网络技术学习摘要



网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术，它把互联网上分散的资源融为有机整体，实现资源的全面共享和有机协作，使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。 当前的互联网只限于信息共享，网络则被认为是互联网发展的第三阶段。网络可以构造地区性的网络、企事业内部网络、局域网网络，甚至家庭网络和个人网络。网络的根本特征并不一定是它的规模，而是资源共享，消除资源孤岛。

网络技术学习，主要知识点摘要如下：

1.局域网-LAN(Local Area Network)

将小区域内的各种通信设备互连在一起所形成的网络，覆盖范围一般局限在房间、大楼或园区内。局域网的特点是：距离短、延迟小、数据速率高、传输可靠。

2.局域网的常用设备有：

*网卡（NIC） 插在 计算机主板插槽中，负责将用户要传递的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过 网络介质传输。它的主要技术参数为 带宽、总线方式、电气 接口方式等。

* 集线器（Hub） 是单一总线共享式设备，提供很多网络接口，负责将网络中多个计算机连在一起。所谓共享是指集线器所有端口共用一条数据总线，因此平均每个用户（端口）传递的数据量、速率等受活动用户（端口）总数量的限制。它的主要性能参数有总带宽、端口数、智能程度（是否支持网络管理）、扩展性（可否级联和堆叠）等。

* 交换机（Switch） 也称 交换式集线器。它同样具备许多接口，提供多个网络节点互连。但它的性能却较共享集线器大为提高：相当于拥有多条总线，使各端口设备能独立地作数据传递而不受其它设备影响，表现在用户面前即是各端口有独立、固定的带宽。此外，交换机还具备集线器欠缺的功能，如数据过滤、 网络分段、广播控制等。

* 线缆 局域网的距离扩展需要通过线缆来实现，不同的局域网有不同连接线缆，如光纤、 双绞线、同轴电缆等。

3.广域网-WAN(Wide Area Network)

WAN连接地理范围较大，常常是一个国家或是一个洲。其目的是为了让分布较远的各局域网互连，所以它的结构又分为末端系统（两端的用户集合）和 通信系统（中间链路）两部分。

4.广域网常用设备有：

* 路由器（Router）广域网通信过程根据地址来寻找到达目的地的路径，这个过程在广域网中称为"路由（Routing）"。路由器负责在各段广域网和局域网间根据地址建立路由，将数据送到最终目的地。

* 调制解调器（Modem） 作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备，是广域网中必不可少的设备之一。分为同步和异步两种，分别用来与路由器的同步和异步串口相连接，同步可用于专线、 帧中继、X.25等，异步用于PSTN的连接。

5.TCP/IP( Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网间网协议)是目前世界上应用最为广泛的协议，它的流行与Internet的迅猛发展密切相关―TCP/IP最初是为互联网的原型ARPANET所设计的，目的是提供一整套方便实用、能应用于多种网络上的协议，事实证明TCP/IP做到了这一点，它使 网络互联变得容易起

来，并且使越来越多的网络加入其中，成为Internet的事实标准。

5.1 * 应用层―应用层是所有用户所面向的应用程序的统称。TCP/IP协议族在这一层面有着很多协议来支持不同的应用，许多大家所熟悉的基于Internet的应用的实现就离不开这些协议。如我们进行 万维网（WWW）访问用到了HTTP协议、文件传输用FTP协议、电子邮件发送用SMTP、 域名的解析用DNS协议、 远程登录用Telnet协议等等，都是属于TCP/IP应用层的；就用户而言，看到的是由一个个软件所构筑的大多为图形化的操作界面，而实际后台运行的便是上述协议。

5.2* 传输层―这一层的的功能主要是提供应用程序间的通信，TCP/IP协议族在这一层的协议有TCP和UDP。

5.3 *网络层―是TCP/IP协议族中非常关键的一层，主要定义了IP地址格式，从而能够使得不同应用类型的数据在Internet上通畅地传输，IP协议就是一个网络层协议。

5.4* 网络接口层―这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP 数据包并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。

6.IP地址（IPv4：IP第4版本）由32个 二进制位表示，每8位二进制数为一个整数，中间由小数点间隔，如159.226.41.98，整个IP地址空间有4组8位二进制数，由表示 主机所在的网络的地址（类似部队的编号）以及主机在该网络中的标识（如同士兵在该部队的编号）共同组成。

为了便于寻址和层次化的构造网络，IP地址被分为A、B、C、D、E五类，商业应用中只用到A、B、C三类。

6.1* A类地址：A类地址的 网络标识由第一组8位二进制数表示，网络中的主机标识占3组8位二进制数，A类地址的特点是网络标识的第一位二进制数取值必须为“0”。不难算出，A类地址允许有126个 网段（范围从0-127，0是保留的并且表示所有IP地址，而127也是保留的地址，并且是用于测试环回用的，所以减去两个为126个），每个网络大约允许有1670万台主机，通常分配给拥有大量 主机的网络（如主干网）。

