计算机三级网络技术____复习资料整理.docx

计算机网络技术复习资料网卡:(NIC)是计算机局域网中最重要的连接设备,计算机主要通过网卡连接网络.在网络中,网卡的工作是双重的:一方面它负责接收网络上传过来的数据包,解包后,将数据通过主板上的总线传输给本地计算机;另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络。 计算机网络：是计算机技术和通信技术发展的产物，是随着社会对信息共享、信息传递的要求而发展起来的。所谓计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。 计算机网络组成：通常由三部分组成，即资源子网、通信子网和通信协议。 资源子网：是计算机网络中面向用户的部分，负责全网络面向应用的数据处理工作，其主体是连入计算机网络内的所有主计算机，以及这些计算机所拥有的面向用户端的外部设备、软件和可供共享的数据等。 通信子网：四计算机网络中负责数据通信的部分，通信传输介质可以是双绞线、同轴电缆、无线电通信、微波、光导纤维等。 通信协议：为使网内各计算机之间的通信可靠有效，通信双方双方必须共同遵守的规则和约定称为通信协议。 资源共享：包括硬件和软件资源。硬件资源如具有特殊功能的高性能处理部件，高性能的输入输出设备（激光打印机、绘图仪等）以及大容量的辅助存储设备（如磁带机、大容量硬盘驱动器等），它们的共享可以节省硬件开销。软件资源如软件和数据。 局域网：是一个通讯系统，他允许数台彼此独立的电脑，在适当的范围内，以适当的传输速率直接进行沟通。一般网络可依其规模来分类，通常我们在办公室或家中使用的，大都属于局域网，这种网络由于电脑间的距离短，且不必经过太多网络设备的中继，所以感觉上速度较快，但也因此适用范围较小。 广域网（WAN）Wide Area Network：和局域网相对，凡超过局域网范围的，都可以算为广域网。 城域网(MAN)Metropolitan ARea Network：在一个城市范围内操作的网络，或者在物理上使用城市基础电信设施（如地下电缆系统）的网络，有时从WAN中区分出来，称为城域网。 网络体系结构：是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。它广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI-Open System Interconnection)的参考模型。OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传送层、对话层、表示层和应用层七个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有知道国际网络结构和开放系统走向的作用。它直接影响总线、接口和网络的性能。目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。 协议（Protocol)：是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守的规则的正式描述。简单的说了，网络中的计算机要能够互相顺利的通信，就必须讲同样的语言，语言就相当于协议，它分为Ethernet、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP协议。 拓扑结构：是指网络中各个站点相互连接的形式，主要有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑以及它们的混合型。 FDDI/CDDI:由美国国家标准协会ANSI的X3T9.5制定。速率为100Mbps；CDDI是基于铜电缆（双绞线）的FDDI。FDDI技术成熟，网络可延伸100公里，且由于采用环形结构和优良的管理能力，具有高可靠性。价格贵，安装复杂，标准完善，技术成熟，支持的软硬件产品丰富。 IEEE802.5/令牌环网:常用于IBM系统中，其支持的速率为4Mbps和16Mbps两种。目前Novell、IBM LAN Server支持16MbpsIEEE802.5/令牌环网技术。 交换以太网:其支持的协议仍然是IEEE802.3/以太网，但提供多个单独的 10Mbps端口。它与原来的IEEE802.3/以太网完全兼容，并且克服了共享10Mbps带来的网络效率下降。 100BASE-T快速以太网:与10BASE-T的区别在于将网络的速率提高了十倍，即100M。