網路基礎總匯
 

什麼是局域網

　　局部區域網路(local area network)通常簡稱為"局域網",縮寫為L A N 。


局域網是結構複雜程度最低的電腦網路。局域網僅是在同一地點上經網路連在一起的一組電腦。


局域網通常挨得很近，它是目前應用最廣泛的一類網路。通常將具有如下特徵的網稱為局域網。

　　1 ）網路所覆蓋的地理範圍比較小。通常不超過幾十公里，甚至只在一幢建築或一個房間
內。
　　2 ）訊息的傳輸速率比較高,其範圍自1 M b p s 到1 0 M b p s ,近來已達到1 0 0 M b p s 。而廣域網執行時的傳輸率一般為2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。專用線路也只能達到1.544Mbps 。



　　3 ）網路的經營權和管理權屬於某個單位。

什麼是廣域網


　　廣域網(wide area network, WA N )它是影響廣泛的複雜網路系統。
　　WA N 由兩個以上的L A N 構成，這些L A N 間的連接可以穿越3 0 m i l e *以上的距離。大型的WA N可以由各大洲的許多L A N 和M A N 組成。最廣為人知的WA N 就是I n t e r n e t ，它由全球成千上萬的L A N 和WA N 組成。



　　有時L A N 、M A N 和WA N 間的邊界非常不明顯，很難確定L A N 在何處終止、M A N 或WA N在何處開始。但是可以通過四種網路特性-通信介質、協議、拓撲以及私有網和公共網間的邊界點來確定網路的類型。通信介質是指用來連接電腦和網路的電纜、光纖電纜、無線電波或微波。通常L A N 結束在通信介質改變的地方，如從基於電線的電纜轉變為光纖。電線電纜的L A N 通常通過光纖電纜與其他的L A N 連接。


什麼是網橋

　　網橋這種設備看上去有點像中繼器。它具有單個的輸入連接阜和輸出連接阜。它與中繼器的不同之處就在於它能夠解析它收發的資料。網橋屬於O S I 模型的資料鏈路層；資料鏈路層能夠進行流控制、糾錯處理以及地址分配。


網橋能夠解析它所接受的幀，並能指導如何把資料傳送到目的地。特別是它能夠讀取目標地址訊息（M A C ），並決定是否向網路的其他段轉發（重發）資料包，而且，如果資料包的目標地址與源地址位於同一段，就可以把它過濾掉。當節點通過網橋傳輸資料時，網橋就會根據已知的M A C 地址和它們在網路中的位置建立過濾資料庫（也就是人們熟知的轉發表）。網橋利用過濾資料庫來決定是轉發資料包還是把它過濾掉.
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什麼是網關

　　網關不能完全歸為一種網路硬體。用概括性的術語來講，它們應該是能夠連接不同網路的軟件和硬體的結合產品。



特別地，它們可以使用不同的格式、通信協議或結構連接起兩個系統。和本章前面討論的不一樣，網關實際上通過重新封裝訊息以使它們能被另一個系統讀取。



為了完成這項任務，網關必須能執行在O S I 模型的幾個層上。網關必須同應用通信，建立和管理會話，傳輸已經編碼的資料，並解析邏輯和物理地址資料。



　　網關可以設在服務器、微機或大型機上。由於網關具有強大的功能並且大多數時候都和應用有關，它們比路由器的價格要貴一些。



另外，由於網關的傳輸更複雜，它們傳輸資料的速度要比網橋或路由器低一些。正是由於網關較慢，它們有造成網路堵塞的可能。



然而，在某些場合，只有網關能勝任工作。在你的網路生涯中，你很可能會在電子郵件系統環境中聽到關於網關的討論。常見的網關，包括電子郵件網關，描述如下：

　　o 電子郵件網關：通過這種網關可以從一種類型的系統向另一種類型的系統傳輸資料。例如，電子郵件網關可　　　以允許使用E u d o r a 電子郵件的人與使用Group Wi s e 電子郵件的人相互通信。


