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  • 互联网体系结构

    2020-04-27 10:27:25
    以五层结构体系为例 物理层:实现比特流的透明传输,基本单位:比特。 数据链路层主要功能:封装成帧,透明传输,差错检测。 网络层功能:路径的选择,数据的转发。 运输层:负责向两台主机中进程之间的通信提供...

    以五层结构体系为例
    在这里插入图片描述

    物理层:实现比特流的透明传输,基本单位:比特。

    数据链路层主要功能:封装成帧,透明传输,差错检测。

    网络层功能:路径的选择,数据的转发。

    运输层:负责向两台主机中进程之间的通信提供通用的数据传输服务。传输层主要有两种协议:传输控制协议TCP,用户数据报协议UDP

    应用层:面向用户,提供应用程序,实现网络服务。

    对于TCP/IP协议的网络接口层,对应于五层结构协议的物理层和数据链路层。

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  • TCP/IP互联网体系结构

    2010-03-15 09:53:01
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    热门系列:


    目录

    1.前言

    2.网关

        2.1 什么是网关?

        2.2 网关的作用是什么?

        2.3 网关的工作流程

        2.4 软件系统网关


    1.前言

    对于网关,从专业角度,一般运维和网络管理员会比较了解一下。但作为一个软件开发人员,我觉得也是有必要了解一下。尤其是在某次面试过程当中,被面试官问起后,感觉回答的不是很好,导致面试扣分。所以今天,带着学习和分享的想法,一起扒一扒网关的秘密。


    2.网关

    2.1 什么是网关?

    网关英文名称为Gateway,又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连,是最复杂的网络互连设备,仅用于两个高层协议不同的网络互连。

    网关既可以用于广域网互连,也可以用于局域网互连。 网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。使用在不同的通信协议、数据格式或语言,甚至体系结构完全不同的两种系统之间,网关是一个翻译器,与网桥只是简单地传达信息不同,网关对收到的信息要重新打包,以适应目的系统的需求。

    通俗点形容,从一个房间走到另一个房间,必然要经过一扇门。同样,从一个网络向另一个网络发送信息,也必须经过一道“关口”,这道关口就是网关。顾名思义,网关(Gateway)就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。也就是网络关卡

     

    2.2 网关的作用是什么?

    简单来说,网关是设备与路由器之间的桥梁,由它将不同的网络间进行访问的控制,转换,交接等等。

    比如有网络A和网络B,网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”,子网掩码为255.255.255.0;网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”,子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下,两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的,即使是两个网络连接在同一台交换机(或集线器)上,TCP/IP协议也会根据子网掩码(255.255.255.0)判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信,则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中,就把数据包转发给它自己的网关,再由网关转发给网络B的网关,网络B的网关再转发给网络B的某个主机(如附图所示)。网络B向网络A转发数据包的过程。

     

    2.3 网关的工作流程

    通俗解释:

      假设你的名字叫小不点,你住在一个大院子里,你的邻居有很多小伙伴,在门口传达室还有个看大门的李大爷,李大爷就是你的网关。当你想跟院子里的某个小伙伴玩,只要你在院子里大喊一声他的名字,他听到了就会回应你,并且跑出来跟你玩。

      但是你不被允许走出大门,你想与外界发生的一切联系,都必须由门口的李大爷(网关)用电话帮助你联系。假如你想找你的同学小明聊天,小明家住在很远的另外一个院子里,他家的院子里也有一个看门的王大爷(小明的网关)。但是你不知道小明家的电话号码,不过你的班主任老师有一份你们班全体同学的名单和电话号码对照表,你的老师就是你的DNS服务器。于是你在家里拨通了门口李大爷的电话,有了下面的对话:

      小不点:李大爷,我想找班主任查一下小明的电话号码行吗?

