Internet基礎(chǔ)知識

計算機網(wǎng)絡(luò)萌芽于60年代，70年代美國國防部高級研究
計劃局的網(wǎng)絡(luò)ARPANTET的出現(xiàn)，標志著計算機網(wǎng)絡(luò)的興起，
80年代計算機網(wǎng)絡(luò)繼續(xù)發(fā)展和逐步完善，90年代中期以后，
隨著PC機的迅速普及和受國際互連網(wǎng)興起的影響，計算機局
域網(wǎng)應用也得到了長足的發(fā)展
一、計算機網(wǎng)絡(luò)的定義：
利用各種通信手段，把地理上分散的，能夠以相互共享資源
的方式有機的結(jié)合起來，而各自又具有獨立功能的計算機系
統(tǒng)的集合，稱為計算機網(wǎng)絡(luò)。
二、計算機網(wǎng)絡(luò)的功能：
1． 數(shù)據(jù)通信。服務器與客戶機、終端與計算機、計算機與
計算機之間能夠進行通信，相互傳遞數(shù)據(jù)，從而可以方便地進行信息交換、收集和處理。
2． 實現(xiàn)資源共享。用戶可以共享數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫、硬件、軟件等資源。
3． 提高系統(tǒng)的可靠性。借助冗余和備份的手段提高系統(tǒng)的可靠性。
4． 提供處理功能的分布和把工作負荷均分到網(wǎng)內(nèi)的各計算機上。
5． 通過計算機網(wǎng)絡(luò)可對地理上分布的系統(tǒng)進行集中控制、對網(wǎng)絡(luò)資源進行集中的分配和管理。
6． 提供網(wǎng)絡(luò)用戶以最佳的性能價格比。
三、計算機網(wǎng)絡(luò)的物理構(gòu)成：
計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成部分如下：
1． 運行應用程序，擔負數(shù)據(jù)處理的計算機系統(tǒng)，如服務器與客戶機、主機與終端等。
2． 負責數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備、線路。包括網(wǎng)絡(luò)交換機、集線器、網(wǎng)橋、路由器、調(diào)制解調(diào)
器、網(wǎng)絡(luò)適配器（網(wǎng)卡）和通信線路等。
3． 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件。為了是網(wǎng)絡(luò)內(nèi)實現(xiàn)正常的數(shù)據(jù)通信，通信雙方之間必須有一套雙方都能識和共
同遵守別的規(guī)則和約定。 處于不同位置的，具有獨立功能和不同資源的計算機系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)通
信設(shè)備和線路連接起來，形成計算機網(wǎng)絡(luò)。在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件的支配下實現(xiàn)不同用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的工
享。
四、計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)：
網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是從拓撲學的觀點來討論網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的傳輸線路和信道的連接所構(gòu)成的各種網(wǎng)絡(luò)幾何構(gòu)
形。
通信子網(wǎng)可以設(shè)計成兩種通道類型：點對點 通道和廣播通道。
（1）．點對點通道。其特點是一條線路連接一對節(jié)點；兩臺主機常常經(jīng)過幾個節(jié)點相連接；報文
的傳輸采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)方式進行。常見的拓撲結(jié)構(gòu)有：星型、回路型、樹型、全連接型、相交回路型
和不規(guī)則性等。
（2）．廣播通道。其特點是只有一條供各個節(jié)點共享的通信信道；任意一個節(jié)點所發(fā)出的報文可
被所有其他節(jié)點接收。
五、局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN和廣域網(wǎng)WAN
計算機局域網(wǎng)—— 局域網(wǎng)絡(luò)（Local Area Network）是一種在小的區(qū)域范圍內(nèi)是各種計算機和
