網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識教授現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的構(gòu)建塊。學(xué)習(xí)不同類型的網(wǎng)絡(luò)、概念、架構(gòu)和設(shè)計。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)向計算機(jī)科學(xué)專業(yè)的學(xué)生教授現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的構(gòu)建模塊。通常，您將了解許多不同類型的網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)概念、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)通信和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。
入門：需要了解的關(guān)鍵術(shù)語
以下定義將幫助您更好地理解計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：
- 網(wǎng)絡(luò)
- 聯(lián)網(wǎng)
- 存根網(wǎng)絡(luò)
- 星網(wǎng)
- 環(huán)網(wǎng)
- 公交網(wǎng)絡(luò)
- 網(wǎng)絡(luò)地圖
定義網(wǎng)絡(luò)
網(wǎng)絡(luò)是一組兩個或多個計算機(jī)系統(tǒng)或連接在一起以交換數(shù)據(jù)的其他設(shè)備。網(wǎng)絡(luò)共享資源、交換文件和電子通信。例如，聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)可以共享文件，或者網(wǎng)絡(luò)上的多臺計算機(jī)可以共享同一臺打印機(jī)。
不同類型的網(wǎng)絡(luò)
有許多類型的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。常見的網(wǎng)絡(luò)類型包括：
- 局域網(wǎng)(LAN)：計算機(jī)在地理上相距很近（即在同一建筑物內(nèi)）。
- 廣域網(wǎng)(WAN)：計算機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)，通過電話線或無線電波連接。
- Metropolitan-area?network (MAN)：為城鎮(zhèn)或城市設(shè)計的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
- 家庭區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(HAN)：包含在用戶家中的網(wǎng)絡(luò)，用于連接個人的數(shù)字設(shè)備。
- 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)：通過使用公共線路（通常是 Internet）連接到專用網(wǎng)絡(luò)（例如公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)）而構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。
- 存儲區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)：存儲設(shè)備的高速網(wǎng)絡(luò)，還將這些存儲設(shè)備與服務(wù)器連接起來。
網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的重要性
網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)對于確保硬件和軟件可以協(xié)同工作非常重要。如果沒有標(biāo)準(zhǔn)，您將無法輕松開發(fā)網(wǎng)絡(luò)來共享信息。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)可以分為兩種方式之一：正式的和事實上的（非正式的）。
正式標(biāo)準(zhǔn)由行業(yè)組織或政府制定。網(wǎng)絡(luò)層軟件、數(shù)據(jù)鏈路層、硬件等都有正式的標(biāo)準(zhǔn)。正式標(biāo)準(zhǔn)化是制定規(guī)范、確定選擇和行業(yè)接受度的漫長過程。
有幾個領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn)化組織，包括國際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 和美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會 (ANSI)。世界上最著名的標(biāo)準(zhǔn)組織是互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組 (IETF)。IETF 制定了管理互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)營量的標(biāo)準(zhǔn)。
第二類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是事實上的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)通常出現(xiàn)在市場上，并得到技術(shù)供應(yīng)商的支持，但沒有官方支持。例如，Microsoft Windows 是事實上的標(biāo)準(zhǔn)，但沒有得到任何標(biāo)準(zhǔn)組織的正式認(rèn)可。它只是被廣泛認(rèn)可和接受。
網(wǎng)絡(luò)組件、設(shè)備和功能
網(wǎng)絡(luò)共享通用設(shè)備和功能，例如服務(wù)器、傳輸介質(zhì)（用于連接網(wǎng)絡(luò)的電纜）客戶端、共享數(shù)據(jù)（例如文件和電子郵件）、網(wǎng)卡、打印機(jī)和其他外圍設(shè)備。
