专题五：计算机网络知识
1、计算机网络知识
1.1计算机网络知识概述：
计算机网络的发展：
计算机网络就是采用通信手段，将地理位置分散的，各自具备自主功能的若干台计算机有机地连接起来的一个复杂系统，这个复杂系统可用来实现通信交往、资源共享或协同工作等目标。
计算机网络是计算机技术和通信技术日益发展和密切结合的产物，其发展可分为4代：
◆第一代的计算机网络实际上是指以单台计算机为中心的远程联机系统，也称之为面向终端的计算机通信网络
◆第二代的计算机网络简称为计算机—计算机网络，它把一个计算机网络分成“通信子网”和“资源子网”两大部分
◆第三代网络指的是开放式标准化的网络，目前存在着两种占主导地位的网络体系结构TCP/IP和OSI体系结构
◆第四代网络是目前正在探讨与发展中的网络结构
功能:
计算机网络具备3大基本功能：
        通信交往，即计算机用户之间的相互通信与交往
        共享资源，包括硬件资源、软件资源、数据与信息资源
        协同工作，即计算机之间或计算机用户之间的协同工作
分类:
计算机网络根据不同的角度有不同的分类。
        按地理区域范围可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）、互联
网（Internet）
        按信息传输技术分类可分为广播式网络和点到点网络。
        按网络传输信息所采用的物理信道可分为有线网络和无线网络
        按网络的使用范围可分为公用网和专用网
        按网络的拓扑结构可分为星形网、环形网、总线网、树形网、完全连接网、交叉环形网以及不规则网。
组成:
    计算机网络由计算机硬件、软件、通信设备、通信线路（通信介质）以及数据和信息资源组成。
    另外，也可以把计算机网络分为资源子网和通信子网两个部分,通信子网负责网络信息的传输而资源子网负责信息的处理。例如，对于局域网而言，资源子网是由LAN中的各台计算机（服务器和客户机）及其外部设备组成，而通信子网则是由传输介质、网卡和网络其他连接
设备组成。
1.2网络协议和架构模型：
  网络协议（有时也称为通信协议）是指在计算机与计算机之间进行通信必须遵循的一些事先约定好的规则。网络协议必须遵循标准化的体系结构，目前主要有ISO的OSI标准和TCP/IP协议组标准。
  ISO OSI/RM层次模型
  在OSI/RM层次模型中，把网络协议规定成7层模型。
  I.    物理层
  给出了一个通信信道的物理媒体上传输原始的二进制数据流（也称比特流）时的协议。
  II.  数据链路层
  给出了把二进制数据流划分成数据帧，并依照一定规则传送与处理的协议。
  III. 网络层
  把数据帧划分成更小的“分组”，规定分组的格式，给出使分组经过通信子网正确的从源传送到目的地的协议。网络层是控制通信子网正常运行的协议，它提供两类典型的数据分组传送服务方式。
   数据报（datagram）：也称为无连接的网络服务，适宜于传送短的报文，传送速度快。
   虚电路（virtual circuit）：是基于连接的网络服务，类似于电话系统的通话。
  IV.  运输层（传输层）
  根据高层用户的请求建立起有效的网络通信连接，处理端到端之间通信的差错控制、恢复处理和流量控制问题，也可以方便的撤消与拆除网络连接。
  V.    会话层
  允许不同主机上的各种进程之间进行会话。
  VI.  表示层
  为应用层提供传输的信息在表示方面的规则与协议。
  VII. 应用层
  为各类不同的网络应用提供使用网络环境的手段，具体规定了在用户级别需要的、带有通信任务的许多常用信息服务的规则和协议。
  TCP/IP协议组
  TCP/IP协议组，也称因特网协议组，共有5层结构。
  I.   物理层
  II.  数据链路层
  III. 网络层
  用来方便的连接各种通信子网，负责路由选择合适的通信节点，使数据能从源主机发往目的地主机。其中有IP协议、ICMP（网际控制报文）协议、ARP协议、RARP协议等。
  IV.  传输层
  只存在于主机之间，提供主机之间进程与进程的有效数据传输。其中有TCP协议与UDP协
议。
  V.  应用层
  提供了各种应用程序使用的协议，如telnet协议全称FTP、HTTP等。这里的应用层对应ISO/RM的会话层、表示层和应用层。
1.3网络操作系统：
  网络操作系统是实现网络通信的有关协议以及为网络中各类用户提供网络服务的软件的集合，其主要目标是使用户能通过网络上各个计算机站点去方便而高效地享用和管理网络上的各类资源。
  网络操作系统除了具有处理机管理、存储管理、文件管理、设备管理等基本的操作系统功能，还必须具有如下两大功能。
        通过实现各类网络通信协议，提供可靠而有效的网络通信交往能力。
        通过实现各种网络命令、实用程序和应用接口，向各类用户提供网络服务功能，使用
户能根据其规定的权限去使用相应的网络资源。
  目前最流行的网络操作系统是UNIX、Linux、Windows NT Server、Novell Netware。