采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜。100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线，易于与10BASE-T集成。每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。 IEEE802.3/Ethernet(以太网):目前最广泛的媒体访问技术,通常在OSI模型的物理层和数据链路层操作。是Novell、Widows NT、 IBM、UNIX网络 LANServer、DECNET等低层所采用的主要媒体访问技术，组网方式灵活、方便、且支持的软硬件产品众多。其速率为共享型10Mbps。根据不同的媒体可分为：10BASE-2（同轴粗缆）、10BASE-5（同轴细缆）、10BASE-T（双绞线）及10BASE-FL（光纤）。 NETBIOS/NETBEUI:NETBIOS是局域网软件接口的工业标准，可支持多种传输媒体。NETBEUI是NETBIOS的扩展用户接口，为Microaoft Windows NT和IBM的LAN Manager所采用。NETBIOS研制较早，比较简单，未考虑网间互连的情况，其命名方案不适合多种操作系统。 IPX/SPX:NOVELL网的主要协议。目前，支持IPX/SPX的软硬件，I/O设备很多。OSI参考模型中，相当于第三、四层（网络层、传输层）的。NOVELL网中，可在IPX上加载IP协议NETBIOS协议。 TCP/IP:IP在UNIX中广泛配置，成为事实上的国际工业标准。IP也是Internet的主要协议。IP协议可横跨局域网、广域网，几乎所有局域网、广域网设备均支持IP协议，是统一媒体传输方式的最佳协议。IP协议为数据类协议，其传输的响应时间较好，协议交互少，较适合高速传输的需要。 总线型拓扑：采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到干线电缆即总线上。 星型拓扑：所有站点都连接到一个中心点，此中心点称作网络的集线器（HUB）。 环型拓扑：所有站点彼此串行连接，就象链子一样，构成一个回路或称作环。 混合型拓扑：在居域网之间互连后，会出现某几种拓扑结构的混合形式，即混合型拓扑。 传输介质：是通信网络中发送方和接受方之间的物理通路，目前常用的网络传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆等。 双绞线：是综合布线系统中最常用的一种传输介质，尤其在星型网络拓扑中，双绞线是必不可少的布线材料。双绞线电缆中封装着一对或一对以上的双绞线，为了降低信号的干扰程度，为了降低信号的干扰程度，每一对双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成。双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两大类。其中，STP又分为3类和5类两种，而UTP分为3类、4类、5类、超5类四种，同时，6类和7类双绞线也会在不远的将来运用于计算机网络的布线系统。 RJ-45接头：每条双绞线两头通过安装RJ-45连接器（俗称水晶头）与网卡和集线器（或交换机）相连。 同轴电缆：是由一根空心的圆柱网状铜导体和一根位于中心轴线的铜导线组成，铜导线、空心圆柱导体和外界之间用绝缘材料隔开。与双绞线相比，同轴电缆的抗干扰能力强，屏蔽性能好，所以常用于设备与设备之间的连接，或用于总线型网络拓扑中。根据直径的不同，又可分为细缆和粗缆两种。 BNC接头：细缆两端安装BNC连接头，通过专用T型连接器与网卡和集线器（或交换机）相连。 光纤：光纤即光导纤维，是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，光缆由多条光纤组成。与双绞线和同轴电缆相比，光缆适应了目前网络对长距离传输大容量信息的要求，在计算机网络中发挥着十分重要的作用。 半双工：它的意思是虽然网卡可以接收发送数据，但是一次只能做一种动作，不能同时收发。 全双工：就是能够同时接收与发送信号，譬如电话就是一种全双工传输设备，我们在听对方讲话的同时，也可以发话给对方。理论上，全双工传输可以提高网络效率，但是实际上仍是配合其他相关设备才有用。例如必须选用双绞线的网络缆线才可以全双工传输，而且中间所接的集线器（HUB），也要能全双工传输；最后，所采用的网络操作系统也得支持全双工作业，如此才能真正发挥全双工传输的威力。 