Internet基础知识

计算机网络萌芽于60年代，70年代美国国防部高级研究
计划局的网络ARPANTET的出现，标志着计算机网络的兴起，
80年代计算机网络继续发展和逐步完善，90年代中期以后，
随着PC机的迅速普及和受国际互连网兴起的影响，计算机局
域网应用也得到了长足的发展
一、计算机网络的定义：
利用各种通信手段，把地理上分散的，能够以相互共享资源
的方式有机的结合起来，而各自又具有独立功能的计算机系
统的集合，称为计算机网络。
二、计算机网络的功能：
1． 数据通信。服务器与客户机、终端与计算机、计算机与
计算机之间能够进行通信，相互传递数据，从而可以方便地进行信息交换、收集和处理。
2． 实现资源共享。用户可以共享数据、数据库、硬件、软件等资源。
3． 提高系统的可靠性。借助冗余和备份的手段提高系统的可靠性。
4． 提供处理功能的分布和把工作负荷均分到网内的各计算机上。
5． 通过计算机网络可对地理上分布的系统进行集中控制、对网络资源进行集中的分配和管理。
6． 提供网络用户以最佳的性能价格比。
三、计算机网络的物理构成：
计算机网络的基本组成部分如下：
1． 运行应用程序，担负数据处理的计算机系统，如服务器与客户机、主机与终端等。
2． 负责数据信息传输的网络设备、线路。包括网络交换机、集线器、网桥、路由器、调制解调
器、网络适配器（网卡）和通信线路等。
3． 网络协议软件。为了是网络内实现正常的数据通信，通信双方之间必须有一套双方都能识和共
同遵守别的规则和约定。 处于不同位置的，具有独立功能和不同资源的计算机系统，通过网络通
信设备和线路连接起来，形成计算机网络。在网络协议软件的支配下实现不同用户对网络资源的工
享。
四、计算机网络的拓扑结构：
网络拓扑结构是从拓扑学的观点来讨论网络节点的传输线路和信道的连接所构成的各种网络几何构
形。
通信子网可以设计成两种通道类型：点对点 通道和广播通道。
（1）．点对点通道。其特点是一条线路连接一对节点；两台主机常常经过几个节点相连接；报文
的传输采用存储转发方式进行。常见的拓扑结构有：星型、回路型、树型、全连接型、相交回路型
和不规则性等。
（2）．广播通道。其特点是只有一条供各个节点共享的通信信道；任意一个节点所发出的报文可
被所有其他节点接收。
五、局域网LAN、城域网MAN和广域网WAN
计算机局域网—— 局域网络（Local Area Network）是一种在小的区域范围内是各种计算机和
数据通信设备互连在一起的计算机通信网络。
局域网的典型特性是： 数据传输绿高（可到1000Mbps） 地理覆盖范围较高（0.1--25公里）；
误码率低； 价格便宜； 局域网的拓扑结构 常见局域网的拓扑结构有星型、环型、总线型和树
型。
∧ 城域网 简称MAN，基本上是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术，它可能覆盖一个城
市，可以是专用的也可以是公用的。
∧ 广域网 是一种地域跨越大的网络。可能覆盖一个国家或大的行政区域。 网络上的计算机称
为主机（host），有称端点系统。
网络分为通信子网和资源子网。通信子网负责整个网络的数据通信部分，资源子网是各种网络资源
的集合。 主机通过通信子网连接。通信子网的功能是把消息从一台主机传输到另一台主机。
交换式以太网、快速以太网和千兆以太网
以太网最早是由美国施乐公司于本世纪70年代研制出来的。以太网建立在"包广播"技术基础上。以
太网是一种局域网络，早期的局域网的传输带宽是10Mbps. 网络传输速率单位是bps，意思是每秒
多少位 标准以太网提供10Mbps的带宽，同一公共通信信道上的所有用户共享带宽。 在交换式局域
网中，每个交换式端口都是一个以太网总线，它采用星型的物理拓扑。通常，星型配置散开成树
型，可以将一个分支分裂成多个分支，其中每个分支为一个设备提供服务。 以太网使用载波侦听