數(shù)據(jù)通信設(shè)備互連在一起的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。
局域網(wǎng)的典型特性是： 數(shù)據(jù)傳輸綠高（可到1000Mbps） 地理覆蓋范圍較高（0.1--25公里）；
誤碼率低； 價格便宜； 局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu) 常見局域網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)有星型、環(huán)型、總線型和樹
型。
∧ 城域網(wǎng) 簡稱MAN，基本上是一種大型的LAN，通常使用與LAN相似的技術(shù)，它可能覆蓋一個城
市，可以是專用的也可以是公用的。
∧ 廣域網(wǎng) 是一種地域跨越大的網(wǎng)絡(luò)。可能覆蓋一個國家或大的行政區(qū)域。 網(wǎng)絡(luò)上的計算機稱
為主機（host），有稱端點系統(tǒng)。
網(wǎng)絡(luò)分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)。通信子網(wǎng)負責整個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信部分，資源子網(wǎng)是各種網(wǎng)絡(luò)資源
的集合。 主機通過通信子網(wǎng)連接。通信子網(wǎng)的功能是把消息從一臺主機傳輸?shù)搅硪慌_主機。
交換式以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)和千兆以太網(wǎng)
以太網(wǎng)最早是由美國施樂公司于本世紀70年代研制出來的。以太網(wǎng)建立在"包廣播"技術(shù)基礎(chǔ)上。以
太網(wǎng)是一種局域網(wǎng)絡(luò)，早期的局域網(wǎng)的傳輸帶寬是10Mbps. 網(wǎng)絡(luò)傳輸速率單位是bps，意思是每秒
多少位 標準以太網(wǎng)提供10Mbps的帶寬，同一公共通信信道上的所有用戶共享帶寬。 在交換式局域
網(wǎng)中，每個交換式端口都是一個以太網(wǎng)總線，它采用星型的物理拓撲。通常，星型配置散開成樹
型，可以將一個分支分裂成多個分支，其中每個分支為一個設(shè)備提供服務。 以太網(wǎng)使用載波偵聽
多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD）方法提供對電纜的訪問。（CSMA/CD）指定了以太網(wǎng)工作站如何監(jiān)
聽電纜是否空閑，以及不空閑時如何回退。 沖突域就是一個CSMA/CD網(wǎng)絡(luò)，以太網(wǎng)交換機的每個端
口都定義了一個單獨的沖突域。當交換式端口專門供一臺工作站使用時，用戶的沖突域僅限于這臺
工作站，稱為點對點專有連接。當交換式端口通過集線器發(fā)散時，沖突域有所有通過發(fā)散而連接的
設(shè)備組成。當然專有比共享連接更好。繁忙的骨干網(wǎng)和服務器應該享有專有連接。
以太網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)表
以太網(wǎng)技術(shù) 10BastT 10BaseF
標準 802．3I 802.3j
速度 10Mbps 10Mbps
介質(zhì) 2對3類雙絞線 2股單?；蚨嗄９饫w
網(wǎng)段長度 100米（每個網(wǎng)段12個站點） 2000米
幀長度 64至1518字節(jié) 64至1518字節(jié)
拓撲 星型 星型
以太網(wǎng)可能使用的兩種拓撲結(jié)構(gòu)，總線型和星型。
快速以太網(wǎng)
快速以太網(wǎng)和以太網(wǎng)基本相同，他的速度比以太網(wǎng)快10倍。快速以太網(wǎng)的速度是通過提高時鐘頻率
和使用不同的編碼方式獲得的--這就要求快速以太網(wǎng)使用標準比以太網(wǎng)更高級的線。其幀結(jié)構(gòu)，媒
體訪問控制方式完全沿襲了802。3的基本標準?？焖僖蕴W(wǎng)技術(shù)與產(chǎn)品推出后，迅速獲得了廣泛的
應用，目前幾乎所有的局域網(wǎng)產(chǎn)品都采用了快速以太網(wǎng)產(chǎn)品。 快速以太網(wǎng)提供全雙工通信，它的
總帶寬可以達到200Mbps--每個方向100 Mbps，全雙工快速以太網(wǎng)僅在使用光纖和某些雙絞線介質(zhì)
的點對點鏈路有效，因為每個100Mbps的信道都是由獨立的線支持的。