Programmed I/O：这是从早期使用迄今，行之有效的传输方式，当年NOVELL公司风靡全球的NE 2000网卡便是采用这种方式。这种传输方式传输效率不容易提高，一旦遇到大量数据的情况便成了传输的瓶颈。 Shared Memory:这类的网卡把要传输的数据放到卡上的存储器,而这块存储器必须事先占用一端地址(大多数占用640-1024KB之间的地址),有了这个地址,这块存储器就可视为主机板存储器的一部分:当主机向网卡要数据时,便直接到这块存储器取回;反之,将数据放到存储器也等于是传给了网卡。如果将PROGRAMMED I/O方式比喻成用勺子舀水，那SHARED MEMORY便是以桶打水，在传输量多时更能突出它的效率。 Bus Master:这类网卡上有一片控制芯片（CONTROLLER），专门用来管制整个传输过程及总线的使用，由于控制动作由这片芯片代劳，数据可以直接从网卡传给主机板，不必I/O PROT，也不必经过CPU。由于不占用CPU宝贵的时间，能有效减低系统的负担，因此特别适用在服务器上。多数EISA、MCA、PCI接口的网卡都支持用这种BUS MASTER方式与主机板沟通。 802.3x流控制：由于数据传输更有效而提高了性能。网卡通过与交换机通信来确立最佳的数据传输。 Parallel Tasking技术：3COM公司专利技术，此技术能够在10Mbps 或100 Mbps连接时使数据传输速度最高 。 Parallel Tasking II技术：3COM公司专利技术，此技术能够降低CPU占用率，还由于数据更有效在PCI总线上传输而提高了应用性能 。在过去，在一个总线主操作周期里网卡至多每次只让64字节的数据在PCI总线上传输。为了把一个1514 字节的数据包全部传输到PC主机， 就需要24个单独的总线主操作周期，这使总线的效率很低。有了Parallel Tasking II技术之 后，网卡就能够在一个总线主操作周期里在总线上传输整个Ethernet数据包，这极大地提高 了PCI总线的效率。其结果是加快了传输速度并改善了系统性能，使台式机和服务器的应用软 件工作得更好。 32位总线主控DMA：宽数据通路和高速传输以及低的CPU占用率提供了最佳的系统性能。 交互式访问技术：网卡可以动态分析网络信息流，进而调整网络性能。 远程唤醒：使网络管理人员可以在中心地点命令远程PC通电，便于在下班时间更新和维护台式机（PC主板必须装有3脚的远程唤醒连接器；还要求配备Desktop Management Application 软件，该软件能产生Magic Packet TM远程唤醒信号） 。 DMI2.0：使远程PC能够记录和报告PC的状态，以改善桌面管理 。 3Com DynamicAccess 软件：是3Com Fast EtherLink XL系列的有机组成部分，为网卡增加各种智能。它包括1、通过服务类别来区分数据流的优先级。为时间要求高的数据分配高优先级，以改善多媒体和关键性商业应用的性能；2、分布式RMON（dRMON）SmartAgent TM软件。 该软件能在交换型和高速的网络环境中提供全面的廉价的网络管理，其中包括支持所有类别的远程监控；3、Fast IP软件。该软件最大限度地缓解了路由器可能产生的各种瓶颈，从而提高了网间互联性能；4、有效的多点播控制。这种控制能够在多点播数据流充斥LAN之前自动滤除不必要的多点播流，从而扩大了网络的有用带宽。 100VG-ANYLAN:由HP，AT&T组织开发，由IEEE80212制定标准。其优点为可以基于目前的三类8芯双绞线组网，且支持优先调度，适合传送多媒体信息，价格便宜。缺点是标准不成熟、缺乏容错功能的主干，保密性有限，且支持产品较少。 ATM:高速的基于分组的网络，是未来信息高速公路的主要通信传输手段。ATM标准有ATM论坛制定（150多个国家参加）。基于53个字节的信元进行数据交换，速率可达25M、34M、45M、50M、155M、622M，并可达数Gbps。ATM支持产品越来越多，但价格较高。 一、高速局域网研究基本方法 人们希望通过提高局域网的带宽、改善局域网的性能来适应各种新的应用环境的要求。所采用的方法大致分为三种： 提高以太网数据传输速率，从10Mbps到100Mbps,但是介质访问控制仍采用CSMA/CD技术。 将大型局域网划分成多个子网，通过减少每个子网内部结点数N的方法，使每个子网的性能得到改善介质访问控制仍采用CSMA/CD技术。 将介质访问控制方式改为交换方式。 二、光纤分布式数据接口（FDDI） 光纤分布式数据接口 （FDDIFiber Distributed Data Interface）是一个应用光 纤介质传输数据的高性能令牌环局域网。