網(wǎng)絡基礎(chǔ)知識 概述與定義

　　1.什么是局域網(wǎng)

　　局部區(qū)域網(wǎng)絡(local area network)通常簡稱為"局域網(wǎng)",縮寫為LAN。局域網(wǎng)是結(jié)構(gòu)復雜程度最低的計算機網(wǎng)絡。局域網(wǎng)僅是在同一地點上經(jīng)網(wǎng)絡連在一起的一組計算機。局域網(wǎng)通常挨得很近，它是目前應用最廣泛的一類網(wǎng)絡。通常將具有如下特征的網(wǎng)稱為局域網(wǎng)。

　　1）網(wǎng)絡所覆蓋的地理范圍比較小。通常不超過幾十公里，甚至只在一幢建筑或一個房間內(nèi)。

　　2）信息的傳輸速率比較高,其范圍自1Mbps 到10Mbps ,近來已達到100Mbps 。而廣域網(wǎng)運行時的傳輸率一般為2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。專用線路也只能達到1.544Mbps 。

　　3）網(wǎng)絡的經(jīng)營權(quán)和管理權(quán)屬于某個單位。

　　2.什么是廣域網(wǎng)

　　廣域網(wǎng)(wide area network, WA N )它是影響廣泛的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)。

　　WAN由兩個以上的LAN構(gòu)成，這些LAN間的連接可以穿越30mile *以上的距離。大型的WAN可以由各大洲的許多LAN和MAN組成。最廣為人知的WA N 就是Internet，它由全球成千上萬的LAN和WAN 組成。

　　有時LAN、MAN和WAN間的邊界非常不明顯，很難確定LAN在何處終止、MAN或WAN在何處開始。但是可以通過四種網(wǎng)絡特性-通信介質(zhì)、協(xié)議、拓撲以及私有網(wǎng)和公共網(wǎng)間的邊界點來確定網(wǎng)絡的類型。通信介質(zhì)是指用來連接計算機和網(wǎng)絡的電纜、光纖 電纜、無線電波或微波。通常LAN結(jié)束在通信介質(zhì)改變的地方，如從基于電線的電纜轉(zhuǎn)變?yōu)楣饫w。電線電纜的LAN通常通過光纖電纜與其他的LAN連接。

　　3.什么是網(wǎng)橋

　　網(wǎng)橋這種設備看上去有點像中繼器。它具有單個的輸入端口和輸出端口。它與中繼器的不同之處就在于它能夠解析它收發(fā)的數(shù)據(jù)。網(wǎng)橋?qū)儆?OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層；數(shù)據(jù)鏈路層能夠進行流控制、糾錯處理以及地址分配。網(wǎng)橋能夠解析它所接受的幀，并能指導如何把數(shù)據(jù)傳送到目的地。特別是它能夠讀取目標地址信息（MAC），并決定是否向網(wǎng)絡的其他段轉(zhuǎn)發(fā)（重發(fā)）數(shù)據(jù)包，而且，如果數(shù)據(jù)包的目標地址與源地址位于同一段，就可以把它過濾掉。當節(jié)點通過網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)時，網(wǎng)橋就會根據(jù)已知的 MAC 地址和它們在網(wǎng)絡中的位置建立過濾數(shù)據(jù)庫（也就是人們熟知的轉(zhuǎn)發(fā)表）。網(wǎng)橋利用過濾數(shù)據(jù)庫來決定是轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包還是把它過濾掉.

　　4.什么是網(wǎng)關(guān)

　　網(wǎng)關(guān)不能完全歸為一種網(wǎng)絡硬件。用概括性的術(shù)語來講，它們應該是能夠連接不同網(wǎng)絡的軟件和硬件的結(jié)合產(chǎn)品。特別地，它們可以使用不同的格式、通信協(xié)議或結(jié)構(gòu)連接起兩個系統(tǒng)。和本章前面討論的不一樣，網(wǎng)關(guān)實際上通過重新封裝信息以使它們能被另一個系統(tǒng)讀取。為了完成這項任務，網(wǎng)關(guān)必須能運行在OSI 模型的幾個層上。網(wǎng)關(guān)必須同應用通信，建立和管理會話，傳輸已經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)，并解析邏輯和物理地址數(shù)據(jù)。

