计算机网络基础专业知识——大脸出品

计算机网络基础

一、计算机网络基础

计算机网络：地理上分散的自主计算机通过通信线路和通信设备相互连接起来，在通信协议的控制下，进行信息交换和资源共享或协同工作的计算机系统。

计算机网络由通信子网和资源子网构成。通信子网负责计算机间的数据通信，也就是数据传输。资源子网是通过通信子网连接在一起的计算机向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源。

计算机网络的功能：信息交换、资源共享、协同工作是基本功能。

计算机网络按覆盖的地理范围分类：①局域网LAN：在有限的地理范围内的计算机或数据终端设备互相连接的通信网络。②广域网WAN：一种远距离的计算机网络，也称远程网。③城域网MAN，介于前两者之间，是规模较大的城市范围内的网络。

计算机网络的体系结构：同层进程间通信的协议以及相邻层接口统称为网络体系结构。现代计算机网络都采用了分层结构。

开放式系统互联基本参考模型是由ISO制定的标准化开放式的计算机网络层次结构模型，又称为ISO/RM模型。

※ISO/RM模型共分为七层，从下到上依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。

物理层正确利用传输介质。

数据链路层连通每个结点。

网络层选择路由。

传输层找到对方主机。

会话层指出对方实体是谁。

表示层决定用什么语言交谈。

应用层指出做什么事。

※网络通信协议：计算机之间通信时使用的一种双方都能理解的语言。

协议：计算机间通信时对传输信息内容的理解、信息表示形式以及各种情况下的应答信号都必须遵守的一个共同约定，目前常用的是TCI/IP协议，传输控制协议/网际协议。

网络通信协议三要素：语法、语义、定时。

语法解决如何进行通信的问题，如报文中内容的顺序和形式。

语义解决在哪个层次上定义的通信及其内容，如报文由哪些部分组成、哪些部分用于控制数据、哪些部分是通信内容。

定时解决何时进行通信、通信内容的先后以及通信速度。

二、局域网基本技术

网络的拓扑结构：计算机网络的拓扑结构采用从图论演变而来的“拓扑”的方法，抛开网络中的具体设备，将服务器、工作站等网络单元抽象为结点，将网络中的电脑通信媒体抽象为线，这样一个计算机网络系统就形成了点和线的几何图形，从而抽象出计算机网络系统的具

体结构。

计算机网络的拓扑结构主要由：星型、总线型、环型、树型、网状等。

星型：每个结点设备都以中心结点为中心，通过连接线与中心点相连。中心结点为控制中心，各结点的通信必须经过中心结点转接。

优点：结构简单，建网容易，便于管理和控制。

缺点：一旦中心结点出现故障，全网瘫痪。

总线型：各个节点设备通过一根总线相连，网络中所有结点工作站都通过总线传输数据。优点：结构简单灵活，可靠性高，安装使用方便，成本低。

缺点：各结点通信都通过这跟总线，线路争用现象严重，一旦总线上的任何位置被切断或短路，整个网络无法运行。

环型：网络中各结点通过一条首尾相连的通信链路连接起来，构成一个闭合环型结构网。优点：结构简单、负载能力强且均衡、可靠性高、信号流向是定向的、无信号冲突。

缺点：结点过多影响传输速率，环中任何结点发生故障，均会导致整个网络不能正常工作。树型：分级结构，像一棵倒置的树，从根部分支延伸出子分支。

优点：线路利用率高，成本低，结构简单，改善了星型结构的可靠性和扩充性。

缺点：中间层结点出现故障，下一层的结点间就不能交换信息，对根节点依赖性太大。

局域网组成：

硬件部分：

①服务器：也成为主机Host，网络中为各类用户提供服务，并实施网络的各种管理的中心单元。服务器分为文件服务器、数据库服务器、通信服务器、打印服务器等，一个计算机网络中至少要有一个文件服务器。

②工作站：网络工作站可以使共享网络资源的用户计算机，称为网络设备终端。

③通信设备：

【网络适配器】简称网卡，计算机与网络之间的物理链路，提供数据传输功能。计算机连接到网络，必须安装网卡。

【中继器】如果需要比较长的传输距离，就需要安装一个叫做“中继器”的设备，中继器可以延长网络距离，在网络数据传输中起到放大信号的作用。不仅能扩展网络距离，还可以将不同传输介质的网络连接在一起。物理层工作，对高层协议完全透明。