多路访问/冲突检测（CSMA/CD）方法提供对电缆的访问。（CSMA/CD）指定了以太网工作站如何监
听电缆是否空闲，以及不空闲时如何回退。 冲突域就是一个CSMA/CD网络，以太网交换机的每个端
口都定义了一个单独的冲突域。当交换式端口专门供一台工作站使用时，用户的冲突域仅限于这台
工作站，称为点对点专有连接。当交换式端口通过集线器发散时，冲突域有所有通过发散而连接的
设备组成。当然专有比共享连接更好。繁忙的骨干网和服务器应该享有专有连接。
以太网的技术参数表
以太网技术 10BastT 10BaseF
标准 802．3I 802.3j
速度 10Mbps 10Mbps
介质 2对3类双绞线 2股单模或多模光纤
网段长度 100米（每个网段12个站点） 2000米
帧长度 64至1518字节 64至1518字节
拓扑 星型 星型
以太网可能使用的两种拓扑结构，总线型和星型。
快速以太网
快速以太网和以太网基本相同，他的速度比以太网快10倍。快速以太网的速度是通过提高时钟频率
和使用不同的编码方式获得的--这就要求快速以太网使用标准比以太网更高级的线。其帧结构，媒
体访问控制方式完全沿袭了802。3的基本标准。快速以太网技术与产品推出后，迅速获得了广泛的
应用，目前几乎所有的局域网产品都采用了快速以太网产品。 快速以太网提供全双工通信，它的
总带宽可以达到200Mbps--每个方向100 Mbps，全双工快速以太网仅在使用光纤和某些双绞线介质
的点对点链路有效，因为每个100Mbps的信道都是由独立的线支持的。
快速以太网的技术参数表
以太网技术 10BastT 100Base-FX
标准 802．3u 802.3u
速度 10Mbps 10Mbps
介质 2对5类双绞线 单模或多模光纤
网段长度 100米（每个网段12个站点） 2000米
帧长度 64至1518字节 64至1518字节
拓扑 星型 星型
千兆以太网
千兆以太网与快速以太网很相似，只是传输和访问速度更快，为系统扩展带宽提供了有效保障。千
兆以太网在作为骨干网络是能够在不减低性能的前提下支持更多的网络分段和节点，解决了快速以
太网转发的瓶颈问题。 千兆以太网保持了传统以太网的大部分简单特征，它使用CSMA/CD，以100
0Mbps提供全双工和半双工通信，同时保持了原有的帧格式/帧长度。它的设计目标是在对目前的以
太网环境不作大改动的情况下"顺便溶入"现有的环境。
千兆以太网的技术参数
技术 千兆以太网
标准 802．3z，802.3ab
2023/2/2 Internet基础知识
速度 1000Mbps(1 Gbps)
介质 多模光纤或单模光纤
网端长度 500米
帧长度 64至1518字节
拓扑 星型
千兆以太网对电缆的长度提出更严格的限制：要求多模/单模光纤的长度至多为500米，同轴电缆的
最大长度为25米，5类UTP为100米。千兆以太网使用光纤信道互连技术进行物理连接，吞吐量可以
达到1Gbps。
网络协议TCP/IP
传输控制协议（Transmission Control Protocol）和互连网协议（Internet Protocol）代表
位于同一个协议堆栈里的两种协议。通常，我们把它们合称TCP/IP。在网络层，IP 协议作为一种
在网络层对数据包进行路由选择的机制而运作。为达到自己的目的，IP被设计成一种"无连接"模式
的网络层协议。它提供的功能包括对网络进行"分段"处理，以及对那些需要通过特殊网络传递的报
文进行重新装配。TCP/IP可以在以太网、令牌环、FDDI等局域网结构里传输。TCP/IP是因特网和
局域网的通信基础。TCP提供出色的侦错和纠错的功能，使IP数据包可以根据需要传送。 TCP/IP
将ISO参考模型中第3层和第4层的功能结合在了一起。 TCP传输控制协议。作为一种面向连接的服
