網路無線廣播通信系統網路架構圖

⑴ 28 張圖詳解網路基礎知識：OSI、TCP/IP 參考模型（含動態圖）

目錄

1、網路協議

其實協議在我們生活中也能找到相應的影子。

舉個例子，有 2 個男生准備追求同一個妹子，妹子來自河南，講河南話，還會點普通話；一個男生來自胡建，講閩南語，也會點普通話；另一個男生來自廣東，只講粵語；

協議一致，溝通自如

語言不通，無法溝通

你們猜猜？最後誰牽手成功了？答案肯定是來自胡建的那位，雙方可以通過 普通話 進行溝通，表達內容都能理解。而來自廣東的帥哥只會講粵語，不會普通話，妹子表示聽不懂，就無法進行溝通下了。

每個人的成長環境不同，所講的語言、認知、理解能力也就不同。為了使來自五湖四海的朋友能溝通自如，就需要大家協商，認識某一個語言或規則，彼此能互相理解，這個語言就是普通話。

通過這個例子，大家可以這樣理解：

把普通話比作「協議」、把聊天比作「通信」，把說話的內容比作「數據」。

相信這樣類比，大家就知道，協議是什麼了？

簡單地說，就是程序員指定一些標准，使不同的通信設備能彼此正確理解、正確解析通信的內容。我們都知道計算機世界裡是二進制，要麼 1，要麼 0，那為啥可以表達豐富多彩的內容呢？

也是因為協議，不同欄位，不同組合，可以解析不同意思，這就依然協議，讓協議來正確處理。

例如，我們使用手機連 WiFi 來刷抖音，使用的是 802.11（WLAN）協議，通過這個協議接入網路。如果你所連的 WIFI 是不需要手動設置 IP 地址，是通過自動獲取的，就使用到了 DHCP 協議，這樣你的手機算上接入了 區域網， 如果你區域網內有台 NAS 伺服器，存放了某些不可描述的視頻資源，你就可以訪問觀看了，但這時你可能無法訪問互聯網資源，例如，你還想刷會抖音，看看妹子扭一扭，結果出現如下畫面：

出現這種畫面，說明無法使用 互聯網， 可能是無線路由器沒有設置好相關協議，比如： NAT、PPPoE 協議（上網賬號或密碼設置錯誤了），只有設置正確了，就可以通過運營商（ISP）提供的線路把區域網接入到互聯網中，實現手機可以訪問互聯網上的資源（伺服器）。玩微信撩妹子、刷抖音看妹子。

網路協議示意圖

延伸閱讀

1、區域網：最顯著的特點就是范圍有限，行政可控的區域可以是一所高校、一個餐廳、一個園區、一棟辦公樓或一個家庭的私有網路。

2、城域網：原本是介意區域網和廣域網之間，實際工作中很少再刻意去區分城域網和廣域網了，所以這邊不再介紹。

3、廣域網：簡單說就是負責把多個區域網連接起來，它的傳輸距離長距離傳輸，廣域網的搭建一般是由運營商來。

4、互聯網：把全世界上提供資源共享的 IT 設備所在網路連接起來，接入了互聯網就可以隨時隨地訪問這些資源了。

5、物聯網：把所有具有聯網功能的物體都接入互聯網就形成了物聯網。如空調聯網，就可以遠程式控制制空調； 汽車 聯網，就可以遠程獲取行程數據。

總結一下吧！我們可以把電腦、手機等 IT 設備比喻做來自五湖四海的人們，大家都通過多種語言（網路協議）實現溝通（通信）。所有人要一起交流，就用普通話，大家都能理解。所有胡建人在一起，就用閩南語進行溝通，彼此也能理解。這么的方言，就好比計算機網路世界裡也有這么多協議，只是不同協議用在不同地方。

好奇的同學，可能就會問，那網路協議是由誰來規定呢？這就需要提到一個組織，ISO。這個組織制定了一個國際標准 ，叫做 OSI 參考模型，如下，很多廠商都會參考這個制定網路協議。