6.2* B类地址：B类地址的网络标识由前两组8位二进制数表示，网络中的主机标识占两组8位二进制数，B类地址的特点是网络标识的前两位二进制数取值必须为“10”。

B类地址允许有16384个 网段，每个网络允许有65533台主机，适用于结点比较多的网络（如区域网）。

6.3* C类地址：C类地址的网络标识由前3组8位二进制数表示，网络中主机标识占1组8位二进制数，C类地址的特点是网络标识的前3位二进制数取值必须为“110”。具有C类地址的网络允许有254台 主机，适用于结点比较少的网络（如校园网）。

为了便于记忆，通常习惯采用4个十进制数来表示一个IP地址，十进制数之间采用句点“.”予以分隔。这种IP地址的表示方法也被称为 点分十进制法。如以这种方式表示，A类网络的IP地址范围为1.0.0.1－127.255.255.254；B类网络的IP地址范围为：128.1.0.1－191.255.255.254；C类网络的IP地址范围为：192.0.1.1－223.255.255.254。

6.4D类地址：范围从224-239，D类IP地址第一个字节以“1110”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向 特 定的网络，这一类地址被用在多点广播(Multicast)中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。

6.5E类地址：范围从240-254，以“11110”开始，为将来使用保留。 全零(“0.0.0.0”)地址对应于当前主机。全“1”的IP地址(“255.255.255.255”)是当前子网的广播地址。

7.超 文本是用 超链接的方法，将各种不同空间的文字 信息组织在一起的网状文本。超 文本更是一种用户界面范式，用以显示文本及与文本之间相关的内容。现时超 文本普遍以 电子文档方式存在，其中的文字包含有可以 链结到其他位置或者文档的连结，允许从当前阅读位置直接切换到超文本连结所指向的位置。

“超媒体”是超级 媒体的缩写。超媒体是一种采用非线性网状结构对块状多媒体信息（包括文本、图像、视频等）进行组织和管理的技术。 超媒体在本质上和超文本是一样的，只不过 超文本技术在诞生的初期管理的对象是纯文本，所以叫做 超文本。随着 多媒体技术的兴起和发展， 超文本技术的管理对象从纯文本扩展到 多媒体，为强调管理对象的变化，就产生了超媒体这个词。

所谓流媒体是指采用 流式传输的方式在Internet播放的媒体格式。 流媒体又叫流式媒体，它是指商家用一个 视频传送服务器把节目当成数据包发出，传送到网络上。用户通过解压设备对这些数据进行解压后，节目就会像发送前那样显示出来。

流媒体，又叫流式媒体，是边传边播的媒体，是多媒体的一种。边传边播是指媒体提供商在网络上传输媒体的“同时”，用户一边不断地接收并观看或收听被传输的媒体。“流”媒体的“流”指的是这种媒体的传输方式（流的方式），而并不是指媒体本身。

8. 奈奎斯特定理:在进行模拟/数字信号的转换过程中，当 采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍.

香农 定理:在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，信道容量Rmax与信道带宽W，信噪比S/N关系为： Rmax=W*log2(1+S/N)。注意这里的log2是以2为底的对数。





9.计算机网络体系结构可以定义为是网络协议的层次划分与各层协议的集合，同一层中的协议根据该层所要实现的功能来确定。各对等层之间的协议功能由相应的底层提供服务完成。

10.国际标准化组织ISO(International Standards Organization)在80年代提出的开放系统互联参考模型OSI(Open System Interconnection)，这个模型将计算机网络通信协议分为七层。这个模型是一个定义异构计算机连接标准的框架结构，其具有如下特点：

①网络中异构的每个节点均有相同的层次，相同层次具有相同的功能。

②同一节点内相邻层次之间通过接口通信。

③相邻层次间接口定义原语操作，由低层向高层提供服务。

④不同节点的相同层次之间的通信由该层次的协议管理，

⑤每层次完成对该层所定义的功能，修改本层次功能不影响其它层、

⑥仅在最低层进行直接数据传送。

⑦定义的是抽象结构，并非具体实现的描述。

10.1物理层建立在物理通信介质的基础上，作为系统和通信介质的接口，用来实现数据链路实体间透明的比特 (bit) 流传输。只有该层为真实物理通信，其它各层为虚拟通信。物理层实际上是设备之间的物理接口，物理层传输协议主要用于控制传输媒体。