务，TCP能够提供可靠的、端对端的连接，并能提供错误控制和纠正。TCP运行在IP之上。 IP提供
的是非连接的路由服务，负责数据包的分割和组装、路由、数据封装。每一个数据包中有一个20字
节的头加在数据单元的前面。
局域网络协议标准
IEEE802委员会为局域网指定三层的体系结构及相应的标准。称为IEEE802标准。ISO吸收这个标
准，修改成ISO8802国际标准。如下： IEEE802.1--概述，体系结构和网络互连； IEEE802.2--
逻辑链路控制LLC； IEEE802.3--CSMA/CD总线网介质访问控制方法和物理层规范； IEEE802.4--
Token Bus介质访问控制方法和物理层规范； IEEE802.5--Token Ring介质访问控制方法和物理
层规范； IEEE802.6--城市地区网络访问控制方法和物理层规范； 物理层提供在物理层实体间发
送和接受比特的功能。它规定了传输截止（双绞线、同轴电缆和光纤），拓扑结构，信号编码和传
输速率等。
网络传输媒体：
网络传输媒体是收发双方之间进行通信的物理信号通路。用于局域网的网络传输媒体通常有双绞
线、同轴电缆和光纤。 在交换式网络，常用传输介质有： 双绞线是由有规则的、螺旋状排列的两
根绝缘导线组成的。一对线对起单条通信链路的作作用。单个线绞成线对可以减少线对之间的电磁
干扰。一般，将这些线队捆绑在一起，封装在较为坚硬的护套内。
1． 非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair，简称UTP）,价格便宜，连接安装方便，一般用
于一个建筑物内。 3类线和连接器设计的最高带宽为16MHz， 4类线和连接器设计的最高带宽为20
MHz， 5类线和连接器设计的最高带宽为100MHz。
2． 多模和单模光纤(Multimode and single-mode Fiber)：光纤是细和软的，能够传导光束的
媒体。有玻璃和塑料制造。 光纤具有圆柱状，有三个同心部分组成：纤芯、包层和护套。纤芯是
最内层部分，由一根或多根非常细的由玻璃或塑料制成的绞合线和纤维组成。每一根纤维都由各自
的包层包着，包层是玻璃或塑料的涂层，它具有与纤芯不同的光学特性。最外层是护套，护套是由
分层的塑料和其他附属材料制成，用来防止潮气，擦伤、压伤和其他外界带来的危害。 光纤具有
传输距离长，信号损耗小，抗干扰能力强的优点，但也有连接不方便，施工成本较高的缺点。 10B
aseFL,100BaseFL,FDDI以及ATM，主要用于骨干网。 单模光纤适合长途传输，最多可达10公里。
多模光纤比单模光纤便宜，传输距离可达2000米。
3层交换技术
90年代，大小网络之间开始大量互连，路由器被推到网络的关键位置。今天，随着服务器/客户机
结构的兴起。网络应用越来越复杂，局域网上的信息量迅猛增长，速率高，延迟小，有服务质量保
证的的业务大量出现，给主干网带来巨大的压力。任何事物都有其两面性，路由器在发挥巨大作用
的同时，也带来一些限制，由于路由器在进行数据转发时要完成"拆包打包"的功能，降低了数据传
输的速度，路由器担当起数据传输瓶颈的作用。 在路由器技术发展的同时，交换技术得到了很快
的发展，交换设备的性能和价格被广大用户所接受。交换机的功能通常由硬件结构实现，具有速度
快，可以为每一个节点提供全部网络带宽的特点。只是它工作ISO/OSI第二层的设备，不具有隔离
广播数据包的能力。 人们注意到既然交换技术可以克服网络带宽的局限，并提供灵活的网络配
置，了路由技术在目前的情况下又必不可少，那么将它们两者结合起来，扬长避短，发挥它们各自
的优点，可以使网络所面临的问题得到完美解决。于是3层交换技术出现了。 日益增长的数据分组
流量要求能够以接近线路速度并且经济实用的方式来减低传统的路由器对数据分组依次处理所带来
的传输延迟。 3层交换解决方案： 一是基于核心模型；一是基于边缘多层混合交换模型。