1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成VS通信子網(wǎng)主要負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)通信，它是網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的設(shè)備和軟件的集合。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的資源共享，它是網(wǎng)絡(luò)中實現(xiàn)資源共享的設(shè)備和軟件的集合。通信子網(wǎng)按照計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各部分實現(xiàn)的功能VS網(wǎng)絡(luò)硬件包括網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)工作站、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)軟件網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議等。網(wǎng)絡(luò)硬件按照計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實際構(gòu)成1.1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)種類繁多，性能也各有差異，可以從不同的角度對計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分類，最常見的分類方法主要有以下幾種。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類局域網(wǎng)（LAN）網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍小，一般在方圓幾千米之內(nèi)，規(guī)模有限，通常局限于一個單位或一幢大樓內(nèi)。城域網(wǎng)（MAN）廣域網(wǎng)（WAN）城域網(wǎng)是在一個城市范圍內(nèi)所建立的計算機(jī)通信網(wǎng)，是介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。廣域網(wǎng)是連接不同地區(qū)局域網(wǎng)或城域網(wǎng)計算機(jī)通信的遠(yuǎn)程網(wǎng)，通常跨接很大的物理范圍。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類-按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一種廣播式網(wǎng)絡(luò)，采用單根傳輸線作為傳輸介質(zhì)，將所有計算機(jī)通過硬件接口和電纜直接連接到共享的總線上。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是一個中心，多個分節(jié)點(diǎn)，多節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接，中央節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式控制策略，負(fù)擔(dān)比其他各節(jié)點(diǎn)重的多。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹形拓?fù)涫菑男切屯負(fù)浜涂偩€型拓?fù)溲葑兌鴣?，形狀像一棵倒置的樹，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶子分支，樹根接收各站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類-按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是由節(jié)點(diǎn)形成一個閉合環(huán)，環(huán)型網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)通過環(huán)路接口連在一條首尾相連的閉合環(huán)型通信線路中，環(huán)上任何節(jié)點(diǎn)均可請求發(fā)送信息。網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要指各節(jié)點(diǎn)通過傳輸線互聯(lián)連接起來，并且每一個節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個節(jié)點(diǎn)相連，網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有較高的可靠性?；旌闲屯?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是將兩種或幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，同時減少各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類-按網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)VS有線網(wǎng)絡(luò)是采用同軸電纜、雙絞線或光纖來連接的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)是采用無線電技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。有線網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類-按網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)VS公用網(wǎng)絡(luò)是指電信公司出資建造的大型網(wǎng)終。