　　網(wǎng)關(guān)可以設在服務器、微機或大型機上。由于網(wǎng)關(guān)具有強大的功能并且大多數(shù)時候都和應用有關(guān)，它們比路由器的價格要貴一些。另外，由于網(wǎng)關(guān)的傳輸更復雜，它們傳輸數(shù)據(jù)的速度要比網(wǎng)橋或路由器低一些。正是由于網(wǎng)關(guān)較慢，它們有造成網(wǎng)絡堵塞的可能。然而，在某些場合，只有網(wǎng)關(guān)能勝任工作。在你的網(wǎng)絡生涯中，你很可能會在電子郵件系統(tǒng)環(huán)境中聽到關(guān)于網(wǎng)關(guān)的討論。常見的網(wǎng)關(guān) ，包括電子郵件網(wǎng)關(guān)，描述如下：

　　- 電子郵件網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)可以從一種類型的系統(tǒng)向另一種類型的系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。例如，電子郵件網(wǎng)關(guān)可以允許使用 Eudora 電子郵件的人與使用 GroupWise 電子郵件的人相互通信。

　　- IBM 主機網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)，可以在一臺個人計算機與 IBM 大型機之間建立和管理通信。

　　- 因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：這種網(wǎng)關(guān)允許并管理局域網(wǎng)和因特網(wǎng)間的接入。因特網(wǎng)網(wǎng)關(guān)可以限制某些局域網(wǎng)用戶訪問因特網(wǎng)。反之亦然。

　　- 局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)，運行不同協(xié)議或運行于 OSI 模型不同層上的局域網(wǎng)網(wǎng)段間可以相互通信。路由器甚至只用一臺服務器都可以充當局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也包括遠程訪問服務器。它允許遠程用戶通過撥號方式接入局域網(wǎng)。

　　5.網(wǎng) 絡 類 型

　　每一種網(wǎng)絡都要求布線、網(wǎng)絡設備、文件服務器、工作站、軟件和培訓，這些要素以多種不同的方式進行綜合便可以創(chuàng)建與具體單位的需要和資源相適應的網(wǎng)絡。有些網(wǎng)絡的啟動成本很低，但是維護和升級的代價很高；而另有一些網(wǎng)絡雖然建立時耗資較大，但是易于維護、升級路徑簡單。

　　區(qū)分網(wǎng)絡類型的很明顯的一點就是網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡的物理布局以及其邏輯特征。物理布局就像是描述辦公室、建筑物或校園中如何布線的示意圖，通常稱為電纜線路。網(wǎng)絡的邏輯是指信號沿電纜從一點向另一點進行傳輸?shù)姆椒ā?/p>

　　網(wǎng)絡的布局可以分散開，電纜在網(wǎng)絡的各個站鋪開；或者可以是集中的，每個站都與在工作站間分派包的中央設備有物理的連接。集中布局像是星星，工作站是星星的點；分散布局有些像一隊登山者，每個登山者位于山的不同位置上，但都由一條很長的繩子連接著。拓撲結(jié)構(gòu)的邏輯方面包括包在網(wǎng)絡中傳遞的路徑。

　　有三種主要的拓撲結(jié)構(gòu)：總線拓撲、環(huán)形拓撲和星形拓撲。一個單位需要按照工作目的選擇網(wǎng)絡類型，而拓撲結(jié)構(gòu)必須與所選的網(wǎng)絡類型相匹配。例如，有些公司使用網(wǎng)絡的程度比其他公司要高。公司使用的軟件應用程序的類型和數(shù)量影響了傳輸?shù)陌�的�?shù)量和頻率，也就是我們常說的網(wǎng)絡信息流通量(network traffic )。如果網(wǎng)絡用戶主要訪問字處理軟件，那么網(wǎng)絡信息流通量相對就比較低，大多數(shù)工作都在工作站進行而不是在網(wǎng)絡上進行。客戶機/服務器結(jié)構(gòu)的應用程序根據(jù)其軟件設計，會產(chǎn)生中等到高的網(wǎng)絡信息流通量。如果網(wǎng)絡上要經(jīng)常交換如Microsoft SQL Server 或Oracle 數(shù)據(jù)庫文件等數(shù)據(jù)庫信息的話，也會產(chǎn)生中等到高的網(wǎng)絡信息流通量。而對于科學程序和網(wǎng)上出版而言，由于數(shù)據(jù)文件非常巨大，所以信息流量很高。同時，圖形密集的應用程序如不斷變化圖形的多媒體和桌面網(wǎng)上會議都會產(chǎn)生很高的網(wǎng)絡信息流通量。

　　網(wǎng)絡上主機與服務器的影響力與使用的軟件應用程序的類型密切相關(guān)。例如，如果經(jīng)常訪問數(shù)據(jù)庫服務器來產(chǎn)生財務報表和銷售圖表，那么它引起的網(wǎng)絡信息流通量肯定要比偶然訪問包含商務通信或信件模板的文件服務器要高得多。

