互联网的简述

一、网络的分类

什么是计算机网络?

硬件方面:通过线缆将网络设备和计算机连接起来。软件方面:操作系统、应用程序、协议,应用程序通过通信线路互连,实现资源共享、消息传递。维基百科对计算机网络的定义如下图:

维基百科对“计算机网络”的定义

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什么是互联网协议?

互联网协议以后还会专门概述,这里先做简单的了解。简单来说,就是规范标准。比如说两个人只有按照标准的普通话说话,双方才能听得懂,其他人也能听得懂,否则无法进行沟通。所以互联网进行数据传输的时候,首先定义的就是网络协议,后面会涉及到OSI七层模型以及TCP/CP五层模型。百度百科对网络协议的定义如下:

百度百科对“协议”的定义

协议由语法、语义、同步三要素组成。语法:数据与控制信息的结构或格式;语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应;时序(同步):事件实现顺序的详细说明。

制定协议标准的机构主要有四个,分别是ISO、ANSI、ITU-T、IEEE。首先是ISO(国际标准化组织)主要定义互联网标准;ANSI(美国国家标准学会);ITU-T(国际电信联盟-电信标准部);IEEE(电气和电子工程师学会)主要定义局域网标准,比如常常听到的IEEE 802.11定义的就是无线传输标准,有802.11n、802.11ac等这些。

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lan网、wan网与wlan网?

局域网(lan):指在某一区域内由多台计算机互联成的计算机组。范围一般在1km左右,能实现文件共享、扫描仪共享、工作组等功能,应用在办公室、企业内部以及校园网等里面。

外网(wan):是连接不同地区局域网计算机通信的远程网。通常跨很大的物理范围,常见的应用如Internet。

无线局域网(wlan):使用无线电波作为数据传输的媒介,从而组成的局域网,就叫wlan。传送距离一般只有几十米。严格意义来说,属于lan的一种。

lan与wan的关系如下图:

两者之间的关系

一些局域网标准:

标准

二、交换机、路由器与防火墙

交换机:交换机的核心功能用来数据包交换。如果把这个设备放在局域网上,可以用来数据包交换。换言之,同一个网段进行数据包的交换,才能进行数据通信。当然,这里面涉及到OSI的第二层,即数据链路层,一般我们称“二层交换机”。

路由器:核心是用来跨网段的数据通信,即数据包的互相转换。路由分软路由与硬路由,软路由主要靠软件的设置,达成路由器的功能,换言之,大部分情况下你是可以刷固件的。所谓硬路由,就是以特定的硬件设备,包括处理器、电源供应、嵌入式软件,提供设定的路由器功能,换言之,系统是固化在里面,大部分情况下你不能刷机。

防火墙:分硬件与软件。硬件的防火墙是一个单独的硬件设备,功能多、价格昂贵、效率高是它的特点。软件防火墙,比如Centos7里用的firewall,优点是价格便宜,缺点是效率较低(相比硬件防火墙)

三、网络拓扑

什么叫网络拓扑?

网络设备连接的具体物理线路结构,换句话说,即用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。网络拓扑结构有很多种,比如星型结构、环型结构、总线结构等。

首先是古老的总线结构,所有的电脑连接在一根总线上,这根总线不是现在的双绞线,而是同轴电缆,也就是闭路电视使用的那个。结点之间按广播方式通信,一个结点发出的信息,总线上的其它结点均可“收听”到。

优点:布线简单,易于扩充

缺点:节点不宜过多,有限制。

环形结构,也叫令牌环。环形结构首先需要考虑如果第一台电脑发送数据,其他电脑是不能发送数据的。因为这样,网络中有一个专门的帧称为“令牌”,类似话语权一样,谁拿到这个“令牌”谁就能“说话”发送数据,然后一个一个往下传。这种结构有一个重大的问题,因为是闭环的嘛!所以呢其中的一台电脑没开机或者故障了,整个线路全部崩溃,换言之,闭环中任何一个节点都不能出现问题。

优点:结构简单,传输延迟确定

缺点:任意结点出现故障都会造成网络瘫痪

星型结构,以中央节点为中心,把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。具体的实现方式是利用HUB或者交换机作为网络的中央节点,网络中的每一台计算机都通过网卡连接到中央节点,计算机之间通过中央节点进行信息交换,各节点呈星状分布而得名。

优点:结构简单、容易实现、便于管理与维护

缺点:对中心结点要求较高,中心结点出现故障会导致全部网络的瘫痪。

早期,星型网络也有问题。什么问题?比如说一台计算机要发送数据,我这个人要“说话”,其他计算机也在“说话”,网络就有问题。怎么办呢?当时利用的技术是载波监听,发送数据包之前,先监听局域网其他电脑有没有“说话”,没有我就发送数据。当然也有可能两台计算机同时“说话”,冲突就来了,怎么解决?分割冲突域。所谓冲突域,在同一个网络上两个比特同时进行传输则会产生的冲突,域代表了冲突在其中发生并传播的区域。早期hub就无法解决冲突域,现在我们用设备是交换机。交换机的特点就是每一个网口都是一个单独的冲突域,换言之,连接在交换机上的每一台电脑,不管你是两台电脑或者多台电脑同时发送数据,都没有问题。

什么是广播域?接收同样广播消息节点的集合就叫广播域。通常来说一个局域网就是一个广播域,可能这个局域网有相同网段的,也有不同网段的。默认情况下交换机所有端口都在同一个广播域内,而每一个端口就是一个冲突域。所以普通的交换机能分割冲突域,但是不能划分广播域。而路由器与3层交换机是可以划分广播域。

冲突域是基于OSI的第一层----物理层,而广播域是基于osi的第二层----链路层。

网型结构,简单来说就是将多个子网或者局域网连接起来的网络,就叫网型拓扑结构。

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