專用網(wǎng)絡(luò)專用網(wǎng)絡(luò)是某個部門為本單位的特殊業(yè)務(wù)的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)絡(luò)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類-按適用對象1.2.1數(shù)據(jù)通信的主要技術(shù)信道帶寬和信道容量信道容量信道容量表示一個信道的最大數(shù)據(jù)傳輸速率，是信道傳輸數(shù)據(jù)能力的極限，單位通常是比特每秒。信道帶寬信道帶寬描述了信道能夠傳輸?shù)念l率范圍，單位通常是赫茲。增加帶寬可以提高數(shù)據(jù)傳輸速率和信道容量。傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸速率數(shù)據(jù)傳輸是指單位時間內(nèi)所傳送的二進(jìn)制代碼的有效位(bit)數(shù)，即每秒傳輸?shù)谋忍財?shù)。調(diào)制速率調(diào)制速率指的是每秒鐘能夠傳輸?shù)挠行Тa元個數(shù)，是信號傳輸速率的度量。誤碼率是衡量數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)傳輸可靠性的重要指標(biāo)，表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)位傳輸時出錯的概率。誤碼率定義在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，誤碼率低于10-6是常見的標(biāo)準(zhǔn)，以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性。誤碼率標(biāo)準(zhǔn)誤碼率傳播延遲實時應(yīng)用的影響傳播延遲對實時應(yīng)用至關(guān)重要，它會影響數(shù)據(jù)的到達(dá)順序，還可能影響時間敏感型應(yīng)用的響應(yīng)時間。在設(shè)計通信系統(tǒng)時，必須考慮傳播延遲的影響，以確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。傳播延遲的定義傳播延遲是指信號通過信道從發(fā)送端傳播到接收端所需的時間，它反映了信道的傳輸特性。1.2.2數(shù)據(jù)傳輸方式并行傳輸數(shù)據(jù)以成組方式在多條并行信道上同時傳輸，多個數(shù)據(jù)位同時在設(shè)備之間進(jìn)行傳輸，速度快、控制方式簡單。并行傳輸一次可傳一個字符，收發(fā)雙方不存在同步問題，適用于短距離、要求傳輸速度快的場合使用。并行傳輸優(yōu)勢需要多個物理通道，造價高，不易維修，且多鏈路易受干擾，因此并行傳輸只適合短距離、高速通信。并行傳輸劣勢串行傳輸串行通信作為計算機(jī)通信方式之一，主要起到主機(jī)與外設(shè)以及主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸作用。串行傳輸串行通信具有傳輸線少、成本低的特點(diǎn)，主要適用于近距離的人-機(jī)交換、實時監(jiān)控等系統(tǒng)通信工作當(dāng)中，借助于現(xiàn)有的電話網(wǎng)、光纖網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，因此串行傳輸是計算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中的常用傳輸方式。串行傳輸優(yōu)勢在串行通信中,按照數(shù)據(jù)流的方向可分成三種基本的傳送方式，即單工、半雙工和全雙工。串行傳輸分類單工通信單工通信特點(diǎn)單工通信中數(shù)據(jù)只能在一個方向上傳輸，通信的信道是單向的，發(fā)送端和接收端通常是固定的，這意味著發(fā)送端只能發(fā)送信息，而接收端只能接收信息。單工通信優(yōu)缺點(diǎn)單工通信的優(yōu)點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)簡單、成本低，缺點(diǎn)是無法實現(xiàn)雙向通信，這意味著通信雙方不能同時發(fā)送和接收信息，用戶無法將數(shù)據(jù)回傳。單工通信應(yīng)用日常生活中我們聽的廣播和看的電視是電信的單工通信，信息只能從廣播電臺和電視臺傳輸?shù)接脩舳?，而用戶無法將數(shù)據(jù)回傳。半雙工通信半雙工通信中數(shù)據(jù)可以在一個信號載體的兩個方向上傳輸，但是不能同時進(jìn)行，又被稱為雙向交替通信，要求收發(fā)兩端都有發(fā)送裝置和接收裝置，并通過收發(fā)開關(guān)轉(zhuǎn)接到通信線上進(jìn)行方向的切換。半雙工通信通常用于終端與終端之間的會話式通信，如無線對講機(jī)、某些計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)在早期版本中采用半雙工通信方式）以及部分串行通信接口等。半雙工通信的特點(diǎn)包括雙向通信、不能同時進(jìn)行、信道共享以及沖突避免，盡管半雙工通信的效率可能較低，但它能夠節(jié)約傳輸線路，并且在某些情況下仍然是一種有效的通信方式。半雙工通信特點(diǎn)半雙工通信應(yīng)用半雙工通信優(yōu)缺點(diǎn)全雙工通信全雙工通信的最大優(yōu)勢在于它實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向同時傳輸，從而提高了通信的效率和實時性，使得發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幾乎同步進(jìn)行。全雙工通信優(yōu)勢全雙工通信允許數(shù)據(jù)在兩個方向上同時傳輸，它在能力上相當(dāng)于兩個單工通信方式的結(jié)合，常用的電話系統(tǒng)就是全雙工通信模式。