10.2数据链路层为网络层相邻实体间提供传送数据的功能和过程；提供数据流链路控制；检测和校正物理链路的差错。

10.3传输层是网络体系结构中最核心的一层，传输层将实际使用的通信子网与高层应用分开。从这层开始，各层通信全部是在源与目标主机上的各进程间进行的，通信双方可能经过多个中间节点。传输层为源主机和目标主机之间提供性能可靠、价格合理的数据传输。具体实现上是在网络层的基础上再增添一层软件，使之能屏蔽掉各类通信子网的差异，向用户提供一个通用接口，使用户进程通过该接口，方便地使用网络资源并进行通信。

10.4网络层是通信子网的最高层，完成对通信子网的运行控制。网络层和传输层的界面，既是层间的接口，又是通信子网和用户主机组成的资源子网的界限，网络层利用本层和数据链路层、物理层两层的功能向传输层提供服务。

10.5会话层提供不同系统间两个进程建立、维护和结束会话连接的功能；提供交叉会话的管理功能，有一路交叉、两路交叉和两路同时会话的3种数据流方向控制模式。会话层是用户连接到网络的接口。

10.6表示层的目的是处理信息传送中数据表示的问题。

10.7应用层作为用户访问网络的接口层，给应用进程提供了访问OSI环境的手段。

11.决定网络特点的三要素：网络拓扑（总线，环形，星形，网状），传输介质（同轴电缆，双绞线，光纤），介质访问控制方法（MAC，CSMA/ TOKEN)。

12. 网络操作系统 ，是一种能代替操作系统的软件程序，是网络的心脏和灵魂，是向网络 计算机提供服务的特殊的 操作系统。借由网络达到互相传递数据与各种消息，分为 服务器（Server）及 客户端（Client）。 而服务器的主要功能是管理服务器和网络上的各种资源和网络设备的共用，加以统合并控管流量，避免有瘫痪的可能性，而客户端就是有着能接收 服务器所传递的数据来运用的功能，好让客户端可以清楚的搜索所需的 资源。

NOS与运行在 工作站上的 单用户操作系统(如WINDOWS系列)或 多用户操作系统（UNIX、Linux）由于提供的服务类型不同而有差别。一般情况下，NOS是以使 网络相关特性达到最佳为目的的，如共享数据文件、 软件应用，以及共享 硬盘、打印机、 调制解调器、扫描仪和传真机等。一般 计算机的 操作系统，如DOS和OS/2等，其目的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互作用最佳。



13.子网掩码(subnet mask)又叫 网络掩码、 地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个 IP地址的哪些位标识的是 主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成 网络地址和 主机地址两部分。

子网掩码——屏蔽一个 IP地址的网络部分的“全1”比特模式。对于A类地址来说，默认的子网掩码是255.0.0.0；对于B类地址来说默认的子网掩码是255.255.0.0；对于C类地址来说默认的子网掩码是255.255.255.0。

子网掩码的设定必须遵循一定的规则。与 二进制IP地址相同，子网掩码由1和0组成，且1和0分别连续。子网掩码的长度也是32位，左边是网络位，用 二进制数字“1”表示，1的数目等于网络位的长度；右边是主机位，用二进制数字“0”表示，0的数目等于主机位的长度。这样做的目的是为了让掩码与 ip地址做按位与运算时用0遮住原主机数，而不改变原网络段数字，而且很容易通过0的位数确定子网的主机数（2的主机位数次方-2，因为主机号全为1时表示该网络 广播地址，全为0时表示该网络的 网络号，这是两个特殊地址）。只有通过子网掩码，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

14.地址解析协议，即ARP（Address Resolution Protocol），是根据 IP地址获取 物理地址的一个 TCP/IP协议。 主机发送信息时将包含目标IP地址的ARP请求广播到网络上的所有主机，并接收返回消息，以此确定目标的物理地址；收到返回消息后将该IP地址和物理地址存入本机ARP缓存中并保留一定时间，下次请求时直接查询ARP缓存以节约资源。地址解析协议是建立在网络中各个主机互相信任的基础上的，网络上的主机可以自主发送ARP应答消息，其他主机收到应答报文时不会检测该报文的真实性就会将其记入本机ARP缓存.

