網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 概述與定義

　　1.什么是局域網(wǎng)

　　局部區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(local area network)通常簡(jiǎn)稱為"局域網(wǎng)",縮寫為L(zhǎng)AN。局域網(wǎng)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度最低的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)僅是在同一地點(diǎn)上經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連在一起的一組計(jì)算機(jī)。局域網(wǎng)通常挨得很近，它是目前應(yīng)用最廣泛的一類網(wǎng)絡(luò)。通常將具有如下特征的網(wǎng)稱為局域網(wǎng)。

　　1）網(wǎng)絡(luò)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(gè)房間內(nèi)。

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

　　3）網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)營(yíng)權(quán)和管理權(quán)屬于某個(gè)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(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

　　WAN由兩個(gè)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(wàn)的LAN和WAN 組成。

　　有時(shí)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(luò)特性-通信介質(zhì)、協(xié)議、拓?fù)湟约八接芯W(wǎng)和公共網(wǎng)間的邊界點(diǎn)來(lái)確定網(wǎng)絡(luò)的類型。通信介質(zhì)是指用來(lái)連接計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)的電纜、光纖 電纜、無(wú)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(shè)備看上去有點(diǎn)像中繼器。它具有單個(gè)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(jìn)行流控制、糾錯(cuò)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(dǎo)如何把數(shù)據(jù)傳送到目的地。特別是它能夠讀取目標(biāo)地址信息（MAC），并決定是否向網(wǎng)絡(luò)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(biāo)地址與源地址位于同一段，就可以把它過濾掉。當(dāng)節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)橋傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)橋就會(huì)根據(jù)已知的 MAC 地址和它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的位置建立過濾數(shù)據(jù)庫(kù)（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(kù)來(lái)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(luò)硬件。用概括性的術(shù)語(yǔ)來(lái)講，它們應(yīng)該是能夠連接不同網(wǎng)絡(luò)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(gè)系統(tǒng)。和本章前面討論的不一樣，網(wǎng)關(guān)實(shí)際上通過重新封裝信息以使它們能被另一個(gè)系統(tǒng)讀取。為了完成這項(xiàng)任務(wù)，網(wǎng)關(guān)必須能運(yùn)行在OSI 模型的幾個(gè)層上。網(wǎng)關(guān)必須同應(yīng)用通信，建立和管理會(huì)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(shè)在服務(wù)器、微機(jī)或大型機(jī)上。由于網(wǎng)關(guān)具有強(qiáng)大的功能并且大多數(shù)時(shí)候都和應(yīng)用有關(guān)，它們比路由器的價(jià)格要貴一些。另外，由于網(wǎng)關(guān)的傳輸更復(fù)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(luò)堵塞的可能。然而，在某些場(chǎng)合，只有網(wǎng)關(guān)能勝任工作。在你的網(wǎng)絡(luò)生涯中，你很可能會(huì)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(jī)網(wǎng)關(guān)：通過這種網(wǎng)關(guān)，可以在一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)與 IBM 大型機(jī)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(yùn)行不同協(xié)議或運(yùn)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(tái)服務(wù)器都可以充當(dāng)局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。局域網(wǎng)網(wǎng)關(guān)也包括遠(yuǎn)程訪問服務(wù)器。它允許遠(yuǎn)程用戶通過撥號(hào)方式接入局域網(wǎng)。

　　5.網(wǎng) 絡(luò) 類 型

　　每一種網(wǎng)絡(luò)都要求布線、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、文件服務(wù)器、工作站、軟件和培訓(xùn)，這些要素以多種不同的方式進(jìn)行綜合便可以創(chuàng)建與具體單位的需要和資源相適應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)。有些網(wǎng)絡(luò)的啟動(dòng)成本很低，但是維護(hù)和升級(jí)的代價(jià)很高；而另有一些網(wǎng)絡(luò)雖然建立時(shí)耗資較大，但是易于維護(hù)、升級(jí)路徑簡(jiǎn)單。

　　區(qū)分網(wǎng)絡(luò)類型的很明顯的一點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)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(luò)的邏輯是指信號(hào)沿電纜從一點(diǎn)向另一點(diǎn)進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ā?/p>