　　當需要確定使用何種拓撲結(jié)構(gòu)時，應該考慮是否有其他網(wǎng)絡與這個網(wǎng)絡連接。計算機不超過4臺的小型商業(yè)公司的網(wǎng)絡拓撲肯定與一個通過WA N 與其他工地連接的工業(yè)廠區(qū)所需要的拓撲結(jié)構(gòu)不同。小公司除了與外部的Internet相連外，也許不會與其他網(wǎng)絡連接。而工業(yè)廠區(qū)將包含多個互連的網(wǎng)絡，其中也許有控制工廠機器的網(wǎng)絡、用于商業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡、用于科研的網(wǎng)絡和與其他工地相連的擴展的WAN。有些網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)會提供比其他拓撲結(jié)構(gòu)性能更好的網(wǎng)絡互連性。　

　　高流量的網(wǎng)絡需要高速的數(shù)據(jù)傳輸能力。網(wǎng)絡速度極大影響著用戶的生產(chǎn)率，高速對于在遠距離或WAN上傳輸圖像、圖形和其他大型文件來說尤其重要。

　　保護數(shù)據(jù)只能由授權(quán)的用戶來訪問，也就是安全性問題，是影響網(wǎng)絡設計的另一個重要方面。安全的網(wǎng)絡使用網(wǎng)絡設備、密碼、控制軟件和其他技術(shù)來限制對信息和資源的訪問，還經(jīng)常使用加密方法，對包加密并僅允許授權(quán)的計算機來對其解密。安全性高的網(wǎng)絡使用光纖電纜，使得數(shù)據(jù)給未授權(quán)用戶截取的危險降到最低。另一種安全措施是將網(wǎng)絡設備和服務器放在受限制的地點，如計算機房和布線室。

　　網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)直接影響著網(wǎng)絡的潛在發(fā)展。安裝網(wǎng)絡后，也許要添加更多的用戶，這些用戶可能在同一間辦公室，可能在其他辦公室，或者在其他樓層。而且極有可能為了長距離的信息訪問，需要將LAN與WAN 連接。

　　6.網(wǎng)絡協(xié)議

　　一個LAN可以由一系列的子網(wǎng)組成，而一個WAN ，例如Internet ，可以由一系列的自治網(wǎng)絡組成。LAN可以只使用以太網(wǎng)，而WAN卻可能包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、X.25 和其他一些網(wǎng)絡。通過網(wǎng)際協(xié)議(IP)，可以把一個包發(fā)送到LAN的不同子網(wǎng)和WAN的不同網(wǎng)絡上，唯一的條件就是這些網(wǎng)絡所使用的傳輸選項要保證能夠和 TCP/IP 兼容，這些選項包括：

　　- 以太網(wǎng)。

　　- 令牌環(huán)網(wǎng)。

　　- X.25 。

　　- FDDI 。

　　- ISDN 。

　　- 幀中繼。

　　- (帶有轉(zhuǎn)換的) AT M 。

　　- 網(wǎng)絡傳輸頭 (例如，以太網(wǎng))

　　IP的基本功能是提供數(shù)據(jù)傳輸、包編址、包尋徑、分段和簡單的包錯誤檢測。通過IP編址約定，可以成功地將數(shù)據(jù)傳輸和路由到正確的網(wǎng)絡或者子網(wǎng)。每個網(wǎng)絡結(jié)點具有一個32位的IP地址，它和48位的MAC地址一起協(xié)作，完成網(wǎng)絡通信。該地址不但標識了一個既定的網(wǎng)絡，而且還指明了是該網(wǎng)絡上的哪個結(jié)點

　　7.TCP/IP協(xié)議

　　TCP/IP協(xié)議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，又叫網(wǎng)絡通訊協(xié)議，它包括上百個各種功能的協(xié)議，如：遠程登錄、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協(xié)議和IP協(xié)議是保證數(shù)據(jù)完整傳輸?shù)膬蓚�基本的重要協(xié)議。通常說TCP/IP 是Internet協(xié)議族，而不單單是TCP和IP。

　　TCP/IP協(xié)議的基本傳輸單位是數(shù)據(jù)包 (datagram)。TCP協(xié)議負責把數(shù)據(jù)分成若干個數(shù)據(jù)包，并給每個數(shù)據(jù)包加上包頭；IP協(xié)議在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數(shù)據(jù)找到自己要去的地方。如果傳輸過程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失、數(shù)據(jù)失真等情況，TCP協(xié)議會自動要求數(shù)據(jù)重新傳輸，并重新組包。總之，IP協(xié)議保證數(shù)據(jù)的傳輸，TCP協(xié)議保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量。

