网络系统管理与维护

计算机网络知识回顾计算机网络是指将地理位置不同且多个功能相对独立的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，按照网络协议进行数据通信，以实现资源共享的大系统。计算机网络中的计算机通常都处于不同的地理位置相互连接的计算机之间不存在互为依赖的关系。通信线路包括通信媒体、通信设备关系。网络协议是实现总多不同计算机系统之间进行通信规则的集合网络的根本目的是为了实现资源共享，资源包括硬件与软件，如信息、程序、数据库、存储设备、打印机等。计算机网络的功能数据传输：是计算机网络最基本、最重要的功能，是其它功能的基础。实现了数据、信息的远程传送，如：电子邮件、网络电视、QQ等等资源共享：是计算机网络最基本的功能之一，也是早期建网的初衷。实现了软硬件的共享，如：打印机、存储设备、数据系统的共享等等。提高可靠性：计算机网络中，设备彼此互连，当某台机器出现故障是，可通过网络中的备份机来代替。计算机网络的功能负载均衡：将繁重的任务分配到网络中的多台计算机上，从而避免由于单台计算机由于任务过重而无法正常工作。如：门户网站、教学平台等等。分布式处理：利用网络技术将许多处理能力不强的计算机连接成高性能的计算机系统，来实现海量计算。如：天气预报计算、核爆炸的模拟等等。计算机网络的分类计算机网络有多种分类标准，如按运营方式、覆盖范围、拓扑结构、传输技术等：按运营方式，分为公用网和专用网；按网络的拓扑结构分，有星型、树型、分布式、环型、总线型和复合型；按网络传输技术，分为广播式网络和点到点式网络；按地理覆盖范围(最为典型与常用的划分方式)，分为广域网、城域网、局域网和互联网。按网络拓扑结构分类٭拓扑结构一般指点和线的几何排列或组成的几何图形。٭计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。٭链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路。٭结点指计算机和有关的网络设备，甚至指一个网络。٭按拓扑结构，计算机网络可分为以下几类。按网络拓扑结构分类星形网络٭星形拓扑是由中央结点为中心与各结点连接组成的，多结点与中央结点通过点到点的方式连接，拓扑结构如图所示。星形网络拓扑优点：结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易。缺点：中心节点成为全网可靠性的关键按网络拓扑结构分类树形网络٭树形网络是将多级星形网络按层次方式排列得到的网络，其拓扑结构如图所示。优点：节省线路、成本较低和易于扩展。缺点：对高层节点和链路的要求较高。按网络拓扑结构分类某大学校园网结构示意图٭星形和树形网络是LAN中最常见的实现形式。按网络拓扑结构分类总线形网络٭由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络，拓扑结构如图所示。所有节点直接连到一条物理链路上，除此之外节点间不存在任何其他连接。每一个节点可以收到来自其他任何节点所发送的信息优点：简单、易于实现缺点：可靠性和灵活性差、传输延时不确定按网络拓扑结构分类环形网络٭环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，环上任何结点均可请求发送信息，拓扑结构如图所示。节点与链路构成了一个闭合环，每个节点只与相邻的两个节点相连。每个节点必须将信息转发给下一个相邻的节点。优点：简单、易于实现，传输延时确定。缺点：维护与管理复杂某大学主干网按网络拓扑结构分类网状形网（分布式网络）٭网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式。拓扑结构如图所示。优点：较高可靠性、易于扩充。缺点：控制复杂、建设成本高。按网络拓扑结构分类٭以上介绍了五种基本的网络拓扑结构，事实上以此为基础，还可构造出一些复合型的网络拓扑结构。٭例如，中国教育科研计算机网络（CERNET）可认为是网状形网、树形网和环形网的复合，如下图所示。其主干网为网状形结构，连接的每一所大学大多是树形结构或环形结构。中国教育科研计算机网络拓扑图计算机网络的分类按网络覆盖的范围分局域网(LocalAreaNetwork--LAN)特点:短距离高速率低误码率广域网(WideAreaNetwork--WAN)特点:较低的速率较高的误码率城域网(MetropolitanAreaNetwork--MAN)局域网（LAN)覆盖范围一般在几公里以内，如一幢大楼内或一个校园内。典型的LAN技术:EthernetToken-RingFDDI广域网（WAN)覆盖范围一般是几十公里到几千公里以上。典型的广域网技术有：ModemsISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork)DSL(DigitalSubscriberLoop)FramerelayATM(AsynchronousTransferMode)T-CarrierSeries(T1,T3,etc.)SONET(SynchronousOpticalNetwork)城域网（MAN)覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主要是满足城市、郊区的联网需求。如连接广州各学校的城域网。城域网技术与局域网技术、城域网技术与广域网技术之间的边界正在日益模糊。按网络传输技术广播网络(BroadcastingNetwork)网络中的计算机或设备通过一条共享的通信介质进行数据传播，所有节点都会收到任何节点发出的数据信息。这种传输方式主要应用于局域网中。广播网络中有三种传输类型：单播、组播和广播。点对点网络(PointtoPointNetwork)网络中的计算机或设备通过单独的链路进行数据传输，并且两个节点间都可能会有多条单独的链路。这种传播方式主要应用于广域网中。计算机网络体系结构按照互联网分：Internet（互联网）、Intranet（内部网）和Extranet（外部网）。