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

　　有三種主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線拓?fù)�、環(huán)形拓?fù)浜托切瓮負(fù)洹Ｒ粋�(gè)單位需要按照工作目的選擇網(wǎng)絡(luò)類型，而拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)必須與所選的網(wǎng)絡(luò)類型相匹配。例如，有些公司使用網(wǎng)絡(luò)的程度比其他公司要高。公司使用的軟件應(yīng)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(luò)信息流通量(network traffic )。如果網(wǎng)絡(luò)用戶主要訪問字處理軟件，那么網(wǎng)絡(luò)信息流通量相對(duì)就比較低，大多數(shù)工作都在工作站進(jìn)行而不是在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行�？蛻魴C(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的應(yīng)用程序根據(jù)其軟件設(shè)計(jì)，會(huì)產(chǎn)生中等到高的網(wǎng)絡(luò)信息流通量。如果網(wǎng)絡(luò)上要經(jīng)常交換如Microsoft SQL Server 或Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)文件等數(shù)據(jù)庫(kù)信息的話，也會(huì)產(chǎn)生中等到高的網(wǎng)絡(luò)信息流通量。而對(duì)于科學(xué)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(shí)，圖形密集的應(yīng)用程序如不斷變化圖形的多媒體和桌面網(wǎng)上會(huì)議都會(huì)產(chǎn)生很高的網(wǎng)絡(luò)信息流通量。

　　網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)與服務(wù)器的影響力與使用的軟件應(yīng)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(kù)服務(wù)器來(lái)產(chǎn)生財(cái)務(wù)報(bào)表和銷售圖表，那么它引起的網(wǎng)絡(luò)信息流通量肯定要比偶然訪問包含商務(wù)通信或信件模板的文件服務(wù)器要高得多。

　　當(dāng)需要確定使用何種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該考慮是否有其他網(wǎng)絡(luò)與這個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接。計(jì)算機(jī)不超過4臺(tái)的小型商業(yè)公司的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淇隙ㄅc一個(gè)通過WA N 與其他工地連接的工業(yè)廠區(qū)所需要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同。小公司除了與外部的Internet相連外，也許不會(huì)與其他網(wǎng)絡(luò)連接。而工業(yè)廠區(qū)將包含多個(gè)互連的網(wǎng)絡(luò)，其中也許有控制工廠機(jī)器的網(wǎng)絡(luò)、用于商業(yè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)、用于科研的網(wǎng)絡(luò)和與其他工地相連的擴(kuò)展的WAN。有些網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會(huì)提供比其他拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)性能更好的網(wǎng)絡(luò)互連性。　

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

　　保護(hù)數(shù)據(jù)只能由授權(quán)的用戶來(lái)訪問，也就是安全性問題，是影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的另一個(gè)重要方面。安全的網(wǎng)絡(luò)使用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、密碼、控制軟件和其他技術(shù)來(lái)限制對(duì)信息和資源的訪問，還經(jīng)常使用加密方法，對(duì)包加密并僅允許授權(quán)的計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)其解密。安全性高的網(wǎng)絡(luò)使用光纖電纜，使得數(shù)據(jù)給未授權(quán)用戶截取的危險(xiǎn)降到最低。另一種安全措施是將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和服務(wù)器放在受限制的地點(diǎn)，如計(jì)算機(jī)房和布線室。

　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接影響著網(wǎng)絡(luò)的潛在發(fā)展。安裝網(wǎng)絡(luò)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(zhǎng)距離的信息訪問，需要將LAN與WAN 連接。

　　6.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

　　一個(gè)LAN可以由一系列的子網(wǎng)組成，而一個(gè)WAN ，例如Internet ，可以由一系列的自治網(wǎng)絡(luò)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(luò)。通過網(wǎng)際協(xié)議(IP)，可以把一個(gè)包發(fā)送到LAN的不同子網(wǎng)和WAN的不同網(wǎng)絡(luò)上，唯一的條件就是這些網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸選項(xiàng)要保證能夠和 TCP/IP 兼容，這些選項(xiàng)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(luò)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(jiǎn)單的包錯(cuò)誤檢測(cè)。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(luò)或者子網(wǎng)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)具有一個(gè)32位的IP地址，它和48位的MAC地址一起協(xié)作，完成網(wǎng)絡(luò)通信。該地址不但標(biāo)識(shí)了一個(gè)既定的網(wǎng)絡(luò)，而且還指明了是該網(wǎng)絡(luò)上的哪個(gè)結(jié)點(diǎn)

