第1章网络基础知识

第1章网络基础知识第1章网络基础知识1.1计算机网络1.2常用通信协议1.3网络其它知识1.4本章小结第1章网络基础知识1.1计算机网络1.1.1计算机网络在信息时代的作用当前世界经济正向知识经济转变。而知识经济的两个重要特点就是信息化和全球化。要实现信息化和全球化，就必须依靠完善的网络。因此，网络技术现在已经成为信息社会发展知识经济的重要基础。当前，网络技术主要涉及三个部分，即电信网络、广电网络和计算机网络。各方面网络技术的应用改变了社会生活的方方面面，其中发展最快并起到核心作用的是计算机网络。第1章网络基础知识近年来，世界上很多国家的政府和有关工业界团体都非常热衷于研讨和拟定发展“信息高速公路”计划。“信息高速公路”是指国家信息基础设施(NationalInformationInfrastructure，简称NII)，即在全国范围内建设以现代计算机网络、数字通信技术为基础，以光纤为通信介质的主干网，连成遍布全国的大容量、高速电子信息传输系统。“信息高速公路”计划是未来实现“三网合一”的蓝图，在具体实现中还有不少技术上的困难。本书主要讨论计算机网络技术，以局域网技术为主。第1章网络基础知识1.1.2计算机网络的概念及基本特点1.计算机网络的概念所谓计算机网络，就是将不同地域的、具有独立功能的计算机、终端及附属设备利用相关的通信设备和传输线路构成的集合。通过功能完善的网络软件，使得各个计算机终端设备能够互通及交换信息，实现资源的共享。可见，计算机网络是很多计算机彼此互连，以相互通信和资源共享为目标的计算机系统。在计算机网络系统中，每台计算机都是独立的，任何一台计算机都不能干预其它计算机的工作，任何两台计算机之间没有主从关系。网络中的每台计算机终端均称为一个节点(Node)。第1章网络基础知识计算机网络技术是集计算机技术和通信技术为一体的产物。因为通信技术为计算机终端设备进行信息交换提供了途径；而计算机技术早已融合到通信技术中，并且推动了通信技术的发展。组建计算机网络的主要目的就是实现“资源共享”，当然，这些资源涵盖了整个网络中的各种硬件及软件资源。第1章网络基础知识2.网络的基本特点计算机网络的基本特点包括：(1)数据通信能力。网络中的计算机能够相互传递信息，使远距离交换数据成为现实。(2)自治性。网络系统中的计算机既互相联系又相对独立。(3)成本低、效益高。计算机用户能够享受网络的优势，在以信息价值为取向的信息社会里，信息的高速可靠传输可带来巨大的经济效益。第1章网络基础知识1.1.3计算机网络的组成计算机网络系统由硬件系统和软件系统组成。在整个网络系统中，硬件系统对于网络的性能起到了决定性的作用，而软件系统则给予硬件系统以支持，同时最大限度地发挥网络的潜力。1.网络硬件系统网络硬件设备是构成计算机网络的物质基础。一个完整的计算机网络中所包含的计算机终端设备及其相关附属设备均属于网络硬件的范畴。简单的典型计算机网络结构如图1-1所示。第1章网络基础知识图1-1简单的典型计算机网络结构服务器工作站工作站工作站传输介质连接设备第1章网络基础知识构建一个计算机网络，必需的硬件设备包括服务器、工作站和外围设备。1)服务器(Server)服务器属于计算机网络中的核心设备，它为网络用户提供服务的同时，也实施网络管理的任务。在实际应用当中，根据服务器完成任务的不同，可将其分为文件服务器、打印服务器、备份服务器等。服务器与一般计算机的不同之处主要在于它所安装的是网络操作系统，如WindowsNTServer、Windows2000Server等。大多数专用服务器是厂家专门设计生产的，它在硬件方面具有非常稳定的性能及更快的信息处理速度。第1章网络基础知识2)工作站(Workstation)工作站也称为“节点”或“客户机”，是连接到计算机网络中最主要的终端用户。利用它可以让网络用户使用网络上提供的各种资源，它的连接或故障中断对网络系统不构成影响。3)外围设备外围设备主要指连接计算机网络中服务器与工作站的连接设备，常见的如网线、网卡、集线器等，它们在网络中主要起到通信作用。