网络

网络就是计算机之间通过介质相连，能够进行数据通信和资源共享的系统。

网络的功能：1.数据通信    2.资源共享

    数据通信是资源共享的基础，资源共享是数据通信的目的。

网络所带来的是软件资源和硬件资源的贡献

构建网络的必备因素：

    1.软件    

        操作系统：Linux，Windows

        应用程序

        数据库：Oracle

        通信协议：TCP/IP

    2.硬件

        计算机

        通信设备

        交互联设备

网络存储：是数据存储的一种方式；网络所带来的一大功能；其结构大致分为三种:

    1.直接附加存储（DAS）

    2.网络附加存储（NAS）

    3.存储区域网络（SAN）（成本昂贵）

在企业中搭建一个网络时，得考虑以下方面：

    1.网络的速度（数据率（Mbps，Gbps））

    2.成本：有型成本、无形成本（运行成本、管理成本）

    3.安全性

    4.可用性（（总时间-故障时间）/总时间）

    5.可扩展性

    6.可靠性

网络的物理拓扑分类：

    1.总线拓扑

    2.环状拓扑

    3.星型拓扑

开放式系统互联通信参考模型（OSI，Open System Internetwork）

    由ISO负责主持研发，定制标准，其为对等网络；根据功能进行层次划分，一共划分了7个功能层：

        应用层：网络进程访问应用层

        表示层：数据表示

        会话层：主机通信

        传输层：端到端连接

        网络层：数据传输

        数据链路层：访问介质

        物理层：二进制传输

        （通信介质层）

其中，应用层，表示层和会话层属于资源子网，主要实现资源共享；传输层主要是对网络分段；网络层，数据链路层和物理层属于通信子网层，主要实现数据通信。

    1.物理层：为启动、维护以及关闭物理链路定义了电气规范、机械规范、过程规范和功能规范

    2.数据链路层：定义如何格式化数据以便进行传输以及如何控制对网络的访问；支持错误检测

        1）定义物理地址

        2）建立逻辑连接

        3）校验

    3.网络层

        1）异构网络互联

        2）定义逻辑地址——分层编址

        3）确定路由

        4）对数据分片，重组

    4.传输层

        1）确保数据传输的可靠性

        2）建立、维护和终止虚拟电路

        3）通过错误检测和恢复

        4）通过信息流控制来保障可靠性

    5.会话层：建立、管理和终止在应用程序之间的会话

    6.表示层：主要功能：编码，解码；加密，解密；压缩，解压缩

        1）确保接受系统可以读出该数据

        2）格式化数据

        3）构建数据

        4）协商用于应用层的数据传输语法

        5）提供加密

    7.应用层：为应用程序进程提供网络服务，提供用户身份验证

采用分层网络模型的原因：

    1.降低复杂性

    2.标准化接口

    3.模块化设计

    4.确保技术的互操作性

    5.加快发展速度

    6.简化教学

TCP/IP协议栈（TCP，传输控制协议；IP，因特网互联协议）

    定义了四层：应用层，传输层，Internet层，网络访问层

    历史：其主要贡献者为瑟夫（Vinton G.Cerf）被誉为“互联网之父“

    TCP/IP协议栈与OSI参考模型的区别：

        1.TCP/IP协议栈是实际，OSI参考模型是理论

        2.TCP/IP协议栈是以协议分层，OSI参考模型是以功能划分

    TCP/IP协议栈与OSI参考模型的对应关系：

        1.应用层   <---->    应用层，表示层，会话层

        2.传输层   <---->    传输层

        3.互联网层<---->   网络层

        4.网络访问层 <----->  数据链路层，物理层

    TCP/IP协议栈每层之间都存在一种协议：

        1.应用层与传输层--->协议端口

        2.传输层与互联网层---->协议号

        3.互联网层与网络访问层---->协议类型

    TCP/IP协议栈的协议主要为解封装

    Internet协议特征：

        1）运行与OSI网络层

        2）面向无连接的协议

        3）独立处理数据包

        4）分层编址

        5）尽力而为传输

        6）无数据恢复功能

ARP：地址解析协议

    逻辑地址 --> 物理地址

    已知逻辑地址的情况下，获取对应逻辑地址的物理地址

    如何解析：

        1.每一个参与网络功能的设备中，都有一个ARP库；

        2.ARP缓存：通过ARP协议进行广播，指定的目标主机进行回应，本机缓存对应的结果信息；

RARP：反向地址解析协议

    物理地址 --> 逻辑地址

    已知本地物理地址，获取合法的逻辑地址；

    用于无盘工作站

面向无连接：

    1.无需在通信之前建立通信连接，也无需维护连接稳定，通信结束也无需拆除连接；

    2.无序数据传输

    3.无数据恢复和数据可靠性保证

平面编址和分层编址：

