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计算机网络基础知识(相识网络构成原理及应用)

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发表于 2022-6-24 12:02:56 | 显示全部楼层 |阅读模式
算机网络的概念
计算机网络是计算机技术与通讯技术相结合的产物,严酷来说,计算机网络并无一个同一的定义,随着当代计算机与通讯技术的发展,以及人们思量标题的侧重点不同,对于计算机网络的含义通常有着不尽划一的明白,但是都有一个共同的基本点:计算机的互联与资源共享。一样寻常来说,我们可以将计算机网络定义为:
计算机网络是用不恻隐势的通讯线路将分散在不同地点并具有独建功能的多台计算机体系互相毗连,按照网络协议进行数据通讯,实现资源共享的信息体系。这里,"毗连"有两重含义:一是指通过传输介质和传输装备建立的物理上的毗连;二是指由一些网络软件实现的逻辑上的毗连。
与单台的计算机体系相比,计算机网络的最紧张功能就是资源共享,详细表现在以下3个方面。




计算机网络功能

(1)通讯。通讯是指在计算机之间传送数据。比方,文件传输协议(File Transfer Protocol,FTP)、电子邮件(E-mail)、网络传呼(QQ、微信)、IP电话、万维网(WWW)、公告板体系(Bulletin Board System,BBS)等。
(2)资源共享。资源共享即实现计算机硬件资源、软件资源和信息资源的异地互用。"共享"是指可以互通有无和异地使用。比方,使用异地的大型计算机进行本地计算机无法进行的计算,使用欣赏器从其他计算机中获取信息等。
(3)进步计算机体系的可靠性。在计算机网络中,各台计算机间可以互为后备,从而进步了计算机体系的可靠性。

2.计算机网络的形成与发展
计算机网络的形成与发展履历了4个阶段:




计算机网络的形成与发展

3. TCP/IP参考模子
Internet中包含的网络是各种各样的,它们的硬件构成以及运行的协议也不类似。要使大家和谐工作,必须有一个大家都公认的协议,这就是TCP/IP协议组,它的前身是ARPANET的通讯协议。由于Internet的巨大成功,TCP/IP已经成为天下公认的毕竟上的网络标准。TCP/IP模子是在物理网基础上建立的,它自下而上分成物理链路层、网络层、运输层、应用层共4层。




TCP/IP模子

TCP/IP模子自下而上各层(物理链路层、网络层、运输层、应用层)信息传输的格式分别是:比特流、帧、包(报文分组)和报文。

3.1.2 网络基本分类
计算机网络的分类标准很多,通常是按照网络覆盖的地理范围的大小分为局域网、城域网、广域网。
(1)局域网(Local Area Network,LAN)。局域网是计算机硬件在比较小的范围内由通讯线路构成的网络。它一样寻常限定在较小的地区内,通常采用有线的方式毗连起来。LAN一样寻常在间隔上不超过10 km,通常安装在一个建筑物或校园(园区)中。覆盖的地理范围从几十米至数千米。比方,一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位,将各种计算机、终端与外部装备互联成网。局域网传输速率较高,通常为10~1 000 Mb/s,由学校、单位或公司集中管理。通过局域网,各种计算机可以共享资源,如共享打印机和数据库。
(2)城域网(Metropolitan Area Network,MAN)。城域网规模范围在一座城市的范围内,覆盖的地理范围从几十千米至数百千米。城域网基本上是局域网的延伸,像一个大型的局域网,通常使用与局域网相似的技术,但是在传输介质和布线结构方面扳连范围较广。比方,满足一座城市范围内大型企业、机关、公司以及社会服务部门的计算机联网需求,实现大量用户的多媒体信息(声音方面包含语音和音乐;图形方面包含动画和视频图像;笔墨方面包含电子邮件和超文本网页等)共享。
(3)广域网(Wide Area Network,WAN)。广域网超过国界、洲界,以致覆盖环球范围,其采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。覆盖的地理范围从数百千米至数千千米,以致上万千米。它可以是一个地区或一个国家,以致天下几大洲。
网络上的计算机称为主机(Host),主机通过通讯子网毗连。通讯子网的功能是把消息从一台主机传输到另一台主机。通讯子网由传输信道和转接装备两部分构成。传输信道用于机器之间传送数据。转接装备是一种特殊的计算机,用于毗连两条以致更多条传输线。当数据从传输线到达时,转接装备必须为它选择一条传递用的输出线。
(4)互联网(Internet)。互联网即广域网、局域网及单机按照肯定的通讯协议构成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或两台以上的计算机客户端、服务端通过计算机信息技术的本领互相接洽起来的结果。互联网始于1969年的美国,又称因特网,是环球性的网络。

