網絡基礎知識

　　

1.什麼是區域網路

　　局部區域網絡(local area network)通常簡稱為"區域網路",縮寫為LAN。區域網路是結構複雜程度最低的計算機網絡。區域網路僅是在同一地點上經網絡連在一起的一組計算機。區域網路通常挨得很近，它是目前應用最廣泛的一類網絡。通常将具有如下特征的網稱為區域網路。

　　1）網絡所覆寫的地理範圍比較小。通常不超過幾十公裡，甚至隻在一幢建築或一個房間内。

　　2）資訊的傳輸速率比較高,其範圍自1Mbps 到10Mbps ,近來已達到100Mbps 。而廣域網運作時的傳輸率一般為2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。專用線路也隻能達到1.544Mbps 。

　　3）網絡的經營權和管理權屬于某個機關。

2.什麼是廣域網

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

　　WAN由兩個以上的LAN構成，這些LAN間的連接配接可以穿越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，很難确定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-通信媒體、協定、拓撲以及私有網和公共網間的邊界點來确定網絡的類型。通信媒體是指用來連接配接計算機和網絡的電纜、光纖 電纜、無線電波或微波。通常LAN結束在通信媒體改變的地方，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連接配接。

3.什麼是網橋

　　網橋這種裝置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資料。網橋屬于 OSI 模型的資料鍊路層；資料鍊路層能夠進行流控制、糾錯處理以及位址配置設定。網橋能夠解析它所接受的幀，并能指導如何把資料傳送到目的地。特别是它能夠讀取目标位址資訊（MAC），并決定是否向網絡的其他段轉發（重發）資料包，而且，如果資料包的目标位址與源位址位于同一段，就可以把它過濾掉。當節點通過網橋傳輸資料時，網橋就會根據已知的 MAC 位址和它們在網絡中的位置建立過濾資料庫（也就是人們熟知的轉發表）。網橋利用過濾資料庫來決定是轉發資料包還是把它過濾掉.

4.什麼是網關

　　網關不能完全歸為一種網絡硬體。用概括性的術語來講，它們應該是能夠連接配接不同網絡的軟體和硬體的結合産品。特别地，它們可以使用不同的格式、通信協定或結構連接配接起兩個系統。和本章前面讨論的不一樣，網關實際上通過重新封裝資訊以使它們能被另一個系統讀取。為了完成這項任務，網關必須能運作在OSI 模型的幾個層上。網關必須同應用通信，建立和管理會話，傳輸已經編碼的資料，并解析邏輯和實體位址資料。

　　網關可以設在伺服器、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，由于網關的傳輸更複雜，它們傳輸資料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，隻有網關能勝任工作。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讨論。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資料。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 電子郵件的人互相通信。

　　- IBM 主機網關：通過這種網關，可以在一台個人計算機與 IBM 大型機之間建立和管理通信。

　　- 網際網路網關：這種網關允許并管理區域網路和網際網路間的接入。網際網路網關可以限制某些區域網路使用者通路網際網路。反之亦然。

　　- 區域網路網關：通過這種網關，運作不同協定或運作于 OSI 模型不同層上的區域網路網段間可以互相通信。路由器甚至隻用一台伺服器都可以充當區域網路網關。區域網路網關也包括遠端通路伺服器。它允許遠端使用者通過撥号方式接入區域網路。

5.網 絡 類 型

　　每一種網絡都要求布線、網絡裝置、檔案伺服器、工作站、軟體和教育訓練，這些要素以多種不同的方式進行綜合便可以建立與具體機關的需要和資源相适應的網絡。有些網絡的啟動成本很低，但是維護和更新的代價很高；而另有一些網絡雖然建立時耗資較大，但是易于維護、更新路徑簡單。

　　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實體布局以及其邏輯特征。實體布局就像是描述辦公室、建築物或校園中如何布線的示意圖，通常稱為電纜線路。網絡的邏輯是指信号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裝置有實體的連接配接。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配接着。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。一個機關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比對。例如，有些公司使用網絡的程度比其他公司要高。公司使用的軟體應用程式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資訊流通量(network traffic )。如果網絡使用者主要通路字處理軟體，那麼網絡資訊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/伺服器結構的應用程式根據其軟體設計，會産生中等到高的網絡資訊流通量。如果網絡上要經常交換如Microsoft SQL Server 或Oracle 資料庫檔案等資料庫資訊的話，也會産生中等到高的網絡資訊流通量。而對于科學程式和網上出版而言，由于資料檔案非常巨大，是以資訊流量很高。同時，圖形密集的應用程式如不斷變化圖形的多媒體和桌面網上會議都會産生很高的網絡資訊流通量。

　　網絡上主機與伺服器的影響力與使用的軟體應用程式的類型密切相關。例如，如果經常通路資料庫伺服器來産生财務報表和銷售圖表，那麼它引起的網絡資訊流通量肯定要比偶然通路包含商務通信或信件模闆的檔案伺服器要高得多。

　　當需要确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配接。計算機不超過4台的小型商業公司的網絡拓撲肯定與一個通過WA N 與其他工地連接配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配接。而工業廠區将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充的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資料傳輸能力。網絡速度極大影響着使用者的生産率，高速對于在遠距離或WAN上傳輸圖像、圖形和其他大型檔案來說尤其重要。