它的传输速率为100Mbps，网络覆盖的最大距离可达200km，最多可连接1000个站点。FDDI的独到之处是双环结构，它用4束光纤芯组成两个环，一个环顺时针发送，一个环逆时针发送(如图4-20a)，当其中一个环发生故障时，另一个环代替，如果两个环同时在一个点断路则两个环连成一个单环，从而保证通信不断。一般情况下FDDI的两个环被称为主环（Primary ring）和副环（Secondary ring），主环用于传输数据，副环作为备份。 三、快速以太网(100 BASE-T) 100BaseT，由IEEE802.3u 标准规范，能使局域网以100Mbps 的数据传输速率运行，这种速率是10BaseT的十倍，却无需对新的基础体系进行大的投资。 如同10BaseT，100BaseT使用星形总线或层次混合拓扑结构进行基带传输。它也使用相同的电缆和RJ-45 数据连接器。因此，对于当前使用流行的10BaseT技术的组织完成100BaseT的更新是容易且不昂贵的. 100BaseT技术的另一个限制是虽然它也像其他以太网版本一样使用CSMA/CD，但数据传输过快使得网络接口常常不能跟上冲突检测和重发例程。在CSMA/CD中，当发生冲突时，网络接口卡需花费一点时间进行错误检测和错误补偿。根据100BaseT网络的运行速度，网络接口卡完成这些例程所花费的时间应进一步减少。为最小化未被检测到的冲突数， 100BaseT总线实际上使用2个集线器，最多支持三个网络段。这种更短的路径将减少节点间可能出现的最大潜在传播延迟。 四、千兆以太网(Gigabit Ethernet) 1.什么是千兆以太网 千兆以太网(GE-Gigabit Ethernet)是提供1000Mbps数据传输速率的以太网。GE是对10Mbps和100Mbps IEEE802.3以太网非常成功的扩展，它和传统以太网使用相同的IEEE802.3 CSMA/CD协议、相同的帧格式和相同的帧大小（64字节-1518字节）。千兆以太网与现有以太网完全兼容，仅仅是速度快，它的传输速率达到1Gbps。千兆以太网支持全双工操作，最高速率可以达到2Gbps。它将成为主干网和桌面系统的主流技术。 千兆以太网信号系统的基础是光纤信道。 有关光纤技术的标准是由ANSI制定的，其目标是提供一个低端的高速方法来在工作站、大的计算机和边界设备之间传输数据。光纤信道还被设计来携带许多不同类型的数据，包括ATM、HIPPI(高性能并行接口)、SCSi和TCP/IP等格式的数据。 光纤信道在拓扑结构方面也是多种多样的，光纤信道定义使用各种媒介类型，包括STP、各种混合和多模和单模光纤。使用单模光纤，光纤信道可以扩展到10公里，而且标准支持四种数据率：133Mbps、266Mbps、531Mbps和1.06Gbps。ANIS已经批准了2.134Gbps和4.25Gbps的速率，但这些速率目前已经有商业化的产品。 事实上，光纤信道有许多特点是千兆位网络所需要的。它提供了一个可以被有效利用的高带宽并且延迟问题很小。光纤信道还可以扩展到可以用来创建非常大的网络的节点，这是光纤信道与HIPPI相比最主要的优势。最后，光纤信道标准提供了四种类别的服务，因此它至少可以解决千兆位网络的部分质量服务（QoS）问题。 下图为千兆以太网的协议结构： 五、交换式局域网 1.交换式局域网的特点 （1）独占传输通道，独占带宽；网络的总带宽通常为各个交换端口带宽之和。（2）允许多对站点同时通信，所以交换式网络大大地提高了网络的利用率。（3）灵活的接口速度；在交换机上可以配置10Mbps、100Mbps或者10Mbps/100Mbps。（4）高度的可扩充性和网络延展性。（5）易于管理、便于调整网络负载的分布，有效地利用网络带宽。（6）交换网可以构造“虚拟网络”，通过网络管理功能或其他软件可以按业务分类或其他规则把（7）网络站点分为若干个逻辑工作组，每一个工作组就是一个虚拟网。虚拟网的构成与站点所在的物理位置无关。（8）交换式局域网可以与现有网络兼容（9）局域网交换机具有自动转换帧格式的功能，因此它能够互连不同标准的局域网。如：在一台交换机上能集成以太网、FDDI和ATM。 2.局域网交换机的特性 交换机提供了桥接能力以及在现存网络上增加带宽的功能 用于L A N上的交换机与网桥相似，因为它们都运作在数据链路层(第2层)的M A C子层上，都检验着所有进入的网络流量的设备地址。与网桥还有一点相似，交换机保持一张有关地址的信息表，并用该信息来决定如何过滤并转发L A N流量。 而与网桥不同，交换机采用交