網絡基礎知識

什麼是局域網

　　局部區域網絡(local area network)通常簡稱爲"局域網",縮寫爲L A N 。局域網是結構複雜程度最低的計算機網絡。局域網僅是在同一地點上經網絡連在一起的一組計算機。局域網通常捱得很近，它是目前應用最廣泛的一類網絡。通常將具有如下特徵的網稱爲局域網。
　　1 ）網絡所覆蓋的地理範圍比較小。通常不超過幾十公里，甚至只在一幢建築或一個房間內。
　　2 ）信息的傳輸速率比較高,其範圍自1 M b p s 到1 0 M b p s ,近來已達到1 0 0 M b p s 。而廣域網運行時的傳輸率一般爲2400bps 、9600bps 或者38.4kbps 、56.64kbps 。專用線路也只能達到1.544Mbps 。
　　3 ）網絡的經營權和管理權屬於某個單位。


什麼是廣域網

　　廣域網(wide area network, WA N )它是影響廣泛的複雜網絡系統。
　　WA N 由兩個以上的L A N 構成，這些L A N 間的連接可以穿越3 0 m i l e *以上的距離。大型的WA N可以由各大洲的許多L A N 和M A N 組成。最廣爲人知的WA N 就是I n t e r n e t ，它由全球成千上萬的L A N 和WA N 組成。
　　有時L A N 、M A N 和WA N 間的邊界非常不明顯，很難確定L A N 在何處終止、M A N 或WA N在何處開始。但是可以通過四種網絡特性-通信介質、協議、拓撲以及私有網和公共網間的邊界點來確定網絡的類型。通信介質是指用來連接計算機和網絡的電纜、光纖電纜、無線電波或微波。通常L A N 結束在通信介質改變的地方，如從基於電線的電纜轉變爲光纖。電線電纜的L A N 通常通過光纖電纜與其他的L A N 連接。

什麼是網橋

　　網橋這種設備看上去有點像中繼器。它具有單個的輸入端口和輸出端口。它與中繼器的不同之處就在於它能夠解析它收發的數據。網橋屬於O S I 模型的數據鏈路層；數據鏈路層能夠進行流控制、糾錯處理以及地址分配。網橋能夠解析它所接受的幀，並能指導如何把數據傳送到目的地。特別是它能夠讀取目標地址信息（M A C ），並決定是否向網絡的其他段轉發（重發）數據包，而且，如果數據包的目標地址與源地址位於同一段，就可以把它過濾掉。當節點通過網橋傳輸數據時，網橋就會根據已知的M A C 地址和它們在網絡中的位置建立過濾數據庫（也就是人們熟知的轉發表）。網橋利用過濾數據庫來決定是轉發數據包還是把它過濾掉.


什麼是網關

　　網關不能完全歸爲一種網絡硬件。用概括性的術語來講，它們應該是能夠連接不同網絡的軟件和硬件的結合產品。特別地，它們可以使用不同的格式、通信協議或結構連接起兩個系統。和本章前面討論的不一樣，網關實際上通過重新封裝信息以使它們能被另一個系統讀取。爲了完成這項任務，網關必須能運行在O S I 模型的幾個層上。網關必須同應用通信，建立和管理會話，傳輸已經編碼的數據，並解析邏輯和物理地址數據。
　　網關可以設在服務器、微機或大型機上。由於網關具有強大的功能並且大多數時候都和應用有關，它們比路由器的價格要貴一些。另外，由於網關的傳輸更復雜，它們傳輸數據的速度要比網橋或路由器低一些。正是由於網關較慢，它們有造成網絡堵塞的可能。然而，在某些場合，只有網關能勝任工作。在你的網絡生涯中，你很可能會在電子郵件系統環境中聽到關於網關的討論。常見的網關，包括電子郵件網關，描述如下：
　　電子郵件網關：通過這種網關可以從一種類型的系統向另一種類型的系統傳輸數據。例如，電子郵件網關可以允許使用E u d o r a 電子郵件的人與使用Group Wi s e 電子郵件的人相互通信。
　　 I B M 主機網關：通過這種網關，可以在一臺個人計算機與I B M 大型機之間建立和管理通信。
　　 因特網網關：這種網關允許並管理局域網和因特網間的接入。因特網網關可以限制某些局域網用戶訪問因特網。反之亦然。
　　 局域網網關：通過這種網關，運行不同協議或運行於O S I 模型不同層上的局域網網段間可以相互通信。路由器甚至只用一臺服務器都可以充當局域網網關。局域網網關也包括遠程訪問服務器。它允許遠程用戶通過撥號方式接入局域網。


