计算机网络

摘自：http://www.study-area.org/network/networkfr2.htm

一，何為网路

在定义上非常简单﹕网路就是一群通过一定形式连接起来的电脑。

 

二，网路能做些什麼﹖

档案管理

共享档案

传输档案

 

共享应用程式

应用程式

数据库

游戏

 

共享週边设备

印表机

光碟机

扫描器

传真/数据机

磁带机

 

和其他使网路用者交流

进行群组工作排程

收发电子邮件

进行电子会议

网路游戏

 

 

三，连线材料

网路卡

每一张网路卡在出厂的时候都会被厂家分配一个地址﹐使用者是不可能变更此地址。

这样的地址安排就如我们日常的家庭地址一样﹐是用来区分各自的身份的。

 

网线

选择一个网线系统也要考虑到很多因素的﹐比如﹐网路架构，预算和传输要求(速度和距离)，电脑之间的距离长短。

网线也有分好几种类型﹕

双绞线(Twisted Pair Cable)

同轴网线(Coaxial Cable)

10Base5﹐10 代表 10Mbps﹐ 5 代表 500 米﹔中间部份是频宽在多工使用时的分割方式。频宽的分割方式也有两种﹕一种叫 Baseband﹐另一种叫 Broadband。

以高速公路為例﹕前者将整条公路併成一条线﹐这样可以容许比较大载量的卡车通过﹔后者则将公路分成数条行车线﹐可以允许几部小车一次通过。

如果货物来到公路一端﹐使用 Baseband﹐我们就用大容量的卡车﹐一次出发一辆的运送﹐不管谁的货物﹐也不管货物多大﹐都要排队轮候﹔

如果利用 Broadband﹐我们就用小点的车﹐分配给各人一条车道(但却不可以转换车道哦)﹐这样排队的人就比较少了。

光纤网线(Fiber Optic Cable)

 

 

四，网路架构

网线的困扰

要架设网路﹐当然先要将个机器连接起来。假如您喜欢的话﹐我们可以将每两个网路节点都直接用网线连接起来﹐如果材料够﹐地方又允许的话﹐这完全是有可能的。那麼按此接法﹐我们需要的网线数量 = 节点数目 x ( 节点数目 - 1 ) / 2 

 

物理形态

星状形态(Star Topology)

一个星状的网路形态裡面﹐在中央是一个集线器(HUB/SWITCH)﹐或 MAU (Multistation Acces Unit)﹐所有的工作站﹑伺服器和印表机都接到 HUB 上面﹐看上去就像一颗星星向四週放射星光一样﹐因而得名。

HUB 通常有两种﹕惰性(passive) HUB和活性(active) HUB。前者仅仅是将各个网线接口(port)连接起来﹔而后者还会起到增益器(Repeater)的作用，以延长网线连接的距离。

总线形态(Bus Topology)

在 bus 形态裡面也有两个类型﹕一是Thick Ethernet﹐另一是Thin Ethernet。前者使用一条厚厚的中央网线(10base5)﹐两头带有终端电阻﹐然后各接点再通过一条较细的网线连到这条厚线上面﹔而后者则只使用 10base2 网线将所有的节点连接起来﹐网线和节点之间使用 T 型接口连接﹐而在两端的接点则各连接一个终端电阻。

环状形态(Ring Topology)

一般来说﹐这样的形态我们是比较少见到的﹐因為其佈线是一个非常头痛的问题

 

逻辑形态

Bus / Ethernet

这个逻辑 bus 形态是如何工作的呢﹖很简单﹐就是每次只能有一个节点在网路上传递数据给其它节点﹐其形式是通过对整个网路进行广播(broadcast)。然后其它接点收听到广播之后﹐就看看数据是否传个自己的﹐如果是﹐则接收下来﹔如果不是﹐则略过。每一节点都有一个自己用的 48bit 的位址(也可以称為Node ID﹐也就是在前面说的网卡硬体位址了)﹐每一个在网路中传输的数据都是以这个地址為传送和接收依据的。

当任何一个节点进行广播的时候﹐所有的其它节点都收听得到，但真正接收的只有一个节点。其情形就像我们上课一样﹐老师说﹕“第几排第几号同学出来拿作业﹗”虽然全班同学都听得到﹐但却只有一位同学可以拿到。Bus 形态也和这种形式很类似﹐当然具有更严谨的一套法则啦。在bus上面的数据都是以框包(frame)形式传递﹐框包送出来之后﹐会以电子信号同时向 bus 两端广播﹐当目的地接收到给它的框包﹐也不是据為己有的﹐而是复製一份给自己﹐而原来的框包则还是会继续被送给下一个节点﹐直到封包抵达终端电阻才会被销毁。

每一个 frame 都不可以超过1518bytes﹐这样就可以确保任何一个工作站都不会佔用网路太久。工作站对网路广播之前﹐都会先倾听一下有没其它人在使用网路﹐如果听起来很安静﹐则它会发送广播。但要是网路上仍然嘈嘈的呢﹖(这个情形就是 bus 形态最担心的)﹐这时候工作站就需等待了。

假如节点 A 和节点 B 相隔得太远的话﹐当他们倾听的时候可能都还没听得到对方有话要说﹐就都同时把封包出去﹐这就是所谓的 碰撞(collision) 了。如果当一个碰撞发生了﹐就会在网线產生一个频率涟漪(frequecy ripple)。如果第一个节点监测到有这样的 ripple ﹐它就会发出一个高频信号去清除所有其它信号。这个信号告诉所有节点碰撞已经发生﹐这样全部节点都不会再发送封包了。这时候﹐每一个节点都会随机的等待一段时间再重新进行广播﹐总共可以进行 16 次尝试大家才会最终放弃。不过其情形也不会好到哪裡﹐因為在大家等待之后﹐彼此都有封包要发送﹐谁都想先发送自己的封包﹐如果节点越多﹐距离越长﹐发生碰撞的机会也就越高。