全雙工通信特點(diǎn)1.2.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議定義協(xié)議是為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定的集合，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最基本的部分。01020304協(xié)議作用協(xié)議定義了如何在網(wǎng)絡(luò)上通信，包括數(shù)據(jù)格式、數(shù)據(jù)傳輸速率、錯誤檢測和糾正方法等，確保數(shù)據(jù)的正確傳輸。常見網(wǎng)絡(luò)協(xié)議不同的計算機(jī)只要遵循相同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就可以實現(xiàn)通信，常見的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有TCP/IP、HTTP、FTP、DHCP等。協(xié)議構(gòu)成要素網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由語法、語義和時序三個要素構(gòu)成，語法涉及數(shù)據(jù)格式和順序，語義涉及控制信息的意義和動作。時序是對事件發(fā)生順序的詳細(xì)說明。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分層思想計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層思想是將復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分解為若干個相對簡單的模塊，使得設(shè)計、實現(xiàn)和維護(hù)更加簡單和易于理解。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)層之間的關(guān)系分層及其協(xié)議的集合稱為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，它是關(guān)于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置多少層，每個層能提供哪些功能的精確定義。層之間的關(guān)系和如何聯(lián)系在一起的精確定義，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的重要組成部分，它確保了各層之間的數(shù)據(jù)交互和通信。分層簡化設(shè)計分層結(jié)構(gòu)將復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分解為多個簡單模塊，簡化設(shè)計、實現(xiàn)與維護(hù)的難度，提高系統(tǒng)可理解性。獨(dú)立層次提升可靠分層結(jié)構(gòu)將不同功能分配到不同層次，實現(xiàn)獨(dú)立運(yùn)行，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。分層促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化分層結(jié)構(gòu)通過標(biāo)準(zhǔn)化不同層次，實現(xiàn)不同廠商設(shè)備和軟件的兼容與交互，推動網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性。優(yōu)化層次提升性能分層模型將網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的不同功能分配到不同的層次中，使得每一層可以進(jìn)行專門的優(yōu)化，從而提高了整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的性能和效率。分層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)01分層模型雖然在理論上提供了標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性的基礎(chǔ)，但在實際中，不同廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間可能存在兼容性問題，影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的整體性能。雖然分層可以將不同功能進(jìn)行優(yōu)化，但不同層次之間的數(shù)據(jù)交互和協(xié)同工作可能增加復(fù)雜性，需要在設(shè)計和實現(xiàn)時進(jìn)行權(quán)衡，以確保整體性能和效率。分層模型在實現(xiàn)功能優(yōu)化時，可能增加網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)面臨的安全威脅和隱私泄露風(fēng)險，需要在設(shè)計中充分考慮安全性和隱私保護(hù)措施。0203標(biāo)準(zhǔn)化和互操作性的局限性性能和效率的權(quán)衡安全性和隱私保護(hù)的挑戰(zhàn)1.2.4OSI模型OSI參考模型OSI/RM參考模型是由ISO組織提出的，將網(wǎng)絡(luò)劃分為7層，從下到上依次是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。