OSI 參考模型圖

2、OSI 參考模型

既然是模型，就好比模範一樣，大家都要向它學習，以它為原型，展開學習研究。前面我們也提到了一些協議，這么多協議如果不進行歸納，分層，大家學習起來是不是感覺很凌亂？

所以 OSI 參考模型就是將這樣復雜的協議整理並進行分層，分為易於理解的 7 層，並定義每一層的 服務 內容，協議的具體內容是 規則 。上下層之間通過 介面 進行交互，同一層之間通過 協議 進行交互。相信很多網路工程師在今後工作中遇到問題，討論協議問題還會用到這個模型展開討論。所以說，對於計算機網路初學者來說，學習了解 OSI 參考模型就是通往成功的第一步。

OSI 參考模型分層功能

7.應用層

為應用程序提供服務並規定應用程序中通信相關的細節，OSI 的最高層。包括文件傳輸、Email、遠程登錄等協議。程序員接觸這一層比較多。

應用層示例圖

6.表示層

主要負責數據格式的轉換，為上下層能夠處理的格式。如編碼、加密、解密等。

表示層示例圖

5.會話層

即負責建立、管理和終止通信連接（數據流動的邏輯通路），數據分片、重組等傳輸的管理。

會話層示例圖

4.傳輸層

保證可靠傳輸，不需要再路由器上處理，只需再通信雙方節點上進行處理，如處理差錯控制和流量控制。

傳輸層示例圖

3.網路層

主要負責定址和路由選擇，將數據包傳輸到目的地。

網路層示例圖

2.數據鏈路層

負責物理層面上互連、節點之間的通信傳輸，將0 、 1 序列比特流劃分為具有意義的數據幀傳輸給對端。這一層有點類似網路層，網路層也是基於目的地址來傳輸，不同是：網路層是將數據包負責在整個網路轉發，而數據鏈路層僅是在網段內轉發，所以大家抓包會發現，源目 MAC 地址每經過一個二層網段，都會變化。

數據鏈路層示例圖

1.物理層

負責 0、1 比特流（0、1 序列）與電壓高低電平、光的閃滅之間的互相轉換，為數據鏈路層提供物理連接。

物理層示例圖

OSI 為啥最後沒有得到運用呢？其實最主要的原因，是 OSI 模型出現的比 tcp/ip 出現的時間晚，在 OSI 開始使用前，TCP/IP 已經被廣泛的應用了。如果要換成 OSI 模型也不太現實。其次是 OSI 是專家們討論，最後形成的，由於沒有實踐，導致該協議實現起來很復雜，很多廠商不願意用 OSI，與此相比，TCP/IP 協議比較簡單，實現起來也比較容易，它是從公司中產生的，更符合市場的要求。綜合各種因素，最終 OSI 沒有被廣泛的應用。

下面我們來看看 TCP/IP 與 OSI 分層之間的對應關系及相應的協議：

4.應用層

從上圖，可以知道 TCP/IP 四層模型，把應用層、表示層、會話層集成再一起了，該層的協議有：HTTP 、 POP3 、 TELNET 、 SSH 、 FTP 、 SNMP 等。

目前，大部分基於 TCP/IP 的應用都是 客戶端/服務端 架構。一般我們把提供資源服務的那一側叫服務端， 發起訪問服務資源的這一側叫客戶端。

應用層

3.傳輸層

主要職責就是負責兩端節點間的應用程序互相通信，每個節點上可能有很多應用程序，例如，登錄了微信，又打開了網頁，又打開迅雷看看，那數據到達後怎麼正確傳送到相應的應用程序呢？那就需要 埠號 來正確識別了。傳輸層中最為常見的兩個協議分別是傳輸控制協議 TCP （Transmission Control Protocol）和用戶數據報協議 UDP （User Datagram Protocol）

面向連接 顧名思義，就是建立連接，什麼時候建立連接呢？就是在通信之前需要先建立一條邏輯的通信鏈路。就跟我們平時打電話一樣，得先撥通，通了之後即鏈路建立好了，這條鏈路只有你和對方可以在這條鏈路傳播說話內容。掛電話後，這條鏈路也就斷開了。