　　保護資料隻能由授權的使用者來通路，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裝置、密碼、控制軟體和其他技術來限制對資訊和資源的通路，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，使得資料給未授權使用者截取的危險降到最低。另一種安全措施是将網絡裝置和伺服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着網絡的潛在發展。安裝網絡後，也許要添加更多的使用者，這些使用者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資訊通路，需要将LAN與WAN 連接配接。

6.網絡協定

　　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可以隻使用以太網，而WAN卻可能包括以太網、令牌環網、X.25 和其他一些網絡。通過網際協定(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 相容，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的基本功能是提供資料傳輸、包編址、包尋徑、分段和簡單的包錯誤檢測。通過IP編址約定，可以成功地将資料傳輸和路由到正确的網絡或者子網。每個網絡結點具有一個32位的IP位址，它和48位的MAC位址一起協作，完成網絡通信。該位址不但辨別了一個既定的網絡，而且還指明了是該網絡上的哪個結點

7.TCP/IP協定

　　TCP/IP協定(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網際協定，又叫網絡通訊協定，它包括上百個各種功能的協定，如：遠端登入、檔案傳輸和電子郵件等，而TCP協定和IP協定是保證資料完整傳輸的兩個基本的重要協定。通常說TCP/IP 是Internet協定族，而不單單是TCP和IP。

　　TCP/IP協定的基本傳輸機關是資料包 (datagram)。TCP協定負責把資料分成若幹個資料包，并給每個資料包加上標頭；IP協定在每個標頭上再加上接收端主機位址，這樣資料找到自己要去的地方。如果傳輸過程中出現資料丢失、資料失真等情況，TCP協定會自動要求資料重新傳輸，并重新組包。總之，IP協定保證資料的傳輸，TCP協定保證資料傳輸的品質。

　　TCP/IP協定資料的傳輸基于TCP/IP協定的四層結構：應用層、傳輸層、網絡層、接口層，資料在傳輸時每通過一層就要在資料上加個標頭，其中的資料供接收端同一層協定使用，而在接收端，每經過一層要把用過的標頭去掉，這樣來保證傳輸資料的格式完全一緻。

8.IP 位址

　　1）IP位址基本概念

　　Internet依靠TCP/IP協定，在全球範圍内實作不同硬體結構、不同作業系統、不同網絡系統的互聯。在Internet上，每一個節點都依靠唯一的IP位址互相區分和互相聯系。IP位址是一個32位二進制數的位址,由4個8位字段組成，每個字段之間用點号隔開,用于辨別TCP/IP主控端。

　　每個IP位址都包含兩部分:網絡ID和主機ID。網絡ID辨別在同一個實體網絡上的所有主控端，主機ID辨別該實體網絡上的每一個主控端，于是整個Internet上的每個計算機都依靠各自唯一的IP位址來辨別。

　　IP位址構成了整個Internet的基礎，它是如此重要，每一台聯網的計算機無權自行設定IP位址，有一個統一的機構-IANA負責對申請的組織配置設定唯一的網絡ID,而該組織可以對自己的網絡中的每一個主機配置設定一個唯一的主機ID，正如一個機關無權決定自己在所屬城市的街道名稱和門牌号，但可以自主決定本機關内部的各個辦公室編号一樣。

　　2）靜态IP與動态IP

　　IP位址是一個32位二進制數的位址，理論上講,有大約40億（2的32次方）個可能的位址組合，這似乎是一個很大的位址空間。實際上，根據網絡ID和主機ID的不同位數規則，可以将IP位址分為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，由于曆史原因和技術發展的差異，A類位址和B類位址幾乎配置設定殆盡，目前能夠供全球各國各組織配置設定的隻有C類位址。是以說IP位址是一種非常重要的網絡資源。

　　對于一個設立了網際網路服務的組織機構，由于其主機對外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等通路服務，通常要對外公布一個固定的IP位址，以友善使用者通路。當然，數字IP不便記憶和識别，人們更習慣于通過域名來通路主機，而域名實際上仍然需要被域名伺服器 （DNS）翻譯為IP位址。例如，你的首頁位址是www.myhost.com，使用者可以友善地記憶，而對于大多數撥号上網的使用者，由于其上網時間和空間的離散性，為每個使用者配置設定一個固定的IP位址（靜态IP）是非常不可取的，這将造成IP位址資源的極大浪費。是以這些使用者通常會在每次撥通ISP的主機後，自動獲得一個動态的IP位址，該位址當然不是任意的，而是該ISP申請的網絡ID和主機ID的合法區間中的某個位址。撥号使用者任意兩次連接配接時的IP位址很可能不同，但是在每次連接配接時間内IP位址不變。

8.什麼是路由器

　　路由器是一種多端口裝置，它可以連接配接不同傳輸速率并運作于各種環境的區域網路和廣域網，也可以采用不同的協定。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資料傳輸，也能指導從一種網絡向另一種網絡的資料傳輸。過去，由于過多的注意第三層或更高層的資料，如協定或邏輯位址，路由器曾經比交換機和網橋的速度慢。是以，不像網橋和第二層交換機，路由器是依賴于協定的。在它們使用某種協定轉發資料前，它們必須要被設計或配置成能識别該協定。

　　傳統的獨立式區域網路路由器正慢慢地被支援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配接遠端使用者的一種選擇。

　　osi網絡結構

　　國際标準化組織（ISO）提出的一個參考模型OSI七層模型:7 應用層 6 表示層 5 會話層 4 傳輸層 3 網絡層 2 資料鍊路層 1 實體層