Internet基础知识

什么是计算机网络

计算机网络是将地理位置不同并具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路互连在一起，在网络软件管理下实现网络资源共享和相互通信的整个系统。

计算机网络的发展史

共分为三个阶段

第一阶段，由单个为中心的远程联机系统构成面向终端的“计算机网络”。

第二阶段，多个主计算机通过通信线路互连的计算机网络。（以太网、广域网）

第三阶段，遵循国际标准化协议的计算机网络，国际互联网——Internet。

计算机网络的分类

按距离分：

广域网（W AN）几十~几千公里

局域网（ALN）几米~几公里

城域网（MAN）（在W AN与LAN之间）

按通讯介质分：

有线网：（同轴电缆、双绞线、光纤）

无线网：（无线电波）

按通讯速率分：

低速网（300bps~1.4bps）

中速网（1.5bps~45bps）

高速网50bps以上

按通信协议分：

CSMA/CD协议网

X.25协议网

TCP/IP协议网

按拓扑结构划分

总线型网络

星形网络

环形网络

树状网络

混合型网络等

按使用性质划分：

公用网

专用网

计算机网络的组成

从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成，计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。

从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网和资源子网两个子网。

计算机网络的功能：

资源共享：是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心的功能。可以使网络中各单位的资源互通有无、分工协作，大大提高系统资源的利用率。

数据传输：是计算机网络最基本的功能，是实现其他功能的基础。主要完成网络中各个节点之间的通信。

分布式数据处理：将分散在各个计算机系统中的资源进行集中控制与管理，从而将复杂的问题，交给多个计算机分别同时进行处理，以提高工作效率。

提高系统的可靠性：在计算机网络系统中，可以通过结构化和模块化设计将大的、复杂的任务分别交给几台计算机处理，用多台计算机提供冗余，以使其可靠性大大提高，当某台计算机发生故障，不至于影响整个系统中其他计算机的正常工作，使被损坏的数据和信息能得到恢复。

计算机网络的硬件

主体设备：称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器）和工作站（客户机）两类。

连接设备：网卡、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机、网关

传输介质：是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。

根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有线传输介质和无线传输介质。

有线传输介质：指用来传输电或光信号的导线或光纤。有线介质技术成熟、性能稳定、成本较低，是目前局域网中使用最多的介质。有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。

无线传输的主要形式有无线电频率通信、红外通信、微波通信和卫星通信等。

通常，评价一种传输介质的性能指标主要包括以下内容：

传输距离：数据的最大传输距离；

抗干扰性：传输介质防止噪声干扰的能力。

简单的网络连接：准备工作：布线、双绞线网线的制作、安装网卡及驱动程序、设置计

算机网络标识、设置互连使用的协议。

网络的拓扑结构：网络中各个节点相互连接的方法和形式被称为网络拓扑。网络拓扑结构主要有以下几种类型：

总线拓扑

环型拓扑

星型拓扑

网状拓扑

数据通信的基本概念

通信：从一地向另外一地传递消息。消息是信息的表现形式，也是信息的载体。

信号：是消息的具体表现形式。在通信系统中，信号分为数字信号和模拟信号，其中数字信号是离散变化；模拟信号是随时间连续变化的。

信源：消息的发生地，其作用是把各种可能的消息转换成原始电信号。

信宿：消息的接收地，其作用是复原原始信号并转换成相应的消息。

信道：信号传输的通道。

信道带宽：信道所占据的频率范围，即信道所能通过的信号最高和最低频率之差。

数据率：在数据通信过程中数据在单位时间内的传输量，单位是位/秒。

误码率：数据在传输系统中被传错的概率，它是衡量数据传输中可靠性的指标。

公式：误码率=被传错的比特数/所有传输的比特数

通信方式

单工方式：指在接收方和发送方之间只能进行单一方向的信息传输

半双工方式:指使用同一条传输线既可以作为输入线又可以作为输出线，虽然数据线可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时发送和接收数据。

全双工方式：指数据的接收和发送分别由两条不同的传输线传输。而且通信双方都能在同一时刻进行发送和接收数据。

网络协议

数据交换、资源共享是计算机网络的最终目的。要保证有条不紊地进行数据交换，合理地共享资源，各个独立的计算机系统之间必须达成某种默契，严格遵守事先约定好的一整套通信规程，包括严格规定要交换的数据格式、控制信息的格式和控制功能以及通信过程中事件执行的顺序等。这些通信规程我们称之为网络协议。

网络协议的三个要素

语法：即用户数据与控制信息的结构或格式；

语义：即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

时序：是对事件实现顺序的详细说明。

网络体系结构

计算机网络的协议是按照层次结构模型来组织的，我们将网络层次结构模型与计算机网络各层协议的集合称为网络的体系结构或参考模型。

世界上第一个网络体系结构是IBM公司于1974年提出的，命名为“系统网络体系结构SNA”。在此之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构，如DEC公司的“数字网络体系结构DNA”、Honeywell公司的“分布式系统体系结构DSA”等。

OSI参考模型

OSI参考模型将网络的功能划分为7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

物理层：将比特流送到物理媒体上传送，即相当于“对上一层的每一步应该怎样利用物理媒体？”。

数据链路层：在链路上无差错的传送帧，即相当于“每一步该怎么走？”。

网络层：分组交换和路由选择，即相当于“走哪条路可到达该处？”。

传输层：从端到端经网络透明地传送报文，即相当于“对方在何处？”。

会话层：会话的管理与数据传输的同步，即相当于“轮到谁讲话和从何处讲？”。

表示层：数据格式的转换，即相当于“对方看起来像什么？”。

应用层：与用户应用进程的接口，即相当于“做什么？”。

OSI参考模型的网络功能可分为三组，下两层解决网络信道问题，第三、四层解决传输服务问题，上三层处理应用进程的访问，解决应用进程通信问题。

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较

TCP/IP参考模型中没有数据链路层和物理层，只有网络与数据链路层的接口，可以使用各种现有的链路层、物理层协议。TCP/IP模型的网际层（也称互联层）对应于OSI模型的网络层，包括IP（网际协议）、ICMP（网际控制报文协议）、IGMP（网际组报文协议）以及ARP（地址解析协议），这些协议处理信息的路由以及主机地址解析。传输层对应于OSI模型的传输层，包括TCP（传输控制协议）和UDP（用户数据报协议），这些协议负责提供流控制、错误校验和排序服务，完成源到目标间的传输任务。应用层对应于OSI模型的应用层、表示层和会话层，它包括了所有的高层协议，并且不断有新的协议加入。

常用的应用层协议

超文本传输协议HTTP，用来传递制作的网页文件。

文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能。

电子邮件协议SMTP,用于实现互联网中电子邮件传送功能。

网络终端协议TELNET，用于实现互联网中远程登录功能。

域名服务DNS，用于实现网络设备名字到IP地址的映射服务。

路由信息协议RIP，用于网络设备之间交换路由信息。