面向無連接 無連接，即通信之前不需要建立連接，直接發送即可。跟我們以前寫信很像，不需要管對方在不在？直接寫信寄過去就可以了。

面向連接傳輸

面向無連 接傳輸

2.網路層

主要職責就是將數據包從源地址發送到目的地址。

在網路傳輸中，每個節點會根據數據的 IP 地址信息，來判斷該數據包應該由哪個介面（網卡）發送出去。各個地址會參考一個發出介面列表， MAC 定址中所參考的這張表叫做 MAC 地址轉發表 ，而 IP 定址中所參考的叫做 路由表 。MAC 地址轉發表根據自學自動生成。路由控製表則根據路由協議自動生成。MAC 地址轉發表中所記錄的是實際的 MAC 地址本身，而路由表中記錄的 IP 地址則是集中了之後的網路號（即網路號與子網掩碼）。

1.網路介面層

在 TCP/IP 把物理層和數據鏈路層集成為 網路介面層 。主要任務是將上層的數據封裝成幀發送到網路上，數據幀通過網路到達對端，對端收到後對數據幀解封，並檢查幀中包含的 MAC 地址。如果該地址就是本機的 MAC 地址或者是廣播地址，則上傳到網路層，否則丟棄該幀。

封裝與解封裝

所謂的封裝，其實就跟你寄快遞的時候，給物品加上紙盒包裝起來或者快件到站點，快遞員貼一層標簽的過程。在網路上，就是上層的數據往下送的時候，下層會添加頭部，不過，只有在二層，不僅會加上頭部，還會在上層數據尾部添加 FCS。

