计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
计算机网络的功能:计算机网络的功能主要表现在硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。
计算机网络的组成:计算机、网络操作系统、传输介质、应用软件。
- 局域网(LAN):连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网:以太网(Ethernet)、令牌环网(Token Ring)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。这些都将在后面详细介绍。
- 城域网(MAN) 采用IEEE802.6标准。城域网采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。ATM包括一个接口和一个协议,该协议能够在一个常规的传输信道上,在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。ATM提供一个可伸缩的主干基础设施,以便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。
- 广域网(WAN) 地理范围从几百公里到几千公里。一般租用专线,通过IMP(接口信息处理)协议和线路连接起来,构成网状结构,解决循径问题。终端连接速率一般较低,通常为9.6Kbps ̄45Mbps
- 互联网(Internet)
- 无线网
网络体系结构:网络协议(network protocol)或通信协议(communication protocol)。
- 令牌环网:传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但逻辑上仍是环形拓扑结构。结点间采用多站访问部件(Multistation Access Unit,MAU)连接在一起。MAU是一种专业化集线器,它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输,所以在工作站和MAU中没有终结器。 有一种专门的帧称为"令牌",在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包。令牌为24位长,有3个8位的域,分别是首定界符(Start Delimiter,SD)、访问控制(Access Control,AC)和终定界符(End Delimiter,ED)。首定界符是一种与众不同的信号模式,作为一种非数据信号表现出来,用途是防止它被解释成其它东西。这种独特的8位组合只能被识别为帧首标识符(SOF)。
- FDDI网(Fiber Distributed Data Interface):"光纤分布式数据接口",提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网(10Mbps)和令牌网(4或16Mbps)的能力。FDDI标准由ANSI X3T9.5标准委员会制订,为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI技术同IBM的Tokenring技术相似,并具有LAN和Tokenring所缺乏的管理、控制和可靠性措施,FDDI支持长达2KM的多模光纤。FDDI网络的主要缺点是价格同前面所介绍的"快速以太网"相比贵许多,且因为它只支持光缆和5类电缆,所以使用环境受到限制、从以太网升级更是面
- 无线局域网(Wireless Local Area Network;WLAN):采用空气作为传输介质的。无线局域网所采用的是802.11系列标准,它也是由IEEE 802标准委员会制定的。目前这一系列主要有4个标准,分别为:802.11b(ISM 2.4GHz)、802.11a (5GHz)、802.11g(ISM 2.4GHz) 和802.11z,前三个标准都是针对传输速度进行的改进,最开始推出的是802.11b,它的传输速度为11MB/s,因为它的连接速度比较低,随后推出了802.11a标准,它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容,致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用,所以在今年前些时候正式推出了兼容802.11b与802.11a两种标准的802.11g,这样原有的802.11b和802.11a两种标准的设备都可以在同一网络中使用。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。因为无线局域网的"无线"特点,致使任何进入此网络覆盖区的用户都可以轻松以临时用户身份进入网络,给网络带来了极大的不安全因素(常见的安全漏洞有:SSID广播、数据以明文传输及未采取任何认证或加密措施等)。为此802.11z标准专门就无线网络的安全性方面作了明确规定,加强了用户身份认证制度,并对传输的数据进行加密。所使用的方法/算法有:WEP(RC4-128预共享密钥,WPA/WPA2(802.11 RADIUS集中式身份认证,使用TKIP与/或AES加密算法)与WPA(预共享密钥)。
- 网桥:具有单个的输入端口和输出端口。它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据。网桥属于 OSI 模型的数据链路层;数据链路层能够进行流控制、纠错处理以及地址分配。网桥能够解析它所接受的帧,并能指导如何把数据传送到目的地。特别是它能够读取目标地址信息(MAC),并决定是否向网络的其他段转发(重发)数据包,而且,如果数据包的目标地址与源地址位于同一段,就可以把它过滤掉。当节点通过网桥传输数据时,网桥就会根据已知的 MAC 地址和它们在网络中的位置建立过滤数据库(也就是人们熟知的转发表)。网桥利用过滤数据库来决定是转发数据包还是把它过滤掉.