　　TCP/IP協(xié)議數(shù)據(jù)的傳輸基于TCP/IP協(xié)議的四層結(jié)構(gòu)：應用層、傳輸層、網(wǎng)絡層、接口層，數(shù)據(jù)在傳輸時每通過一層就要在數(shù)據(jù)上加個包頭，其中的數(shù)據(jù)供接收端同一層協(xié)議使用，而在接收端，每經(jīng)過一層要把用過的包頭去掉，這樣來保證傳輸數(shù)據(jù)的格式完全一致。

　　8.IP 地址

　　1）IP地址基本概念

　　Internet依靠TCP/IP協(xié)議，在全球范圍內(nèi)實現(xiàn)不同硬件結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡系統(tǒng)的互聯(lián)。在Internet上，每一個節(jié)點都依靠唯一的IP地址互相區(qū)分和相互聯(lián)系。IP地址是一個32位二進制數(shù)的地址,由4個8位字段組成，每個字段之間用點號隔開,用于標識TCP/IP宿主機。

　　每個IP地址都包含兩部分:網(wǎng)絡ID和主機ID。網(wǎng)絡ID標識在同一個物理網(wǎng)絡上的所有宿主機，主機ID標識該物理網(wǎng)絡上的每一個宿主機，于是整個Internet上的每個計算機都依靠各自唯一的IP地址來標識。

　　IP地址構(gòu)成了整個Internet的基礎(chǔ)，它是如此重要，每一臺聯(lián)網(wǎng)的計算機無權(quán)自行設定IP地址，有一個統(tǒng)一的機構(gòu)-IANA負責對申請的組織分配唯一的網(wǎng)絡ID,而該組織可以對自己的網(wǎng)絡中的每一個主機分配一個唯一的主機ID，正如一個單位無權(quán)決定自己在所屬城市的街道名稱和門牌號，但可以自主決定本單位內(nèi)部的各個辦公室編號一樣。

　　2）靜態(tài)IP與動態(tài)IP

　　IP地址是一個32位二進制數(shù)的地址，理論上講,有大約40億（2的32次方）個可能的地址組合，這似乎是一個很大的地址空間。實際上，根據(jù)網(wǎng)絡ID和主機ID的不同位數(shù)規(guī)則，可以將IP地址分為A（7位網(wǎng)絡ID和24位主機ID）、B（14位網(wǎng)絡ID和16位主機ID）、C（21位網(wǎng)絡ID和8位主機ID）三類，由于歷史原因和技術(shù)發(fā)展的差異，A類地址和B類地址幾乎分配殆盡，目前能夠供全球各國各組織分配的只有C類地址。所以說IP地址是一種非常重要的網(wǎng)絡資源。

　　對于一個設立了因特網(wǎng)服務的組織機構(gòu)，由于其主機對外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等訪問服務，通常要對外公布一個固定的IP地址，以方便用戶訪問。當然，數(shù)字IP不便記憶和識別，人們更習慣于通過域名來訪問主機，而域名實際上仍然需要被域名服務器 （DNS）翻譯為IP地址。例如，你的主頁地址是www.myhost.com，用戶可以方便地記憶，而對于大多數(shù)撥號上網(wǎng)的用戶，由于其上網(wǎng)時間和空間的離散性，為每個用戶分配一個固定的IP地址（靜態(tài)IP）是非常不可取的，這將造成IP地址資源的極大浪費。因此這些用戶通常會在每次撥通ISP的主機后，自動獲得一個動態(tài)的IP地址，該地址當然不是任意的，而是該ISP申請的網(wǎng)絡ID和主機ID的合法區(qū)間中的某個地址。撥號用戶任意兩次連接時的IP地址很可能不同，但是在每次連接時間內(nèi)IP地址不變。

　　8.什么是路由器

　　路由器是一種多端口設備，它可以連接不同傳輸速率并運行于各種環(huán)境的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，也可以采用不同的協(xié)議。路由器屬于OS I 模型的第三層。網(wǎng)絡層指導從一個網(wǎng)段到另一個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)傳輸，也能指導從一種網(wǎng)絡向另一種網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸。過去，由于過多的注意第三層或更高層的數(shù)據(jù)，如協(xié)議或邏輯地址，路由器曾經(jīng)比交換機和網(wǎng)橋的速度慢。因此，不像網(wǎng)橋和第二層交換機，路由器是依賴于協(xié)議的。在它們使用某種協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)前，它們必須要被設計或配置成能識別該協(xié)議。

　　傳統(tǒng)的獨立式局域網(wǎng)路由器正慢慢地被支持路由功能的第三層交換機所替代。但路由器這個概念還是非常重要的。獨立式路由器仍然是使用廣域網(wǎng)技術(shù)連接遠程用戶的一種選擇。

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