）。
- 路由算法概览：动态路由以链路状态与距离向量为代表，常见算法包括基于最短路径的计算、以及通过广域网络实现的BGP等外部路由协议yy易游。
五、传输层
- 职责与特性：提供端到端的传输服务，决定数据在端对端的可靠性、顺序与流量控制等。
- 主要协议：UDP无连接、无保证、面向报文，头部开销小，适用于对时效性要求高、容错性强的场景；TCP为面向连接、面向字节流的协议，提供可靠传输、流量控制与拥塞控制，支持双向通信。
- 可靠传输机制：通过差错检测、确认与重传、定时器等手段在不可靠信道上实现可靠传输；还包括滑动窗口、连续自动重传请求等技术以提升传输效率。
- 性能与控制：TCP通过滑动窗口实现流量控制；拥塞控制则通过慢启动与拥塞避免等策略来应对网络拥塞，确保全局资源的公平分配。
六、应用层与相关协议
- DHCP：在局域网内为新加入的设备动态分配IP地址，简化网络接入的配置过程。
- HTTP/HTTPS：HTTP是应用层的可靠传输协议，基于TCP，常用端口为80；HTTPS在此基础上通过SSL/TLS实现加密、身份验证与数据完整性保护，常用端口为443。
- 其他常见请求方式（示例）：GET用于获取资源、POST用于提交数据、PUT用于在指定位置存储资源、DELETE用于删除资源、HEAD用于获取首部信息、OPTIONS查询支持的选项等。
总体而言，计算机网络通过分层设计将复杂的通信任务分解成一组彼此协作的模块，从物理传输到逻辑路由再到应用服务，形成了支持全球信息交换的基础架构。
