网络那些事

电子通信时代，每个通讯主机只是一个单独的个体，为了协同工作，采用网卡、线路、设备连接多个通讯主机，形成了一个网状的通讯结构体，即为通讯网络。计算机网络是将地理位置不同的计算机及外设通过通信线路及设备连接在一起，实现网络资源共享和相互通信的整个系统叫做计算机网络。简单的来讲，只要将两台电脑通过线缆连接进行通信，即为最简单的网络。网络设备分主从，若为同样功能的网络主机，在网络里面属于平层通信。网络分为环形网和链形网两种。常见的网络设备包括网络终端、网络交换机、网络路由器、网络服务器、存储服务器，以及各种网络传输设备。小型的网络系统如下图所示：上面小型的网点属于互联网下属的一个非常小的分支，其它N个网络一起组成了非常庞大的网络，并且现在和将来还会快速无限量的扩大。不过，组建互联网中的一个小网点，还需考虑安全性和稳定性，所以还应使用网络防火墙和网络服务器。在工业网络里面，则需要增加各种指令工控主机、时序控制设备，这种网络属于局域网的范畴。我们将网络终端连接起来，目的是为了信息共享、查阅数据、控制远端设备、数据通信等等等等。一般将电脑终端连接到网络上，在浏览器里面输入一串字母，点击进入或者搜索，即可在网络上找到我们需要的信息。别小瞧这些个字母，其实计算机已经将它们转换成了一组数字指令包，发送到网络中，进行寻址校验，找到正确的网址，提交申请，再由该网址的服务器确认，下发对应的数据包，传回来，这一去一回，即为网络通讯的上行和下行。听起来较为啰嗦，理解起来就是上网采用网络终端互相之间交换数据，采用的是指令请求、确认，传输采用双向传输（全双工），而计算机之间传递的都是数字（0和1）组成的包。请看下面的示意图：网络包含局域网、城域网、广域网。作为目前通信的主体，其功能日益强大，给人类社会发展带来更多的便利。IP地址为了使信息可以在互联网上正确地传送到目的地，连接到Internet上的每一台计算机必须拥有一个唯一的地址，这样才不会产生混淆。为每台计算机指定的地址是一组数字，称为“IP地址”这个地址如若出现重复，则导致相同的网络设备无法上网。如：168.160.224.36域名在Internet中，IP地址相当于身份证号码，域名相当于人的姓名。在Internet网上不允许有相同的域名，域名是由小数点分隔开的几组字符串组成，每个字符串被称为一个子域，子域个数不定。通常由3个或4个子域组成，一般不超过5个，如下列域名：(清华大学)MAC地址MAC地址对应于OSI参考模型的第二层数据链路层，工作在数据链路层的交换机维护着计算机MAC地址和自身端口的数据库，交换机根据收到的数据帧中的“目的MAC地址”字段来转发数据帧。在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的，它一定是全球唯一的。比如，著名的以太网卡，其物理地址是48bit（比特位）的整数，如：44-45-53-54-00-00。域名解析前面说过IP地址和域名，一个代表网络终端的位置，一个代表网络终端的名称，在互联网中，每个固定的IP地址可以对应一个网络终端。而在小型网络中，不一定采用很多个IP地址来同时上网，局域网里面的某一台电脑如若需要暴露在外网，则应将该电脑的IP地址转换成外网环境里面的域名，这种转换就叫域名解析，一般由DNS服务器或代理商来完成。外网上的访问者，只需输入域名，即可通过服务器转换成这台主机的IP地址，进行访问。路由路由是指路由器从一个接口上收到数据包，根据数据路由包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。路由通常与桥接来对比，在粗心的人看来，它们似乎完成的是同样的事。它们的主要区别在于桥接发生在OSI参考模型的第二层（数据链路层），而路由发生在第三层（网络层）。这一区别使二者在传递信息的过程中使用不同的信息，从而以不同的方式来完成其任务。组播组播解决了单播和广播方式效率低的问题。当网络中的某些用户需求特定信息时，组播源（即组播信息发送者）仅发送一次信息，组播路由器借助组播路由协议为组播数据包建立树型路由，被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发。QoS网络能够利用各种基础技术，为指定的网络通信提供更好的服务能力,是网络的一种安全机制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。在正常情况下，如果网络只用于特定的无时间限制的应用系统，并不需要QoS，比如Web应用，或E-mail设置等。但是对关键应用和多媒体应用就十分必要。当网络过载或拥塞时，QoS能确保重要业务量不受延迟或丢弃，同时保证网络的高效运行。Pingping是一个网络检查时经常用到的工具。它是用来检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。