網絡

網絡

網絡就是計算機之間通過媒體相連，能夠進行資料通信和資源共享的系統。

網絡的功能：1.資料通信    2.資源共享

    資料通信是資源共享的基礎，資源共享是資料通信的目的。

網絡所帶來的是軟體資源和硬體資源的貢獻

建構網絡的必備因素：

    1.軟體    

        作業系統：linux，windows

        應用程式

        資料庫：oracle

        通信協定：tcp/ip

    2.硬體

        計算機

        通信裝置

        互動聯裝置

網絡存儲：是資料存儲的一種方式；網絡所帶來的一大功能；其結構大緻分為三種:

    1.直接附加存儲（das）

    2.網絡附加存儲（nas）

    3.存儲區域網絡（san）（成本昂貴）

在企業中搭建一個網絡時，得考慮以下方面：

    1.網絡的速度（資料率（mbps，gbps））

    2.成本：有型成本、無形成本（運作成本、管理成本）

    3.安全性

    4.可用性（（總時間-故障時間）/總時間）

    5.可擴充性

    6.可靠性

網絡的實體拓撲分類：

    1.總線拓撲

    2.環狀拓撲

    3.星型拓撲

開放式系統互聯通信參考模型（osi，open system internetwork）

    由iso負責主持研發，定制标準，其為對等網絡；根據功能進行層次劃分，一共劃分了7個功能層：

        應用層：網絡程序通路應用層

        表示層：資料表示

        會話層：主機通信

        傳輸層：端到端連接配接

        網絡層：資料傳輸

        資料鍊路層：通路媒體

        實體層：二進制傳輸

        （通信媒體層）

其中，應用層，表示層和會話層屬于資源子網，主要實作資源共享；傳輸層主要是對網絡分段；網絡層，資料鍊路層和實體層屬于通信子網層，主要實作資料通信。

    1.實體層：為啟動、維護以及關閉實體鍊路定義了電氣規範、機械規範、過程規範和功能規範

    2.資料鍊路層：定義如何格式化資料以便進行傳輸以及如何控制對網絡的通路；支援錯誤檢測

        1）定義實體位址

        2）建立邏輯連接配接

        3）校驗

    3.網絡層

        1）異構網絡互聯

        2）定義邏輯位址——分層編址

        3）确定路由

        4）對資料分片，重組

    4.傳輸層

        1）確定資料傳輸的可靠性

        2）建立、維護和終止虛拟電路

        3）通過錯誤檢測和恢複

        4）通過資訊流控制來保障可靠性

    5.會話層：建立、管理和終止在應用程式之間的會話

    6.表示層：主要功能：編碼，解碼；加密，解密；壓縮，解壓縮

        1）確定接受系統可以讀出該資料

        2）格式化資料

        3）建構資料

        4）協商用于應用層的資料傳輸文法

        5）提供加密

    7.應用層：為應用程式程序提供網絡服務，提供使用者身份驗證

采用分層網絡模型的原因：

    1.降低複雜性

    2.标準化接口

    3.子產品化設計

    4.確定技術的互操作性

    5.加快發展速度

    6.簡化教學

tcp/ip協定棧（tcp，傳輸控制協定；ip，網際網路互聯協定）

    定義了四層：應用層，傳輸層，internet層，網絡通路層

    曆史：其主要貢獻者為瑟夫（vinton g.cerf）被譽為“網際網路之父“

    tcp/ip協定棧與osi參考模型的差別：

        1.tcp/ip協定棧是實際，osi參考模型是理論

        2.tcp/ip協定棧是以協定分層，osi參考模型是以功能劃分

    tcp/ip協定棧與osi參考模型的對應關系：

        1.應用層   <---->    應用層，表示層，會話層

        2.傳輸層   <---->    傳輸層

        3.網際網路層<---->   網絡層

        4.網絡通路層 <----->  資料鍊路層，實體層

    tcp/ip協定棧每層之間都存在一種協定：

        1.應用層與傳輸層--->協定端口

        2.傳輸層與網際網路層---->協定号

        3.網際網路層與網絡通路層---->協定類型

    tcp/ip協定棧的協定主要為解封裝

    internet協定特征：

        1）運作與osi網絡層

        2）面向無連接配接的協定

        3）獨立處理資料包

        4）分層編址

        5）盡力而為傳輸

        6）無資料恢複功能

arp：位址解析協定

    邏輯位址 --> 實體位址

    已知邏輯位址的情況下，擷取對應邏輯位址的實體位址

    如何解析：

        1.每一個參與網絡功能的裝置中，都有一個arp庫；

        2.arp緩存：通過arp協定進行廣播，指定的目标主機進行回應，本機緩存對應的結果資訊；

rarp：反向位址解析協定

    實體位址 --> 邏輯位址

    已知本地實體位址，擷取合法的邏輯位址；

    用于無盤工作站

面向無連接配接：

    1.無需在通信之前建立通信連接配接，也無需維護連接配接穩定，通信結束也無需拆除連接配接；

    2.無序資料傳輸

    3.無資料恢複和資料可靠性保證

平面編址和分層編址：

    片面編址：将所需管理的資源，從頭到尾按照固定大小分為若幹個cell，每個cell進行獨立編址；

        特點：編址容易，尋址需要周遊，效率很低；

