[网络协议]计算机网络基础-1

1计算机网络定义:

计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互相连接起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中的资源共享和信息传递的系统。

2计算机网络的发展:

根据计算机发展不同阶段的技术特色和应用需求，将其分为四个阶段。

1面向终端的计算机网络—以数据通信为主

20世纪50年代，由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构成面向终端的计算机网络，终端分时访问中心计算机的资源，中心计算机将处理结果返回终端。

2面向通信的计算机网络—以资源共享为主

969年由美国国防部研究组建的ARPAnet（阿帕网）是世界上第一个真正意义上的计算机网络，ARPAnet当时只连接了4台主机，每台主机都具有自主处理能力，彼此之间不存在主从关系，相互共享资源。

ARPAnet采用TCP/IP作为通信协议，通信是计算机网络技术发展的一个里程碑，它对计算机网络技术的发展作出的突出贡献。

ARPAnet 的成功运用极大地刺激了各大计算机公司对网络的热衷，
自70年代中期开始，各大公司在宣布各自网络产品的同时，
也认识到了制订计算机网络体系结构和协议标准的重要性，
并纷纷推出了各自专用的网络体系结构标准，
提出了成套设计网络产品的概念。

3面向应用的计算机网络—体系标准化

-TCP/IP 协议（ARPAnet 阿帕网）

-1972年，美国Xerox、DEC和Intel三公司推出了的以太网（Ethernet）产品。

-1974年，美国IBM公司推出自己的网络体系结构SNA（System Netword Architecture)。

-后续相继出现了各种不同的分层网络系统系统体系结构。

-各家网络产品在技术、结构等方面存在着很大差异，没有统一的标准，彼此之间不能互联，从而造成了不同网络之间信息传递的障碍。

-为了统一标准，1984年由国际标准化组织ISO（international standards organization）制订了一种统一的分层方案——OSI（Open System Interconnection Basic Reference Model）参考模型（开放系统互连参考模型）， 将网络体系结构分为七层。

-事实上的标准∶TCP/IP，学习科研的标准∶OSI

4面向未来的计算机网络—以Internet为核心的高速计算机网络

20世纪90年代，以计算机技术和通信技术为基础，计算机网络技术得到了迅猛的发展。
(1） 速度越来越快
局域网∶Fast Ethernet（100Mbps）、Gigabit Ethernet (1000Mbps)、10Gb/s(10000Mbps)
广域网∶10Gbps（10000Mbps）
无线网∶1300Mbps（IEEE802.1lac）

(2)网络应用多样化
社交、游戏、办公、娱乐、系统、工具、APP

(3)网络互连的移动、复杂和融合程度越来越高
1性能（可靠性、有效性）
2服务质量（QOS）∶数据、语音和图象传输需求的不同口
3网络互连、移动和融合程度提高

3计算机网络的组成

计算机网络的硬件系统通常由 服务器、工作站、传输介质、网卡、路由器交换机、集线器、中继器等组成。

1服务器

服务器（Server）是网络运行、管理和提供服务的中枢，它影响网络的整体性能，一般在大型网络中采用大型机、中型机或小型机作为网络服务器;对于网点不多、网络通信量不大、数据安全要求不高的网络，可以选用高档微机作为网络服务器。

服务器按提供的服务被冠以不同的名称，如数据库服务器、邮件服务器、打印服务器、WWW服务器、文件服务器等。

2工作站

工作站（Workstation）也称客户机（Client），由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站，其性能一般低于服务器。个人计算机接入Internet后，在获取Internet的服务的同时，其本身就成为一台Internet网上的工作站。

服务器或工作站中一般都安装了网络操作系统，网络操作系统除具有通用操作系统的功能外，还应具有网络支持功能，能管理整个网络的资源。常见的网络操作系统主要有Windows、Netware、Unix、Linux等。

3传输介质划分:有线网/无线网

传输介质是网络中信息传输的物理通道，通常分为有线网和无线网。

有线网中计算机通过光纤、双绞线、同轴电缆等传输介质连接;

