网络基础

KornLee

声明:想陆续转发些关于网络基础方面的帖子,希望对兄弟们有所帮助,如果版主觉得太菜,尽管删除;)

局域网的基本组成

一、局域网的特征：

　　局域网分布范围小，投资少，配置简单等，具有如下特征：
　　1．传输速率高：一般为1Mbps--20Mbps，光纤高速网可100Mbps，1000MbpS
　　2．支持传输介质种类多。
　　3．通信处理一般由网卡完成。
　　4．传输质量好，误码率低。
　　5．有规则的拓扑结构。

二、局域网的组成：

　　局域网一般由服务器，用户工作站，传输介质四部分组成。

1．服务器：
　　运行网络0S，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心。
　　从应用来说较高配置的普通486以上的兼容机都可以用于文件服务器，但从提高网络的整体性能，尤其是从网络的系统稳定性来说，还是选用专用服务器为宜。
　　目前常见的NOS主要有Netware，Unix和Windows NT三种。

　　Netware：
　　流行版本V3.12，V4.11，V5.0，对硬件要求低，应用环境与DOS相似，技术完善，可靠，支持多种工作站和协议，适于局域网操作系统，作为文件服务器，打印服务器性能好。
　　Unix：
　　一种典型的32位多用户的NOS，主要应用于超级小型机，大型机上，目前常用版本有Unix SUR4.0。支持网络文件系统服务，提供数据等应用，功能强大，不易掌握，命令复杂，由AT&T和SCO公司推出。
　　Windows NT Server 4.0：
　　一种面向分布式图形应用程序的完整平台系统，界面与Win95相似，易于安装和管理，且集成了Internet网络管理工具，前景广阔。

　　服务器分为文件服务器，打印服务器，数据库服务器，在Internet网上，还有Web，FTP，E-mail等服务器。
　　网络0S朝着能支持多种通信协议，多种网卡和工作站的方向发展。

2．工作站：
可以有自己的0S，独立工作；通过运行工作站网络软件，访问Server共享资源，常见有DOS工作站，Windows95工作站。

3．网卡：将工作站式服务器连到网络上，实现资源共享和相互通信，数据转换和电信号匹配。
　　网卡(NTC)的分类：
　　(1)速率：10Mbps，100Mbps
　　(2)总线类型：ISA／PCI
　　(3)传输介质接口：
　　单口：BNC(细缆)或RJ一45(双绞线)

4．传输介质：目前常用的传输介质有双绞线，同轴电缆，光纤等。

(1)双绞线(TP)：
　　将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中，为了降低干扰，每对相互扭绕而成。分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)．局域网中UTP分为3类，4类，5类和超5类四种。
　　以AMP公司为例：
　　3类：10Mbps，皮薄，皮上注"cat3'，箱上注"3类"，305米／箱，400元／箱
　　4类：网络中用的不多
　　5类：(超5类)100Mbps，10Mbps，皮厚，匝密，皮上注"cat5"，箱上注5类，305米／箱，600-700元／箱(每段100米，接4个中继器，最大500米)

　　STP：内部与UTP相同，外包铝箔，Apple，IBM公司网络产品要求使用STP双绞线，速率高，价格贵。

(2)同轴电缆：
　　由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开。
　　按直径分为粗缆和细缆。
　　粗缆：传输距离长，性能高但成本高，使用于大型局域网干线，连接时两端需终接器。
　　A.粗缆与外部收发器相连。
　　B．收发器与网卡之间用AUI电缆相连。
　　C．网卡必须有AUI接口：每段500米，100个用户，4个中继器可达2500米，收发器之间最小2.5米，收发器电缆最大50米。
　　细缆：传输距离短，相对便宜，用T型头，与BNC网卡相连，两端安50欧终端电阻。
　　每段185米，4个中继器，最大925米，每段30个用户，T型头之间最小0.5米。 按传输频带分为基带和宽带传输。
　　基带：数字信号，信号占整个信道，同一时间内能传送一种信号。
　　宽带：传送的是不同频率的信号。

(3)光纤：
　　应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理。分为单模光纤和多模光纤。绝缘保密性好。

　　单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2公里以上。
　　多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2公里以内。


三、局域网的几种工作模式： 　
1．专用服务器结构：(Server-Baseb)
　　又称为"工作站／文件服务器"结构，由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。
　　文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。 对于一般的数据传递来说已经够用了，但是当数据库系统和其它复杂而被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了，因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户感觉极慢，因此产生了客户机／服务器模式。 　　
2．客户机/服务器模式：(client／server)
　　其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其它的应用处理工作分散到网络中其它微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力己由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S由的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义及存取安全后备及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。C／S结构是数据库技术的发展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。