快速以太網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)表
以太網(wǎng)技術(shù) 10BastT 100Base-FX
標準 802．3u 802.3u
速度 10Mbps 10Mbps
介質(zhì) 2對5類雙絞線 單?；蚨嗄９饫w
網(wǎng)段長度 100米（每個網(wǎng)段12個站點） 2000米
幀長度 64至1518字節(jié) 64至1518字節(jié)
拓撲 星型 星型
千兆以太網(wǎng)
千兆以太網(wǎng)與快速以太網(wǎng)很相似，只是傳輸和訪問速度更快，為系統(tǒng)擴展帶寬提供了有效保障。千
兆以太網(wǎng)在作為骨干網(wǎng)絡(luò)是能夠在不減低性能的前提下支持更多的網(wǎng)絡(luò)分段和節(jié)點，解決了快速以
太網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)的瓶頸問題。 千兆以太網(wǎng)保持了傳統(tǒng)以太網(wǎng)的大部分簡單特征，它使用CSMA/CD，以100
0Mbps提供全雙工和半雙工通信，同時保持了原有的幀格式/幀長度。它的設(shè)計目標是在對目前的以
太網(wǎng)環(huán)境不作大改動的情況下"順便溶入"現(xiàn)有的環(huán)境。
千兆以太網(wǎng)的技術(shù)參數(shù)
技術(shù) 千兆以太網(wǎng)
標準 802．3z，802.3ab
2023/2/2 Internet基礎(chǔ)知識
速度 1000Mbps(1 Gbps)
介質(zhì) 多模光纖或單模光纖
網(wǎng)端長度 500米
幀長度 64至1518字節(jié)
拓撲 星型
千兆以太網(wǎng)對電纜的長度提出更嚴格的限制：要求多模/單模光纖的長度至多為500米，同軸電纜的
最大長度為25米，5類UTP為100米。千兆以太網(wǎng)使用光纖信道互連技術(shù)進行物理連接，吞吐量可以
達到1Gbps。
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TCP/IP
傳輸控制協(xié)議（Transmission Control Protocol）和互連網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol）代表
位于同一個協(xié)議堆棧里的兩種協(xié)議。通常，我們把它們合稱TCP/IP。在網(wǎng)絡(luò)層，IP 協(xié)議作為一種
在網(wǎng)絡(luò)層對數(shù)據(jù)包進行路由選擇的機制而運作。為達到自己的目的，IP被設(shè)計成一種"無連接"模式
的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議。它提供的功能包括對網(wǎng)絡(luò)進行"分段"處理，以及對那些需要通過特殊網(wǎng)絡(luò)傳遞的報
文進行重新裝配。TCP/IP可以在以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI等局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)里傳輸。TCP/IP是因特網(wǎng)和
局域網(wǎng)的通信基礎(chǔ)。TCP提供出色的偵錯和糾錯的功能，使IP數(shù)據(jù)包可以根據(jù)需要傳送。 TCP/IP
將ISO參考模型中第3層和第4層的功能結(jié)合在了一起。 TCP傳輸控制協(xié)議。作為一種面向連接的服
務，TCP能夠提供可靠的、端對端的連接，并能提供錯誤控制和糾正。TCP運行在IP之上。 IP提供
的是非連接的路由服務，負責數(shù)據(jù)包的分割和組裝、路由、數(shù)據(jù)封裝。每一個數(shù)據(jù)包中有一個20字
節(jié)的頭加在數(shù)據(jù)單元的前面。
局域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標準
IEEE802委員會為局域網(wǎng)指定三層的體系結(jié)構(gòu)及相應的標準。稱為IEEE802標準。ISO吸收這個標
準，修改成ISO8802國際標準。如下： IEEE802.1--概述，體系結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)互連； IEEE802.2--
邏輯鏈路控制LLC； IEEE802.3--CSMA/CD總線網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法和物理層規(guī)范； IEEE802.4--