下面簡要介紹常見的網(wǎng)絡(luò)組件和設(shè)備。您可以單擊下面的任何鏈接來閱讀完整的 Webopedia 定義：
服務(wù)器：網(wǎng)絡(luò)上管理網(wǎng)絡(luò)資源的計算機(jī)或設(shè)備。服務(wù)器通常是專用的，這意味著它們除了服務(wù)器任務(wù)之外不執(zhí)行其他任務(wù)。
客戶端：客戶端是在個人計算機(jī)或工作站上運(yùn)行并依賴服務(wù)器執(zhí)行某些操作的應(yīng)用程序。
設(shè)備：不屬于基本計算機(jī)的計算機(jī)設(shè)備，例如 CD-ROM 驅(qū)動器或打印機(jī)。設(shè)備的示例包括磁盤驅(qū)動器、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。
傳輸媒體：用于將通信信號從一個系統(tǒng)傳送到另一個系統(tǒng)的物理系統(tǒng)類型。傳輸介質(zhì)的示例包括雙絞線電纜、同軸電纜和光纖電纜。
網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) (NOS)：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)包括用于將計算機(jī)和設(shè)備連接到局域網(wǎng) (LAN) 的特殊功能。術(shù)語網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常是為通過添加網(wǎng)絡(luò)功能來增強(qiáng)基本操作系統(tǒng)的軟件保留的。
操作系統(tǒng)：操作系統(tǒng)提供了一個軟件平臺，其他程序（稱為應(yīng)用程序）可以在該平臺上運(yùn)行。操作系統(tǒng)執(zhí)行基本任務(wù)，例如識別鍵盤輸入、將輸出發(fā)送到顯示屏、跟蹤磁盤上的文件和目錄，以及控制磁盤驅(qū)動器和打印機(jī)等外圍設(shè)備。
網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC)：插入計算機(jī)的擴(kuò)展板，以便計算機(jī)可以連接到網(wǎng)絡(luò)。大多數(shù) NIC 是為特定類型的網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議和媒體設(shè)計的，盡管有些可以服務(wù)于多個網(wǎng)絡(luò)。
集線器：網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的公共連接點。一個集線器包含多個端口。當(dāng)一個數(shù)據(jù)包到達(dá)一個端口時，它會被復(fù)制到其他端口，以便 LAN 的所有網(wǎng)段都可以看到所有數(shù)據(jù)包。
交換機(jī)：在 LAN 段之間過濾和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的設(shè)備。交換機(jī)在數(shù)據(jù)鏈路層（第 2 層）運(yùn)行，有時在 OSI 參考模型的網(wǎng)絡(luò)層（第 3 層）運(yùn)行。
路由器：路由器是沿網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的設(shè)備。路由器連接到至少兩個網(wǎng)絡(luò)并位于網(wǎng)關(guān)處，即兩個或多個網(wǎng)絡(luò)連接的地方。
網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)絡(luò)上的一個節(jié)點，用作另一個網(wǎng)絡(luò)的入口。
網(wǎng)橋：連接兩個局域網(wǎng) (LAN) 或使用相同協(xié)議的同一 LAN 的兩個網(wǎng)段的設(shè)備
通道服務(wù)單元/數(shù)字服務(wù)單元 (CSU/DSU)：CSU 是一種將終端連接到數(shù)字線路的設(shè)備。通常，這兩個設(shè)備被封裝為一個單元。
終端適配器（ISDN 適配器）：將計算機(jī)連接到外部數(shù)字通信線路（如 ISDN 線路）的設(shè)備。終端適配器有點像調(diào)制解調(diào)器，但只需要傳遞數(shù)字信號。
接入點：一種硬件設(shè)備或計算機(jī)軟件，充當(dāng)無線設(shè)備用戶連接到有線 LAN 的通信集線器。
調(diào)制解調(diào)器（調(diào)制器-解調(diào)器）：調(diào)制解調(diào)器是一種設(shè)備或程序，它使計算機(jī)能夠通過例如電話或電纜線路傳輸數(shù)據(jù)。
防火墻：旨在防止未經(jīng)授權(quán)訪問或從專用網(wǎng)絡(luò)訪問的系統(tǒng)。防火墻可以在硬件和軟件中實現(xiàn)，或者兩者的結(jié)合。
MAC 地址：MAC（媒體訪問控制）地址，有時稱為硬件地址或物理地址，是分配給網(wǎng)絡(luò)適配器或任何具有內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)功能的設(shè)備的 ID 代碼。
網(wǎng)絡(luò)模型
為了簡化網(wǎng)絡(luò)，一切都被分層，每一層處理特定的任務(wù)，并且獨(dú)立于所有其他層。控制從一層傳遞到下一層，從一個站的頂層開始，然后進(jìn)行到底層，通過通道到下一個站并支持層次結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)模型用于定義一組網(wǎng)絡(luò)層以及它們?nèi)绾谓换ァ煞N最廣泛認(rèn)可的網(wǎng)絡(luò)模型包括 TCP/IP 模型和 OSI 網(wǎng)絡(luò)模型。
OSI 模型的 7 層
開放系統(tǒng)互連 (OSI) 是所有通信系統(tǒng)的開放標(biāo)準(zhǔn)。OSI 模型定義了一個網(wǎng)絡(luò)框架以在七層中實現(xiàn)協(xié)議。
物理層