封裝

所謂解封裝，就如同你收到快件一樣，一層一層地拆外包裝，直到看到快件。網路也是，一層一層地拆掉頭部，往上層傳送，直到看到數據內容。

解封裝

我們把應用層的數據封裝傳輸層頭部後的報文，稱為 段 ；

把段封裝網路層頭部後的報文，稱為 包 ；

把包封裝乙太網頭部和幀尾，稱為 幀 。

⑵ 常見的八種網路拓撲圖，你知道幾個

網路拓撲結構是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局，就是用什麼方式把網路中的計算機等設備連接起來。常見的網路拓撲圖有8種。
星型
星型結構是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話屬於這種結構。目前一般網路環境都被設計成星型拓樸結構。星型網是目前廣泛而又首選使用的網路拓樸設計之一。
星型結構是指各工作站以星型方式連接成網。網路有中央節點，其他節點(工作站、伺服器)都與中央節點直接相連，這種結構以中央節點為中心，因此又稱為集中式網路。
星型拓撲結構便於集中控制，因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由於這一特點，也帶來了易於維護和安全等優點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時星型拓撲結構的網路延遲時間較小，傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的一點是，中心系統必須具有極高的可靠性，因為中心系統一旦損壞，整個系統便趨於癱瘓。對此中心系統通常採用雙機熱備份，以提高系統的可靠性。
在星型拓撲結構中，網路中的各節點通過點到點的方式連接到一個中央節點(又稱中央轉接站，一般是集線器或交換機)上，由該中央節點向目的節點傳送信息。中央節點執行集中式通信控制策略，因此中央節點相當復雜，負擔比各節點重得多。在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制。
現有的數據處理和聲音通信的信息網大多採用星型網，目前流行的專用小交換機PBX(Private Branch Exchange)，即電話交換機就是星型網拓撲結構的典型實例。它在一個單位內為綜合語音和數據工作站交換信息提供信道，還可以提供語音信箱和電話會議等業務，是區域網的一個重要分支。
在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制。因此，中央節點的主要功能有三項：當要求通信的站點發出通信請求後，控制器要檢查中央轉接站是否有空閑的通路，被叫設備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接;在兩台設備通信過程中要維持這一通路;當通信完成或者不成功要求拆線時，中央轉接站應能拆除上述通道。
由於中央節點要與多機連接，線路較多，為便於集中連線，目前多採用交換設備(交換機)的硬體作為中央節點。
集中式
這種結構便於集中控制，因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由於這一特點，也帶來了易於維護和安全等優點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時它的網路延遲時間較小，傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的一點是，中心系統必須具有極高的可靠性，因為中心系統一旦損壞，整個系統便趨於癱瘓。對此中心系統通常採用雙機熱備份，以提高系統的可靠性。
環型
環型結構在LAN中使用較多。這種結構中的傳輸媒體從一個端用戶到另一個端用戶，直到將所有的端用戶連成環型。數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點。這種結構顯而易見消除了端用戶通信時對中心系統的依賴性。
環行結構的特點是：每個端用戶都與兩個相臨的端用戶相連，因而存在著點到點鏈路，但總是以單向方式操作，於是便有上游端用戶和下游端用戶之稱;信息流在網中是沿著固定方向流動的，兩個節點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制;環路上各節點都是自舉控制，故控制軟體簡單;由於信息源在環路中是串列地穿過各個節點，當環中節點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網路的響應時間延長;環路是封閉的，不便於擴充;可靠性低，一個節點故障，將會造成全網癱瘓;維護難，對分支節點故障定位較難。
匯流排型
匯流排上傳輸信息通常多以基帶形式串列傳遞，每個結點上的網路介面板硬體均具有收、發功能，接收器負責接收匯流排上的串列信息並轉換成並行信息送到PC工作站;發送器是將並行信息轉換成串列信息後廣播發送到匯流排上，匯流排上發送信息的目的地址與某結點的介面地址相符合時，該結點的接收器便接收信息。由於各個結點之間通過電纜直接連接，所以匯流排型拓撲結構中所需要的電纜長度是最小的，但匯流排只有一定的負載能力，因此匯流排長度又有一定限制，一條匯流排只能連接一定數量的結點。
因為所有的結點共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個設備傳輸。需要某種形式的訪問控制策略、來決定下一次哪一個站可以發送.通常採取分布式控制策略。發送時，發送站將報文分成分組.然後一次一個地依次發送這些分組。有時要與其它站來的分組交替地在介質上傳輸。當分組經過各站時，目的站將識別分組的地址。然後拷貝下這些分組的內容。這種拓撲結構減輕了網路通信處理的負擔，它僅僅是一個無源的傳輸介質，而通信處理分布在各站點進行。
在匯流排兩端連接有端結器(或終端匹配器)，主要與匯流排進行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回匯流排產生不必要的干擾。
匯流排結構是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式，也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設備共享，各工作站地位平等，無中央結點控制，公用匯流排上的信息多以基帶形式串列傳遞，其傳遞方向總是從發送信息的結點開始向兩端擴散，如同廣播電台發射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網路。各結點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網上的信息。