Token Bus介質(zhì)訪問控制方法和物理層規(guī)范； IEEE802.5--Token Ring介質(zhì)訪問控制方法和物理
層規(guī)范； IEEE802.6--城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)訪問控制方法和物理層規(guī)范； 物理層提供在物理層實體間發(fā)
送和接受比特的功能。它規(guī)定了傳輸截止（雙絞線、同軸電纜和光纖），拓撲結(jié)構(gòu)，信號編碼和傳
輸速率等。
網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體：
網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體是收發(fā)雙方之間進行通信的物理信號通路。用于局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸媒體通常有雙絞
線、同軸電纜和光纖。 在交換式網(wǎng)絡(luò)，常用傳輸介質(zhì)有： 雙絞線是由有規(guī)則的、螺旋狀排列的兩
根絕緣導線組成的。一對線對起單條通信鏈路的作作用。單個線絞成線對可以減少線對之間的電磁
干擾。一般，將這些線隊捆綁在一起，封裝在較為堅硬的護套內(nèi)。
1． 非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，簡稱UTP）,價格便宜，連接安裝方便，一般用
于一個建筑物內(nèi)。 3類線和連接器設(shè)計的最高帶寬為16MHz， 4類線和連接器設(shè)計的最高帶寬為20
MHz， 5類線和連接器設(shè)計的最高帶寬為100MHz。
2． 多模和單模光纖(Multimode and single-mode Fiber)：光纖是細和軟的，能夠傳導光束的
媒體。有玻璃和塑料制造。 光纖具有圓柱狀，有三個同心部分組成：纖芯、包層和護套。纖芯是
最內(nèi)層部分，由一根或多根非常細的由玻璃或塑料制成的絞合線和纖維組成。每一根纖維都由各自
的包層包著，包層是玻璃或塑料的涂層，它具有與纖芯不同的光學特性。最外層是護套，護套是由
分層的塑料和其他附屬材料制成，用來防止潮氣，擦傷、壓傷和其他外界帶來的危害。 光纖具有
傳輸距離長，信號損耗小，抗干擾能力強的優(yōu)點，但也有連接不方便，施工成本較高的缺點。 10B
aseFL,100BaseFL,FDDI以及ATM，主要用于骨干網(wǎng)。 單模光纖適合長途傳輸，最多可達10公里。
多模光纖比單模光纖便宜，傳輸距離可達2000米。
3層交換技術(shù)
90年代，大小網(wǎng)絡(luò)之間開始大量互連，路由器被推到網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵位置。今天，隨著服務器/客戶機
結(jié)構(gòu)的興起。網(wǎng)絡(luò)應用越來越復雜，局域網(wǎng)上的信息量迅猛增長，速率高，延遲小，有服務質(zhì)量保
證的的業(yè)務大量出現(xiàn)，給主干網(wǎng)帶來巨大的壓力。任何事物都有其兩面性，路由器在發(fā)揮巨大作用
的同時，也帶來一些限制，由于路由器在進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時要完成"拆包打包"的功能，降低了數(shù)據(jù)傳
輸?shù)乃俣龋酚善鲹斊饠?shù)據(jù)傳輸瓶頸的作用。 在路由器技術(shù)發(fā)展的同時，交換技術(shù)得到了很快
的發(fā)展，交換設(shè)備的性能和價格被廣大用戶所接受。交換機的功能通常由硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)，具有速度
快，可以為每一個節(jié)點提供全部網(wǎng)絡(luò)帶寬的特點。只是它工作ISO/OSI第二層的設(shè)備，不具有隔離
廣播數(shù)據(jù)包的能力。 人們注意到既然交換技術(shù)可以克服網(wǎng)絡(luò)帶寬的局限，并提供靈活的網(wǎng)絡(luò)配
置，了路由技術(shù)在目前的情況下又必不可少，那么將它們兩者結(jié)合起來，揚長避短，發(fā)揮它們各自
的優(yōu)點，可以使網(wǎng)絡(luò)所面臨的問題得到完美解決。于是3層交換技術(shù)出現(xiàn)了。 日益增長的數(shù)據(jù)分組
流量要求能夠以接近線路速度并且經(jīng)濟實用的方式來減低傳統(tǒng)的路由器對數(shù)據(jù)分組依次處理所帶來
的傳輸延遲。 3層交換解決方案： 一是基于核心模型；一是基于邊緣多層混合交換模型。