计算机网络基础知识整理

骑猪看日落 2023-03-06 05:44 17阅读 0赞

### 计算机网络基础知识整理 ###

*  1、计算机网络
 *   *  网络的概念
     *  计算机网络分类
     *  计算机网络的组成
 *  2、网络拓扑
 *   *  网络拓扑的分类
     *  三层网络结构
     *  企业网网络架构

# 1、计算机网络 #

## 网络的概念 ##

网络是指通过链路将不同位置的计算机以及外部设备连接，在网络操作系统、网络管理软件以及通信协议的管理下实现信息交互和资源共享的计算机系统。

## 计算机网络分类 ##

基于计算机网络基本特性，一般将计算机网络分为三类：

*  广域网（wide area network）:一种远程网络，涉及长距离通信，覆盖范围几十公里到几千公里，完成省到省、国到国之间的数据传输。由于地域跨度非常大，所以信息传输衰减很严重，需要建设专线，也可以将这些专线通过接口信息处理协议和线路连接起来形成网状结构解决寻径问题。
 *  城域网（metropolitan area network ）:作用范围在广域网和局域网之间，覆盖范围一般在5到10公里。城域网一般借助光缆将多个局域网进行互联。
 *  局域网（local area network）：小区域内由多台电脑组成的网络，覆盖范围局限在10公里以内。  
    注：广域网、城域网、局域网的概念是相对的，看对比的参照物。

## 计算机网络的组成 ##

网络由若干节点和连接这些节点的链路组成。网络中的节点可以是计算机、集线器、交换机或者路由器等。网络和网络可以通过路由器互连起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。因此互联网是“网络的网络”

扩展：internet（互联网）是通用名词，它泛指由多个计算机网络相互连接而成的网络。在这些网络之间的通信协议（即通信规则）可以是任意的。  
Internet（互联网）是专用名词，它指全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定的互联网，并采用TCP/IP协议作为通信规则，其前身为ARPANET。Internet的推荐译名为因特网，现在一般流行称为互联网。

# 2、网络拓扑 #

网络拓扑也称网络拓扑结构，用传输媒体互连各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。

## 网络拓扑的分类 ##

1.星型结构：工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。它具有如下特点：结构简单，便于管理；控制简单，便于建网；网络延迟时间较小，传输误差较低。但缺点也是明显的：成本高、可靠性较低、资源共享能力也较差。

2.环形结构：环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。环型结构由于每个节点都同时与两个方向的各一个节点相连接，此路不通彼路通，因此环状拓扑具有天然的容错性。缺点是由于存在来自两个方向的数据流，因此必须对这两个方向加以区分，或者进行限制，以避免无法区分的冗余数据流对正常通信的干扰。管理和维护比较复杂。

3.总线型结构：总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。总线拓扑的优缺点是：优点是结构简单，可扩充性好。缺点是维护难、单点的结构可能会影响全网络。

4.混合拓扑结构：混合拓扑结构是由星型结构或环型结构和总线型结构结合在一起的网络结构，这样的拓扑结构更能满足较大网络的拓展，解决星型网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量上的限制。混合拓扑的优点：应用相当广泛，它解决了星型和总线型拓扑结构的不足，满足了大公司组网的实际需求。扩展相当灵活。缺点是：由于仍采用广播式的消息传送方式，所以在总线长度和节点数量上也会受到限制。同样具有总线型网络结构的网络速率会随着用户的增多而下降的弱点。较难维护，这主要受到总线型网络拓扑结构的制约，如果总线断，则整个网络也就瘫痪了。

5.分布式结构：分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。

6.树型结构：树型结构是分级的集中控制式网络，与星型相比，它的通信线路总长度短，成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较方便，但除了叶节点及其相连的线路外，任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。树状拓扑的优点是：易于扩展；易于隔离故障。

7.网状拓扑结构：在网状拓扑结构中，网络的每台设备之间均有点到点的链路连接，这种连接不经济，只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高，容错能力强。有时也称为分布式结构。

8.蜂窝拓扑结构：蜂窝拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一种无线网，适用于城市网、校园网、企业网。

扩展：在计算机网络中还有其他类型的拓扑结构，如总线型与星型混合。总线型与环型混合连接的网络。在局域网中，使用最多的是总线型和星型结构。

## 三层网络结构 ##

三层网络架构采用层次化模型设计，即将复杂的网络设计分成几个层次，每个层次着重于某些特定的功能，这样就能够使一个复杂的大问题变成许多简单的小问题。三层网络架构设计的网络有三个层次：核心层（网络的高速交换主干）、汇聚层（提供基于策略的连接）、接入层（将工作站接入网络）。

*  核心层：核心层是网络的高速交换主干，对整个网络的连通起到至关重要的作用。核心层应该具有如下几个特性：可靠性、高效性、冗余性、容错性、可管理性、适应性、低延时性等。在核心层中，应该采用高带宽的千兆以上交换机。因为核心层是网络的枢纽中心，重要性突出。核心层设备采用双机冗余热备份是非常必要的，也可以使用负载均衡功能，来改善网络性能。
 *  汇聚层：汇聚层是网络接入层和核心层的“中介”，就是在工作站接入核心层前先做汇聚，以减轻核心层设备的负荷。汇聚层具有实施策略、安全、工作组接入、虚拟局域网（VLAN）之间的路由、源地址或目的地址过滤等多种功能。在汇聚层中，应该选用支持三层交换技术和VLAN的交换机，以达到网络隔离和分段的目的。
 *  接入层：接入层向本地网段提供工作站接入。在接入层中，减少同一网段的工作站数量，能够向工作组提供高速带宽。接入层可以选择不支持VLAN和三层交换技术的普通交换机。

## 企业网网络架构 ##

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上图左边是三层网络结构的企业网络架构，右边是二层网络结构的企业网络架构。三层架构的网络如果有一台汇聚层或是核心层的交换机down掉了话，因为与还有其他设备做备用机，网络不至于瘫痪，还是可以运行，有冗余性；而二层架构的网络如果有一台交换机出现问题的话，整个网络就出现问题，导致企业网内部没法通信。但二层架构的网络设备少，组建简单，成本就降低，相应的整个网络维护成本也低，适合小型企业的办工；而三层架构的网络设备众多，因为流量多，选择型号时也不能选择性能太差的，所以成本剧增，适合大中型企业。

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