情形就象上课时您要发言﹐得先看看有没有其它同学在发言﹐如果已经有人在说话了﹐那你就先等他/她讲完再举手。要是两个人都同时举手﹐老师就会宣佈重新再举手﹐这时候大家可以在一秒鐘之内再举手﹔要是还是一样﹐那麼可以再於两秒之内任何时段举手﹔再来就 4 秒﹑8 秒﹑16 秒....的延续下去﹐要试过 16 次都还一样﹐没办法了﹐大家都不要说好了。

在网路上﹐我们称这样的方法為 CSMA/CD (Carrier-Sensing Multiple Access with Collision Detection)。要注意的是﹐所有这些处理过程都必须在 Ethernet 网卡上面进行﹐也就是说﹐如果您要选用 Ethernet 形态﹐那麼你就必须全部使用 Ethernet 网卡。

Ethernet 可以在 bus, star 等物理形态上面使用。10baseT 就是使用 star 的物理形态﹐但逻辑上却是 bus 形态来的﹐同样也是 Ethernet﹐使用的是 IEEE802.3 标準。

Token Ring

Token Ring 网路在物理上也和 100BaseT Ethernet 一样使用 star 形态。只不过代替 hub 的是 MAU 而已﹐一个 MAU 可以连接八台电脑﹐然后还可以连接到另一个 MUA。一块 Token Ring 网卡上面﹐其中有端会带有一个 D-shell 类型的接头﹐而另一端则有一个 odd-looking IBM 接头。在 Token Ring 上面无需使用终端电阻﹐网线的一头接到网卡﹐另一头接在 MUA 就可以了。

我们还记得在 Ethernet 系统上面使用广播形式传送封包﹐然而在 Token Ring 裡面﹐每一个节点都只会得到其前面的一个节点送来的信息。Token Ring 的灵魂所在是一个叫做 Token Packet 的封包。这样的设计可以避免碰撞发生﹐Token Ring 可以确保每次只能有一个工作站可以发送资料﹐它们使用 token packet (或曰 token stick)来达到这一目的。只有获得这个 Token packet 的接点才可以发送资料。

举个例子﹐同学们在班上為了避免同时有两个人发言﹐於是就使用一个令牌﹐由一个同学传给下一个同学﹐然后最后的同学传回给最前面的同学。拿到令牌的同学﹐看看如果令牌是空的﹐就把说话写在令牌上面(写满為止﹐如果不够用﹐等下次再写)﹐然后註明来源地址和目的地址﹐再将令牌传给下一位同学。接到令牌的同学﹐会检查目的地址﹐如果不是给自己的﹐就传给下一位﹐如果地址是给自己的﹐则抄一份保存﹐原来的令牌照样传递下去。因為令牌是绕著圆圈的传递﹐所以始终会到自己手上的。当那位原先发送信息的同学收回令牌﹐看到来源地址是自己的﹐就把令牌擦乾净﹐然后把令牌交给下一位同学﹐就算他还有话要说﹐也要这样做。如果下一位同学没有东西要写﹐就简单的把令牌交给下再一位则可﹔如果有东西要写﹐就重复刚才的规则。

Token Ring 上使用的是类似的方法﹐只是略有不同而已﹕当一个节点获得 Token Packet 并完成了信息準备之后﹐它会传给下一个节点﹐如果没有人接下来﹐就再传一次﹐如果第二次都没有人要﹐则给整个网路发送一个 solicit successor fram 的常规请求﹐询问“有谁想要这一个 Token 啊﹖”﹐如果有节点回应这个请求﹐它就把 Token 直接传到该地址。

不过同是使用 Ring 形态的 FDDI 则略有不同﹐也拿刚才的例子说明﹕凡是拿到令牌的同学﹐先把要说的东西写在纸条上面﹐也註明是谁写给谁的﹐然后把纸条夹在令牌上传给下一位﹔要是没有话要说就把令牌直接传给下一位即可。等收到令牌的时候﹐就看看信息是否给自己的﹐如果是就抄一份保存下来﹐如果同时还有信息要送呢﹐再按格式填写纸条﹐也夹在令牌上面传给下一位同学。等令牌在绕回来的时候﹐检查上面的那些纸条﹐如果发现发信人是自己的话﹐就把纸条拿下来﹐然后撕掉就行了。

在罗辑形态上﹐我们称这种方法做﹕Token Passing。

 

 

 

 

 

 

计算机和计算机之间可通信。但需要规定通用的协议。

 

数据格式，校验，速度控制，

 

ISO即国际标准组织1978年规定计算机网络通信模型，OSI/RM，即开放系统通信/参考模型。采取分层结构。每一层负责一项基本任务。自下而上依次为：

物理层（Physics Layer）：单位bit。信号和介质。规定机械特性(接口大小，线路粗细)、电器特性(0/1电压)、功能特性(线路功能分类)、规程特性(通信顺序)。EIA RS-232C。

数据链路层（Data Link Layer）：单位frame。相邻节点质量控制。帧同步(填充帧头和帧尾)、差错控制(检查和重发)、流量控制(反馈)、链接控制(初始化)。

网络层（Network Layer）：单位frame。端到端的寻址。路由选择。阻塞控制。

传输层（Transport Layer）：单位package。端到端的差错控制、流量控制。

会话层（Session Layer）：对话管理。

表示层（Presentation Layer）：格式管理。

应用层（Application Layer）：特殊需求的数据格式。