网络基础知识

电脑网络知识和作用

局域网（local area network），简称LAN，常被用于连接公司办公室或工厂里的个人计算机和工作站，以便共享资源（如打印机）和交换信息。

城域网（metropolitan area network），或者称MAN，基本上是一种大型的LAN，通常使用于LAN相似的技术。它可以覆盖一组邻近的公司办公室和一个城市，既可能是私有的也可能是公用的。

广域网(wide area network），或者称WAN,是一种跨越大的地域的网络，通常包含一个国家或州。它包含想要运行用户（即应用）程序的机器的集合。

“广域”网里包含了很多的“城域”网，“城域”网里包含了很多的“局域”网，当公司里的工作人员提到所谓的“局域”网时，你就可以联想到整个公司是一个“局域”网，一个部门也算是一个“局域”网。当这些“局域”网连接在一起，就成为“城域”网，多个“城域”网络连接在一起，就构成了“广域”网，最后构成整个因特网。因特网如果是宇宙的话，那么“广域”网可以比拟为“银河系”，你上班的公司可以算是银河中的一个“太阳系”，公司的主机呢，就是一个太阳，而你的计算机就是围绕太阳运行的一颗行星。

虚拟专用网（VPN），被定义为通过一个公用网络（通常是因特网）建立一个临时的、安全的连接，是一条穿过混乱的公用网络的安全、稳定的隧道。虚拟专用网是对企业内部网的扩展。

虚拟专用网至少应能提供如下功能：

。加密数据，以保证通过公网传输的信息即使被他人截获也不会泄露。

。信息认证和身份认证，保证信息的完整性、合法性，并能鉴别用户的身份。

。提供访问控制，不同的用户有不同的访问权限。

OSI七层模型：

建立七层模型的主要目的是为解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题。它的最大优点是将服务、接口和协议这三个概念明确地区分开来：服务说明某一层为上一层提供一些什么功能，接口说明上一层如何使用下层的服务，而协议涉及如何实现本层的服务；这样各层之间具有很强的独立性，互连网络中各实体采用什么样的协议是没有限制的，只要向上提供相同的服务并且不改变相邻层的接口就可以了。网络七层的划分也是为了使网络的不同功能模块（不同层次）分担起不同的职责，从而带来如下好处：

减轻问题的复杂程度，一旦网络发生故障，可迅速定位故障所处层次，便于查找和纠错；

在各层分别定义标准接口，使具备相同对等层的不同网络设备能实现互操作，各层之间则相对独立，一种高层协议可放在多种低层协议上运行；能有效刺激网络技术革新，因为每次更新都可以在小范围内进行，不需对整个网络动大手术；便于研究和教学。

第一层—物理层：物理层定义了通讯网络之间物理链路的电气或机械特性，以及激活、维护和关闭这条链路的各项操作。物理层特征参数包括：电压、数据传输率、最大传输距离、物理连接媒体等。

第二层—数据链路层：实际的物理链路是不可靠的，总会出现错误，数据链路层的作用就是通过一定的手段（将数据分成帧，以数据帧为单位进行传输）将有差错的物理链路转化成对上层来说没有错误的数据链路。它的特征参数包括：物理地址、网络拓朴结构、错误警告机制、所传数据帧的排序和流控等。

第三层—网络层：网络层将数据分成一定长度的分组，并在分组头中标识源和目的节点的逻辑地址，这些地址就象街区、门牌号一样，成为每个节点的标识；网络层的核心功能便是根据这些地址来获得从源到目的的路径，当有多条路径存在的情况下，还要负责进行路由选择。

第四层—传输层：提供对上层透明（不依赖于具体网络）的可靠的数据传输。如果说网络层关心的是“点到点”的逐点转递，那么可以说传输层关注的是“端到端”（源端到目的端）的最终效果。它的功能主要包括：流控、多路技术、虚电路管理和纠错及恢复等。其中多路技术使多个不同应用的数据可以通过单一的物理链路共同实现传递；虚电路是数据传递的逻辑通道，在传输层建立、维护和终止；纠错功能则可以检测错误的发生，并采取措施（如

重传）解决问题。

第五层—会话层：在网络实体间建立、管理和终止通讯应用服务请求和响应等会话。

第六层—表示层：定义了一系列代码和代码转换功能以保证源端数据在目的端同样能被识别，比如大家所熟悉的文本数据的ASCII码，表示图象的GIF或表示动画的MPEG等。