　　o I B M 主機網關：通過這種網關，可以在一台個人電腦與I B M 大型機之間建立和管理通信。
　　o 因特網網關：



這種網關允許並管理局域網和因特網間的接入。因特網網關可以限制某些局域網用戶訪問因特　　　網。反之亦然。


　　o 局域網網關：
通過這種網關，執行不同協議或執行於O S I 模型不同層上的局域網網段間可以相互通信。



路　　　由器甚至只用一台服務器都可以充當局域網網關。局域網網關也包括遠端訪問服務器。

它允許遠端用戶通過　　　撥號方式接入局域網。


網 絡 類 型

　　每一種網路都要求布線、網路設備、文件服務器、工作站、軟件和培訓，這些要素以多
種不同的方式進行綜合便可以創建與具體單位的需要和資源相適應的網路。



有些網路的啟動
成本很低，但是維護和升級的代價很高；而另有一些網路雖然建立時耗資較大，但是易於維
護、升級路徑簡單。



　　區分網路類型的很明顯的一點就是網路的拓撲結構。拓撲結構是指網路的物理佈局以及
其邏輯特徵。



物理佈局就像是描述辦公室、建築物或校園中如何布線的示意圖，通常稱為電
纜線路。網路的邏輯是指信號沿電纜從一點向另一點進行傳輸的方法。


　　網路的佈局可以分散開，電纜在網路的各個站鋪開；或者可以是集中的，每個站都與在
工作站間分派包的中央設備有物理的連接。



集中佈局像是星星，工作站是星星的點；分散佈
局有些像一隊登山者，每個登山者位於山的不同位置上，但都由一條很長的繩子連接著。拓
撲結構的邏輯方面包括包在網路中傳遞的路徑。



　　有三種主要的拓撲結構：總線拓撲、環形拓撲和星形拓撲。


一個單位需要按照工作目的
選擇網路類型，而拓撲結構必須與所選的網路類型相匹配。


例如，有些公司使用網路的程度


比其他公司要高。公司使用的軟件應用程式的類型和數量影響了傳輸的包的數量和頻率，也
就是我們常說的網路訊息流通量(network traff i c )。


如果網路用戶主要訪問字處理軟件，那麼網路訊息流通量相對就比較低，大多數工作都在工作站進行而不是在網路上進行。



客戶機/服務器結構的應用程式根據其軟件設計，會產生中等到高的網路訊息流通量。



如果網路上要經常交換如Microsoft SQL Server 或O r a c l e 資料庫文件等資料庫訊息的話，也會產生中等到高的網路訊息流通量。而對於科學程式和網上出版而言，由於資料文件非常巨大，所以訊息流量很高。



同時，圖形密集的應用程式如不斷變化圖形的多媒體和桌面網上會議都會產生很高的網路訊息流通量。



　　網路上主機與服務器的影響力與使用的軟件應用程式的類型密切相關。


例如，如果經常
訪問資料庫服務器來產生財務報表和銷售圖表，那麼它引起的網路訊息流通量肯定要比偶然
訪問包含商務通信或信件模板的文件服務器要高得多。



　　當需要確定使用何種拓撲結構時，應該考慮是否有其他網路與這個網路連接。


電腦不
超過4 台的小型商業公司的網路拓撲肯定與一個通過WA N 與其他工地連接的工業廠區所需要
的拓撲結構不同。小公司除了與外部的Internet 相連外，也許不會與其他網路連接。


而工業
廠區將包含多個互連的網路，其中也許有控制工廠機器的網路、用於商業系統的網路、用於科研的網路和與其他工地相連的擴展的WA N 。



有些網路拓撲結構會提供比其他拓撲結構性能更好的網路互連性。


高流量的網路需要高速的資料傳輸能力。網路速度極大影響著用戶的生產率，高速對於
在遠距離或WA N 上傳輸圖像、圖形和其他大型文件來說尤其重要。


　　保護資料只能由授權的用戶來訪問，也就是安全性問題，是影響網路設計的另一個重要
方面。


安全的網路使用網路設備、密碼、控制軟件和其他技術來限制對訊息和資源的訪問，
還經常使用加密方法，對包加密並僅允許授權的電腦來對其解密。安全性高的網路使用光
纖電纜，使得資料給未授權用戶截取的危險降到最低。


另一種安全措施是將網路設備和服務
器放在受限制的地點，如電腦房和布線室。


　　網路拓撲結構直接影響著網路的潛在發展。安裝網路後，也許要新增更多的用戶，這些
用戶可能在同一間辦公室，可能在其他辦公室，或者在其他樓層。而且極有可能為了長距離
的訊息訪問，需要將L A N 與WA N 連接。



網路協議

　　一個L A N 可以由一系列的子網組成，而一個WA N ，例如I n t e r n e t ，可以由一系列的自治網路組成。


L A N 可以只使用以太網，而WA N 卻可能包括以太網、令牌環網、X .25 和其他一些網路。通過網際協議( I P )，可以把一個包發送到L A N 的不同子網和WA N 的不同網路上，唯一的條件就是這些網路所使用的傳輸選項要保證能夠和T C P / I P 相容，這些選項包括：



　　o 以太網。
　　o 令牌環網。
　　o X.25 。
　　o FDDI 。
　　o ISDN 。
　　o 幀中繼。
　　o (帶有轉換的) AT M 。
　　網路傳輸頭
　　(例如，以太網)

　　I P 的基本功能是提供資料傳輸、包編址、包尋徑、分段和簡單的包錯誤檢測。通過I P 編址約定，可以成功地將資料傳輸和路由到正確的網路或者子網。


每個網路結點具有一個3 2 位的I P 地址，它和4 8 位的M A C 地址一起協作，完成網路通信。該地址不但標識了一個既定的網路，而且還指明了是該網路上的哪個結點
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TCP/IP協議