      李大爷:好,你等着。(接着李大爷给你的班主任挂了一个电话,问清楚了小明的电话)问到了,他家的号码是211.99.99.99

      小不点:太好了!李大爷,我想找小明,你再帮我联系一下小明吧。

      李大爷:没问题。(接着李大爷向电话局发出了请求接通小明家电话的请求,最后一关当然是被转接到了小明家那个院子的王大爷那里,然后王大爷把电话给转到小明家)

      就这样你和小明取得了联系

     

    2.4 软件系统网关

    系统与系统之间,服务的请求与返回也有网关,我们可以理解为“系统网关”。与广义上的网关,所指含义可能不同,但所要发挥的作用,却如出一辙。

    软件系统网关作用:

    • 内外网隔离,外网所有请求都只能通过网关访问内网数据;防止网关单点,最好在不同大区配置多台网关服务器。
    • 验证+鉴权,外网所有请求,通过网关指定过滤器对用户访问权限进行控制。可以整合OAuth2,token,jwt等提高架构安全性。
    • 服务降级+限流+日志+监控。限流算法如令牌桶、漏桶等,Spring Cloud Gateway使用Redis+Lua技术实现高并发和高性能的限流方案。

     

    本博客皆为学习、分享、探讨为本,欢迎各位朋友评论、点赞、收藏、关注,一起加油!

     

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  • 什么是计算机网络体系结构

    千次阅读 2018-12-05 17:45:14
    要说明什么是计算机网络体系结构,可以设想一个最简单的情况:连接在网络上的两台计算机要互相传输消息,在这两台计算机间就要有一条传输数据的通路,但只有这一条通路还远远不够比如要传输消息给目的主机总要知道...

    1 . 要说明什么是计算机网络体系结构,可以设想一个最简单的情况:连接在网络上的两台计算机要互相传输消息,在这两台计算机间就要有一条传输数据的通路,但只有这一条通路还远远不够比如要传输消息给目的主机总要知道目的主机有没有开机有没有联网等等其他的一些问题。所以相互通信的两台计算机系统必须高度协调的工作才行,而这种协调是相当复杂的。
    2. 为了设计这样复杂的计算机网络,早在最初的ARPANET设计时即提出了分层的方法,分层可以将庞大而复杂的问题,转化为简单的问题。
    3. 1974年,美国的IBM公司宣布了系统网络体系结构(SNA),SNA就是按照分层的方法制定的,随后其他一些公司也纷纷推出了自己具有不同名称的网络体系结构,不同的网络体系结构出现后也出现了一个问题就是同一公司生产的设备能很容易互联成网,用户一旦购买了某个公司的产品,下次购买时还必须从该公司购买,如果购买其他公司的产品,由于网络体系结构不同,就很难互连,这种情况有利于一个公司垄断市场
    4. 随着经济的发展,不同体系结构之间的用户迫切的希望能够互连,所以国际化标准组织ISO于1977年成立了专门机构研究该问题,不久他们就提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架OSI,也就是所谓的七层协议的体系结构。
    5. OSI试图让全世界的网络都遵循这个标准,从而使全世界的网络能方便的通信,似乎在不久的将来,全世界一定会按照OSI制定的标准来构造自己的计算机网络,然而到了20世纪90年代初期,虽然OSI的整套标注已经指定出来了,但由于因特网一抢先在全世界覆盖了相当大的范围,但却几乎找不到什么厂家生产出符合OSI标准的商用产品,所以人们得出这样一个结论:OSI只获得了一些理论研究方面的成果但在市场化方面失败了,现今规模最大的,覆盖全世界的因特网并未使用OSI标准,而采用的是TCP/IP体系结构。(简介TCP/IP:20世纪50年代末,正处于冷战时期。当时美国军方为了自己的计算机网络在受到袭击时关于因特网的技术资料 关于因特网的技术资料,即使部分网络被摧毁,其余部分仍能保持通信联系,便由美国国防部的高级研究计划局(ARPA)建设了一个军用网,叫做“阿帕网”(ARPAnet)。阿帕网于1969年正式启用,当时仅连接了4台计算机,供科学家们进行计算机联网实验用,这就是因特网的前身。到70年代,ARPAnet已经有了好几十个计算机网络,但是每个网络只能在网络内部的计算机之间互联通信,不同计算机网络之间仍然不能互通。为此, ARPA又设立了新的研究项目,支持学术界和工业界进行有关的研究,研究的主要内容就是想用一种新的方法将不同的计算机局域网互联,形成“互联网”。研究人员称之为“internetwork”,简称“Internet”,这个名词就一直沿用到现在。在研究实现互联的过程中,计算机软件起了主要的作用。1974年,出现了连接分组网络的协议,其中就包括了TCP/IP——著名的网际互联协议IP和传输控制协议TCP。这两个协议相互配合,其中,IP是基本的通信协议,TCP是帮助IP实现可靠传输的协议。TCP/IP有一个非常重要的特点,就是开放性,即TCP/IP的规范和Internet的技术都是公开的。目的就是使任何厂家生产的计算机都能相互通信,使Internet成为一个开放的系统,这正是后来Internet得到飞速发展的重要原因
    在这里插入图片描述
    6. 如上图,OSI是七层的体系结构,TCP/IP是一个四层的体系结构,不过从实质上讲TCP/IP只有最上面的三层,因为最下面的网络接口层,基本上和一般的通信链路在功能上没有多大差别,对于计算机网络来说,这一层并没有什么特别新的具有内容,因此在学习计算机网络的原理时往往采取折中的办法综合OSI和TCP/IP的优点,采用一种只有五层协议的体系结构,这样既简洁又能将概念阐述清除。注:五层协议的体系结构只是为介绍网络原理而设计的,实际上应用还是TCP/IP四层体系结构。
    7. 在对等进程利用协议进行通信时,实际上并不是直接将数据从一台机器的第N层传送到另一台机器的第N层,而是每一层都把数据连同该层的控制信息打包交给下一层,他的下一层把这些内容看做数据,再加上他的这一层控制信息一起交给下一层以此类推,直到最下层,最下层是物理介质,它进行实际的通信,接口定义下层向上层提供的原语操作和服务,相邻曾之间要交换信息,对等接口必须有一致的规则,层和协议的集合被称为网络体系结构。