　　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(luò)通訊協(xié)議，它包括上百個(gè)各種功能的協(xié)議，如：遠(yuǎn)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�(gè)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(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，并給每個(gè)數(shù)據(jù)包加上包頭；IP協(xié)議在每個(gè)包頭上再加上接收端主機(jī)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(huì)自動(dòng)要求數(shù)據(jù)重新傳輸，并重新組包�？傊�，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(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、接口層，數(shù)據(jù)在傳輸時(shí)每通過一層就要在數(shù)據(jù)上加個(gè)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(lái)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(shí)現(xiàn)不同硬件結(jié)構(gòu)、不同操作系統(tǒng)、不同網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的互聯(lián)。在Internet上，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)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(gè)32位二進(jìn)制數(shù)的地址,由4個(gè)8位字段組成，每個(gè)字段之間用點(diǎn)號(hào)隔開,用于標(biāo)識(shí)TCP/IP宿主機(jī)。

　　每個(gè)IP地址都包含兩部分:網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID。網(wǎng)絡(luò)ID標(biāo)識(shí)在同一個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)上的所有宿主機(jī)，主機(jī)ID標(biāo)識(shí)該物理網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)宿主機(jī)，于是整個(gè)Internet上的每個(gè)計(jì)算機(jī)都依靠各自唯一的IP地址來(lái)標(biāo)識(shí)。

　　IP地址構(gòu)成了整個(gè)Internet的基礎(chǔ)，它是如此重要，每一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)無(wú)權(quán)自行設(shè)定IP地址，有一個(gè)統(tǒng)一的機(jī)構(gòu)-IANA負(fù)責(zé)對(duì)申請(qǐng)的組織分配唯一的網(wǎng)絡(luò)ID,而該組織可以對(duì)自己的網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)主機(jī)分配一個(gè)唯一的主機(jī)ID，正如一個(gè)單位無(wú)權(quán)決定自己在所屬城市的街道名稱和門牌號(hào)，但可以自主決定本單位內(nèi)部的各個(gè)辦公室編號(hào)一樣。

　　2）靜態(tài)IP與動(dòng)態(tài)IP

　　IP地址是一個(gè)32位二進(jìn)制數(shù)的地址，理論上講,有大約40億（2的32次方）個(gè)可能的地址組合，這似乎是一個(gè)很大的地址空間。實(shí)際上，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID的不同位數(shù)規(guī)則，可以將IP地址分為A（7位網(wǎng)絡(luò)ID和24位主機(jī)ID）、B（14位網(wǎng)絡(luò)ID和16位主機(jī)ID）、C（21位網(wǎng)絡(luò)ID和8位主機(jī)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(guó)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(luò)資源。

　　對(duì)于一個(gè)設(shè)立了因特網(wǎng)服務(wù)的組織機(jī)構(gòu)，由于其主機(jī)對(duì)外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等訪問服務(wù)，通常要對(duì)外公布一個(gè)固定的IP地址，以方便用戶訪問。當(dāng)然，數(shù)字IP不便記憶和識(shí)別，人們更習(xí)慣于通過域名來(lái)訪問主機(jī)，而域名實(shí)際上仍然需要被域名服務(wù)器 （DNS）翻譯為IP地址。例如，你的主頁(yè)地址是www.myhost.com，用戶可以方便地記憶，而對(duì)于大多數(shù)撥號(hào)上網(wǎng)的用戶，由于其上網(wǎng)時(shí)間和空間的離散性，為每個(gè)用戶分配一個(gè)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(fèi)。因此這些用戶通常會(huì)在每次撥通ISP的主機(jī)后，自動(dòng)獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，該地址當(dāng)然不是任意的，而是該ISP申請(qǐng)的網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID的合法區(qū)間中的某個(gè)地址。撥號(hào)用戶任意兩次連接時(shí)的IP地址很可能不同，但是在每次連接時(shí)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(shè)備，它可以連接不同傳輸速率并運(yùn)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(luò)層指導(dǎo)從一個(gè)網(wǎng)段到另一個(gè)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)傳輸，也能指導(dǎo)從一種網(wǎng)絡(luò)向另一種網(wǎng)絡(luò)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(jī)和網(wǎng)橋的速度慢。因此，不像網(wǎng)橋和第二層交換機(jī)，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(shè)計(jì)或配置成能識(shí)別該協(xié)議。

　　傳統(tǒng)的獨(dú)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(jī)所替代。但路由器這個(gè)概念還是非常重要的。獨(dú)立式路由器仍然是使用廣域網(wǎng)技術(shù)連接遠(yuǎn)程用戶的一種選擇。

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