該層通過網(wǎng)絡(luò)在電氣和機(jī)械層面?zhèn)鬏敱忍亓鳌娒}沖、光或無線電信號。它提供了在載體上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的硬件手段，包括定義電纜、卡和物理方面。示例包括以太網(wǎng)、FDDI、B8ZS、V.35、V.24、RJ45。
數(shù)據(jù)鏈路層
在這一層，數(shù)據(jù)包被編碼和解碼成比特。它提供傳輸協(xié)議知識和管理，并處理物理層、流控制和幀同步中的錯誤。數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層：媒體訪問控制（MAC）層和邏輯鏈路控制（LLC）層。示例包括 PPP、FDDI、ATM、IEEE 802.5/802.2、IEEE 802.3/802.2、HDLC、幀中繼。
網(wǎng)絡(luò)層
該層提供交換和路由技術(shù)，創(chuàng)建稱為虛擬電路的邏輯路徑，用于在節(jié)點之間傳輸數(shù)據(jù)。路由和轉(zhuǎn)發(fā)是這一層的功能，以及尋址、互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、錯誤處理、擁塞控制和數(shù)據(jù)包排序。示例包括 AppleTalk DDP、IP、IPX。
傳輸層
該層提供端系統(tǒng)或主機(jī)之間的透明數(shù)據(jù)傳輸，并負(fù)責(zé)端到端的錯誤恢復(fù)和流量控制。它確保完整的數(shù)據(jù)傳輸。示例包括 SPX、TCP、UDP。
會話層
該層建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的連接。會話層在每一端的應(yīng)用程序之間建立、協(xié)調(diào)和終止對話、交換和對話。示例包括 NFS、NetBios 名稱、RPC、SQL。
表示層
該層通過從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)格式來提供與數(shù)據(jù)表示（例如加密）差異的獨(dú)立性，反之亦然。該層對要通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化和加密，從而避免出現(xiàn)兼容性問題。示例包括加密、ASCII、EBCDIC、TIFF、GIF、PICT、JPEG、MPEG、MIDI。
應(yīng)用層
該層支持應(yīng)用程序和最終用戶進(jìn)程。識別通信伙伴，識別服務(wù)質(zhì)量，考慮用戶身份驗證和隱私，并識別對數(shù)據(jù)語法的任何約束。這一層的一切都是特定于應(yīng)用程序的。該層為文件傳輸、電子郵件和其他網(wǎng)絡(luò)軟件服務(wù)提供應(yīng)用服務(wù)。示例包括 WWW 瀏覽器、NFS、SNMP、Telnet、HTTP、FTP
TCP/IP 模型
TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)模型是一個四層參考模型。屬于 TCP/IP 協(xié)議族的所有協(xié)議都位于該模型的前三層。
應(yīng)用
定義 TCP/IP 應(yīng)用程序協(xié)議以及主機(jī)程序如何與傳輸層服務(wù)接口以使用網(wǎng)絡(luò)。協(xié)議示例包括 HTTP、Telnet、FTP、TFTP、SNMP、DNS、SMTP。
運(yùn)輸
提供主機(jī)之間的通信會話管理。定義傳輸數(shù)據(jù)時使用的服務(wù)級別和連接狀態(tài)。協(xié)議示例包括 TCP、UDP、RTP。
互聯(lián)網(wǎng)
將數(shù)據(jù)打包成 IP 數(shù)據(jù)報，其中包含用于在主機(jī)之間和跨網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報的源地址和目標(biāo)地址信息。執(zhí)行 IP 數(shù)據(jù)報的路由。協(xié)議示例包括 IP、ICMP、ARP、RARP。
網(wǎng)絡(luò)接口
指定如何通過網(wǎng)絡(luò)物理發(fā)送數(shù)據(jù)的詳細(xì)信息，包括如何通過直接與網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)（例如同軸電纜、光纖或雙絞銅線）接口的硬件設(shè)備對比特進(jìn)行電信號傳輸。協(xié)議示例包括以太網(wǎng)、令牌環(huán)、FDDI、X.25、幀中繼、RS-232、v.35。
TCP/IP 模型的每一層對應(yīng)于七層開放系統(tǒng)互連 (OSI) 參考模型的一層或多層。
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/h2>
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵赣嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同元素（即鏈路和節(jié)點）的形狀或排列。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x了網(wǎng)絡(luò)中不同節(jié)點如何相互連接以及它們?nèi)绾瓮ㄐ庞删W(wǎng)絡(luò)的拓?fù)錄Q定。
拓?fù)湟词俏锢淼模词沁壿嫷摹AN 中有四種主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
總線拓?fù)?/h3>
所有設(shè)備都連接到稱為總線或骨干網(wǎng)的中央電纜。對于小型網(wǎng)絡(luò)，總線網(wǎng)絡(luò)相對便宜且易于安裝。
環(huán)形拓?fù)?/h3>
所有設(shè)備都以閉環(huán)的形式相互連接，因此每個設(shè)備都直接連接到另外兩個設(shè)備，一個在它的兩側(cè)。
星型拓?fù)?/h3>
所有設(shè)備都連接到中央集線器。星型網(wǎng)絡(luò)相對容易安裝和管理，但可能會出現(xiàn)瓶頸，因為所有數(shù)據(jù)都必須通過集線器。
樹形拓?fù)?/h3>
樹形拓?fù)浣Y(jié)合了線性總線和星形拓?fù)涞奶卣鳌Ｋ蛇B接到線性總線主干電纜的星形配置工作站組組成。
這些拓?fù)湟部梢曰旌鲜褂谩＠纾偩€星型網(wǎng)絡(luò)由稱為骨干網(wǎng)的高帶寬總線組成，它連接一組帶寬較慢的星形段。