第七层——应用层：应用层是面向用户的最高层，通过软件应用实现网络与用户的直接对话，如：找到通讯对方，识别可用资源和同步操作等。

网络七层的底三层（物理层、数据链路层和网络层）通常被称作媒体层，它们不为用户所见，默默地对网络起到支撑作用，是网络工程师所研究的对象；上四层（传输层、会话层、表示层和应用层）则被称作主机层，是用户所面向和关心的内容，这些程序常常将各层的功能综合在一起，在用户面前形成一个整体。大家所熟悉的网上应用WWW、FTP、TELNET等，都是这多层功能的综合。

七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，完全可能发生变异。因此对大多数应用，我们只是将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能

网络设备：

中继器(REPEATER)，用来延长网络距离的互连设备。可以增强线路上衰减的信号，它两端即可以连接相同的传输媒体，也可以连接不同的媒体，如一头是同轴电缆另一头是双绞线。

集线器(HUB)实际上就是一个多端口的中继器，它有一个端口与主干网相连，并有多个端口连接一组工作站。它应用于使用星型拓扑结构的网络中，连接多个计算机或网络设备。HUB本身不能识别目的地址，当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时，数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯，如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽。

网桥(BRIDGE)工作在数据链路层，将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧，它可以有效地联接两个LAN，使本地通信限制在本网段内，并转发相应的信号至另一网段，网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。

冲突域的“域”是个区域的意思，这个区域里的计算机都在竞争使用同一段网线。用集线器连接的网络设备属于同一个冲突域。交换机\路由器连接的网络它们一个端口算一个冲突域所以后两者能隔离冲突

交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发过程的任务。SWITCH速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而SWITCH中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。

路由器(ROUTER)位于网络层，用于连接多个逻辑上分开的网络，几个使用不同协议和体系结构的网络。当一个子网传输到另外一个子网时，可以用路由器完成。它具有判断网络地址和选择路径的功能，过滤和分隔网络信息流。一方面能够跨越不同的物理网络类型（DDN、FDDI、以太网等等），另一方面在逻辑上将整个互连网络分割成逻辑上独立的网络单位，使网络具有一定的逻辑结构。

对于不同规模的网络，路由器作用的侧重点有所不同：

1、在主干网上，路由器的主要作用是路由选择。主干网上的路由器，必须知道到达所有下层网络的路径。这需要维护庞大的路由表，并对连接状态的变化作出尽可能迅速的反应。路由器的故障将会导致严重的信息传输问题。

2、在地区网中，路由器的主要作用是网络连接和路由选择，即连接下层各个基层网络单位——园区网，同时，负责下层网络之间的数据转发。

3、在园区网内部，路由器的主要作用是分隔子网。早期的互连网基层单位是局域网（LAN），其中所有主机处于同一个逻辑网络中。随着网络规模的不断扩大，局域网演变成以高速主干和路由器连接的多个子网所组成的园区网。在其中，各个子网在逻辑上独立，而路由器就是唯一能够分隔它们的设备，它负责子网间的报文转发和广播隔离，在边界上的路由器则负责与上层网络的连接

冲突域与广播域:

冲突域是基于第一层（物理层）而广播域是机于第二层（数据链路层）

广播域就是说如果站点发出一个广播信号后能接收到这个信号的范围。通常来说一个局域网就是一个广播域。（用路由器连接的除外）

冲突域：一个站点向另一个站点发出信号。除目的站点外，有多少站点能收到这个信号。这些站点就构成一个冲突域。（因为不是自己的东西来了。当然大家要生气起点冲突嘛）。

HUB 所有端口都在同一个广播域，冲突域内。

Swith所有端口都在同一个广播域内，而每一个端口就是一个冲突域。

网络介质：

屏蔽双绞线(STP)：STP外面由一层金属材料包裹，以减小辐射，防止信息被窃听，同时具有较高的数据传输速率，但价格较高，安装也比较复杂;适用于受电磁辐射严重、对传输质量要求较高环境。