3.1.3 网络拓扑结构
拓扑结构是计算机网络的紧张特性。从拓扑学的观点看,网络是由一组节点(Node)和毗连节点的链路(Link)构成的。在计算机网络中,计算机作为节点,毗连计算机的通讯线路作为链路,形成计算机的地理分布和互联关系上的几何构型。这种计算机与链路之间的拓扑关系,称为计算机网络的拓扑结构。计算机网络的拓扑结构紧张有以下几种:

拓扑结构

结构图解释阐明长处缺点
总线型


通过一条传输线路将网络中全部节点毗连起来。网络中各节点都通过总线进行通讯,在同一时间只答应一对节点占用总线进行通讯

结构简单,容易实现,易扩充

故障检测比较困难。总线中任何一个节点出现线路故障,都大概造成网络瘫痪

星型


在星型拓扑结构中,每个节点都由一个单独的通讯线路与中央节点毗连。中央节点控制全网的通讯,任何两个节点之间的通讯均要通过中央节点

结构简单,实现容易,便于管理

中央节点是全网可靠性的瓶颈,中央节点一旦出现故障会造成全网瘫痪

环型




在环型拓扑结构中各节点通过通讯线路构成闭合环型。环中数据沿一个方向传输

结构简单,实现容易,传输耽误确定

每个节点与毗连节点之间的通讯线路都成为网络可靠性瓶颈。环中任何一个节点出现线路故障,都大概造成网络瘫痪

树型




树型拓扑结构可以看作星型拓扑结构的扩展。在树型拓扑结构中,节点按层次进行毗连。树型拓扑网络实用于汇集信息的应用要求





网状型




网状型拓扑结构中,节点之间的毗连是恣意的,没有规律。现在现实存在和使用的长途计算机网络的拓扑基本上都采用了网状型拓扑结构

体系可靠性高

结构复杂,必须采用路由选择算法与流量控制方法


3.1.4 网络协议基本概念
寻常地说,网络协议就是网络之间沟通、交流的桥梁,只有类似网络协议的计算机才能进行信息的沟通与交流。从专业角度定义,网络协议是计算机在网络中实现通讯时必须服从的约定,也就是通讯协议(Protocol)。网络协议紧张是对信息传输的速率、传输代码、代码结构、传输控制步骤、出错控制等做出规定并订定标准。常见的网络协议有以下几种:

(1)传输控制协议/网际协议(TCP/IP)。在现实应用中,最紧张的是TCP/IP,它是现在最盛行的商业化的协议,也是因特网使用的协议。相对于OSI,它是当前的工业标准或“毕竟的标准”,在1974年由Vinton Cerf和Robert Kahn提出。它从下至上分为4个层次:物理链路层、网络层、运输层、应用层。

(2)超文本传送协议(Hypertext Transfer Protocol,HTTP)。它是用于从WWW服务器传输超文本到本地欣赏器的传送协议。它可以使欣赏器更加高效,使网络传输减少。它不仅可保证计算机准确快速地传输超文本文档,还可确定传输文档中的哪一部分,以及哪部分内容起首表现等。HTTP是一个应用层协议,由哀求和相应构成,是一个标准的客户端/服务器模子。它的紧张特点是:

● 支持客户/服务器模式。

● 简单快速:当客户向服务器哀求服务时,只需传送哀求方法和路径。

● 机动:HTTP答应传输恣意范例的数据对象。

● 无毗连:无毗连的含义是限定每次毗连只处理一个哀求。服务器处理完客户的哀求,并收到客户的应答后,即断开毗连。

● 无状态:无状态是指协议对于变乱处理没有记忆本领。缺少状态意味着假如后续处理必要前面的信息,则它必须重传,如允许能导致每次毗连传送的数据量增大。反之,在服务器不必要先前信息时它的应答就较快。

(3)简单邮件传输协议(Simple Mail Transfer Protocol,SMTP)。SMTP是一种提供可靠且有用电子邮件传输的协议。SMTP是建立在FTP文件传输服务上的一种邮件服务,紧张用于传输体系之间的邮件信息并提供与来信有关的关照。SMTP现在已是毕竟上的在Internet传输E-mail的标准,是一个相对简单的基于文本的协议。在其之上只要指定了一条消息的一个或多个接收者(在大多数环境下被确定是存在的),然后消息文本就可以传输了。

SMTP的紧张特性之一是其能超过网络传输邮件。

3.1.5 局域网的特点、功能与基本构成
1.局域网的特点
从局域网应用角度看,局域网紧张有以下特点:
● 局域网覆盖有限的地理范围,一样寻常在几千米以内。它实用于机关、公司、校园、虎帐、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理装备联网的需求。
● 局域网具有高数据传输速率(10~10 000 Mbps)、低误码率(<10−8)的高质量数据传输环境。
● 局域网一样寻常属于一个单位全部,易于建立、维护和扩展。
● 决定局域网特性的紧张技术要素是网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法。

