计算机网络笔记(二)——概述

计算机网络概述

计算机网络是指将不同地理位置,具有独立功能的多台计算机及网络设备通过通信线路(包括传输介质和网络设备连接起来),在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的共同管理和协调下实现资源共享和信息传递的计算机系统。

发展历史

第一代:面向终端的计算机网络。1946年第一台数字计算机问世。

  • 以单个计算机为中心的远程联机系统。
    缺点:
    1. 可用性低,中心计算机负荷重,对终端系统响应慢、甚至崩溃;
    2.可靠性低,一旦主机瘫痪将导致整个计算机网络系统瘫痪;

第二代:分组交换式的计算机网络。

    1. 提高了可用性和可靠性;
      2. 基于通信子网,终端用户可共享其中的线路、设备资源、硬件和软件资源;
      3. 性能大大提高,传输方式采用『存储-转发』;
      4.** 缺点**:没有统一的网络体系架构和协议标准;

第三代:标准化的计算机网络

  • OSI/RM模型的七层结构
    1. 物理层:将比特流放到物理介质上传送;
    2.数据链路层:在链路上无差错地传输一帧一帧的信息;
    3.网络层:分组传输和路由选择;
    4.传输层:端到端透明地传输报文;
    5.会话层:会话管理和数据同步;
    6.表示层:进行数据格式转换;
    7.应用层:与用户应用进程的接口;
    虽然OSI/RM的诞生大大促进了计算机网络的发展,但主要表现在局域网范围。而后来的TCP/IP协议体系结构在广域网(包括互联网)应用更加广范并远超OSI/RM,成为了Internet体系结构上的实际标准。
    TCP/IP协议体系结构
    1.协议簇庞大、功能完善且实用、用户基础好;
    2.曾经的Internet投资者不会轻易放弃在TCP/IP协议体系的巨大投资;
    3.OSI/RM分层过多(会话层和表示层没有太大单独划分的必要性),而有些功能(如流量控制和差错控制等)又在多个层次中出现,实现和协调困难。

第四代:国际化的计算机网络

  • 定义:将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。
    Internet的雏形就是DARPA的ARPANET,所采用的协议标准就是TCP/IP协议规范。

下一代:物 – 物相联的网

基本组成

硬件系统

  • 计算机设备计算机、服务器、手机等
    有线网络中的:网卡、网桥、网关、Modem、交换机、路由器、硬件防火墙、硬件IDS、硬件IPS、宽带接入服务器、UPS等;
    无线网络中的:WLAN网卡、WLAN AP、WLAN路由器、WLAN交换机等;传输介质:同轴电缆、双绞线、光缆等以及无线网络中的电磁波;

软件系统

  • 各种操作系统,如计算机或服务器上的操作系统windows/linux/unix等,交换机/路由器/防火墙上的CatOS/Comware系统等;
    网络通信协议簇(TCP/IP协议簇、IEEE 802协议簇);
    各种具体网络应用的工具软件(如即时通信软件、电子邮件软件、用于VPN通信的PPTP/L2TP协议)等;

主要应用

商用应用

  • 资源共享:物理设备(打印机、传真机等)、数据文件、软件资源等
  • 网络通信:远程网络互联、远程培训、远程会议、直播等
  • 数据传输:邮件收发、文件传输等
  • 协同工作、远程访问和管理、电子商务

家庭应用

  • 通信、教育、娱乐、生活等各方面

分类

按地理范围分

  • 局域网(LAN) ,主要特点:私人服务、分布范围小、结构简单/布线容易、网络速度较快、误码率低
  • 城域网(MAN),通常是10~100公里内提供服务,一般用于提供公共服务,如城市银行系统、城市消防系统、城市邮政系统、城市有线电视/广播网络等
  • 广域网(WAN),基本特性:覆盖范围广、构建成本高、网络结构和类型复杂、传输速率低、误码率高

按网络管理模式分

  • 对等网(PTP),即网络中各成员计算机的地位都是平等的,没有管理与被管理之分。主要特性:配置简单、统一配置和管理困难、安全性差、管理成本高、性能差
  • C/S网,主要优点:集中管理和配置容易、安全性高、性能好

按传输方式分

  • 点对点传输网络采用的协议都是基于点对点通信协议的,如SLIP(串行线路Internet协议)、PPP(点对点协议)、PPPOE(基于以太网的点对点协议)、PPTP(点对点隧道协议)等
  • 广播式传输网络是一种可以仅使用由网络上的所有节点共享的公共信道进行广播传输的计算机网络,是一种一点对多点的网络结构。