使用這種結構必須解決的一個問題是確保端用戶使用媒體發送數據時不能出現沖突。在點到點鏈路配置時，這是相當簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機制便可保證兩個端用戶輪流工作。在一點到多點方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環境下，由於所有數據站都是平等的，不能採取上述機制。對此，研究了一種在匯流排共享型網路使用的媒體訪問方法：帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問，英文縮寫成CSMA/CD。
這種結構具有費用低、數據端用戶入網靈活、站點或某個端用戶失效不影響其它站點或端用戶通信的優點。缺點是一次僅能一個端用戶發送數據，其它端用戶必須等待到獲得發送權;媒體訪問獲取機制較復雜;維護難，分支結點故障查找難。盡管有上述一些缺點，但由於布線要求簡單，擴充容易，端用戶失效、增刪不影響全網工作，所以是LAN技術中使用最普遍的一種。
分布式
分布式結構的網路是將分布在不同地點的計算機通過線路互連起來的一種網路形式。
分布式結構的網路具有如下特點：由於採用分散控制，即使整個網路中的某個局部出現故障，也不會影響全網的操作，因而具有很高的可靠性;網中的路徑選擇最短路徑演算法，故網上延遲時間少，傳輸速率高，但控制復雜;各個結點間均可以直接建立數據鏈路，信息流程最短;便於全網范圍內的資源共享。缺點為連接線路用電纜長，造價高;網路管理軟體復雜;報文分組交換、路徑選擇、流向控制復雜;在一般區域網中不採用這種結構。
樹型
樹型結構是分級的集中控制式網路，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節點易於擴充，尋找路徑比較方便，但除了葉節點及其相連的線路外，任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。
網狀
網狀拓撲結構主要指各節點通過傳輸線互聯連接起來,並且每一個節點至少與其他兩個節點相連.網狀拓撲結構具有較高的可靠性,但其結構復雜,實現起來費用較高,不易管理和維護,不常用於區域網!
將多個子網或多個網路連接起來構成網狀拓撲結構。在一個子網中,集線器、中繼器將多個設備連接起來，而橋接器、路由器及網關則將子網連接起來。根據組網硬體不同,主要有三種網狀拓撲：
網狀網：在一個大的區域內，用無線電通信鏈路連接一個大型網路時，網狀網是最好的拓撲結構。通過路由器與路由器相連，可讓網路選擇一條最快的路徑傳送數據,如圖5-4所示。
主幹網：通過橋接器與路由器把不同的子網或LAN連接起來形成單個匯流排或環型拓撲結構，這種網通常採用光纖做主幹線。
星狀相連網：利用一些叫做超級集線器的設備將網路連接起來，由於星型結構的特點，網路中任一處的故障都可容易查找並修復
蜂窩
蜂窩拓撲結構是無線區域網中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、衛星、紅外等)點到點和多點傳輸為特徵，是一種無線網，適用於城市網、校園網、企業網。
混合型
將兩種或幾種網路拓撲結構混合起來構成的一種網路拓撲結構稱為混合型拓撲結構(也有的稱之為雜合型結構)。
這種網路拓撲結構是由星型結構和匯流排型結構的網路結合在一起的網路結構，這樣的拓撲結構更能滿足較大網路的拓展，解決星型網路在傳輸距離上的局限，而同時又解決了匯流排型網路在連接用戶數量的限制。這種網路拓撲結構同時兼顧了星型網與匯流排型網路的優點，在缺點方面得到了一定的彌補。
這種網路拓撲結構主要用於較大型的區域網中，如果一個單位有幾棟在地理位置上分布較遠(當然是同一小區中)，如果單純用星型網來組整個公司的區域網，因受到星型網傳輸介質--雙絞線的單段傳輸距離(100m)的限制很難成功;如果單純採用匯流排型結構來布線則很難承受公司的計算機網路規模的需求。結合這兩種拓撲結構，在同一棟樓層我們採用雙絞線的星型結構，而不同樓層我們採用同軸電纜的匯流排型結構，而在樓與樓之間我們也必須採用匯流排型，傳輸介質當然要視樓與樓之間的距離，如果距離較近(500m以內)我們可以採用粗同軸電纜來作傳輸介質，如果在180m之內還可以採用細同軸電纜來作傳輸介質。但是如果超過500m我們只有採用光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。這種布線方式就是我們常見的綜合布線方式。
無線電通信
傳輸線系統除同軸電纜、雙絞線、和光纖外，還有一種手段是根本不使用導線，這就是無線電通信，無線電通信利用電磁波或光波來傳輸信息，利用它不用敷設纜線就可以把網路連接起來。無線電通信包括兩個獨特的網路：移動網路和無線LAN網路。利用LAN網，機器可以通過發射機和接收機連接起來;利用移動網，機器可以通過蜂窩式通信系統連接起來，該通信系統由無線電通信部門提供。
網路可採用乙太網的結構,物理上由伺服器，路由器，工作站，操作終端通過集線器形成星型結構共同構成區域網。

⑶ 校園網路的拓撲結構圖

結構圖如下：

由網路節點設備和通信介質構成的網路結構圖。網路拓撲定義了各種計算機、列印機、網路設備和其他設備的連接方式。換句話說，網路拓撲描述了線纜和網路設備的布局以及數據傳輸時所採用的路徑。網路拓撲會在很大程度上影響網路如何工作。

(3)網路無線廣播通信系統網路架構圖擴展閱讀

星型網路拓撲結構的一種擴充便是星行樹,如左圖所示。每個Hub與端用戶的連接仍為星型,Hub的級連而形成樹。然而,應當指出,Hub級連的個數是有限制的,並隨廠商的不同而有變化。

樹型結構是分級的集中控制式網路，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節點易於擴充，尋找路徑比較方便，但除了葉節點及其相連的線路外，任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。

適用場合：只適用於低速、不用阻抗控制的信號，比如在沒有電源層的情況下，電源的布線就可以採用這種拓撲。