3.对等式网络：（Peer-to-Peer)
　　在拓扑结构上与专用Server与C／S相同。在对等式网络结构中，没有专用服务器 每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用。

KornLee

　　网络中不同的工作站，服务器之间能传输数据，源于协议的存在。随着网络的发展，不同的开发商开发了不同的通信方式。为了使通信成功可靠，网络中的所有主机都必须使用同一语言，不能带有方言。因而必须开发严格的标准定义主机之间的每个包中每个字中的每一位。这些标准来自于多个组织的努力，约定好通用的通信方式，即协议。这些都使通信更容易。
　　已经开发了许多协议，但是只有少数被保留了下来。那些协议的淘汰有多中原因---设计不好、实现不好或缺乏支持。而那些保留下来的协议经历了时间的考验并成为有效的通信方法。当今局域网中最常见的三个协议是MICROSOFT的NETBEUI、NOVELL的IPX/SPX和交叉平台TCP/IP。

一：NETBEUI
　　NETBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能，既是其最大的优点，也是其最大的缺点。因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾，所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。
　　因为不支持路由，所以NETBEUI永远不会成为企业网络的主要协议。NETBEUI帧中唯一的地址是数据链路层媒体访问控制（MAC）地址，该地址标识了网卡但没有标识网络。路由器靠网络地址将帧转发到最终目的地，而NETBEUI帧完全缺乏该信息。
　　网桥负责按照数据链路层地址在网络之间转发通信，但是有很多缺点。因为所有的广播通信都必须转发到每个网络中，所以网桥的扩展性不好。NETBEUI特别包括了广播通信的记数并依赖它解决命名冲突。一般而言，桥接NETBEUI网络很少超过100台主机。
　　近年来依赖于第二层交换器的网络变得更为普遍。完全的转换环境降低了网络的利用率，尽管广播仍然转发到网络中的每台主机。事实上，联合使用100-BASE-T Ethernet,允许转换NetBIOS网络扩展到350台主机，才能避免广播通信成为严重的问题。

二：IPX/SPX
　　IPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组，避免了NETBEUI的弱点。但是，带来了新的不同弱点。
　　IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它包括32位网络地址，在单个环境中允许有许多路由网络。
　　IPX的可扩展性受到其高层广播通信和高开销的限制。服务广告协议（Service Advertising Protocol,SAP)将路由网络中的主机数限制为几千。尽管SAP的局限性已经被智能路由器和服务器配置所克服，但是，大规模IPX网络的管理员仍是非常困难的工作。

三：TCP/IP
　　每种网络协议都有自己的优点，但是只有TCP/IP允许与Internet完全的连接。TCP/IP是在60年代由麻省理工学院和一些商业组织为美国国防部开发的，即便遭到核攻击而破坏了大部分网络，TCP/IP仍然能够维持有效的通信。ARPANET就是由基于协议开发的，并发展成为作为科学家和工程师交流媒体的Internet。
　　TCP/IP同时具备了可扩展性和可靠性的需求。不幸的是牺牲了速度和效率（可是：TCP/IP的开发受到了政府的资助）。
　　Internet公用化以后，人们开始发现全球网的强大功能。Internet的普遍性是TCP/IP至今仍然使用的原因。常常在没有意识到的情况下，用户就在自己的PC上安装了TCP/IP栈，从而使该网络协议在全球应用最广。
　　TCP/IP的32位寻址功能方案不足以支持即将加入Internet的主机和网络数。因而可能代替当前实现