拓扑结构

概念

  • 网络拓扑结构是由网络节点设备和通信介质通过物理连接所构成的逻辑结构图;
    网络拓扑结构
    是从逻辑上表示网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接方式和服务关系。
  • 节点:是指一个网络端口
  • 结点:是指一台网络设备
  • 链路:是指两个节点间的线路
  • 通路:是指从发出信息的节点到接收到信息的节点之间的一串节点和链路的组合。

星型拓扑结构

  • 基本星型拓扑结构:应用最广、实用性最好的种拓扑结构;易扩展、主要应用于以太局域网中,对应IEEE 802.3标准集;
  • 多级星型拓扑结构:通过多台交换机级联形成的,能满足更多、不同地理位置分布的用户连接和不同端口宽带需求
  • 主要优点
    1. 节点扩展、移动方便;
    2.网络传输数据快(上行通道不是共享的);
    3.维护容易(每个节点相对独立互不影响);
    主要缺点
    1.核心交换机工作负荷重;
    2.网络布线较复杂;
    3.广播传输影响网络性能;

环形拓扑结构

  • 概述:20世纪90年代刚进入国内时采用较多,应用的标准是IEEE 802.5, 基于令牌环,主要应用于采用同轴电缆作为传输介质的令牌网中;
  • 原理:在物理上是一个由一系列环接品和这些接口间的点对点链路构成的闭合环路,各站点PC通过环接口连到网上。令牌环网上运行的数据帧能被所有的站点接收到,它使用了一个称之为「令牌」(Token)的特殊的MAC控制帧(该帧中有一个比特位用来标志令牌的忙或闲),使用其沿着环路循环。
  • 优缺点:
    1.网络路径选择和网络组建简单;投资成本低;
    2.传输入速率低,最高只有16Mbps,扩展性能不好,维护困难;

总线型拓扑结构

  • 概述:该结构中所有设备通过连接器并行连接到一条传输电缆上,并在两端加装一个称为「终接器」的组件。采用IEEE 802.4标准,接入速率只有10Mps,在现在的局域网中,基本上不会用到纯粹的总线型结构网络。总线型拓扑结构通常认为是令牌总线结构,物理上是总线网,逻辑上是令牌网。与环形拓扑结构不同点是:1.传输电缆的连接方式不同,环形拓扑结构中的连接器与电缆是串联的;2.数据传输原理不同,在总线型拓扑结构中,令牌帧和数据帧是沿着根据当前网络环境自动生成的逻辑令牌还进行传输的。
  • 原理:IEEE 802.4标准下的令牌总线的介质访问控制(MAC)是根据局域网物理总线的各站点先生成一个逻辑环,每一个站点都在一个序列中被指定一个逻辑位置(注意,不是物理位置),序列中最后一个站点的后面又跟着第一个站点,以形成一个逻辑上闭合的环路。另外每个站都知道它的前继站点和它的后继站点标识。
  • 优缺点:
    1.网络结构简单、易于布线;
    2.扩展容易、维护容易;
    3.难以实现大规模扩展;

树型拓扑结构

  • 概述:一般认为树形拓扑结构是星形拓扑结构的扩展,是自上而下依次分层扩展的,就像一棵倒放的树。
  • 优缺点:
    1.易于扩展,能实现大规模的网络升级;
    1. 对根设备交换机依赖性太大;
    2.顶端的核心层设备负荷重、成本高

网状拓扑结构

  • 概述:这种结构中,各节点之间通过传输介质彼此互连。分全网状结构和半网状结构。
  • 优缺点:
    1.可靠性高、负载均衡;
    2.布线复杂且成本高;
    3.路由配置复杂

混合型拓扑结构

  • 概述:是目前大中型局域网中应用最广泛的网络拓扑结构,它要以解决单一网络拓扑结构的传输距离和连接用户数扩展的双重限制。该网络结构是指由多种结构(如星型拓扑结构、环形拓扑结构、总线型结构、网关结构)单元组成的拓扑结构,但常见的是星型拓扑结构和总线型拓扑结构结合在一起组成的。
  • 优缺点:
    1.能满足较大网络的灵活扩展,解决传输距离上的局限,解决了连接用户数量的限制;
    2.维护较为困难;

无线局域网的两种拓扑结构

  • 无线AP的Infrastructure拓扑结构,该结构简单成本低,但性能差只能单点通信,不能交换连接,连接用户较少(5个以内),主要用于小型家庭和SOHO网络中。
  • 无线AP的Ad-Hoc拓扑结构,该结构与有线网络中的星型交换模式差不多,除了各无线用户需要安装无线网卡处,还需要一个用于集中连接各无线用户的无线AP(它相当于有线网络中的集线器)。

 

计算机网络概述知识脑图

02计算机网络概述

02计算机网络概述

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