網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)教授現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)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(jì)。網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)向計(jì)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(jì)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(jì)。

入門(mén)：需要了解的關(guān)鍵術(shù)語(yǔ)

以下定義將幫助您更好地理解計(jì)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(gè)或多個(gè)計(jì)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(jì)算機(jī)可以共享文件，或者網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)計(jì)算機(jī)可以共享同一臺(tái)打印機(jī)。

不同類型的網(wǎng)絡(luò)

有許多類型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)類型包括：

• 局域網(wǎng)(LAN)：計(jì)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(jì)算機(jī)之間的距離較遠(yuǎn)，通過(guò)電話線或無(wú)線電波連接。
• Metropolitan-area?network (MAN)：為城鎮(zhèn)或城市設(shè)計(jì)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(gè)人的數(shù)字設(shè)備。
• 虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)：通過(guò)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(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(SAN)：存儲(chǔ)設(shè)備的高速網(wǎng)絡(luò)，還將這些存儲(chǔ)設(shè)備與服務(wù)器連接起來(lái)。

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的重要性

網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于確保硬件和軟件可以協(xié)同工作非常重要。如果沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)，您將無(wú)法輕松開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)來(lái)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(shí)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(zhǎng)過(guò)程。

有幾個(gè)領(lǐng)先的標(biāo)準(zhǔn)化組織，包括國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 (ISO) 和美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì) (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(yíng)量的標(biāo)準(zhǔn)。

第二類網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)通常出現(xiàn)在市場(chǎng)上，并得到技術(shù)供應(yīng)商的支持，但沒(méi)有官方支持。例如，Microsoft Windows 是事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，但沒(méi)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(jiǎn)要介紹常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)組件和設(shè)備。您可以單擊下面的任何鏈接來(lái)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(jì)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(gè)人計(jì)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(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)設(shè)備，例如 CD-ROM 驅(qū)動(dòng)器或打印機(jī)。設(shè)備的示例包括磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、打印機(jī)和調(diào)制解調(diào)器。

傳輸媒體：用于將通信信號(hào)從一個(gè)系統(tǒng)傳送到另一個(gè)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(jì)算機(jī)和設(shè)備連接到局域網(wǎng) (LAN) 的特殊功能。術(shù)語(yǔ)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)通常是為通過(guò)添加網(wǎng)絡(luò)功能來(lái)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(gè)軟件平臺(tái)，其他程序（稱為應(yīng)用程序）可以在該平臺(tái)上運(yùn)行。操作系統(tǒng)執(zhí)行基本任務(wù)，例如識(shí)別鍵盤(pán)輸入、將輸出發(fā)送到顯示屏、跟蹤磁盤(pán)上的文件和目錄，以及控制磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和打印機(jī)等外圍設(shè)備。

網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC)：插入計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展板，以便計(jì)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(jì)的，盡管有些可以服務(wù)于多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

集線器：網(wǎng)絡(luò)中設(shè)備的公共連接點(diǎn)。一個(gè)集線器包含多個(gè)端口。當(dāng)一個(gè)數(shù)據(jù)包到達(dá)一個(gè)端口時(shí)，它會(huì)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(guò)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(shí)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(gè)網(wǎng)絡(luò)并位于網(wǎng)關(guān)處，即兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的地方。

網(wǎng)關(guān)：網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，用作另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的入口。

網(wǎng)橋：連接兩個(gè)局域網(wǎng) (LAN) 或使用相同協(xié)議的同一 LAN 的兩個(gè)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(gè)設(shè)備被封裝為一個(gè)單元。

終端適配器（ISDN 適配器）：將計(jì)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(diǎn)像調(diào)制解調(diào)器，但只需要傳遞數(shù)字信號(hào)。

接入點(diǎn)：一種硬件設(shè)備或計(jì)算機(jī)軟件，充當(dāng)無(wú)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(jì)算機(jī)能夠通過(guò)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(wèn)或從專用網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)的系統(tǒng)。防火墻可以在硬件和軟件中實(shí)現(xiàn)，或者兩者的結(jié)合。

MAC 地址：MAC（媒體訪問(wèn)控制）地址，有時(shí)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(jiǎn)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?？刂茝囊粚觽鬟f到下一層，從一個(gè)站的頂層開(kāi)始，然后進(jìn)行到底層，通過(guò)通道到下一個(gè)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(kāi)放系統(tǒng)互連 (OSI) 是所有通信系統(tǒng)的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)。OSI 模型定義了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)框架以在七層中實(shí)現(xiàn)協(xié)議。

物理層

該層通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在電氣和機(jī)械層面?zhèn)鬏敱忍亓鳌娒}沖、光或無(wú)線電信號(hào)。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(shí)和管理，并處理物理層、流控制和幀同步中的錯(cuò)誤。數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層：媒體訪問(wèn)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(diǎn)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(cuò)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(cuò)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(huì)話層

該層建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的連接。會(huì)話層在每一端的應(yīng)用程序之間建立、協(xié)調(diào)和終止對(duì)話、交換和對(duì)話。示例包括 NFS、NetBios 名稱、RPC、SQL。

表示層

該層通過(guò)從應(yīng)用程序轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)格式來(lái)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(duì)要通過(guò)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(wèn)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(shí)別通信伙伴，識(shí)別服務(wù)質(zhì)量，考慮用戶身份驗(yàn)證和隱私，并識(shí)別對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)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(gè)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(huì)話管理。定義傳輸數(shù)據(jù)時(shí)使用的服務(wù)級(jí)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(bào)，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(bào)的源地址和目標(biāo)地址信息。執(zhí)行 IP 數(shù)據(jù)報(bào)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(guò)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(guò)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(duì)比特進(jìn)行電信號(hào)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(duì)應(yīng)于七層開(kāi)放系統(tǒng)互連 (OSI) 參考模型的一層或多層。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/span>

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫侵赣?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中不同元素（即鏈路和節(jié)點(diǎn)）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(diǎn)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?，要么是邏輯的。LAN 中有四種主要的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

總線拓?fù)?/span>

所有設(shè)備都連接到稱為總線或骨干網(wǎng)的中央電纜。對(duì)于小型網(wǎng)絡(luò)，總線網(wǎng)絡(luò)相對(duì)便宜且易于安裝。

環(huán)形拓?fù)?/span>

所有設(shè)備都以閉環(huán)的形式相互連接，因此每個(gè)設(shè)備都直接連接到另外兩個(gè)設(shè)備，一個(gè)在它的兩側(cè)。

星型拓?fù)?/span>

所有設(shè)備都連接到中央集線器。星型網(wǎng)絡(luò)相對(duì)容易安裝和管理，但可能會(huì)出現(xiàn)瓶頸，因?yàn)樗袛?shù)據(jù)都必須通過(guò)集線器。

樹(shù)形拓?fù)?/span>

樹(shù)形拓?fù)浣Y(jié)合了線性總線和星形拓?fù)涞奶卣?。它由連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?。例如，總線星型網(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。