　　TCP/IP協議(Transfer Control Protocol/Internet Protocol)叫做傳輸控制/網際協議，又叫網路通訊協議，它包括上百個各種功能的協議，如：遠端登入、文件傳輸和電子郵件等，而TCP協議和IP協議是保證資料完整傳輸的兩個基本的重要協議。通常說TCP/IP是Internet協議族，而不單單是TCP和IP。


　　TCP/IP協議的基本傳輸單位是資料包 (datagram)。



TCP協議負責把資料分成若干個資料包，並給每個資料包加上包頭；IP協議在每個包頭上再加上接收端主機地址，這樣資料找到自己要去的地方。如果傳輸過程中出現資料丟失、資料失真等情況，TCP協議會自動要求資料重新傳輸，並重新組包。總之，IP協議保證資料的傳輸，TCP協議保證資料傳輸的質量。

　　TCP/IP協議資料的傳輸基於TCP/IP協議的四層結構：應用層、傳輸層、網路層、接頭層，資料在傳輸時每通過一層就要在資料上加個包頭，其中的資料供接收端同一層協議使用，而在接收端，每經過一層要把用過的包頭去掉，這樣來保證傳輸資料的格式完全一致。
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IP 地址
　　1. IP地址基本概念


　　Internet依靠TCP/IP協議，在全球範圍內實現不同硬體結構、不同操作系統、不同網路系統的互連。在Internet上，每一個節點都依靠唯一的IP地址互相區分和相互連系。

IP地址是一個32位二進制數的地址,由4個8位字段組成，每個字段之間用點號隔開,用於標識TCP/IP宿主機。



　　每個IP地址都包含兩部分:網路ID和主機ID。網路ID標識在同一個物理網路上的所有宿主機，主機ID標識該物理網路上的每一個宿主機，於是整個Internet上的每個電腦都依靠各自唯一的IP地址來標識。


　　IP地址構成了整個Internet的基礎，它是如此重要，每一台聯網的電腦無權自行設定IP地址，有一個統一的機構-IANA負責對申請的組織分配唯一的網路ID,而該組織可以對自己的網路中的每一個主機分配一個唯一的主機ID，正如一個單位無權決定自己在所屬城市的街道名稱和門牌號，但可以自主決定本單位內部的各個辦公室編號一樣。


　　2. 靜態IP與動態IP
　　IP地址是一個32位二進制數的地址，理論上講,有大約40億（2的32次方）個可能的地址組合，這似乎是一個很大的地址空間。實際上，根據網路ID和主機ID的不同位數規則，可以將IP地址分為A（7位網路ID和24位主機ID）、B（14位網路ID和16位主機ID）、C（21位網路ID和8位主機ID）三類，由於歷史原因和技術發展的差異，A類地址和B類地址幾乎分配殆盡，目前能夠供全球各國各組織分配的只有C類地址。所以說IP地址是一種非常重要的網路資源。



　　對於一個設立了因特網服務的組織機構，由於其主機對外開放了諸如WWW、FTP、E-mail等訪問服務，通常要對外公佈一個固定的IP地址，以方便用戶訪問。當然，數位IP不便記憶和識別，人們更習慣於通過域名來訪問主機，而域名實際上仍然需要被域名服務器（DNS）翻譯為IP地址。例如，你的主頁地址是http://www.myhost.com，用戶可以...��大浪費。



因此這些用戶通常會在每次撥通ISP的主機後，自動獲得一個動態的IP地址，該地址當然不是任意的，而是該ISP申請的網路ID和主機ID的合法區間中的某個地址。撥號用戶任意兩次連接時的IP地址很可能不同，但是在每次連接時間內IP地址不變。
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什麼是路由器

　　路由器是一種多連接阜設備，它可以連接不同傳輸速率並執行於各種環境的局域網和廣域網，也可以採用不同的協議。路由器屬於O S I 模型的第三層。第2 章曾經講過，網路層指導從一個網段到另一個網段的資料傳輸，也能指導從一種網路向另一種網路的資料傳輸。過去，由於過多的注意第三層或更高層的資料，如協議或邏輯地址，路由器曾經比交換機和網橋的速度慢。因此，不像網橋和第二層交換機，路由器是依賴於協議的。在它們使用某種協議轉發資料前，它們必須要被設計或配置成能識別該協議。
　　傳統的獨立式局域網路由器正慢慢地被支持路由功能的第三層交換機所替代。但路由器這個概念還是非常重要的。本節的剩餘部分講述的都是關於第三層交換機的應用。獨立式路由器仍然是使用廣域網技術連接遠端用戶的一種選擇