第1章网络基础知识2.网络软件系统在计算机网络中，常用的网络软件主要包括：(1)网络操作系统；(2)网络通信软件；(3)网络管理及应用软件。第1章网络基础知识计算机网络的基本及最主要的功能就是工作站间的相互通信，如果无法实现通信连接，也就不能被称为网络。网络中的每个用户都可共享系统中的相关资源，但是系统必须要对用户进行必要的控制，否则就会造成网络系统的混乱、信息数据的破坏和丢失。因此，计算机网络系统需要通过必要的软件工具对网络资源进行全面的管理、调度和分配，并采取一系列的安全保密措施，防止非法用户未经授权就对网络资源进行访问，而所有这些工作主要由网络操作系统完成。网络操作系统之所以能够使计算机之间相互通信，是因为它使用了通信协议。通信协议在网络系统中扮演翻译的角色，可在不同操作系统的网络机器之间建立起沟通的桥梁。两台计算机在进行通信时必须使用相同的通信协议。第1章网络基础知识1.1.4计算机网络的功能计算机网络的功能可以在许多方面体现出来，Internet上的服务是最成功的例子。具体来说，计算机网络的功能主要包括：(1)数据通信。数据通信功能用于信息的数字化传输，这是计算机网络最基本的功能。(2)资源共享。资源共享技术可以最大限度地利用计算机网络上的各种资源，提高资源的利用率。第1章网络基础知识(3)集中管理。利用计算机网络技术，可实现管理信息系统(MIS)、办公自动化系统(OA)等日常集中管理工作，这样不但提高了工作效率，而且增加了经济效益。(4)分布式处理。利用计算机网络技术，可将大规模系统的设计及研究划分为许许多多小的模块和题目，由不同的计算机终端分别完成，然后再集中起来，解决实际应用问题。第1章网络基础知识以上有关计算机网络的功能仅是概念上的，在日常生活中，计算机网络主要具有以下几个方面的应用：(1)远程登录。远程登录功能是指允许一个地点的计算机与另一个地点的计算机进行通信，尽管它们在空间上相隔很远，但它们可运行相应的应用程序(如Telnet等)进行交互式的对话。(2)电子邮件。计算机网络可以作为通信媒介，用户可以在自己的计算机上把包括文字、声音、图形、图像等多媒体信息的电子邮件(E-mail)发送到世界各地。第1章网络基础知识(3)电子数据交换(EDI)。电子数据交换功能即“电子商务”，是计算机网络在商业领域中的一种重要应用形式。它以系统认可的数据格式，在贸易伙伴的计算机之间传输数据，代替了传统的贸易单据，从而节省了大量的人力、财力，提高了交易效率。(4)联机会议。利用计算机网络，用户可以通过个人计算机参加会议讨论。联机会议除了可以传送文字外，还可以传送声音和图像。在实际应用中，计算机网络已经渗透到国民经济以及人们日常生活的各个方面。第1章网络基础知识1.1.5计算机网络的分类计算机网络通常是按照规模大小和延伸范围来进行分类的，可划分为局域网(LAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)。局域网(LAN)的数据传输速率通常在10Mb/s以上，但其地理位置仅局限在较小的范围内(如1km左右)；城域网(MAN)的作用范围在广域网和局域网之间，其传送速率比局域网更高，但作用距离在5～50km以内；广域网(WAN)的作用范围通常为几十到几千公里，Internet可视为世界上最大的广域网。第1章网络基础知识另外，按照网络的拓扑结构来划分，计算机网络又可分为环型网、星型网和总线型网络等。按照通信传输的介质来划分，计算机网络可分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网和卫星网等。按照信号频带占用方式来划分，计算机网络可分为基带网和宽带网。按照网络使用范围来划分，计算机网络可分为公用网和专用网，例如我国的ChinaNet为公用网，它对公众开放。以上这些分类标准都只能反映网络某方面的特征，只要大概了解就行了。第1章网络基础知识1.2常用通信协议1.2.1TCP/IP协议TCP/IP协议全称为“传输控制协议和互连网协议”，是目前Internet中最常用的一种网络协议，也是国际互联网的基础。