計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)對(duì)測試人員來說是非常重要的基礎(chǔ)技能,。無論是在平時(shí)測試工作中（比如接口測試），還是測試技術(shù)面試時(shí),，都會(huì)經(jīng)常涉獵,。很多基礎(chǔ)薄弱的同學(xué)靠臨時(shí)抱佛腳突擊搜索學(xué)習(xí),，對(duì)系統(tǒng)知識(shí)和重點(diǎn)難點(diǎn)的理解總是不夠透徹,。

本系列文章就帶大家從最最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)知識(shí)開始,，一步一個(gè)臺(tái)階學(xué)習(xí)，最終深度理解和掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)核心知識(shí)點(diǎn),、相關(guān)面試題以及在測試工作中的應(yīng)用,。

因特網(wǎng)概述

1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵詞

網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng),、因特網(wǎng),，經(jīng)常聽到的這三個(gè)名詞，他們的區(qū)別是什么,？先參考如下圖

• 網(wǎng)絡(luò)(Network)計(jì)算機(jī)通過交換機(jī)設(shè)備組建成一個(gè)局域網(wǎng),一般不超過100米,，例如學(xué)校的機(jī)房；
• 互聯(lián)網(wǎng)(Network of Network)還是以學(xué)校機(jī)房為例,，不同教室之間的網(wǎng)絡(luò)可以通過路由器相互連接,，這就叫做互聯(lián)網(wǎng)；并且通過廣域網(wǎng)可以連接的很遠(yuǎn),。
• 因特網(wǎng)(Internet)全球最大的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)
• 總結(jié)
• 網(wǎng)絡(luò)：許多計(jì)算機(jī)連接在一起
• 互聯(lián)網(wǎng)：internet 許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起
• 因特網(wǎng)：Internet 全球最大的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)

1.2 多層次ISP結(jié)構(gòu)的因特網(wǎng)

• ISP：電信運(yùn)營商internet service producer

由上圖可以清晰的看出網(wǎng)絡(luò)直接的關(guān)系,，在實(shí)際生活中也很容易提現(xiàn)；比如以前在學(xué)校的時(shí)候,，同學(xué)和老師之間傳文件很快,，因?yàn)榇蠹叶际窃谝粋€(gè)校園網(wǎng)中；再比如網(wǎng)絡(luò)下載的時(shí)候,，一般會(huì)提供好幾個(gè)下載路徑,，通常我們選擇本地下載也是速度最快的。

再由下圖的實(shí)際場景可以很清楚的看出ISP,、企業(yè)和我們普通的網(wǎng)民之間的關(guān)系：

這里比較有意思的是淘寶和百度在電信和網(wǎng)通里都部署了機(jī)房,，稱為雙線機(jī)房，保證電信和網(wǎng)通的用戶都可以有很好的上網(wǎng)體驗(yàn),；也就不會(huì)出現(xiàn)一句玩笑話：世界上最遠(yuǎn)的距離不是南極和北極,，而是電信到網(wǎng)通的距離~

1.3 因特網(wǎng)的組成

1.4 局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)的區(qū)別

對(duì)于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)的理解，不單單從網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍區(qū)分,，應(yīng)該從應(yīng)用了局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)技術(shù)

• 局域網(wǎng)：自己購買設(shè)備,，自己維護(hù)，帶寬固定,，100M 1000M 距離100米以內(nèi)
• 廣域網(wǎng)：花錢買服務(wù),，花錢買帶寬

1.5 三種數(shù)據(jù)交換的比較

1）電路交換——面向連接

• 連接的三個(gè)階段：
• 建立連接
• 通信
• 釋放連接
• 缺點(diǎn)
• 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性，導(dǎo)致通信線路的利用率很低
• 適合場景：適用于數(shù)據(jù)量很大的實(shí)時(shí)性傳輸,，核心路由器之間可以使用電路交換

2）分組交換一段較長的報(bào)文數(shù)據(jù)

分組后將每段數(shù)據(jù)加上首部,，首部信息中包含了地址等控制信息

分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)減緩及根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī),，用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式,，最后就能到達(dá)最終目的地,，再根據(jù)首部信息將數(shù)據(jù)拼接恢復(fù)未原來的報(bào)文。