按传输速率分：窄带网络：带宽小于64K的单一业务网络。宽度网络：带宽大于2M的高速网络。客户/服务器模式٭工作模式：客户端向服务器发出请求服务的命令，服务器将执行处理后的结果返回给客户端。٭组成：客户端软件和服务器软件网络操作系统的分类对等网模式٭用户之间通过共享方式相互访问对方的资源。٭各台计算机同时具有服务器和客户端角色，并具有对等的地位。网络操作系统的分类OSI参考模型的基本思想网络中各节点具有相同的层次不同节点的同等层具有相同的功能同一节点内相邻层之间通过接口通信每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信物理层的功能位于OSI参考模型的最低层，它直接面向原始比特流的传输。解决：传输介质、信道类型、数据与信号之间的转换、信号传输中的衰减和噪声等在内的一系列问题。物理层标准要给出关于物理接口的机械、电气、功能和规程特性，以便于不同的制造厂家既能够根据公认的标准各自独立地制造设备，又能使各个厂家的产品能够相互兼容。数据链路层的功能在物理层发送和接收数据的过程中，会出现一些物理层自己不能解决的问题。例如：节点如何知道它所接收的数据是否正确？如果噪声改变了一个分组的目标地址，节点如何察觉它丢失了本应收到的分组呢？当多个节点同时试图在一条线路上发送数据时的冲突？数据链路层实现两个相邻的机器间的无差错的传输。通过对物理层提供的原始比特流传输服务的加强，向网络层提供服务。为实现相邻节点间的无差错传输，数据链路层最小提供了成帧、物理寻址、确认、差错控制和流量控制等机制。网络层的功能主要涉及在通信子网中选择一条合适的路径，使发送端传输层所传下来的数据能够通过所选择的路径到达目的端。必须使用寻址方案来确定存在哪些网络以及设备在这些网络中所处的位置；在确定了目标结点的位置后，负责找到通过网络的最优路径，引导数据包正确地通过网络即路由选择。还需要提供拥塞控制机制以避免因子网中同时出现过多的分组而出现的网络瓶颈。传输层的功能传输层负责将完整的报文进行源到目的端的交付即提供可靠的进程到进程的报文交付。传输层为了向会话层提供可靠的端到端传输服务，也使用了差错控制和流量控制等机制。OSI七层模型中承上启下的层，它下面的三层主要面向网络通信，以确保信息被准确有效地传输；它上面的三个层次则面向用户主机，为用户提供各种服务。会话层的功能建立、管理和终结不同机器上的应用程序或进程间的会话为表示层提供服务会话的同步检查点（Checkpoint)表示层的功能表示层以下各层只关心可靠的数据传输，而表示层关心的是所传送数据的语法和语义。完成语法格式的转换不同的计算机可能有不同的内部数据表示（抽象语法），表示层收到应用层传过来的某种语法形式的数据后，将其转换成适合在网络实体间传送的公共语法（传送语法）表示的数据。包括数据表示格式和转换、数据压缩、加密与解密、等。应用层的功能OSI的最高层，是计算机网络与用户之间的界面，负责为用户的应用程序提供网络服务。由若干的应用协议组成。常见应用层服务：目录服务电子邮件文件传输虚拟终端OSI的数据传送过程TCP/IP协议栈IP头中的IP地址TCP/IP的网络层用以标识网络中目的主机的逻辑地址TCP/IP的网络层用以标识网络源主机的逻辑地址IP地址：Internet采用了一种唯一通用地址格式，为网络上所有设备（路由器、网关和服务器等）分配了唯一的地址，这就是IP地址。IP地址亦称标识地址，利用它可以对Internet上的每个主机、路由器和其它设备等进行唯一的地址“标识”。IP地址的结构32位的IP地址在结构上分为网络标识与主机标识两大部分；在形式上表示为4个8位组（Octet)。网络标识主机标识32Bits例如：IP地址192.5.38.11的二进制形式如下,其中192.5.38为网络标识部分，11为主机标识部分。IP地址中的数制转换对每一个8位组，从左到右的每一位，分别对应于：128,64,32,16,8,4,2,18位组的最大取值为二进制数“11111111”，相当于十进制数255。IP地址的分类地址类型引导位W的范围地址结构可用网络地址数可用主机地址数A类01-126网.主.主.主126(27-2)16777214(224-2)B类10128-191网.网.主.主16384(214)65534(216-2)C类110192-223网.网.网.主2097152(221)254(28-2)D类1110224-239组播地址E类1111240-研究和实验用地址特殊IP地址网络部分主机部分地址类型用途127any全“0”全“1”Any全“0”Any全“1”网络地址代表一个网段直接广播地址特定网段的所有节点可以跨路由回环地址回环测试有限广播地址本网段所有节点不能跨路由所有网络Quidway路由器用于指定默认路由子网与子网划分所谓IP子网，是指把IP地址中主机地址的部分进一步划分为两个部分：其中一个部分为子网地址，而另外一个部分为主机地址。由网络管理员将一个给定的网络分为若干个更小的部分，称为子网划分.这些被划分出来的更小部分被称为子网(subnet)。为了创建子网，网络管理员需要从原有IP地址的主机位中借出连续的高若干位作为子网络标识。子网划分的方法首先，要明确划分后需要获得的子网数量和每个子网中所要拥有的主机数；确定需要从原主机位借出的子网络标识位数。根据全“0”和全“1”IP地址保留的规定：原则上，子网划分时至少要从主机位的高位中选择两位作为子网络位；而只要能保证保留两位作为主机位，A、B、C类网络最多可借出的子网络位是不同的，A类至多可达22位、B类至多为14位，C类则为6位。子网划分前子网划分后在IP地址中增加了一个新的字段：子网标识子网络位数与子网数量、有效子网数量的对应关系子网络位数(Subnetbits)子网数量(Subnetnumber)有效子网数量(validsubnetnumber)121=22-2=0222=44-2=2323=88-2=6424=1616-2=14525=3232-2=30626=6464-2=62727=128128-2=126828=256256-2=254929=512512-2=510…….…C类网络划分的例子之一应该从主机位借出高2位作为子网络