TCP/IP协议的目的是使不同厂家生产的计算机能在各种网络环境下运行。TCP/IP是一种可选择路由的通信协议。它具有很强的灵活性，可支持任意规模的网络，几乎可连接所有的服务器和工作站。但其灵活性也给它的使用带来了一些不便，例如它的设置和管理比IPX/SPX兼容协议、NetBEUI协议都要困难和复杂一些。第1章网络基础知识通常意义上的TCP/IP是指Internet上的协议族，而不单单是TCP和IP协议。它包括上百个各种功能的协议，如远程登录(Telnet)、文件传输(FTP)、电子邮件(POP3)等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个最基本的协议。在计算机上设置TCP/IP协议需要一个“IP地址”、一个“子网掩码”、一个“默认网关”和一个“主机名”，因此其设置相对复杂一点。不过，WindowsNT中提供了一个名为动态主机配置协议(DHCP)的工具，它可自动为客户机分配连入网络时所需的信息，减轻了连网的负担，并避免了出错。当然，DHCP所拥有的功能必须要有DHCP服务器才能实现。而IPX/SPX和NetBEUI不需要进行配置即可使用，操作就相对简单一点。第1章网络基础知识1.2.2NetBEUI协议NetBEUI的全称是NetBIOSExtendedUserInterface，就是“NetBIOS扩充用户接口”的意思。其中NetBIOS是指“网络基本输入/输出系统”。NetBEUI是专门为由几台到百余台PC机所组成的单网段部门级小型局域网而设计的，它不具有跨网段工作的功能，即NetBEUI不具备路由功能。由于它使用令牌环(TokenRing)型的结构，采用广播方式来发送消息，因此最多只能允许连接200个节点。NetBEUI不能应用到广域网中，只限于小型局域网内使用，不能单独使用它构建由多个局域网组成的大型网络。它的优点是效率高、速度快、内存开销少并易于实现。第1章网络基础知识微软公司将NetBEUI作为其客户机/服务器(Client/Server)网络系统的基本通信协议，在WindowsNT中缺省使用该协议。Windows95/98客户机如果不安装NetBEUI协议是不能登录NT域的。NetBEUI占用内存最少，在网络中基本不需要任何配置，但是不能用它连接Internet。第1章网络基础知识1.2.3IPX/SPX及其兼容协议IPX/SPX(InternetworkPacketEXchange/SequenctialPacketEXchange，即网络互连包交换/顺序包交换协议)是Novell公司开发的通信协议集，是在NovellNetWare网络操作系统中使用的一种重要的网络协议。1.IPX/SPX及其兼容协议的特点及应用IPX/SPX及其兼容协议与NetBEUI协议相比就显得比较庞大，它在开始设计之初就考虑了多网段问题，因此该协议具有强大的路由功能，在复杂环境下具有很强的适应性，特别适合于大型网络的使用。当用户端接入NetWare服务器时，IPX/SPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novell网络环境中，一般不使用IPX/SPX，尤其在WindowsNT网络中，无法直接使用IPX/SPX通信协议。第1章网络基础知识IPX/SPX及其兼容协议不需要任何配置，它可通过“网络地址”来识别自己的身份。Novell网络中的网络地址由两部分组成，分别是标明物理网段的“网络ID”和标明设备的“节点ID”。其中网络ID集中在NetWare服务器或路由器中，节点ID即为每个工作站网卡的ID号(网卡卡号)。所有的网络ID和节点ID的组合都是惟一的“内部IPX地址”。正是由于网络地址的惟一性，才使IPX/SPX具有较强的路由功能。第1章网络基础知识2.WindowsNT网络与IPX/SPX及其兼容协议WindowsNT中提供了两个与Novell网络兼容的协议：“NWLinkIPX/SPX兼容协