• 優(yōu)點(diǎn)：
• 高效
• 靈活
• 迅速
• 可靠
• 缺點(diǎn)：
• 時(shí)延
• 開銷

3）報(bào)文交換報(bào)文交換一般將報(bào)文整個(gè)發(fā)送,，這樣就造成報(bào)文一般比分組的長的多,，時(shí)延也較長

三種交換方式的比較：

1.6 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的性能

• 1.速率：連接在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)在數(shù)字信道上傳送數(shù)據(jù)位數(shù)的速率，也稱為data rate或bit rate,。單位是b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s.
• 2.帶寬：數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域中,，數(shù)字信道所能傳送的最高數(shù)據(jù)率單位是 b/s, kb/s, Mb/s, Gb/s
• 3.吞吐量：即在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)量單位 b/s, Mb/s等
• 4.時(shí)延：我們經(jīng)常說到延時(shí)，就是這里的時(shí)延,，那么時(shí)延分別有如下幾種：
• 發(fā)送時(shí)延：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),，數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體所需要的時(shí)間；可以類別火車出站,，整列火車就好比一段數(shù)據(jù),，那么這列火車從站臺(tái)出站就好比數(shù)據(jù)塊從結(jié)點(diǎn)進(jìn)入到傳輸媒體，這個(gè)出站所花費(fèi)的時(shí)間就是`發(fā)送時(shí)延`,。
• 傳播時(shí)延：電磁波在信道中需要傳播一定的距離而花費(fèi)的時(shí)間,；就好比火車從一個(gè)站點(diǎn)開到另一個(gè)站點(diǎn)的途中所花費(fèi)的時(shí)間。
• 排隊(duì)時(shí)延：結(jié)點(diǎn)緩存隊(duì)列中分組排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延,；這個(gè)也比較好類比生活中的例子,，比如我們節(jié)假日過收費(fèi)站的時(shí)候，車輛需要在不同的車道進(jìn)行排隊(duì)等候進(jìn)站,，這個(gè)時(shí)間段就是排隊(duì)時(shí)延
• 處理時(shí)延：交換結(jié)點(diǎn)為存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)而進(jìn)行一些必要的處理所花費(fèi)的時(shí)間,；依然可以以開車進(jìn)收費(fèi)站為例，到了收費(fèi)站以后,，我們需要取卡繳費(fèi)等行為,，哪怕是ETC也要減速慢行等待抬桿，有時(shí)候可能沒識(shí)別到還得倒車再來,，這些過程所花費(fèi)的時(shí)間就成為`處理時(shí)延`,。
• 5.時(shí)延帶寬積：單位時(shí)間內(nèi)能夠傳輸?shù)淖畲髷?shù)據(jù)量；就好比一段公路,，如果都擺滿了車,，最多可以承載多少車輛。
• 6.往返時(shí)間-RTT(Round-Trip Time)從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始,，到發(fā)送方收到接收方確認(rèn)
• 7.利用率
• 信道利用率：指出某信道有百分之幾的時(shí)間是被利用的(有數(shù)據(jù)通過),，完全空閑的信道利用率是零。
• 網(wǎng)絡(luò)利用率：全網(wǎng)絡(luò)的通道利用率的加權(quán)平均值

要注意的是利用率并不是越大越好

如下圖所示,，當(dāng)利用率在接近1的過程中,，達(dá)到某一個(gè)點(diǎn)之后，時(shí)延會(huì)急劇增大，造成“堵塞”,；

就如同高速公路,，平常車輛不多，利用率并不高,，但是車速很快,，運(yùn)行通暢,；而節(jié)假日的時(shí)候,，因?yàn)槊赓M(fèi)加上出行增加，道路的利用率可能大大增加,，但是同行的流暢度也大大降低(本人就經(jīng)歷過平常四五個(gè)小時(shí)的車程開了16個(gè)小時(shí)的痛苦經(jīng)歷~~,，時(shí)延太大了呀)

1.7 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)

這里：

程序開發(fā)人員主要考慮的是前3層：應(yīng)用層-表示層-會(huì)話層網(wǎng)絡(luò)工程師主要考慮的是：傳輸層-網(wǎng)絡(luò)層-數(shù)據(jù)鏈路層