  Novell Netware
  也被称为Novell网。其主要特征是：
∙∙∙∙        对文件与目录进行集中管理，提供目录服务与帐户管理服务
∙∙∙∙          主要采用文件级传输信息的方式工作，并以优化方式配置和管理最重要的硬盘资源内容
∙∙∙∙          具有相对完善的一批安全性措施，包括：卷/目录/文件的管理，帐户与计费管理，用户权限、文件/目录属性限制，用户登录的站点与  时间限制等，都可以由LAN中的网络管理员进行统筹规划与管理
∙∙∙∙          提供了一类开放式的网络软件使用、安装与开发环境
∙∙∙∙          提供了共享打印服务
∙∙∙∙          对硬盘与系统采取了较多的可靠性措施
Microsoft Windows NT Server
即NT网络。1993年推出NT系统，2000年后使用Windows 2000 Server。其主要特征是：
        非常适合作为企事业单位应用服务器和数据库服务器的支持，构成客户机/服务器应用系统
        提供了域模型工作方式和工作组模型工作方式
        具有相当友善的用户使用界面
        具有相当良好的开放性
        支持多种文件系统
        采用用户登录环境文件（profile）和信任关系来加强集中管理资源和集中管理用户环境与权限
提供有一批改进网络可靠性与安全性的措施
 UNIX
UNIX系统是目前应用最广的系统平台，它重点实现以下几个方面的内容。
        文件管理
        在网上管理用户程序的分布与执行
        网络内点到点的邮件传送和文件传输
        网络内非本地的打印输出服务
1.4局域网技术
基本特征
局域网的基本特征是：
        网络的所有物理设备分布在半径不超过半公里的有限地理范围之内
        整个网络由同一个组织或机构所拥有
        在局域网中可实现相当高的数据传输速率
        网络连接相当规整，有严格的标准可遵循
 网络设备：主要有网卡、集线器Hub、重发器、网桥和交换机等设备。
◆网卡（也称网络适配器）
它与其驱动程序事实上已基本实现了网络协议中低两层的功能。
◆集线器Hub
物理层协议级的互联设备，将多个站点互联起来，也允许将多个网段连到同一个Hub。
◆重发器（也称中继器或转发器）
一种在物理层上互联网的小设备，用于放大增强信号并进行转发以保证信号可靠传输。它连接的两个网段必须是同一种类型的LAN。
◆网桥（也称桥接器）
一种在数据链路层把网段互相连接起来的设备。在网桥中可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换。
◆交换机（也称为交换器）
用来在LAN中互连多个网段，并可进行数据链路层和物理层协议转换。
传输媒体：主要采用3大类传输媒体，即双绞线、同轴电缆和光纤。
◆双绞线
一种使铜质导线相互之间按一定扭矩绞合在一起的传输媒体，类似于室内电话线。
◆同轴电缆
在LAN中主要采用细缆（适用于短距离、较少站点）和粗缆（适用于较长距离或较多站点）。
◆光纤
由单根玻璃纤维纤心、纤心的包层和塑料保护涂层所组成。按光在光纤中的传播方式可分为单模光纤和多模光纤两类。
协议标准和主要的媒体访问控制方式：
在LAN标准中主要关心物理层与数据链路层的网络标准。目前LAN有十几个协议标准，统称为ISO8802标准（或IEEE802标准）。
当前使用最广泛的LAN是以太网（ISO802.3）（Ethernet），也称为CSMA/CD总线网。其主要特征是所有LAN中的站点本质上都连接在一条公共的总线上以广播方式通信，采用带有冲突检测（CD）的载波侦听多路访问（CSMA）的媒体访问控制原理进行。
另外还有令牌环网（802.5）、令牌总线网（ISO802.4）快速以太网、FDDI光纤网和ATM交换式LAN等LAN构建方式。
1.5广域网技术
基本特征
广域网的基本特征是：
        网络中信息的传输距离相对很长，涉及到对远程计算机的存取和访问
        通常分属于多各单位或部门所有，资源子网中的各类资源与通信子网分别由各自管辖与负责
        长距离通信线路上传输速率相对较低，一般在几十kbit/s至2Mbit/s的数量级之间
        网络的相互连接结构通常不规整
 
数据通信：指的是通过通信信道在计算机之间进行数据与信息的收集、传输、交换或重新分布的一个过程。
数据通信涉及到以数字形式或者模拟形式发送数据与接收数据这两个主要环节。
数据交换一般有3中基本方式
        电路交换
        报文交换
        分组交换
网络接入技术
家庭、小型商务或小规模应用的主要接入技术：
I.      普通电话公用网的接入
II.     ISDN接入，即窄带的综合业务数字网服务

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