网络和Internet基础

网络和Internet基础一.计算机网络1网络概念2局域网3城域网4广域网5网络拓扑结构6网络协议7网络设备二.Internet简介1什么是Internet2Internet发展史3Internet功能4Internet术语一计算机网络1什么是计算机网络按照网络协议，以共享资源为主要目的将地域上分散且独立的计算机互相连接形成的集合体。特点：通信与资源共享2局域网（LAN)地理范围：10公里以内传输速度：10Mbps,Gbps连接介质：电缆（同轴电缆—500米,双绞线—100米,或光纤-2~10公里）3城域网（MAN）地理范围：几十公里~几百公里传输速度：Kbps~Mbps连接介质：光纤,微波，公共通信网4广域网（WAN）地理范围：几十公里~几万公里传输速度：Kbps连接介质：光纤,卫星，公共通信网5网络拓扑结构为便于研究复杂的计算机网络系统，把网络设备定义为节点，两个节点之间的连线定义为链路，这种几何图形就是网络拓扑结构。（1）星型拓扑所有的计算机连接到一个中心节点。从节点之间的通信必须经过中心节点。中心节点可以是功能很强的计算机，也可以是只负责数据交换的集线器。优点：●管理维护容易，只要管理中心节点。●重新配置灵活，只要关心计算机与集线器端口的连接。●故障检测合隔离方便，中心节点可以方便测试各从节点，从节点发生故障，很容易与中心节点脱开。缺点：●安装工作量大，所需的连线长。●依赖中心节点，中心节点发生故障，整个网络瘫痪。（2）总线拓扑所有的计算机连接到一根总线上。优点：●安装容易，只要拉一根总线。●电缆长度短，所有计算机都利用了总线，它只要连接到总线就可以了。●可靠性高，因为总线是无源介质，结构简单。●增删节点方便。缺点：●不易管理，故障检测和隔离困难。因为无源总线的通信处理为分布式控制，即要求各个节点能执行介质访问控制协议，自行处理通信。因此管理，故障检测和隔离也必须在各节点进行。（3）环型拓扑所有的计算机连接到一个封闭环形。实际连接时，环上是转发器，计算机连接到转发器上。优点：●初始安装容易，环形连接的线路较短。●故障检测方便，那个转发器不能转发了，只要查该转发器和相连的计算机。●因为是单向和点到点连接，非常适合光纤。缺点：●可靠性差，环上的任何故障会导致整个网络瘫痪。●增删节点工作量大，缺乏灵活性。6网络协议网络系统之间的通信是一个复杂的过程，为了通信，双方必须遵守共同的协议。为了减少协议设计和调试的复杂性，通常网络协议按结构化的层次来组织。国际标准化组织（ISOInternationalStandardOrganization）提出了开放系统互连（OSIOpenSystemInterconnect）参考模型。OSI模型本身并末确切地描述用于各层的具体服务和协议，它仅仅告诉我们每一层应该做什么。6.1ISO/OSI参考模型(1)物理层(physicallayer)物理层涉及到通信在信道上传输的原始比特(rowbit)流，这里的设计主要是处理机械的、电气的和过程的接口(RS232等)，编码方式以及物理传输介质问题。(2)数据链路层(datalinklayer)●数据链路层从网络层接收数据并准备发送。它把输入数据分装在数据帧(dataframe)里(典型帧为几十字节,几百字节或几千字节)，按顺序传送各帧。●数据链路层能检测是否出现传输错误(帧检查和),如果有错,则重传。●数据链路层确保通信双方时钟同步,采用相同的编码和解码系统.●要解决的另一个问题是流量控制。●广播式网络在数据链路层还要处理控制对共享信道的访问(处理碰撞问题)。3.网络层(network1ayer)●确定报文分组（packet）格式。●确定从源端到目的端的路由。●报文分组可能通过不同的虚电路传送到目的地，网络层必须排序和重组报文。●如果子网中出现过多报文分组，他们将相互阻塞通路，形成瓶颈。此时停传报文来解决网络拥挤问题。●网络层常常设有记账功能。●网络层必须检测不可恢复的错误，报告传输层。