    分層編址：将所需管理的資源先進行各種分類，按照對應的類别進行編址；

        特點：編址複雜，但尋址高效；

ipv4位址：

    由兩部分組成：

        網絡部分：用來描述指定主機所在網絡範圍；

        主機部分：用來描述指定主機在特定的網絡範圍中的具體位置；

    由ipv4協定定義的，ipv4位址整個位址由32位二進制構成；其中：

        網絡位+主機位=32位

    範圍：

            00000000.00000000.00000000.00000000

            到

            11111111.11111111.11111111.11111111

    一共43億，但不是所有的都能用。

    采用點分十進制表示法：

        1.将32位的ip位址位，以8位為一組，共劃分為4組；

        2.每一組之間使用符号進行分隔；

        3.将每個8位組轉換為十進制表示；

    分類：

        a類：第一個二進制位必須為0，并且網絡位為8位；範圍：

            0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

            00000000.00000000.00000000.00000000 ~ 01111111.11111111.11111111.11111111   

        b類：前兩個二進制位必須為10，并且網絡位為16位；範圍：

            128.0.0.0 ~ 191.255.255.255

            10000000.00000000.00000000.00000000 ~ 10111111.11111111.11111111.11111111

        c類：前三個二進制位必須為110，并且網絡位為24位；範圍：

            192.0.0.0 ~ 233.255.255.255

            11000000.00000000.00000000.00000000 ~ 11011111.11111111.11111111.11111111

        d類：前四個二進制位必須為1110，并且網絡位為32位，通常用于多點傳播通信；範圍：

            224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

            11100000.00000000.00000000.00000000 ~ 11101111.11111111.11111111.11111111

        e類：前四個二進制位必須為1111，保留用于科學研究；範圍：

            240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

            11110000.00000000.00000000.00000000 ~ 11111111.11111111.11111111.11111111

    注意：

        第一個8位組全為0的，是無效的ip，因為其表示整個ip位址棧；

        第一個8位組中除了第一位以外全部為1的，稱為環回位址；

        有效的a類位址：1.0.0.0 ~ 126.255.255.255

       保留位址：不能選擇為其他主機配置使用的ip位址；

            0.0.0.0 ~ 0.255.255.255

            127.0.0.0 ~ 127.255.255.255

    自動配置設定位址段：168.254.0.0 ~ 169.254.255.255

    網絡位址：主機位全為0的位址（表示一個範圍的名稱）

    廣播位址：主機位全為1的位址（作為目的位址代表整個網段中的所有ip位址

    定向廣播位址（作為目的位址代表整個ip位址棧中的所有ip位址

    ipv4的位址總數：2^32 = 42億9400萬

        去除的ip位址：

            1）d類和e類：5億+

            2）0和127網段的位址：3500萬

            3）169.154網段位址：65536

            4）網絡位址：126+16384+209萬

            5）廣播位址：126+16384+209萬

        可以配置設定的ip位址36億：

            為解決ip位址枯竭的問題：

                增加ip位址的複用次數：

                    私有ip位址：可以重複使用，網際網路無法為其路由：

                        a類：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

                        b類：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

                        c類：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

                    其ip位址可以在網際網路中使用，但必須唯一；

        為解決網絡枯竭所使用的技術：

            網絡位址轉換（nat，network address translation）

                snat：源位址轉換，使用公有ip位址替換資料包中的私有ip位址；

                dnat：目的位址轉換，使用私有ip位址替換資料包中的公有ip位址；

ipv6

    為解決網絡位址枯竭而研究的更加龐大的位址棧；