KornLee

----1993年,局域网交换设备出现。1994年,国内掀起了交换网络技术的热潮。其实,交换技术是一个具有简化、低价、高性能和高端口密集特点的交换产品,体现了桥接技术的复杂交换技术在OSI参考模型的第二层操作。与桥接器一样,交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与桥接器不同的是交换机转发延迟很小,操作接近单个局域网性能,远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。
----交换技术允许共享型和专用型的局域网段进行带宽调整,以减轻局域网之间信息流通出现的瓶颈问题。现在已有以太网、快速以太网、FDDI和ATM技术的交换产品。
----类似传统的桥接器,交换机提供了许多网络互联功能。交换机能经济地将网络分成小的冲突网域,为每个工作站提供更高的带宽。协议的透明性使得交换机在软件配置简单的情况下直接安装在多协议网络中;交换机使用现有的电缆、中继器、集线器和工作站的网卡,不必作高层的硬件升级;交换机对工作站是透明的,这样管理开销低廉,简化了网络节点的增加、移动和网络变化的操作。
----利用专门设计的集成电路可使交换机以线路速率在所有的端口并行转发信息,提供了比传统桥接器高得多的操作性能。如理论上单个以太网端口对含有64个八进制数的数据包,可提供14880bps的传输速率。这意味着一台具有12个端口、支持6道并行数据流的"线路速率"以太网交换器必须提供89280bps的总体吞吐率(6道信息流×14880bps/道信息流)。专用集成电路技术使得交换器在更多端口的情况下以上述性能运行,其端口造价低于传统型桥接器。
----三种交换技术
----1. 端口交换
----端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中,这类集线器的背板通常划分有多条以太网段(每条网段为一个广播域),不用网桥或路由连接,网络之间是互不相通的。以太主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上,端口交换用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配、平衡。根据支持的程度,端口交换还可细分为:
----*模块交换: 将整个模块进行网段迁移。
----*端口组交换:通常模块上的端口被划分为若干组,每组端口允许进行网段迁移。
----*端口级交换:支持每个端口在不同网段之间进行迁移。这种交换技术是基于OSI第一层上完成的,具有灵活性和负载平衡能力等优点。如果配置得当,那么还可以在一定程度进行容错,但没有改变共享传输介质的特点,因而不能称之为真正的交换。
----2. 帧交换
----帧交换是目前应用最广的局域网交换技术,它通过对传统传输媒介进行微分段,提供并行传送的机制,以减小冲突域,获得高的带宽。一般来讲每个公司的产品的实现技术均会有差异,但对网络帧的处理方式一般有以下几种:
----*直通交换:提供线速处理能力,交换机只读出网络帧的前14个字节,便将网络帧传送到相应的端口上。
----*存储转发:通过对网络帧的读取进行验错和控制。
----前一种方法的交换速度非常快,但缺乏对网络帧进行更高级的控制,缺乏智能性和安全性,同时也无法支持具有不同速率的端口的交换。因此,各厂商把后一种技术作为重点。
----有的厂商甚至对网络帧进行分解,将帧分解成固定大小的信元,该信元处理极易用硬件实现,处理速度快,同时能够完成高级控制功能(如美国MADGE公司的LET集线器)如优先级控制。
----3. 信元交换
----ATM技术代表了网络和通信技术发展的未来方向,也是解决目前网络通信中众多难题的一剂"良药"。ATM采用固定长度53个字节的信元交换。由于长度固定,因而便于用硬件实现。ATM采用专用的非差别连接,并行运行,可以通过一个交换机同时建立多个节点,但并不会影响每个节点之间的通信能力。ATM还容许在源节点和目标节点建立多个虚拟链接,以保障足够的带宽和容错能力。ATM采用了统计时分电路进行复用,因而能大大提高通道的利用率。ATM的带宽可以达到25M、155M、622M甚至数Gb的传输能力。
----局域网交换机的种类及选择
----局域网交换机根据使用的网络技术可以分为:
----*以太网交换机;
----*令牌环交换机;
----*FDDI交换机;
----*ATM交换机;
----*快速以太网交换机等。
----如果按交换机应用领域来划分,可分为:
----*台式交换机;
----*工作组交换机;
----*主干交换机;
----*企业交换机;
----*分段交换机;
----*端口交换机;
----*网络交换机等。
----局域网交换机是组成网络系统的核心设备。对用户而言,局域网交换机最主要的指标是端口的配置、数据交换能力、包交换速度等因素。因此,在选择交换机时要注意以下事项:
----(1) 交换端口的数量;
----(2) 交换端口的类型;
----(3) 系统的扩充能力;
----(4) 主干线连接手段;
----(5) 交换机总交换能力;
----(6) 是否需要路由选择能力;
----(7) 是否需要热切换能力;
----(8) 是否需要容错能力;
----(9) 能否与现有设备兼容,顺利衔接;
----(10) 网络管理能力。
----交换机应用中几个值得注意的问题
----1. 交换机网络中的瓶颈问题
----交换机本身的处理速度可以达到很高,用户往往迷信厂商宣传的Gbps级的高速背板。其实这是一种误解,连接入网的工作站或服务器使用的网络是以太网,它遵循CSMA/CD介质访问规则。在当前的客户/服务器模式的网络中多台工作站会同时访问服务器,因此非常容易形成服务器瓶颈。有的厂商已经考虑到这一点,在交换机中设计了一个或多个高速端口(如3COM的LinkSwitch1000可以配置一个或两个100Mbps端口),方便用户连接服务器或高速主干网。用户也可以通过设计多台服务器(进行业务划分)或追加多个网卡来消除瓶颈。交换机还可支持生成树算法, 方便用户架构容错的冗余连接。
----2. 网络中的广播帧
----目前广泛使用的网络操作系统有Netware、Windows NT等,而LAN Server的服务器是通过发送网络广播帧来向客户机提供服务的。这类局域网中广播包的存在会大大降低交换机的效率,这时可以利用交换机的虚拟网功能(并非每种交换机都支持虚拟网)将广播包限制在一定范围内。
----每台交换机的端口都支持一定数目的MAC地址,这样交换机能够"记忆"住该端口一组连接站点的情况,厂商提供的定位不同的交换机端口支持MAC数也不一样,用户使用时一定要注意交换机端口的连接端点数。如果超过厂商给定的MAC数,交换机接收到一个网络帧时,只有其目的站的MAC地址不存在于该交换机端口的MAC地址表中,那么该帧会以广播方式发向交换机的每个端口。
----3. 虚拟网的划分
----虚拟网是交换机的重要功能,通常虚拟网的实现形式有三种:
----(1)静态端口分配 静态虚拟网的划分通常是网管人员使用网管软件或直接设置交换机的端口,使其直接从属某个虚拟网。这些端口一直保持这些从属性,除非网管人员重新设置。这种方法虽然比较麻烦,但比较安全,容易配置和维护。
----(2)动态虚拟网 支持动态虚拟网的端口,可以借助智能管理软件自动确定它们的从属。端口是通过借助网络包的MAC地址、逻辑地址或协议类型来确定虚拟网的从属。当一网络节点刚连接入网时,交换机端口还未分配,于是交换机通过读取网络节点的MAC地址动态地将该端口划入某个虚拟网。这样一旦网管人员配置好后,用户的计算机可以灵活地改变交换机端口,而不会改变该用户的虚拟网的从属性,而且如果网络中出现未定义的MAC地址,则可以向网管人员报警。
----(3)多虚拟网端口配置 该配置支持一用户或一端口可以同时访问多个虚拟网。这样可以将一台网络服务器配置成多个业务部门(每种业务设置成一个虚拟网)都可同时访问,也可以同时访问多个虚拟网的资源,还可让多个虚拟网间的连接只需一个路由端口即可完成。但这样会带来安全上的隐患。虚拟网的业界规范正在制定当中,因而各个公司的产品还谈不上互操作性。Cisco公司开发了Inter-Switch Link(ISL)虚拟网络协议,该协议支持跨骨干网(ATM、FDDI、Fast Ethernet)的虚拟网。但该协议被指责为缺乏安全性上的考虑。传统的计算机网络中使用了大量的共享式Hub,通过灵活接入计算机端口也可以获得好的效果。
----4. 高速局域网技术的应用
----快速以太网技术虽然在某些方面与传统以太网保持了很好的兼容性,但100BASE-TX、100BASAE-T4及100BASE-FX对传输距离和级连都有了比较大的限制。通过100Mbps的交换机可以打破这些局限。同时也只有交换机端口才可以支持双工高速传输。
----目前也出现了CDDI/FDDI的交换技术,另外该CDDI/FDDI的端口价格也呈下降趋势,同时在传输距离和安全性方面也有比较大的优势,因此它是大型网络骨干的一种比较好的选择。
----3COM的主要交换产品有LinkSwitch系列和LANplex系列;BAY的主要交换产品有LattisSwitch 2800,BAY STACK Workgroup、System3000/5000(提供某些可选交换模块);Cisco的主要交换产品有Gatalyst 1000/2000/3000/5000系列。
----三家公司的产品形态看来都有相似之处,产品的价格也比较接近,除了设计中要考虑网络环境的具体需要(强调端口的搭配合理)外,还需从整体上考虑,例如网管、网络应用等。随着ATM技术的发展和成熟以及市场竞争的加剧,帧交换机的价格将会进一步下跌,它将成为工作组网的重要解决方案

lanmaster

好。我需要这方面的学习资料。谢谢javalee老兄