网络技术第一章.doc

1计算机网络的定义 为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作，采用通信手段，将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统。 网络协议(network protocol)，简称为协议，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 网络协议的组成要素 语法 数据与控制信息的结构或格式 。 语义 需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 同步 事件实现顺序的详细说明。 计算机网络的体系结构 计算机网络的体系结构(architecture)是计算机网络的各层及其协议的集合。 实现(implementation)是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。 体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。 TCP/IP 常被称为事实上的国际标准。 TCP/IP 是四层的体系结构：应用层、运输层、网际层和网络接口层。 但最下面的网络接口层并没有具体内容。 因此往往采取折中的办法，即综合 OSI 和 TCP/IP 的优点，采用一种只有五层协议的体系结构 。 五层协议的体系结构 应用层(application layer) 运输层(transport layer) 网络层(network layer) 数据链路层(data link layer) 物理层(physical layer) 概念辨析总结 : 实体(entity) 表示任何可发送或接收信息的硬件或软件进程。 协议是控制两个对等实体进行通信的规则的集合。 在协议的控制下，两个对等实体间的通信使得本层能够向上一层提供服务。 要实现本层协议，还需要使用下层所提供的服务。 本层的服务用户只能看见服务而无法看见下面的协议。 下面的协议对上面的服务用户是透明的。 协议是“水平的”，即协议是控制对等实体之间通信的规则。 服务是“垂直的”，即服务是由下层向上层通过层间接口提供的。 同一系统相邻两层的实体进行交互的地方，称为服务访问点 SAP (Service Access Point)。 Internet 和 Internet 的区别 以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。网络拓朴结构 在计算机网络中，把计算机、终端、通信处理机等设备抽象成点，把连接这些设备的通信线路抽象成线，并将这些点和线所构成的拓扑称为网络拓扑结构。 网络拓扑结构反映出网络的结构关系，它对于网络性能、可靠性以及建设管理成本等都具有重要影响。网络拓朴结构星 型：所有的计算机都连接到一个中心节点上。总线型：所有的计算机都连接在一根线缆上。树 型：实际上是星型拓扑的发展和补充，为分层结构。环 型：把计算机连接成一个封闭的环。 比特（bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量单位。一个比特就是二进制数字中的一个 1 或 0。 速率即数据率(Data Rate)或比特率(Bit Rate)是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是 b/s，或Kb/s, Mb/s, Gb/s 等。 计算机网络的带宽是指网络可通过的最高数据率，即每秒多少比特,或 b/s (bit/s) 。 更常用的带宽单位：l 千比每秒，即 kb/s （103 b/s）l 兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）l 吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）l 太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s） 传输时延（发送时延 ） 发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。 也就是从发送数据帧的第一个比特算起，到该帧的最后一个比特发送完毕所需的时间。 传播时延 电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。 信号传输速率（即发送速率）和信号在信道上的传播速率是完全不同的概念。 处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。 排队时延 结点缓存队列中分组排队所经历的时延。 排队时延的长短往往取决于网络中当时的通信量。 总时延 = 发送时延+传播时延+处理时延+排队时延 为了唯一的标识Internet中的每台主机，人们为每个主机分配了一个专门的地址，称为IP地址。 基于IP协议传输的数据包，必须使用IP地址来进行标识。在计算机网络中，每个被传输的数据包包含一个源IP地址和一个目的IP地址，当该数据包在网络中传输时，这两个IP地址保持不变，以确保网络设备总是能根据确定的两个IP地址，将数据包从源主机送往指定的主机。 IP地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 计算机通过子网掩码来决定IP地址中网络号和主机号字段的长度。地址规划组织委员会规定，网络掩码也同样是一个32位的二进制位串，其中网络号字段对应的二进制位用“1”表示，主机号字段对应的二进制位用“0”表示。 通过子网掩码与IP地址做逻辑与运算，就可以得到该IP地址所在的网络号。总结：IP 地址的一些重要特点(1) IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间(2) 实际上 IP 地址是标志一个主机（或路由器）和一条链路的接口。 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多归属主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。 (3) 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。 (4) 所有分配到网络号 net-id 的网络，范围很小的局域网，还是可能覆盖很大地理范围的广域网，都是平等的。 在同一个局域网上的主机或路由器的 IP 地址中的网络号必须是一样的。 路由器总是具有两个或两个以上的 IP 地址。 路由器的每一个接口都有一个 不同网络号的 IP 地址。 两个路由器直接相连的接口处，可指明也可不指明 IP 地址。如指明 IP 地址，则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊“网络” 。现在常不指明 IP 地址。 网卡（Net Interface Card，NIC）是最基础的网络设备，又称为网络适配器或网络接口卡。网卡的主要功能是将计算机处理的数据转换为能够通过介质传输的信号。 广义上网卡由网卡驱动程序和网卡硬件组成。驱动程序使网卡和网络操作系统兼容，实现计算机与网络的通信。支持硬件通过数据总线实现计算机和网卡之间的通信。 每块网卡都由全球唯一的MAC地址进行标识，用于区别不同的计算机。通常由生产厂商直接烧入网卡的EPROM中。 网卡的分类: 有线网卡与无线网卡 根据总线类型分为：PCI接口、USB、PCMCIA等。 根据支持的带宽不同分为：10Mbps、 100Mbps、 1000Mbps网卡等。 根据使用网络类型：以太网网卡、ATM网卡等。 中继器与集线器 中继器和集线器（Hub）作为物理层的网络连接设备，可以对信号进行放大和再生，从而使得物理信号的传送距离得到延长，所以它们具有在物理上扩展网络的功能。 选用集线器一般要考虑三个因素，即接口的类型、接口速率以及是否堆叠。著名品牌有TPlink、Dlink和迅捷网络等。 目前，集线器已经被性能更为优越的交换机取代。计算机网络硬件组成n 计算机n 网卡n 中继器与集线器n 网桥与交换机n 路由器n 防火墙n 无线APn 网关n 传输介质及连接器件网桥与交换机网桥又叫桥接器，是一种数据链路层存储转发设备。交换机则是一个具有流量控制能力的多端口网桥。当交换机出现以后，网桥产品已经开始淡出市场。 交换机是组建交换式局域网的主要设备。选择交换机时应考虑背板带宽、端口速率和端口数、是否具有网管功能、是否支持模块化、支持VLAN以及是否具有三层路由功能等。 路由器 路由器（Router）工作于网络层，是常用的连接不同网络的网络设备，一般用于连接外部网络（如因特网）或内部网络中的不同子网 。 用路由器隔开的网络属于不同的局域网，具有不同的网络地址。 防火墙（Fire Wall）：网络中的防护设备，如下图所示。防火墙与路由器一样，虽然在局域网网中不是必需的，但是随着局域网的应用普及化，防火墙在局域网中仍是非常必要的。 无线AP：就像有线网络中的集线器和交换机一样，在无线局域网（WLAN）中，最主要的网络设备就是无线AP（接入点） ，负责着整个无线网络客户端的连接。 网关（Gateway）又称网间连接器、