• 分層的意義和必要性
• 各層直接相互獨(dú)立
• 靈活性好
• 結(jié)構(gòu)上可以分隔開
• 易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)
• 能促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化工作
• 現(xiàn)實(shí)舉例說明這里還是以現(xiàn)實(shí)生活舉例：好比現(xiàn)在有一件商品需要從北京裝箱打包發(fā)送到上海，要經(jīng)過如下步驟：商家包裝商品-快遞員打包商品-商品通過汽車運(yùn)往火車站-商品再通過火車發(fā)往上海這里想要提高貨物發(fā)送的效率,，可以通過很多方式：然后我們發(fā)現(xiàn)無論使用哪種方式,，都是獨(dú)立的步驟，并不影響其他步驟,；可以在各自的“分層”中進(jìn)行管理優(yōu)化,，每層都要自己的作業(yè)方式。
• 商家包裝方式加快
• 快遞小哥打包手法更嫻熟
• 城市交通多修高架和快速路
• 火車提速

1.8 網(wǎng)絡(luò)安全和OSI參考模型

1.9 OSI,、TCP/IP,、五層體系的關(guān)系

對(duì)于協(xié)議分層之間的關(guān)系，由于本文內(nèi)容是基于謝希仁版《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》,，所以這里直接借用書中的解釋,，如下：

1.10 數(shù)據(jù)發(fā)送的過程

• 主機(jī)1向主機(jī)2發(fā)送數(shù)據(jù)
• 主機(jī)2從主機(jī)1接收數(shù)據(jù)接收的過程與發(fā)送正好相反，會(huì)將首位部以此去除,，解封裝,。

2、本章相關(guān)面試題

》OSI 有哪幾層,，會(huì)畫出來,，知道主要幾層的各自作用？

具體畫圖參考上文

1. 應(yīng)用層(數(shù)據(jù)):確定進(jìn)程之間通信的性質(zhì)以滿足用戶需要以及提供網(wǎng)絡(luò)與用戶應(yīng)用
2. 表示層(數(shù)據(jù)):主要解決擁護(hù)信息的語法表示問題,，如加密解密
3. 會(huì)話層(數(shù)據(jù)):提供包括訪問驗(yàn)證和會(huì)話管理在內(nèi)的建立和維護(hù)應(yīng)用之間通信的機(jī)制,，如服務(wù)器驗(yàn)證用戶登錄便是由會(huì)話層完成的
4. 傳輸層(段):實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)不同主機(jī)上用戶進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)通信，可靠與不可靠的傳輸,，傳輸層的錯(cuò)誤檢測,，流量控制等
5. 網(wǎng)絡(luò)層(包):提供邏輯地址(IP)、選路,，數(shù)據(jù)從源端到目的端的傳輸
6. 數(shù)據(jù)鏈路層(幀):將上層數(shù)據(jù)封裝成幀,，用 MAC 地址訪問媒介，錯(cuò)誤檢測與修正
7. 物理層(比特流):設(shè)備之間比特流的傳輸，物理接口,，電氣特性等

》知道各個(gè)層使用的是哪個(gè)數(shù)據(jù)交換設(shè)備,。(交換機(jī)、路由器,、網(wǎng)關(guān))

1. 網(wǎng)關(guān):應(yīng)用層,、傳輸層(網(wǎng)關(guān)在傳輸層上以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè) 備,，僅用于兩個(gè)高層協(xié)議不同的網(wǎng)絡(luò)互連,。網(wǎng)關(guān)的結(jié)構(gòu)也和路由器類似，不同的是 互連層,。網(wǎng)關(guān)既可以用于廣域網(wǎng)互連,，也可以用于局域網(wǎng)互連)
2. 路由器:網(wǎng)絡(luò)層(路由選擇、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā))
3. 交換機(jī):數(shù)據(jù)鏈路層,、網(wǎng)絡(luò)層(識(shí)別數(shù)據(jù)包中的 MAC 地址信息,，根據(jù) MAC 地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，并將這些 MAC 地址與對(duì)應(yīng)的端口記錄在自己內(nèi)部的一個(gè)地址表中)
4. 網(wǎng)橋:數(shù)據(jù)鏈路層(將兩個(gè) LAN 連起來,，根據(jù) MAC 地址來轉(zhuǎn)發(fā)幀)
5. 集線器(Hub):物理層(純硬件設(shè)備,，主要用來連接計(jì)算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)終端)
6. 中繼器:物理層(在比特級(jí)別對(duì)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)進(jìn)行再生和重定時(shí)，從而使得它們能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸更長的距離)

（文章來源于霍格沃茲測試學(xué)院）