非屏蔽双绞线(UTP)：UTP无金属屏蔽材料，只有一层绝缘胶皮包裹，价格相对便宜，组网灵活。现在使用的UTP 可分为3类、4类、五类和超五类四种。其中：3类UTP适应了以太网(10Mbps)对传输介质的要求，是早期网络中重要的传输介质; 4类UTP因标准的推出比3类晚，而传输性能与3类UTP相比并没有提高多少，所以一般较少使用;五类UTP因价廉质优而成为快速以太网(100Mbps)的首选介质;超五类UTP的用武之地是千兆位以太网(1000Mbps)。

超五类非屏蔽双绞线是在对现有五类屏蔽双绞线的部分性能加以改善后出现的电缆；

六类非屏蔽双绞线的各项参数都有大幅提高，带宽也扩展至250MHz或更高。六类双绞线在外形上和结构上与五类或超五类双绞线都有一定的差别，不仅增加了绝缘的十字骨架，将双绞线的四对线分别置于十字骨架的四个凹槽内，而且电缆的直径也更粗

双绞线两种线序：T568A与T568B的关系就是我们平常说得正线与反线。586B标准线序为橙白、橙、绿白、兰、兰白、绿、棕白、棕，就是我们说得正线序，586A的线序为绿白、绿、橙白、兰、兰白、橙、棕白、棕，就是我们说得反线

双绞线两种接发：同类设备互联使用交叉线，不同类设备互联使用直连线

DTE数据终端设备：DTE不提供时钟，但它依靠DCE提供的时钟工作

DCE数据通讯设备：DCE提供时钟

1．网卡与网卡应采用交叉线接法

2．网卡与交换机双绞线为直通线接法

3．交换机与交换机要用交叉线

FC-FC

IP地址：

IP地址使用32位二进制地址格式，为方便记忆，通常使用以点号划分的十进制来表示；

一个IP地址主要由两部分组成：一部分是用于标识该地址所从属的网络号；另一部分用于指明该网络上某个特定主机的主机号。

为了提高IP地址的使用效率，可将一个网络划分为子网：采用借位的方式，从主机位最高位开始借位变为新的

子网位，所剩余的部分则仍为主机位。这使得IP地址的结构分为三部分：网络位、子网位和主机位。

A类、B类和C类表示常规的IP地址。D类和E类地址用于多播和研究目的；

为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，如下表所示，其中A、B、C三类最为常用。

目前使用的IPv4地址使用32位的地址，即在IPv4的地址空间中有232（约43亿）个地址可用。这样的地址空间在因特网早期看来几乎是无限的，于是便将IP地址根据申请而按

类别分配给某个组织或公司，而没有考虑到IPv4地址空间最终会被用尽。

IPv4地址是按照网络的大小（所使用的IP地址数）来分类的，它的编址方案使用“类”的概念。A、B、C三类IP地址的定义很容易理解，也很容易划分，但是在实际网络规划中，它们并不利于有效地分配有限的地址空间。对于A、B类地址，很少有这么大规模的公司能够使用，而C类地址所容纳的主机数又相对太少。所以，现有类别的IP地址并不利于有效地分配有限的地址空间，不适合网络规划。

在这种情况下，人们开始致力于下一代因特网协议——IPv6的研究。由于现在IPv6的协议并不完善和成熟，还需要长期的试验验证，因此，IPv4到IPv6的完全过渡将是一个比较长的过程，在过渡期间我们仍然需要在IPv4上实现网络间的互连。而在20世纪90年代初期引入的变长子网掩码（VLSM）和无类域间路由（CIDR）等机制，作为过渡时期提高IPv4地址空间使用效率的短期解决方案起到了很好的作用。

子网掩码

1) 子网掩码的概念

子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

2) 确定子网掩码数

用于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前，必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。

子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用二进制数字“1”表示；右边是主机位，用二进制数字“0”表示。子网掩码就确定了一个IP地址的32位二进制数字中哪些是网络号、哪些是主机号。

IPv4可提供4,294,967,296个地址，IPv6将原来的32位地址空间增大到128位，数目是2的128次方。能够对地球上每平方米提供6×1023个网络地址，在可预见的将来是不会耗尽的。

路由器配置：

路由器首次配置，只能使用终端和一条串口电缆直接和它连接。对于任何一台Windows主机来说，你都可以用超级终端（Hyperterminal）容易地连接路由器。把串口电缆插入PC机上的串口（COM），另一端插入Cisco路由器上的控制台端口。启动超级终端，告诉它所用的COM口并点击OK。把连接速率设置为9600 波特，点击OK。成功连接路由器后