网络基础

计算机网络

    计算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。

1、网络通信设备

    网络通信设备种类繁多,且日新月异,网络通信设备通常由网络线缆、网卡、集线器、中继器、网桥、交换机、路由器等组成。

网桥(Bridge)

    如图所示,网桥将两个相似的网络连接起来,并对网络数据的流通进行管理。它工作于数据链路层,不但能扩展网络的距离或范围,而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。网络1 和网络2 通过网桥连接后,网桥接收网络1 发送的数据包,检查数据包中的地址,如果地址属于网络1 ,它就将其放弃,相反,如果是网络2 的地址,它就继续发送给网络2.这样可利用网桥隔离信息,将同一个网络号划分成多个网段(属于同一个网络号),隔离出安全网段,防止其他网段内的用户非法访问。由于网络的分段,各网段相对独立(属于同一个网络号),一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。

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集线器( Hub )

    集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大,以扩大网络的传输距离,同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于物理层。集线器与网卡、网线等传输介质一样,属于局域网中的基础设备,采用CSMA/CD(即带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。集线器每个接口简单的收发比特,收到1就转发1,收到0就转发0,不进行碰撞检测。集线器(hub)属于纯硬件网络底层设备,基本上不具有类似于交换机的"智能记忆"能力和"学习"能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以它发送数据时都是没有针对性的,而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时,不是直接把数据发送到目的节点,而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点.

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二层交换机

              二层交换机工作于OSI模型的第2层(数据链路层),故而称为二层交换机。二层交换机可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。基本流程如下:

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    (1) 二层交换机收到以太网帧,将其源MAC与接收端口的对应关系写入MAC表,作为以后的二层转发依据。如果MAC表中已有相同表项,那么就刷新该表项的老化时间。MAC表表项采取一定的老化更新机制,老化时间内未得到刷新的表项将被删除掉;
    (2) 根据以太网帧的目的MAC去查找MAC表,如果没有找到匹配表项,那么向所有端口转发(接收端口除外);如果目的MAC是广播地址,那么向所有端口转发(接收端口除外);如果能够找到匹配表项,则向表项所示的对应端口转发,但是如果表项所示端口与收到以太网帧的端口相同,则丢弃该帧。

三层交换机

     三层交换(也称多层交换技术,或IP交换技术)是相对于传统交换概念而提出的。众所周知,传统的交换技术是在OSI网络标准模型中的第二层——数据链路层进行操作的,而三层交换技术是在网络模型中的第三层(网络层)实现了数据包的高速转发。简单地说,三层交换技术就是:二层交换技术+三层转发技术。三层交换机就是具有部分路由器功能的交换机,三层交换机的最重要目的是加快大型局域网内部的数据交换,所具有的路由功能也是为这目的服务的,能够做到一次路由,多次转发。在实际应用过程中,典型的做法是:处于同一个局域网中的各个子网的互联以及局域网中VLAN间的路由,用三层交换机来代替路由器,而只有局域网与公网互联之间要实现跨地域的网络访问时,才通过专业路由器。如图所示:

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路由器(Router)

     路由发生在第三层,即网络层。路由器又称网关设备(Gateway)是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器的路由功能来完成。因此,路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能,它能在多网络互联环境中,建立灵活的连接,可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网,路由器只接受源站或其他路由器的信息,属网络层的一种互联设备。

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2、网络通信协议

TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

                 中译名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台联网设备规定一个地址。

OSI参考模型

     开放系统互连参考模型 (Open System Interconnect 简称OSI)是国际标准化组织(ISO)和国际电报电话咨询委员会(CCITT)联合制定的开放系统互连参考模型,为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架。它从低到高分别是:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
     (1)、物理层:提供为建立、维护和拆除物理链路所需要的机械的、电气的、功能的和规程的特性;有关的物理链路上传输非结构的位流以及故障检测指示。
     (2)、数据链路层:在网络层实体间提供数据发送和接收的功能和过程;提供数据链路的流控。
     (3)、网络层:控制分组传送系统的操作、路由选择、拥护控制、网络互连等功能,它的作用是将具体的物理传送对高层透明。
     (4)、传输层:提供建立、维护和拆除传送连接的功能;选择网络层提供最合适的服务;在系统之间提供可靠的透明的数据传送,提供端到端的错误恢复和流量控制。
     (5)、会话层:提供两进程之间建立、维护和结束会话连接的功能;提供交互会话的管理功能,如三种数据流方向的控制,即一路交互、两路交替和两路同时会话模式 。
     (6)、表示层:代表应用进程协商数据表示;完成数据转换、格式化和文本压缩。
     (7)、应用层:提供OSI用户服务,例如事务处理程序、文件传送协议和网络管理等。

