網絡基礎知識 概述與定義

　　1.什么是局域網

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

　　1）網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。

　　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）網絡的經營權和管理權屬于某個單位。

　　2.什么是廣域網

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

　　WAN由兩個以上的LAN構成，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絡特性-通信介質、協議、拓撲以及私有網和公共網間的邊界點來確定網絡的類型。通信介質是指用來連接計算機和網絡的電纜、光纖 電纜、無線電波或微波。通常LAN結束在通信介質改變的地方，如從基于電線的電纜轉變為光纖。電線電纜的LAN通常通過光纖電纜與其他的LAN連接。

　　3.什么是網橋

　　網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的數據。網橋屬于 OSI 模型的數據鏈路層；數據鏈路層能夠進行流控制、糾錯處理以及地址分配。網橋能夠解析它所接受的幀，并能指導如何把數據傳送到目的地。特別是它能夠讀取目標地址信息（MAC），并決定是否向網絡的其他段轉發（重發）數據包，而且，如果數據包的目標地址與源地址位于同一段，就可以把它過濾掉。當節點通過網橋傳輸數據時，網橋就會根據已知的 MAC 地址和它們在網絡中的位置建立過濾數據庫（也就是人們熟知的轉發表）。網橋利用過濾數據庫來決定是轉發數據包還是把它過濾掉.

　　4.什么是網關

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

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

　　- 電子郵件網關：通過這種網關可以從一種類型的系統向另一種類型的系統傳輸數據。例如，電子郵件網關可以允許使用 Eudora 電子郵件的人與使用 GroupWise 電子郵件的人相互通信。

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

　　- 因特網網關：這種網關允許并管理局域網和因特網間的接入。因特網網關可以限制某些局域網用戶訪問因特網。反之亦然。

　　- 局域網網關：通過這種網關，運行不同協議或運行于 OSI 模型不同層上的局域網網段間可以相互通信。路由器甚至只用一臺服務器都可以充當局域網網關。局域網網關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。

　　5.網 絡 類 型

　　每一種網絡都要求布線、網絡設備、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建與具體單位的需要和資源相適應的網絡。有些網絡的啟動成本很低，但是維護和升級的代價很高；而另有一些網絡雖然建立時耗資較大，但是易于維護、升級路徑簡單。

　　區分網絡類型的很明顯的一點就是網絡的拓撲結構。拓撲結構是指網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。網絡的邏輯是指信號沿電纜從一點向另一點進行傳輸的方法。

　　網絡的布局可以分散開，電纜在網絡的各個站鋪開；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。拓撲結構的邏輯方面包括包在網絡中傳遞的路徑。

　　有三種主要的拓撲結構：總線拓撲、環形拓撲和星形拓撲。一個單位需要按照工作目的選擇網絡類型，而拓撲結構必須與所選的網絡類型相匹配。例如，有些公司使用網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量影響了傳輸的包的數量和頻率，也就是我們常說的網絡信息流通量(network traffic )。如果網絡用戶主要訪問字處理軟件，那么網絡信息流通量相對就比較低，大多數工作都在工作站進行而不是在網絡上進行。客戶機/服務器結構的應用程序根據其軟件設計，會產生中等到高的網絡信息流通量。如果網絡上要經常交換如Microsoft SQL Server 或Oracle 數據庫文件等數據庫信息的話，也會產生中等到高的網絡信息流通量。而對于科學程序和網上出版而言，由于數據文件非常巨大，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上會議都會產生很高的網絡信息流通量。

　　網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。例如，如果經常訪問數據庫服務器來產生財務報表和銷售圖表，那么它引起的網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構時，應該考慮是否有其他網絡與這個網絡連接。計算機不超過4臺的小型商業公司的網絡拓撲肯定與一個通過WA N 與其他工地連接的工業廠區所需要的拓撲結構不同。小公司除了與外部的Internet相連外，也許不會與其他網絡連接。而工業廠區將包含多個互連的網絡，其中也許有控制工廠機器的網絡、用于商業系統的網絡、用于科研的網絡和與其他工地相連的擴展的WAN。有些網絡拓撲結構會提供比其他拓撲結構性能更好的網絡互連性。　

