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网络基础知识 概述与定义(全文)

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-06-19

  局部区域网络(local area network)通常简称为局域网,缩写为LAN。局域网是结构复杂程度最低的计算机网络。局域网仅是在同一地点上经网络连在一起的一组计算机。局域网通常挨得很近,它是目前应用最广泛的一类网络。通常将具有如下特征的网称为局域网。

  1)网络所覆盖的地理范围比较小。通常不超过几十公里,甚至只在一幢建筑或一个房间内。

  2)信息的传输速率比较高,其范围自1Mbps 到10Mbps ,近来已达到100Mbps 。而广域网运行时的传输率一般为2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。专用线)网络的经营权和管理权属于某个单位。

  WAN由两个以上的LAN构成,这些LAN间的连接可以穿越30mile *以上的距离。大型的WAN可以由各大洲的许多LAN和MAN组成。最广为人知的WA N 就是Internet,它由全球成千上万的LAN和WAN 组成。

  有时LAN、MAN和WAN间的边界非常不明显,很难确定LAN在何处终止、MAN或WAN在何处开始。但是可以通过四种网络特性-通信介质、协议、拓扑以及私有网和公共网间的边界点来确定网络的类型。通信介质是指用来连接计算机和网络的电缆、光纤 电缆、无线电波或微波。通常LAN结束在通信介质改变的地方,如从基于电线的电缆转变为光纤。电线电缆的LAN通常通过光纤电缆与其他的LAN连接。

  网桥这种设备看上去有点像中继器。它具有单个的输入端口和输出端口。它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据。网桥属于 OSI 模型的数据链路层;数据链路层能够进行流控制、纠错处理以及地址分配。网桥能够解析它所接受的帧,并能指导如何把数据传送到目的地。特别是它能够读取目标地址信息(MAC),并决定是否向网络的其他段转发(重发)数据包,而且,如果数据包的目标地址与源地址位于同一段,就可以把它过滤掉。当节点通过网桥传输数据时,网桥就会根据已知的 MAC 地址和它们在网络中的位置建立过滤数据库(也就是人们熟知的转发表)。网桥利用过滤数据库来决定是转发数据包还是把它过滤掉.

  网关不能完全归为一种网络硬件。用概括性的术语来讲,它们应该是能够连接不同网络的软件和硬件的结合产品。特别地,它们可以使用不同的格式、通信协议或结构连接起两个系统。和本章前面讨论的不一样,网关实际上通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取。为了完成这项任务,网关必须能运行在OSI 模型的几个层上。网关必须同应用通信,建立和管理会话,传输已经编码的数据,并解析逻辑和物理地址数据。

  网关可以设在服务器、微机或大型机上。由于网关具有强大的功能并且大多数时候都和应用有关,它们比路由器的价格要贵一些。另外,由于网关的传输更复杂,它们传输数据的速度要比网桥或路由器低一些。正是由于网关较慢,它们有造成网络堵塞的可能。然而,在某些场合,只有网关能胜任工作。在你的网络生涯中,你很可能会在电子邮件系统环境中听到关于网关的讨论。常见的网关 ,包括电子邮件网关,描述如下:

  - 电子邮件网关:通过这种网关可以从一种类型的系统向另一种类型的系统传输数据。例如,电子邮件网关可以允许使用 Eudora 电子邮件的人与使用 GroupWise 电子邮件的人相互通信。

  - IBM 主机网关:通过这种网关,可以在一台个人计算机与 IBM 大型机之间建立和管理通信。

  - 因特网网关:这种网关允许并管理局域网和因特网间的接入。因特网网关可以限制某些局域网用户访问因特网。反之亦然。

  - 局域网网关:通过这种网关,运行不同协议或运行于 OSI 模型不同层上的局域网网段间可以相互通信。路由器甚至只用一台服务器都可以充当局域网网关。局域网网关也包括远程访问服务器。它允许远程用户通过拨号方式接入局域网。