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            路由器构成了Internet的基本体系结构,即使一个路由器没有对所有的目的地址建立路由表,那么它在路由表中一定有一个缺省路由方向,一旦这个数据包的目标地址不在路由表中,那么久按照这个缺省的方向进行发送。所以即使有着部分的路由信息,只要有缺省路由方向,数据包一样可以达到任何目的地址。但是作为互联网的一个整体,所有信息一定是完备的,这是因为总应该有至少一个路由表存储着到达某个地址的信息,否则的话这个主机就会变成“孤岛”,信息无法到达了。

            那么问题就是,怎样设计一个体系,允许某个组管理当地的路由器,当添加新的网络互连和路由信息时不必更改远程路由器的路由表,这个就是Internet互联网体系应该考虑的事情。

            原始的Internet结构中采用的体系结构是:由少量集中路由器保存全部目的地的路由信息,其他大量的外部路由器仅包含部分信息。他的优点是:本地管理者能够管理本地的结构变化而不必影响Internet的其他部分。但是缺点是:会带来潜在的不一致性,比如计算路由表的算法出错,传播过程出错都会使得路由器里面存在的信息不一致。

            所以改进的办法是核心路由体系:核心路由体系中有一个核心系统,提供到所有可能目的地的可靠的、一致的且可信任的路由,每个网点经过许可获得一个Internet网络地址,再把该地址通告核心系统,核心系统内部互相通信以确保共享信息的一致性,有一个中央管理机构监测和控制这些核心路由器,因而具有很高的可靠性。核心系统构成了整个Internet网络;提供了统一的网络互联。

            核心路由器组成了骨干网,让所有核心路由器交换路由信息使得每一个路由器都具有到所有目的地的最佳路径信息。如下图所示:


            但是核心路由体系也存在着问题,比如核心路由器无法处理复杂的网络问题,因为非核心路由器太多了。所以就引入了自治系统(AS).自治系统的原则是不把互联网络看作多个独立的网络,而是当作一个独立的组织,所有该网点的网络处于这个组织的控制之下。

            所谓自治系统,每一个自治系统可自由地选择其内部的路由体系结构,收集内部所有网络信息,并责成若干路由器把这些可达信息送给其他自治系统。所以每个自治系统之间和自治系统之内就需要有特定的协议。

            自制系统之内采用的是内部网关协议(IGP),一个经典的协议是开放最短路径优先协议(OSPF)。“开放性”表示公开可得,使用链路状态算法,OSPF广播消息给每个邻居,广播包在整个AS内泛洪。OSPF是具有层次性的:


            在OSPF层次结构中,分为本地区域和骨干区域。链路状态广播仅仅局限于本地区域。骨干路由器运行局限于骨干区域的OSPF,边界路由器与其他自治系统的边界路由器相连。

            在两个AS之间,用的是边界网关协议(BGP)。BGP分为两种:iBGP和eBGP。eBGP从邻居AS获取子网可达信息,iBGP将可达信息传播至所有AS内部路由器。如下图所示:



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空空如也

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互联网体系结构是什么