作为一个生活在网络上的管理员或者黑客来说，ping命令是第一个必须掌握的DOS命令，它所利用的原理是这样的：利用网络上机器IP地址的唯一性，给目标IP地址发送一个数据包，再要求对方返回一个同样大小的数据包来确定两台网络机器是否连接相通，时延是多少。延时网络通信依赖的是数据包传输和交换的速度，跟网络环境以及带宽有直接关联，对了，这就叫速率，速率越高，数据交换越快。而往往在网络应用中，出现数据包延时、丢包的问题。特别是对于多媒体网络而言，较大的数据延迟，往往导致多媒体的短暂中断，所以网络延迟时间越小越好，同时要注意网络通信中，外界电磁场干扰也会造成通信延时。表征：网速慢、请求指令被拒、数据错误率高。丢包在通信中是指通信数据包丢失。数据在通信网络上是以数据包为单位传输的，每个数据包中有表示数据信息和提供数据路由的帧。这就是说，不管网络情况有多好，数据都不是以线性连续传输的，中间总是有空洞的。数据包的传输，不可能百分之百的能够完成，因为物理线路故障、设备故障、病毒攻击、路由信息错误等原因，总会有一定的损失。如果线路较差（如用调制解调器或距离较远），数据的损失量就会非常大，数据的传输就会出现空洞，造成丢包。表征：解码困难、画面不完整、视频卡顿、资料无法正常打开。OSI匹配的问题网络通信的工作分为7层,它们由低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、和应用层。第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第四层到第七层为OSI参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，不能在不对称层次上进行通信。OSI模型的设计目的是成为一个所有销售商都能实现的开放网路模型，来克服使用众多私有网络模型所带来的困难和低效性。接着来看分层的原则：网络中各结点都有相同的层次不同结点相同层次具有相同的功能同一结点相邻层间通过接口通信每一层可以使用下层提供的服务，并向上层提供服务不同结点的同等层间通过协议来实现对等层间的通信具体7层数据格式功能与连接方式典型设备应用层网络服务与使用者应用程序间的一个接口表示层数据表示、数据安全、数据压缩会话层建立、管理和终止会话传输层数据组织成数据段用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序（端口号）网络层分割和重新组合数据包基于网络层地址（IP地址）进行不同网络系统间的路径选择路由器数据链路层将比特信息封装成数据帧在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址网桥、交换机、网卡物理层传输比特（bit）流建立、维护和取消物理连接光纤、同轴电缆、双绞线、中继器和集线器组网的问题先要清楚网络的类型，主要分为三类：1）局域网（LocalAreaNetwork----LAN）它的分布范围一般在几公里以内，最远不超过10公里，通常在一个单位和大型建筑物中使用，局域网的出现，使得人们共享网络信息、硬盘空间、打印机等的愿望成为现实，这就大大降低了成本，提高了设备、信息的利用率。2）广域网（WideAreaNetwork---WAN）也称为远程网，它在技术和硬件配置上都比局域网复杂得多，需要利用电话线、卫星、微波、光纤等远距离通信手段把位于不同地区、不同国家的计算机及局域网连接起来，从而形成规模更大、信息量更丰富的网络。3）城域网是城市范围内高速的综合信息网络。能满足大量企业、机关、公司、社会服务部门的计算机联网需求。以上不同的网络进行组网，就必须使用统一的网络协议，需要正确的网络身份，以及数量众多的服务器、传输设备、网络交换机、软件平台等。最简单的组网即为电脑与电脑之间使用交叉线（568A—568B）进行连接，目前这两台电脑属于平层通信。如果属于上下层通信，只需平行线连接即可。故障频发网络架构里面，出现数据丢失、延时加大、远程无响应、速率低、网络风暴等等故障的概率很高，主要还是以下一些因素造成的：1、网络硬件、软件落后。2、网络设备搭配不合理。3、传输距离远、信号差。4、遭受网络恶意攻击，或者网络病毒感染。5、网络设备间的协议不一致，或者无权限。6、网络带宽小，与其它系统共网。7、传输的空间内受到各种信号的影响及干扰。8、布线不合理以及线缆质量差。。。。。。。在一个大型的网络系统中，任何一个环节出现纰漏或设备故障，都有可能造成一次网络灾难。因此，在网络系统的建设之初，就应该注意网络方案的设计合理、设备选型匹配、施工布线规范、网络安全防护，以及非常重要的使用前的网络测试工作，将各个端口、线缆、设备做好标记，捆扎牢固。总之，一个高效稳定的网络系统，能为用户带来更大的利益，我们了解熟知网络，并合理应用它，也是非常有必要的。