diff --git a/subjects/cn/01_计算机网络的体系结构.md b/subjects/cn/01_计算机网络的体系结构.md new file mode 100644 index 0000000..a46396e --- /dev/null +++ b/subjects/cn/01_计算机网络的体系结构.md @@ -0,0 +1,134 @@ +## 计算机网络的体系结构 + +### 1. 计算机网络的体系结构 + +#### 1.1 OSI七层模型 + +| 层次 | 名称 | 功能 | 典型协议/设备 | +|------|------|------|-------------| +| 7 | 应用层 | 提供网络服务和用户接口 | HTTP、FTP、SMTP、DNS | +| 6 | 表示层 | 数据格式转换、加密解密、压缩 | JPEG、ASCII、MPEG | +| 5 | 会话层 | 管理会话、建立维护通信 | NetBIOS、RPC | +| 4 | 传输层 | 端到端可靠传输、流量控制 | TCP、UDP | +| 3 | 网络层 | 路由选择、逻辑寻址 | IP、ICMP、路由器 | +| 2 | 数据链路层 | 帧同步、差错控制、MAC寻址 | PPP、Ethernet、交换机 | +| 1 | 物理层 | 比特流传输、接口标准 | 集线器、中继器、双绞线 | + +#### 1.2 TCP/IP四层模型 + +| 层次 | 对应OSI | 主要协议 | +|------|--------|---------| +| 应用层 | 5-7层 | HTTP、FTP、SMTP、DNS、TELNET | +| 传输层 | 4层 | TCP、UDP | +| 网际层 | 3层 | IP、ICMP、ARP、RARP | +| 网络接口层 | 1-2层 | Ethernet、PPP、SLIP | + +#### 1.3 数据封装与解封装过程 + +``` +TCP/IP Model - Encapsulation Decapsulation ++---------------------+ +---------------------+ +| Application | Data | Application | ++---------------------+ +---------------------+ +| TCP/UDP | Segment + TCP Hdr | TCP/UDP | ++---------------------+ +---------------------+ +| IP | Packet + IP Header | IP | ++---------------------+ +---------------------+ +| Ethernet/FCS | Frame + Eth Header | Ethernet/FCS | ++---------------------+ +---------------------+ +| Bit | 101011001... | Bit | ++---------------------+ +---------------------+ +``` + +**实际封装过程**: + +1. **应用层**:原始数据 +2. **传输层**:添加TCP/UDP头部 → 数据段(Segment) +3. **网络层**:添加IP头部 → IP数据报(Datagram) +4. **数据链路层**:添加Ethernet头部和FCS尾部 → 帧(Frame) +5. **物理层**:转换为比特流传输 + +> **关键点**:封装是自上而下逐层添加头部;解封装是自下而上逐层去掉头部 + +#### 1.4 各层关键设备与协议 + +- **物理层**:中继器、集线器(放大信号、广播) +- **数据链路层**:网桥、交换机(基于MAC地址转发、VLAN) +- **网络层**:路由器、三层交换机(基于IP路由) +- **传输层**:四层交换机、防火墙(基于端口) +- **应用层**:网关(协议转换) + +#### 1.5 重要概念 + +- **协议**:控制两个对等实体通信的规则集合 +- **服务**:下层向上层提供服务,上层调用下层服务 +- **接口**:相邻两层之间交互的界面 +- **SDU**:服务数据单元 +- **PDU**:协议数据单元 + +### 2. 电路交换,报文交换,分组交换 + +#### 2.1 电路交换(Circuit Switching) + +**原理**:通信双方必须建立一条专用物理通路,在通信过程中始终占用该通路,其他用户无法使用。 + +**工作阶段**: + +1. **建立连接**:分配专用信道资源 +2. **通信**:双方实时传输数据 +3. **释放连接**:归还信道资源 + +**特点**: + +- 优点:通信可靠,时延小,有序传输 +- 缺点:建立连接时间长,资源独占利用率低,不适应突发性传输 + +**典型应用**:传统电话网络 + +#### 2.2 报文交换(Message Switching) + +**原理**:以完整报文为单位进行存储-转发交换,不需要建立专用通路。 + +**工作流程**: + +1. 发送方将整个报文发送给相邻结点 +2. 结点完整接收报文并存储 +3. 等待下一跳空闲时转发 +4. 逐跳传递直至到达目的地 + +**特点**: + +- 优点:无需建立连接,动态分配路线,多个报文可共享信道 +- 缺点:时延大,需要大缓存,报文大小不一导致处理复杂 + +**典型应用**:早期电报系统 + +#### 2.3 分组交换(Packet Switching) + +**原理**:将大报文分割成若干固定长度的分组(包),以分组为单位进行存储-转发。 + +**工作流程**: + +1. 将长报文分割成多个分组 +2. 每个分组带序号和目的地址 +3. 分组独立选择路由转发 +4. 接收端按序号重组报文 + +**特点**: + +- 优点:时延较报文交换小,资源利用率高,支持并行传输,路由灵活 +- 缺点:存在时延抖动,需要额外头部开销,可能产生失序 + +**典型应用**:现代互联网(TCP/IP网络) + +#### 2.4 对比总结 + +| 特性 | 电路交换 | 报文交换 | 分组交换 | +|------|:-------:|:-------:|:-------:| +| 是否建立连接 | 必须 | 不需要 | 不需要 | +| 传输单位 | 比特流 | 完整报文 | 分组 | +| 转发方式 | 连续比特流 | 存储转发 | 存储转发 | +| 时延 | 建立时延大,传输时延小 | 时延大 | 时延较小 | +| 资源占用 | 独占信道 | 共享信道 | 共享信道 | +| 可靠性 | 高 | 较低 | 高(可重传) | + diff --git a/subjects/cn/02_物理层.md b/subjects/cn/02_物理层.md new file mode 100644 index 0000000..e69de29