●由于不同网络，其报文有不同的地址段长，不同的大小，不同的生命期，网络层必须处理这些问题。4．传输层(transportlayer)●传输层的基本功能是从会话层接收数据，并且在必要时把它分成较小的单位，传递给网络层。●为会话层建立一个或多个连接。●很多主机有多道程序在运行，这意味着这些主机有多条连接进出，因此需要有某种方式来区别报文属于哪条连接。识别这些连接的信息可以放入传输层的报文头。●多路复用技术。将几个连接复用到一个网络连接上。●流量控制●错误检测●提供各种质量的服务5．会话层(sessionlayer)●会话层允许不同机器上的用户建立会话(session)关系。●会话层服务之一是管理对话。会话层允许信息同时双向传输，或任一时刻只能单向传输。若属于后者，则类似于单线铁路，会话层将记录此时该轮到哪一方了。●会话层提供了一种方法，即在数据流中插入检查点，每次网络崩溃后，仅需要重传最后一个检查点以后的数据。6．表示层(presentationlayer)表示完成层某些特定的功能，表示层以下的各层只关心可靠地传输比特流，而表示层关心的是所传输的信息的语法和语义。为了让采用不同表示法的计算机之间能进行通信，交换中使用的数据结构可以用抽象的方式来定义，并且使用标准的编码方式。表示层管理这些抽象数据结构，并且在计算机内部表示法和网络的标准表示法之间进行转换。7．应用层(applicationlayer)应用层包含大量人们普遍需要的协议（应用程序）,这些协议定义了与用户应用程序之间的接口。●网络虚拟终端(networkVirtualterminal)，编辑程序和其他所有程序都面向该虚拟终端。以对付各种不同的屏幕格式。●文件传输(FTP)。不同的文件系统有不同的文件命名原则，文本行有不同的表示方式等。不同的系统之间传输文件所需处理的各种不兼容问题。●电子邮件(X。400)。另一个应用层功能是电子邮件协议，要求处理各种不同格式的电子邮件。OSI参考模型6.2TCP／IP协议TCP／IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)是传输控制协议／互连网络协议的缩写，其目的在于能够让各种各样的计算机可以在—个共同的网络环境中运行。当前TCP／IP己成了Internet使用的协议。下图示出了TCP／IP网络的协议结构与OSI模型的对照。OSI和TCP/IP对照●网络接口层似乎与OSI的数据链路层和物理层相对应，指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。●互连网络层定义了标准的分组格式和协议，即IP协议(InternetProtocol)。互连网络层的功能就是把IP分组发到应去的地方。选择分组路由和避免阻塞是主要的设计问题。●传输层在TCP／IP模型中位于互连网络层之上，它的功能是使源端和目的端主机上的对等实体可以进行会话(和OSI的传输层一样)。这里定义了两个端到端的协议。第一个是传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)。它是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互连网上的其他机器。它把输入的字节流分成报文并传送给互连网络层。在接受端TCP把收到的报文再组装成输出流。第二个协议是用户数据报协议UDP(UserDatagramProtocol)。它是一个不可靠的无连接协议，它没有排序、检测错误和流量控制能力。检测错误、排序和流量控制游用户端自己解决。适合快速递交比准确递交更重要的应用程序，如传输语音或影像。●TCP还要处理流量控制，以避免快速发送方向低速接收方发送过多报文而使接收方无法处理。。●传输层的上面是应用层，它包含所有的高层协议。最早引入的是仿真终端协议(TELNET)、文件传输协议(FTP)和电子邮件协议(SMTP)，如图所示。仿真终端协议允许一台机器上的用户登录到远程机器上进行工作。