【集线器】是中继器的一种，它能够提供多端口服务，又叫多口中继器。它主要用来优化网络布线结构，简化网络管理。集线器是对网络进行集中管理的最小单元，像树木的主干一样，是各分支的汇集点。

【交换机】智能型集线器。采用交换技术，为所连接的设备同时建立多条专用吸纳路，当两个终端互相通信时并不影响其他终端的工作，使网络的性能大幅度提高。

通常使用第二层（数据链路层）交换机和具有路由功能的第三层（网络层）交换机。

第二层交换机主要用于小型局域网中。第三层交换机主要用于大规模局域网络。

【路由器】当两个不同类型的网络彼此相连时，就必须使用路由器。例如LANA是令牌环网，LANB是以太网，这时就可以用路由器将两个局域网连接在一起。

路由器比网桥智能性强，不仅具有传输能力，还有路径选择能力。

当一条链路不通时，路由器会选择一条好的链路完成通信。

路由器还有选择最短路径的能力。

不过其传输信息的速度比网桥慢，比较适合大型、复杂的网络连接。

【网关】当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如：以太网与一台IBM大型主机相连，必须用网关来完成这项工作。网关可以设在服务器、微机、大型机上。传输数据的速度比网桥、路由器慢。有造成网络堵塞的可能。

常见的网关：电子邮件网关。IBM主机网关。因特网网关。局域网网关。

④网络传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤等有线传输介质和红外线、激光、卫星通信等无线传输介质。

软件部分：网络操作系统，UNIX，Linux，Windows Server 2003，Novell Netware.网络应用软件如浏览器、传输软件、电子邮件管理、游戏等。

三、INTERNET基础知识

Internet最早来源于美国国防部高级研究计划局建立的一个名为ARPANet的计算机网络，该网1969年投入使用。ARPANet的一项非常重要的成果就是网际协议IP，传输控制协议TCP。

Internet使用分层的体系结构，通常称为TCP/IP协议簇，相对于OSI开放式层次体系结构，更为简单实用。它只有四个层次：网络接口层、网际层、传输层、应用层。

传输控制协议TCP:对应与OSI/RM七层中的传输层，面向连接的。数据通信前，必须先建立连接，连接后才能通信，通信结束后，终止连接。

主要功能：对网络中的计算机和通信设备进行管理，规定了信息包应该怎样分层、分组，怎样在收到信息包后重组数据，以及以何种方式在线路上传输信号。

网际协议IP:对应于OSI七层中的网络层协议，规定了所有在网上流通的数据包标准，提供跨越多个网络的单一数据包传送服务。IP的功能是无连接数据包传送、数据包路由选择、差错处理等。

Internet的核心协议是IP，它的目的是将数据从原结点传送到目的结点。为了正确的传送数据，Internet上的每个网络设备都有一个唯一的标识即IP地址。

OSI模型和TCP/IP模型对照表见书196页。

IP地址：接入因特网的计算机或路由器都有一个由授权机构分配的号码，称它为IP地址。一台主机至少有一个IP地址，这个IP地址是全网唯一的。如果一台主机有两个或多个IP地址，则该主机属于两个或多个逻辑网络，一般用作路由器。

表示IP地址：一般用32位二进制代码，分成4个字节，每个字节转换成相应的十进制，字节之间用.分隔。这种表示法叫“点分十进制表示法。”

IP地址分类：根据网络规模的大小，将IP地址分为ABCDE五类。

A:第一个字节用作网络号，最高位为0，这样只有7位表示网络号，能够表示的网络号有2的七次方=128个，因为全0和全1在地址中有特殊用途，所以去掉有特殊用途的全0和全1地址，这样就只能表示126个网络号，范围是1-126.后三个字节用作主机号，有24位可表示主机号，能够表示的主机号约为1600万台主机，大型网络。

B：前两个字节用作网络号，后两个字节用作主机号，最高位为10.最大网络路为2的14次方减2=16382；范围是128.1-139.254，可以容纳的主机数位2的十六次方减2.B类通常用于中等规模的网络。