(1)光纤
又称为光缆,具有很大的带宽

• 光纤是由许多细如发丝的玻璃纤维外加绝缘护套组成，光束在玻璃纤维内传输。
• 具有防电磁干扰、传输稳定可靠、传输带宽高等特点，适用于高速网络和骨干网。
• 利用光纤连接网络，每端必须连接光/电转换器，另外还需要其他辅助设备。
  

光纤分为单模光纤和多模光纤两种（所谓"模"就是指以一定的角度进入光纤的一束光线）

多模光纤中，芯的直径一般是50或62.5μm，使用发光二极管作为光源，允许多束光线同时穿过光纤，定向性差，最大传输距离为2km，一般用于距离相对较近的区域内的网络连接;
单模光纤中，芯的直径一般为9或10μm，使用激光作为光源，并只允许一束光线穿过光纤，定向性强，传递数据质量高，传输距离远，可达100km，通常用于长途干线传输及城域网建设等。

(2)双绞线

• 双绞线是布线工程中最常用的一种传输介质，由不同颜色的4对8芯线（每根芯线加绝缘层）组成，每两根芯线按一定规则交织在一起（为了降低信号之间的相互干扰），成为一个芯线对。

• 双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP∶Unshielded Twisted Paired）和屏蔽双绞线（STP∶Shielded Twisted Paired），平时接触的大多是非屏蔽双绞线，其最大传输距离为100m。
  
  (3)同轴电缆
  

• 同轴电缆(Coaxial Cable)是一种电线及信号传输线，一般是由四层物料造成：最内里是一条导电铜线，线的外面有一层塑胶（作绝缘体、电介质之用）围拢，绝缘体外面又有一层薄的网状导电体（一般为铜或合金），然后导电体外面是最外层的绝缘物料作为外皮。

• 同轴电缆可用于模拟信号和数字信号的传输，适用于各种各样的应用，其中最重要的有电视传播、长途电话传输、计算机系统之间的短距离连接以及局域网等。

• 同轴电缆作为将电视信号传播到千家万户的一种手段发展迅速，这就是有线电视。一个有线电视系统可以负载几十个甚至上百个电视频道，其传播范围可以达几十千米。

• 长期以来同轴电缆都是长途电话网的重要组成部分。

(4)网卡
网卡也叫网络适配器，是计算机网络中最重要的连接设备，计算机主要通过网卡连接网络，它负责在计算机和网络之间实现双向数据传输。每块网卡均有唯一的48位二进制网卡地址（MAC地址），如00-23-5A-69-7A-3D（十六进制）。

无线网传播
无线网中则通过无线电波、微波、红外线、激光和卫星信道等无线介质进行连接。

4使用对象划分:公用网/专用网

• 公用网:对所有个人提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用。

• 专用网:专用网为一个人或一个部门所拥有，并为其提供服务，不向拥有者以外的人提供服务，如军事专网，铁路网，银行网络。

5按网络的传输技术:广播式网络/点到点式网络

• 广播式网络∶所有的联网的计算机都共享一个公共信道。
• 当一台发送报文分组时，由于报文发送的分组中带有目的地址和源地址。接收到该分组的计算机将检查目的地址与本节点地址是否相同，相同则接受，不同则丢弃。例如∶电视广播、教室提问。

• 点到点式网络:每条通信线路连接一对节点。
• 两节点之间无直连线路，他们之间的传输需要讲过中间节点，他们之间的分组传输就要通过中间节点的接受、存储、转发。
  

采用分组存储转发（交换机）与路由选择（路由器）是点到点与广播式网络的的重要区别之一。

6按距离划分:局域网 / 广域网 / 城域网

• 局域网（Local area network，LAN）∶地理范围一般在是十几千米以内，属于一个部门或单位组建的小范围网（例如∶家庭、学校和单位）。

• 城域网（Metropolitan，MAN）∶作用范围在LAN与WAN之间，覆盖范围可以达到几十干米，其运行方式基本与LAN相似，基本是一种大型的LAN。

• 广域网（Wide area network，WAN）∶又称远程网，范围为几十千米甚至更远，涉及一个城市，一个省，一个国家甚至更远。广域网一般用于连接广阔区域中的LAN网络。
• 广域网设备一般由电信部门提供，网络由多个部门和国家联合组建，网络规模大，能实现较大范围内的资源共享。