  每一种网络都要求布线、网络设备、文件服务器、工作站、软件和培训,这些要素以多种不同的方式进行综合便可以创建与具体单位的需要和资源相适应的网络。有些网络的启动成本很低,但是维护和升级的代价很高;而另有一些网络虽然建立时耗资较大,但是易于维护、升级路径简单。

  区分网络类型的很明显的一点就是网络的拓扑结构。拓扑结构是指网络的物理布局以及其逻辑特征。物理布局就像是描述办公室、建筑物或校园中如何布线的示意图,通常称为电缆线路。网络的逻辑是指信号沿电缆从一点向另一点进行传输的方法。

  网络的布局可以分散开,电缆在网络的各个站铺开;或者可以是集中的,每个站都与在工作站间分派包的中央设备有物理的连接。集中布局像是星星,工作站是星星的点;分散布局有些像一队登山者,每个登山者位于山的不同位置上,但都由一条很长的绳子连接着。拓扑结构的逻辑方面包括包在网络中传递的路径。

  有三种主要的拓扑结构:总线拓扑、环形拓扑和星形拓扑。一个单位需要按照工作目的选择网络类型,而拓扑结构必须与所选的网络类型相匹配。例如,有些公司使用网络的程度比其他公司要高。公司使用的软件应用程序的类型和数量影响了传输的包的数量和频率,也就是我们常说的网络信息流通量(network traffic )。如果网络用户主要访问字处理软件,那么网络信息流通量相对就比较低,大多数工作都在工作站进行而不是在网络上进行。客户机/服务器结构的应用程序根据其软件设计,会产生中等到高的网络信息流通量。如果网络上要经常交换如Microsoft SQL Server 或Oracle 数据库文件等数据库信息的话,也会产生中等到高的网络信息流通量。而对于科学程序和网上出版而言,由于数据文件非常巨大,所以信息流量很高。同时,图形密集的应用程序如不断变化图形的多媒体和桌面网上会议都会产生很高的网络信息流通量。

  网络上主机与服务器的影响力与使用的软件应用程序的类型密切相关。例如,如果经常访问数据库服务器来产生财务报表和销售图表,那么它引起的网络信息流通量肯定要比偶然访问包含商务通信或信件模板的文件服务器要高得多。

  当需要确定使用何种拓扑结构时,应该考虑是否有其他网络与这个网络连接。计算机不超过4台的小型商业公司的网络拓扑肯定与一个通过WA N 与其他工地连接的工业厂区所需要的拓扑结构不同。小公司除了与外部的Internet相连外,也许不会与其他网络连接。而工业厂区将包含多个互连的网络,其中也许有控制工厂机器的网络、用于商业系统的网络、用于科研的网络和与其他工地相连的扩展的WAN。有些网络拓扑结构会提供比其他拓扑结构性能更好的网络互连性。

  高流量的网络需要高速的数据传输能力。网络速度极大影响着用户的生产率,高速对于在远距离或WAN上传输图像、图形和其他大型文件来说尤其重要。

  保护数据只能由授权的用户来访问,也就是安全性问题,是影响网络设计的另一个重要方面。安全的网络使用网络设备、密码、控制软件和其他技术来限制对信息和资源的访问,还经常使用加密方法,对包加密并仅允许授权的计算机来对其解密。安全性高的网络使用光纤电缆,使得数据给未授权用户截取的危险降到最低。另一种安全措施是将网络设备和服务器放在受限制的地点,如计算机房和布线室。

  网络拓扑结构直接影响着网络的潜在发展。安装网络后,也许要添加更多的用户,这些用户可能在同一间办公室,可能在其他办公室,或者在其他楼层。而且极有可能为了长距离的信息访问,需要将LAN与WAN 连接。

  一个LAN可以由一系列的子网组成,而一个WAN ,例如Internet ,可以由一系列的自治网络组成。LAN可以只使用以太网,而WAN却可能包括以太网、令牌环网、X.25 和其他一些网络。通过网际协议(IP),可以把一个包发送到LAN的不同子网和WAN的不同网络上,唯一的条件就是这些网络所使用的传输选项要保证能够和 TCP/IP 兼容,这些选项包括:

  IP的基本功能是提供数据传输、包编址、包寻径、分段和简单的包错误检测。通过IP编址约定,可以成功地将数据传输和路由到正确的网络或者子网。每个网络结点具有一个32位的IP地址,它和48位的MAC地址一起协作,完成网络通信。该地址不但标识了一个既定的网络,而且还指明了是该网络上的哪个结点

  TCP/IP协议(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP 是Internet协议族,而不单单是TCP和IP。

  TCP/IP协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。TCP协议负责把数据分成若干个数据包,并给每个数据包加上包头;IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址,这样数据找到自己要去的地方。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况,TCP协议会自动要求数据重新传输,并重新组包。总之,IP协议保证数据的传输,TCP协议保证数据传输的质量。

  TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层结构:应用层、传输层、网络层、接口层,数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头,其中的数据供接收端同一层协议使用,而在接收端,每经过一层要把用过的包头去掉,这样来保证传输数据的格式完全一致。

  Internet依靠TCP/IP协议,在全球范围内实现不同硬件结构、不同操作系统、不同网络系统的互联。在Internet上,每一个节点都依靠唯一的IP地址互相区分和相互联系。IP地址是一个32位二进制数的地址,由4个8位字段组成,每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。

  每个IP地址都包含两部分:网络ID和主机ID。网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机,主机ID标识该物理网络上的每一个宿主机,于是整个Internet上的每个计算机都依靠各自唯一的IP地址来标识。

  IP地址构成了整个Internet的基础,它是如此重要,每一台联网的计算机无权自行设定IP地址,有一个统一的机构-IANA负责对申请的组织分配唯一的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一个主机分配一个唯一的主机ID,正如一个单位无权决定自己在所属城市的街道名称和门牌号,但可以自主决定本单位内部的各个办公室编号一样。

  IP地址是一个32位二进制数的地址,理论上讲,有大约40亿(2的32次方)个可能的地址组合,这似乎是一个很大的地址空间。实际上,根据网络ID和主机ID的不同位数规则,可以将IP地址分为A(7位网络ID和24位主机ID)、B(14位网络ID和16位主机ID)、C(21位网络ID和8位主机ID)三类,由于历史原因和技术发展的差异,A类地址和B类地址几乎分配殆尽,目前能够供全球各国各组织分配的只有C类地址。所以说IP地址是一种非常重要的网络资源。

  对于一个设立了因特网服务的组织机构,由于其主机对外开放了诸如、E-mail等访问服务,通常要对外公布一个固定的IP地址,以方便用户访问。当然,数字IP不便记忆和识别,人们更习惯于通过域名来访问主机,而域名实际上仍然需要被域名服务器 (DNS)翻译为IP地址。例如,你的主页地址是,用户可以方便地记忆,而对于大多数拨号上网的用户,由于其上网时间和空间的离散性,为每个用户分配一个固定的IP地址(静态IP)是非常不可取的,这将造成IP地址资源的极大浪费。因此这些用户通常会在每次拨通ISP的主机后,自动获得一个动态的IP地址,该地址当然不是任意的,而是该ISP申请的网络ID和主机ID的合法区间中的某个地址。拨号用户任意两次连接时的IP地址很可能不同,但是在每次连接时间内IP地址不变。

  路由器是一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网,也可以采用不同的协议。路由器属于OS I 模型的第三层。网络层指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。过去,由于过多的注意第三层或更高层的数据,如协议或逻辑地址,路由器曾经比交换机和网桥的速度慢。因此,不像网桥和第二层交换机,路由器是依赖于协议的。在它们使用某种协议转发数据前,它们必须要被设计或配置成能识别该协议。

  传统的独立式局域网路由器正慢慢地被支持路由功能的第三层交换机所替代。但路由器这个概念还是非常重要的。独立式路由器仍然是使用广域网技术连接远程用户的一种选择。

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