網 絡 類 型

　　每一種網絡都要求佈線、網絡設備、文件服務器、工作站、軟件和培訓，這些要素以多種不同的方式進行綜合便可以創建與具體單位的需要和資源相適應的網絡。有些網絡的啓動成本很低，但是維護和升級的代價很高；而另有一些網絡雖然建立時耗資較大，但是易於維護、升級路徑簡單。
　　區分網絡類型的很明顯的一點就是網絡的拓撲結構。拓撲結構是指網絡的物理佈局以及其邏輯特徵。物理佈局就像是描述辦公室、建築物或校園中如何佈線的示意圖，通常稱爲電纜線路。網絡的邏輯是指信號沿電纜從一點向另一點進行傳輸的方法。
　　網絡的佈局可以分散開，電纜在網絡的各個站鋪開；或者可以是集中的，每個站都與在工作站間分派包的中央設備有物理的連接。集中佈局像是星星，工作站是星星的點；分散佈局有些像一隊登山者，每個登山者位於山的不同位置上，但都由一條很長的繩子連接着。拓撲結構的邏輯方面包括包在網絡中傳遞的路徑。
　　有三種主要的拓撲結構：總線拓撲、環形拓撲和星形拓撲。一個單位需要按照工作目的選擇網絡類型，而拓撲結構必須與所選的網絡類型相匹配。例如，有些公司使用網絡的程度比其他公司要高。公司使用的軟件應用程序的類型和數量影響了傳輸的包的數量和頻率，也就是我們常說的網絡信息流通量(network traff i c )。如果網絡用戶主要訪問字處理軟件，那麼網絡信息流通量相對就比較低，大多數工作都在工作站進行而不是在網絡上進行。客戶機/服務器結構的應用程序根據其軟件設計，會產生中等到高的網絡信息流通量。如果網絡上要經常交換如Microsoft SQL Server 或O r a c l e 數據庫文件等數據庫信息的話，也會產生中等到高的網絡信息流通量。而對於科學程序和網上出版而言，由於數據文件非常巨大，所以信息流量很高。同時，圖形密集的應用程序如不斷變化圖形的多媒體和桌面網上會議都會產生很高的網絡信息流通量。
　　網絡上主機與服務器的影響力與使用的軟件應用程序的類型密切相關。例如，如果經常訪問數據庫服務器來產生財務報表和銷售圖表，那麼它引起的網絡信息流通量肯定要比偶然訪問包含商務通信或信件模板的文件服務器要高得多。
　　當需要確定使用何種拓撲結構時，應該考慮是否有其他網絡與這個網絡連接。計算機不超過4 臺的小型商業公司的網絡拓撲肯定與一個通過WA N 與其他工地連接的工業廠區所需要的拓撲結構不同。小公司除了與外部的Internet 相連外，也許不會與其他網絡連接。而工業廠區將包含多個互連的網絡，其中也許有控制工廠機器的網絡、用於商業系統的網絡、用於科研的網絡和與其他工地相連的擴展的WA N 。有些網絡拓撲結構會提供比其他拓撲結構性能更好的網絡互連性。高流量的網絡需要高速的數據傳輸能力。網絡速度極大影響着用戶的生產率，高速對於在遠距離或WA N 上傳輸圖像、圖形和其他大型文件來說尤其重要。
　　保護數據只能由授權的用戶來訪問，也就是安全性問題，是影響網絡設計的另一個重要方面。安全的網絡使用網絡設備、密碼、控制軟件和其他技術來限制對信息和資源的訪問，還經常使用加密方法，對包加密並僅允許授權的計算機來對其解密。安全性高的網絡使用光纖電纜，使得數據給未授權用戶截取的危險降到最低。另一種安全措施是將網絡設備和服務器放在受限制的地點，如計算機房和佈線室。
　　網絡拓撲結構直接影響着網絡的潛在發展。安裝網絡後，也許要添加更多的用戶，這些用戶可能在同一間辦公室，可能在其他辦公室，或者在其他樓層。而且極有可能爲了長距離的信息訪問，需要將L A N 與WA N 連接。


網絡協議

　　一個L A N 可以由一系列的子網組成，而一個WA N ，例如I n t e r n e t ，可以由一系列的自治網絡組成。L A N 可以只使用以太網，而WA N 卻可能包括以太網、令牌環網、X .25 和其他一些網絡。通過網際協議( I P )，可以把一個包發送到L A N 的不同子網和WA N 的不同網絡上，唯一的條件就是這些網絡所使用的傳輸選項要保證能夠和T C P / I P 兼容，這些選項包括：
　　o 以太網。
　　o 令牌環網。
　　o X.25 。
　　o FDDI 。
　　o ISDN 。
　　o 幀中繼。
　　o (帶有轉換的) AT M 。
　　o 網絡傳輸頭
　　(例如，以太網)
　　I P 的基本功能是提供數據傳輸、包編址、包尋徑、分段和簡單的包錯誤檢測。通過I P 編址約定，可以成功地將數據傳輸和路由到正確的網絡或者子網。每個網絡結點具有一個3 2 位的I P 地址，它和4 8 位的M A C 地址一起協作，完成網絡通信。該地址不但標識了一個既定的網絡，而且還指明瞭是該網絡上的哪個結點。


什麼是路由器

　　路由器是一種多端口設備，它可以連接不同傳輸速率並運行於各種環境的局域網和廣域網，也可以採用不同的協議。路由器屬於O S I 模型的第三層。第2 章曾經講過，網絡層指導從一個網段到另一個網段的數據傳輸，也能指導從一種網絡向另一種網絡的數據傳輸。過去，由於過多的注意第三層或更高層的數據，如協議或邏輯地址，路由器曾經比交換機和網橋的速度慢。因此，不像網橋和第二層交換機，路由器是依賴於協議的。在它們使用某種協議轉發數據前，它們必須要被設計或配置成能識別該協議。
　　傳統的獨立式局域網路由器正慢慢地被支持路由功能的第三層交換機所替代。但路由器這個概念還是非常重要的。本節的剩餘部分講述的都是關於第三層交換機的應用。獨立式路由器仍然是使用廣域網技術連接遠程用戶的一種選擇。