01有關(guān)物理設(shè)備通過物理媒體進(jìn)行互連的描述和規(guī)定以比特流的方式傳送數(shù)據(jù)，物理層識別“0”和“1”定義了接口的機(jī)械特性、電氣特性、功能特性和規(guī)程特性物理層的功能020301通過物理層在兩臺計算機(jī)之間無差錯地傳輸數(shù)據(jù)幀允許網(wǎng)絡(luò)層通過網(wǎng)絡(luò)連接進(jìn)行虛擬無差錯的傳輸實現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的連接數(shù)據(jù)鏈路層的功能020301負(fù)責(zé)尋址，將IP地址轉(zhuǎn)換為MAC地址選擇合適的路徑并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包能協(xié)調(diào)發(fā)送、傳輸及接收設(shè)備能力的不平衡網(wǎng)絡(luò)層的功能020301保證不同子網(wǎng)設(shè)備間數(shù)據(jù)包的可靠、順序、無錯傳輸實現(xiàn)端到端的連接將收到的亂序數(shù)據(jù)包重新排序，并驗證所有的分組是否都已收到傳輸層的功能020301負(fù)責(zé)不同的數(shù)據(jù)格式之間的轉(zhuǎn)換負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的加密負(fù)責(zé)文件的壓縮會話層的功能020301向表示層或會話層的用戶提供會話服務(wù)在兩節(jié)點(diǎn)間建立、維護(hù)和釋放面向用戶的連接對會話進(jìn)行管理和控制，保證會話數(shù)據(jù)可靠傳送表示層的功能0203應(yīng)用層的功能應(yīng)用層是OSI參考模型中的最高層，它直接面向用戶，是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的接口層。其主要任務(wù)是提供計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與最終用戶的界面，提供完成特定網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能所需的各種應(yīng)用程序協(xié)議。1.3認(rèn)識網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是指在網(wǎng)絡(luò)中傳輸信息的載體，常用的傳輸介質(zhì)分為有線傳輸介質(zhì)和無線傳輸介質(zhì)兩大類。在有線傳輸介質(zhì)中最常用到的是光纖和雙絞線，其中雙絞線是組建局域網(wǎng)最常使用的介質(zhì)。同軸電纜同軸電纜(CoaxialCable)是一種電線及信號傳輸線，一般是由四層物料造成，如圖所示：最內(nèi)里是一條導(dǎo)電銅線，線的外面有一層塑膠(作絕緣體、電介質(zhì)之用)圍攏，絕緣體外面又有一層薄的網(wǎng)狀導(dǎo)電體(一般為銅或合金)，然后導(dǎo)電體外面是最外層的絕緣物料作為護(hù)套，同軸電纜具有較高的抗干擾能力。雙絞線雙絞線TP(TwistedPair)是一種綜合布線工程中最常用的傳輸介質(zhì)，是由兩根具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線組成的。把兩根絕緣的銅導(dǎo)線按一定密度互相絞在一起，每一根導(dǎo)線在傳輸中輻射出來的電波會被另一根線上發(fā)出的電波抵消，有效降低信號干擾的程度。電話系統(tǒng)使用的雙絞線一般是一對雙絞線，而計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中使用的雙絞線一般是四對。雙絞線價格便宜，易于安裝使用。光纖光導(dǎo)纖維(OpticalFiber)簡稱為光纖，光纖是利用“光的全反射”原理實現(xiàn)用光傳導(dǎo)信息的傳輸介質(zhì)，近年來它是發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的傳輸介質(zhì)。單模光纖多模光纖1.4認(rèn)識網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備概述網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是決定網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵，對其進(jìn)行必要的配置可以保證網(wǎng)絡(luò)的安全、提高網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率和管理效率。集線器集線器(Hub)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中連接多個計算機(jī)或其他設(shè)備的連接設(shè)備，是對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中管理的最小單元。集線器的基本工作原理是使用廣播技術(shù)，從任一個端口收到一個信息包后，都將此信息包廣播發(fā)送到其他所有端口。交換機(jī)交換機(jī)(Switch)同樣處于網(wǎng)絡(luò)的中心，多臺計算機(jī)利用交換機(jī)傳遞數(shù)據(jù)時，可以同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。交換機(jī)最大的特點(diǎn)是可以將一個局域網(wǎng)劃分成多個網(wǎng)段，每個端口可以構(gòu)成一個網(wǎng)段，每個連接到交換機(jī)上的設(shè)備都可以享用自己的專用帶寬不會產(chǎn)生沖突。交換機(jī)是專門為計算機(jī)之間能夠相互高速通信且獨(dú)享帶寬而設(shè)計的一種包交換的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。路由器路由器工作在OSI體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，它可以在多個網(wǎng)絡(luò)上交換和路由數(shù)據(jù)包。路由器通過在相對獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)中交換具體協(xié)議的信息來實現(xiàn)這個目標(biāo)。路由表包含網(wǎng)絡(luò)地址、連接信息、路