2.局域网的基本构成和功能
局域网由网络硬件和网络软件两部分构成。网络硬件紧张有服务器、工作站、传输介质和网络毗连部件等。工作站和服务器之间的毗连是通过传输介质和网络毗连部件来实现的。网络毗连部件紧张包括网卡、中继器、集线器和交换机等。网络软件包括网络操作体系、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等。




局域网的基本构成

(1)服务器。服务器是整个网络体系的核心,它为网络用户提供服务并管理整个网络,在其上运行的操作体系是网络操作体系(Windows Server、Linux或UNIX)。随着局域网功能的不断加强,根据服务器在网络中所承担的使命和所提供的功能不同,服务器可分为文件服务器、打印服务器和通敬佩务器。在因特网上还有Web、FTP、E-mail服务器等。在整个网络中,服务器的工作量通常是寻常工作站的几倍以致几十倍。
(2)工作站,又称客户机。客户机是指当一台计算机毗连到局域网时,这台计算机就成为局域网的一个客户机。客户机与服务器不同,服务器为网络上很多网络用户提供服务以共享它的资源,而客户机仅对操作该客户机的用户提供服务。客户机是用户和网络的接口装备,用户通过它可以与网络交换信息,共享网络资源。客户机都用具有肯定处理本领的个人计算机(Persional Computer,PC)来承担。客户机有本身的操作体系(Windows或Linux),通过运行有关的网络应用软件,访问服务器共享资源。
(3)网络适配器(Network Interface Card,NIC),也就是俗称的网卡。网卡是构成计算机局域网络体系中最基本的、最紧张的和必不可少的毗连装备,计算机紧张通过网卡接入局域网络。网卡除了起到物理接口作用外,还控制数据帧的发送和接收。
(4)传输介质。现在常用的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤和无线等。
(5)网络交换机或集线器。网络交换机采用交换方式进行工作,可以或许将多条线路的端点集中毗连在一起,并支持端口工作站之间的多个并发毗连,实现多个工作站之间数据的并发传输,可以增长局域网带宽,改善局域网的性能和服务质量。集线器又叫作HUB,可以或许将多条线路的端点集中毗连在一起。集线器可分为无源和有源两种。无源集线器只负责将多条线路毗连在一起,不对信号做任何处理。有源集线用具有信号处理和信号放大功能。
除了网络硬件外,网络软件也是局域网的一个紧张构成部分。现在常见的网络操作体系紧张有UNIX、Windows Server、Linux等。

3.1.6 广域网的概念和构成
(1)广域网。

概念

广域网(Wide Area Network,WAN)是覆盖地理范围相对较广的数据通讯网络。它常使用公共网络体系(如电信局、广电局等)提供的便利条件进行传输,可以分布在一个城市、一个国家,以致跨过很多国家分布到环球

特点

  • 广域网可以不断扩展,以满足超过广阔地域的多个地点、每个地点都有多个计算机之间联网的必要。
  • 广域网还应有充足的本领,使得相连的多个计算机能同时通讯。
  • 几个不同地域的局域网(包括长途单机)经公共网络相互毗连也可构成一个广域网。因此,路由选择技术和不同网络的互联技术也是广域网技术的紧张构成部分
构成
一样寻常由主机[Host,偶然也称端体系(End System)]和通讯子网[Communication Subnet,简称子网(Subnet)]构成,子网用于在主机之间传递信息。将网络的通讯(子网)和应用(主机)分离,可以简化整个网络的计划。在很多广域网中,一样寻常由公共网络充当通讯子网,它包括两个构成部分:传输线和交换节点。传输线用来在计算机之间传送比特流;交换节点偶然也叫作分组交换节点、节点交换机,用于毗连两个或多个传输线。数据沿输入线到达交换节点后,交换节点必须为其选择输出线并将其输出。节点交换机实验分组存储转发的功能。节点之间是点到点的毗连

服务
广域网所提供的服务有数据报服务和虚电路服务两种。广域网向上提供的服务有无毗连的网络服务和面向毗连的网络服务。


(2)网关。

概念
网关(协议转换器)是互联网络中操作在TCP/IP网络层之上具有协议转换功能的办法,之以是称为办法是由于网关不肯定是一台装备,还有大概是可以或许毗连不同网络的软硬件结合的产品,也有大概是在一台主机中实现网关功能。网关工作在TCP/IP模子中的高层

作用
网关用于具有不同结构的网络互连,所毗连的网络可以使用不同的格式、通讯协议或结构

特点
具有高层协议的转换功能,它可以接收一种协议格式的数据包,在转发之前将它转换为另一种协议

位置
网关可以设在服务器、微机或大型机上。网关通常是安装在路由器内部的软件

分类
网关紧张分为协议网关、应用网关和安全网关3种

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