    片面编址：将所需管理的资源，从头到尾按照固定大小分为若干个cell，每个cell进行独立编址；

        特点：编址容易，寻址需要遍历，效率很低；

    分层编址：将所需管理的资源先进行各种分类，按照对应的类别进行编址；

        特点：编址复杂，但寻址高效；

IPv4地址：

    由两部分组成：

        网络部分：用来描述指定主机所在网络范围；

        主机部分：用来描述指定主机在特定的网络范围中的具体位置；

    由IPv4协议定义的，IPv4地址整个地址由32位二进制构成；其中：

        网络位+主机位=32位

    范围：

            00000000.00000000.00000000.00000000

            到

            11111111.11111111.11111111.11111111

    一共43亿，但不是所有的都能用。

    采用点分十进制表示法：

        1.将32位的IP地址位，以8位为一组，共划分为4组；

        2.每一组之间使用符号进行分隔；

        3.将每个8位组转换为十进制表示；

    分类：

        A类：第一个二进制位必须为0，并且网络位为8位；范围：

            0.0.0.0 ~ 127.255.255.255

            00000000.00000000.00000000.00000000 ~ 01111111.11111111.11111111.11111111   

        B类：前两个二进制位必须为10，并且网络位为16位；范围：

            128.0.0.0 ~ 191.255.255.255

            10000000.00000000.00000000.00000000 ~ 10111111.11111111.11111111.11111111

        C类：前三个二进制位必须为110，并且网络位为24位；范围：

            192.0.0.0 ~ 233.255.255.255

            11000000.00000000.00000000.00000000 ~ 11011111.11111111.11111111.11111111

        D类：前四个二进制位必须为1110，并且网络位为32位，通常用于组播通信；范围：

            224.0.0.0 ~ 239.255.255.255

            11100000.00000000.00000000.00000000 ~ 11101111.11111111.11111111.11111111

        E类：前四个二进制位必须为1111，保留用于科学研究；范围：

            240.0.0.0 ~ 255.255.255.255

            11110000.00000000.00000000.00000000 ~ 11111111.11111111.11111111.11111111

    注意：

        第一个8位组全为0的，是无效的IP，因为其表示整个IP地址栈；

        第一个8位组中除了第一位以外全部为1的，称为环回地址；

        有效的A类地址：1.0.0.0 ~ 126.255.255.255

       保留地址：不能选择为其他主机配置使用的IP地址；

            0.0.0.0 ~ 0.255.255.255

            127.0.0.0 ~ 127.255.255.255

    自动分配地址段：168.254.0.0 ~ 169.254.255.255

    网络地址：主机位全为0的地址（表示一个范围的名称）

    广播地址：主机位全为1的地址（作为目的地址代表整个网段中的所有IP地址

    定向广播地址（作为目的地址代表整个IP地址栈中的所有IP地址

    IPv4的地址总数：2^32 = 42亿9400万

        去除的IP地址：

            1）D类和E类：5亿+

            2）0和127网段的地址：3500万

            3）169.154网段地址：65536

            4）网络地址：126+16384+209万

            5）广播地址：126+16384+209万

        可以分配的IP地址36亿：

            为解决IP地址枯竭的问题：

                增加IP地址的复用次数：

                    私有IP地址：可以重复使用，互联网无法为其路由：

                        A类：10.0.0.0 ~ 10.255.255.255

                        B类：172.16.0.0 ~ 172.31.255.255

                        C类：192.168.0.0 ~ 192.168.255.255

                    其IP地址可以在互联网中使用，但必须唯一；

        为解决网络枯竭所使用的技术：

            网络地址转换（NAT，Network Address Translation）

                SNAT：源地址转换，使用公有IP地址替换数据包中的私有IP地址；

                DNAT：目的地址转换，使用私有IP地址替换数据包中的公有IP地址；

IPv6

    为解决网络地址枯竭而研究的更加庞大的地址栈；