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TCP/IP四层参考模型

                 (1)应用层:应用层对应于OSI参考模型的高层,为用户提供所需要的各种服务。
                 (2)传输层:对应于OSI参考模型的传输层,为应用层实体提供端到端的通信功能,保证了数据包的顺序传送及数据的完整性。该层定义了两个主要的协议:传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。
                 (3)网际互联层:对应于OSI参考模型的网络层,主要解决主机到主机的通信问题。它所包含的协议设计数据包在整个网络上的逻辑传输。注重重新赋予主机一个IP地址来完成对主机的寻址,它还负责数据包在多种网络中的路由。该层有三个主要协议:网际协议(IP)、互联网组管理协议(IGMP)和互联网控制报文协议(ICMP)。
                (4)网络接入层(即主机-网络层)与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应。它负责监视数据在主机和网络之间的交换。事实上,TCP/IP本身并未定义该层的协议,而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议,然后与TCP/IP的网络接入层进行连接。地址解析协议(ARP)工作在此层,即OSI参考模型的数据链路层。

TCP/IP和OSI模型对应关系图: 

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IP地址(Internet Protocol Address)

    IP地址是指互联网协议地址,是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。

IP地址类型

    (1)、公有地址:(Public address)由Inter NIC(Internet Network Information Center因特网信息中心)负责。这些IP地址分配给注册并向Inter NIC提出申请的组织机构。通过它直接访问因特网。
    (2)、私有地址:(Private address)属于非注册地址,专门为组织机构内部使用。        

IP地址分类

    最初设计互联网络时,为了便于寻址以及层次化构造网络,每个IP地址包括两个标识码(ID),即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID,网络上的一个主机(包括网络上工作站,服务器和路由器等)有一个主机ID与其对应。IP地址根据网络ID的不同分为5种类型,A类地址、B类地址、C类地址、D类地址和E类地址。
(1)、A类IP地址
     一个A类IP地址是指, 在IP地址的四段号码中,第一段号码为网络号码,剩下的三段号码为本地计算机的号码。地址范围1.0.0.0到127.255.255.255,内部私有地址10.0.0.0–10.255.255.255,最后一个是广播地址。子网掩码为255.0.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的3次方-2=16777214台。
(2)、B类IP地址
     一个B类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前两段号码为网络号码,剩下的两段号码为本地计算机的号码。地址地址范围128.0.0.0-191.255.255.255,内部私有地址172.16.0.0–172.31.255.255,最后一个是广播地址。子网掩码为255.255.0.0,每个网络支持的最大主机数为256的2次方-2=65534台。
(3)、C类IP地址
     一个C类IP地址是指,在IP地址的四段号码中,前三段号码为网络号码,剩下的一段号码为本地计算机的号码。地址范围192.0.0.0-223.255.255.255,内部私有地址192.168.0.0–192.168.255.255。子网掩码为255.255.255.0,每个网络支持的最大主机数为256-2=254台。
(4)、D类IP地址
     D类IP地址在历史上被叫做多播地址(multicast address),即组播地址。在以太网中,多播地址命名了一组应该在这个网络中应用接收到一个分组的站点。多播地址的最高位必须是“1110”,范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
(5)、E类IP地址
     以"llll0"开始,为将来使用保留。

常用的A、B、C3类地址明细: 

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原创文章,作者:641348038@qq.com,如若转载,请注明出处:http://www.178linux.com/63697

评论列表(1条)

  • 马哥教育
    马哥教育 2016-12-23 12:30

    能加一些自己的理解会更好~继续加油~

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