文件传输协议提供了有效地把数据从一台机器移动到另一台机器的方法。电子邮件最初仅是一种文件传输，但是后来为它提出了专门的协议。这些年来又增加了不少协议，例如域名系统服务DNS(DomainNameService)用于把主机名映射到网络地址，NNTP协议用于传递新闻文章，HTTP协议用于在环球网(，也称万维网)上获取主页等。TCP/IP协议5网络设备（1）交换机（Switch）交换机能用于多对工作站同时进行通信，其吞吐量为Gbps级。具有流量控制功能，可提供大于20Gbps的共享内存，以对付数据突发性事件。可提供各种服务（网络管理、ATM端口管理等）。8277有两个连接光纤的端口，24个100Mbps端口。1924有两个上链100Mbps的端口，24个10Mbps端口。（2）集线器（Hub)所有连接的节点同时只能一对工作站进行通信，常见的集线器有10Mbps，100Mbps和10/100Mbps自适应几种,对于后者，其最大吞吐量100Mbps。（3）网络适配器（NetworkAdapter，NetworkInterfaceCard）网络适配器又称网卡。网卡包含了MAC地址、信息的传送情况等重要信息，这些信息在网上流动。网卡还能检测冲突和重发。在局域网上的服务器和工作站都必须装备网卡，通信线通过网卡把局域网上的计算机连接起来。通常网卡上有两个接口用于连接同轴电缆，另一个接口作为双绞线的插座。也有的网卡只有一个接口，例如只有同轴电缆接口，而没有双绞线插座，因此在选择网卡时应注意。网卡安装要占用主机部分资源，主要是I/O端口地址和中断级别，要注意不要与其他扩展板（声卡，VCD卡）发生冲突。（4）路由器（Router）路由器用来连接两个以上的不同的网络，具有选择路由的功能。当两个局域网的工作站之间传递信息时可能有多条路径可走，路由器能选择一条最短路径。另外，当一条路径阻塞时，它会选择另一条路径。路由器工作在网络(Network)层，路由器总是与高层协议有关的，例如，支持TCP/IP或XNS或DECnet等。路由器还能分拆和组装报文。路由器有静态和动态之分。静态路由器建立一张路由表，当网络发生变化时，除非网管员干预，路由表不会发生变化。适合于小型网络。动态路由表能根据网络的最新变化自动更新路由表，并能使用某种复杂的算法选择最佳路径，这需要网络协议组件的支持（CISCOInteriorGatewayRoutingProtocol,IGRP;UNIXRoutingInformationProtocol,RIP）。二.Internet简介1.什么是Internet●Internet是一个全球最大的计算机网络●它奉行奉献、平等、自由、开放的原则●是全球最大的信息资源库,是人类的巨大财富●它改变了人类的生活方式，对世界带来了巨大的冲击波●必须清除网上垃圾（色情、暴力和犯罪等）●必须增强网络安全意识，加强网络安全管理2.Internet的发展史本世纪60年代末期，美国国防部对建立和使用计算机网络产生兴趣。ARPA(AdvancedReasearchProjectsAgency)投资进行多种连网技术的研究。到了70年代末期，ARPA已经有若干个计算机网络在运行，同时使用一个称为ARPANET的广域网。ARPA意识到：每个网络连接一组计算机，但在不同网络中的计算机却无法通信。ARPA开始研究一种新的方法将局域网和广域网的用户连起来成为网际网（Internetwork）,Internetwork通常缩略为Internet。80年代初期，Internet已发展成为一个运行稳定的网络，并且美国军方开始使用TCP/IP软件。在ARPA研究Internet的同时，一些大学的计算机科学系向美国国家科学基金会NSF（NationalScienceFoundation）递交一个研究项目，该项目就是后来的CSNET。1985年NSF宣布要把100所大学的科研人员连到Internet上，该网络拥有五个超级计算机中心组成的广域网，并且连到Internet上，该网络称为SFNET。Internet的出现