　　高流量的網絡需要高速的數據傳輸能力。網絡速度極大影響著用戶的生產率，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。

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

　　網絡拓撲結構直接影響著網絡的潛在發展。安裝網絡后，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.網絡協議

　　一個LAN可以由一系列的子網組成，而一個WAN ，例如Internet ，可以由一系列的自治網絡組成。LAN可以只使用以太網，而WAN卻可能包括以太網、令牌環網、X.25 和其他一些網絡。通過網際協議(IP)，可以把一個包發送到LAN的不同子網和WAN的不同網絡上，唯一的條件就是這些網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。

　　- 令牌環網。

　　- X.25 。

　　- FDDI 。

　　- ISDN 。

　　- 幀中繼。

　　- (帶有轉換的) AT M 。

　　- 網絡傳輸頭 (例如，以太網)

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

　　7.TCP/IP協議

　　TCP/IP協議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網際協議，又叫網絡通訊協議，它包括上百個各種功能的協議，如：遠程登錄、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協議和IP協議是保證數據完整傳輸的兩個基本的重要協議。通常說TCP/IP 是Internet協議族，而不單單是TCP和IP。

　　TCP/IP協議的基本傳輸單位是數據包 (datagram)。TCP協議負責把數據分成若干個數據包，并給每個數據包加上包頭；IP協議在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣數據找到自己要去的地方。如果傳輸過程中出現數據丟失、數據失真等情況，TCP協議會自動要求數據重新傳輸，并重新組包。總之，IP協議保證數據的傳輸，TCP協議保證數據傳輸的質量。

　　TCP/IP協議數據的傳輸基于TCP/IP協議的四層結構：應用層、傳輸層、網絡層、接口層，數據在傳輸時每通過一層就要在數據上加個包頭，其中的數據供接收端同一層協議使用，而在接收端，每經過一層要把用過的包頭去掉，這樣來保證傳輸數據的格式完全一致。

　　8.IP 地址

　　1）IP地址基本概念

　　Internet依靠TCP/IP協議，在全球范圍內實現不同硬件結構、不同操作系統、不同網絡系統的互聯。在Internet上，每一個節點都依靠唯一的IP地址互相區分和相互聯系。IP地址是一個32位二進制數的地址,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:網絡ID和主機ID。網絡ID標識在同一個物理網絡上的所有宿主機，主機ID標識該物理網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地址構成了整個Internet的基礎，它是如此重要，每一臺聯網的計算機無權自行設定IP地址，有一個統一的機構-IANA負責對申請的組織分配唯一的網絡ID,而該組織可以對自己的網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部的各個辦公室編號一樣。

　　2）靜態IP與動態IP

　　IP地址是一個32位二進制數的地址，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，根據網絡ID和主機ID的不同位數規則，可以將IP地址分為A（7位網絡ID和24位主機ID）、B（14位網絡ID和16位主機ID）、C（21位網絡ID和8位主機ID）三類，由于歷史原因和技術發展的差異，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絡資源。

　　對于一個設立了因特網服務的組織機構，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，而對于大多數撥號上網的用戶，由于其上網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，自動獲得一個動態的IP地址，該地址當然不是任意的，而是該ISP申請的網絡ID和主機ID的合法區間中的某個地址。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境的局域網和廣域網，也可以采用不同的協議。路由器屬于OS I 模型的第三層。網絡層指導從一個網段到另一個網段的數據傳輸，也能指導從一種網絡向另一種網絡的數據傳輸。過去，由于過多的注意第三層或更高層的數據，如協議或邏輯地址，路由器曾經比交換機和網橋的速度慢。因此，不像網橋和第二層交換機，路由器是依賴于協議的。在它們使用某種協議轉發數據前，它們必須要被設計或配置成能識別該協議。

　　傳統的獨立式局域網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技術連接遠程用戶的一種選擇。

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