15.DNS（Domain Name System，域名系统），因特网上作为域名和 IP地址相互映射的一个 分布式数据库，能够使用户更方便的访问 互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过 主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析（或主机名解析）。DNS协议运行在 UDP协议之上，使用端口号53。在RFC文档中RFC 2181对DNS有规范说明，RFC 2136对DNS的动态更新进行说明，RFC 2308对DNS查询的反向缓存进行说明。

通常 Internet 主机域名的一般结构为：主机名.三级域名.二级域名.顶级域名。 Internet 的 顶级域名由 Internet网络协会域名注册查询负责网络地址分配的委员会进行登记和管理，它还为 Internet的每一台主机分配唯一的 IP 地址。全世界现有三个大的网络信息中心： 位于美国的 Inter-NIC，负责美国及其他地区； 位于荷兰的RIPE-NIC，负责欧洲地区；位于日本的APNIC ，负责亚太地区。

16.远程登陆是指用户使用Telnet命令，使自己的计算机暂时成为远程 主机的一个仿真终端的过程。仿真终端等效于一个非智能的机器，它只负责把用户输入的每个字符传递给主机，再将主机输出的每个信息 回显在屏幕上。 Telnet是进行 远程登录的标准协议和主要方式，它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。

Telnet的工作原理

当你用Telnet登录进入远程计算机系统时，你事实上启动了两个程序，一个叫Telnet客户程序，它运行在你的本地机上，另一个叫Telnet 服务器程序，它运行在你要登录的远程计算机上，本地机上的客户程序要完成如下功能：

1) 建立与服务器的TCP联接。

2) 从键盘上接收你输入的 字符。

3) 把你输入的字符串变成标准格式并送给远程服务器。

4) 从远程服务器接收输出的信息。

5) 把该信息显示在你的屏幕上。

利用Windows95的Telnet客户程序进行 远程登录，步骤如下：

(1) 联接到Internet.

(2) 选择“开始”菜单中的“运行”，或者是选择“程序”菜单下的“MS－DOS提示方式”便可转换至 命令提示符下。

(3) 在命令提示符下，按下列两种方法中的任一种与Telnet联接。

一种方法是，输入“telnet”命令、空格以及相应的telnet的 主机地址。如果 主机提示你输入一个 端口号，则可在主机地址后加上一个空格，再紧跟上相应的端口号。然后，按 回车键。

另一种方法是，输入“telnet”命令并按回车，打开Telnet主窗口。在该窗口中，选择“连接”下的“远程系统”，如有必要，可以在随后出现的对话框中输入 主机名和端口号，然后，单击“连接”按钮。

(4) 与Telnet的远程主机联接成功后，计算机会提示你输入用户名和密码，若联接的是一个BBS、Archie、Gopher等免费服务系统，则可以通过输入bbs、archie或gopher作为用户名，就可以进入远程 主机系统。

这样，Telnet已经为你架起了通向远程 主机的桥梁，现在你可以完全依照远程主机的命令行事了。

17.统一 资源定位符（URL）是对可以从 互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示，是互联网上标准资源的地址。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL，它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。

基本URL包含模式（或称协议）、服务器名称（或IP地址）、路径和文件名，如“协议://授权/ 路径?查询”。完整的、带有授权部分的普通统一 资源标志符语法看上去如下：协议://用户名:密码@子域名.域名.顶级域名: 端口号/目录/文件名.文件后缀?参数=值#标志

18.简单网络管理协议（SNMP），由一组网络管理的标准组成，包含一个 应用层协议（application layer protocol）、 数据库模型（database schema）和一组资源对象。该协议能够支持 网络管理系统，用以监测连接到网络上的设备是否有任何引起管理上关注的情况。该协议是互联网工程工作小组（IETF，Internet Engineering Task Force）定义的internet协议簇的一部分。SNMP的目标是管理 互联网Internet上众多厂家生产的软硬件平台，因此SNMP受Internet标准 网络管理框架的影响也很大。SNMP已经出到第三个版本的协议，其功能较以前已经大大地加强和改进了。





19. 组播（Multicast）传输：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制一份的相同 数据包。它提高了 数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。

组播IP地址用于标识一个IP组播组。 IANA（internet assigned number authority）把D类地址空间分配给IP 组播，其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。

20.P2P 对等网络，即对等计算机网络，是一种在对等者（Peer）之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。“Peer”在英语里有“对等者、伙伴、对端”的意义。因此，从字面上，P2P可以理解为对等计算或对等网络。国内一些媒体将P2P翻译成“点对点”或者“端对端”，学术界则统一称为对等网络（Peer-to-peer networking）或对等计算（Peer-to-peer computing），其可以定义为：网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其它对等节点（Peer）直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源、服务和内容的提供者（Server），又是资源、服务和内容的获取者（Client）。

在P2P网络环境中，彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位，各台计算机有相同的功能，无主从之分，一台计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站，整个网络一般来说不依赖专用的集中服务器，也没有专用的工作站。网络中的每一台计算机既能充当网络服务的请求者，又对其它计算机的请求做出响应，提供资源、服务和内容。通常这些资源和服务包括：信息的共享和交换、计算资源（如CPU计算能力共享）、存储共享（如缓存和磁盘空间的使用）、网络共享、打印机共享等。