- TCP/IP协议:传输控制/网际协议,又叫网络通讯协议,它包括上百个各种功能的协议,如:远程登录、文件传输和电子邮件等,而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP 是Internet协议族,而不单单是TCP和IP。TCP/IP协议的基本传输单位是数据包 (datagram)。TCP协议负责把数据分成若干个数据包,并给每个数据包加上包头;IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址,这样数据找到自己要去的地方。如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况,TCP协议会自动要求数据重新传输,并重新组包。总之,IP协议保证数据的传输,TCP协议保证数据传输的质量。TCP/IP协议数据的传输基于TCP/IP协议的四层结构:应用层、传输层、网络层、接口层,数据在传输时每通过一层就要在数据上加个包头,其中的数据供接收端同一层协议使用,而在接收端,每经过一层要把用过的包头去掉,这样来保证传输数据的格式完全一致。
- IP地址基本概念:一个32位二进制数的地址,由4个8位字段组成,每个字段之间用点号隔开,用于标识TCP/IP宿主机。 每个IP地址都包含两部分:网络ID和主机ID。网络ID标识在同一个物理网络上的所有宿主机,主机ID标识该物理网络上的每一个宿主机,于是整个Internet上的每个计算机都依靠各自唯一的IP地址来标识。 IP地址构成了整个Internet的基础,它是如此重要,每一台联网的计算机无权自行设定IP地址,有一个统一的机构-IANA负责对申请的组织分配唯一的网络ID,而该组织可以对自己的网络中的每一个主机分配一个唯一的主机ID,正如一个单位无权决定自己在所属城市的街道名称和门牌号,但可以自主决定本单位内部的各个办公室编号一样。
- 静态IP与动态IP:IP地址是一个32位二进制数的地址,理论上讲,有大约40亿(2的32次方)个可能的地址组合,这似乎是一个很大的地址空间。实际上,根据网络ID和主机ID的不同位数规则,可以将IP地址分为A(7位网络ID和24位主机ID)、B(14位网络ID和16位主机ID)、C(21位网络ID和8位主机ID)三类,由于历史原因和技术发展的差异,A类地址和B类地址几乎分配殆尽,目前能够供全球各国各组织分配的只有C类地址。所以说IP地址是一种非常重要的网络资源。对于一个设立了因特网服务的组织机构,由于其主机对外开放了诸如WWW、FTP、E-mail等访问服务,通常要对外公布一个固定的IP地址,以方便用户访问。当然,数字IP不便记忆和识别,人们更习惯于通过域名来访问主机,而域名实际上仍然需要被域名服务器 (DNS)翻译为IP地址。例如,你的主页地址是www.myhost.com,用户可以方便地记忆,而对于大多数拨号上网的用户,由于其上网时间和空间的离散性,为每个用户分配一个固定的IP地址(静态IP)是非常不可取的,这将造成IP地址资源的极大浪费。因此这些用户通常会在每次拨通ISP的主机后,自动获得一个动态的IP地址,该地址当然不是任意的,而是该ISP申请的网络ID和主机ID的合法区间中的某个地址。拨号用户任意两次连接时的IP地址很可能不同,但是在每次连接时间内IP地址不变。
- 路由器:一种多端口设备,它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网,也可以采用不同的协议。路由器属于OS I 模型的第三层。网络层指导从一个网段到另一个网段的数据传输,也能指导从一种网络向另一种网络的数据传输。过去,由于过多的注意第三层或更高层的数据,如协议或逻辑地址,路由器曾经比交换机和网桥的速度慢。因此,不像网桥和第二层交换机,路由器是依赖于协议的。在它们使用某种协议转发数据前,它们必须要被设计或配置成能识别该协议。传统的独立式局域网路由器正慢慢地被支持路由功能的第三层交换机所替代。但路由器这个概念还是非常重要的。独立式路由器仍然是使用广域网技术连接远程用户的一种选择。