网络概论

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网络概论



（一）、什么是网络




网络就是一群通过一定形式连接起来的计算机。一个网络可以由两台计算机组成﹐也可以拥有在同一大楼里面的上千台计算机和使用者。我们通常指这样的网络为局域网

(LAN

﹐


Local Area Network)

﹐由

LAN

再延伸出去更大的范围﹐比如整个城市甚至整个国家﹐这样的网络我们称为广域网

(WAN

﹐


Wide Area Network)

﹐当然您如果要再仔细划分的话﹐还可以有

MAN(MatropolitanArea Network)

和


CAN(Citywide AreaNetwork)

﹐这些网络都需要有专门的管理人员进行维护。







而我们最常触的

Internet

则是由这些无数的

LAN

和

WAN

共同组成的。

Internet

仅是提供了它们之间的连接﹐但却没有专门的人进行管理

(

除了维护连接和制定使用标准外

)

﹐可以说

Internet

是最自由和最没王管的地方了。在

Internet

上面是没有国界种族之分的﹐只要连上去﹐在地球另一边的计算机和您室友的计算机其实没有什么两样的。





因为我们最常使用的还是

LAN

﹐

(

即使我们从家中连上

Internet

﹐其实也是先连上

ISP

的

LAN)

﹐所以这里我们主要讨论的还是以

LAN

为主。

LAN

可以说是众多网络里面的最基本单位了﹐等您对

LAN

有了一定的认识﹐再去了解

WAN

和

Internet

就比较容易入手了﹐只不过需要了解更多更复杂的通讯手段而已。




（二）、网络能做什么？




在没有网络的年代里面﹐计算机和计算机之间要进行数据交换﹐最普遍的方法就是通过磁盘等储存媒体了﹕您得先从一台机器将数据

copy

到磁盘﹐然后把磁盘拿到另一台计算机再

copy

到上面去。但这样的方法有其极不良的弊端﹕





如果您已经从原来的磁盘上得到了一份

copy

﹐然后原档案又被更改了而您又不知道﹐将会如何呢﹖





如果有好几个人然同时使用同一个档案﹐您又如何将其各自的变更加以整合以达统一规范呢﹖





您又如何避免一些敏感数据不会被人们带出去办公室呢﹖





答案很明显都是负面的﹐同样的问题通过网络也不是完全能解决掉﹐但起码得到了很大的改善。而且网络还可以为我们做到这些东西﹕





档案管理





共享档案





传输档案





共享应用程序





应用程序





数据库





游戏





共享外围设备





打印机





光驱





扫描仪





传真

/

调制解调器





磁带机





和其它使网络用者交流





进行群组工作排程





收发电子邮件





进行电子会议





网络游戏





共享

(sharing)

﹐其实就是网络的精神所在。当然在一个网络环境里面﹐我们是可以设定不同等级的共享和限制﹐以适合不同的使用者要求。很明显﹐经理当然希望能知道各员工的工作情况

(

除了私人数据

)

﹐但销售部的员工却未必能看得到会计部的数据。





这些限制﹐我们通常是通过使用者

(Username)

和密码

(Password)

来进行设定的。在网络上的唯一身份就是您的使用者名称和密码了﹐如果您的账号被人盗用了﹐出了什么状况也可能是追究到您的身上。所以设立一个比较难猜中的密码﹐和保护好自己的密码是使用网络的第一意识。





（三）、一些网络名词




工作站

(Workstation)





任何能够提供对网络环境进行输入的机器﹐都可以说是工作站﹐其主要定义元素就是“输入”。这可以包括个人计算机﹑手持式扫描仪﹑终端机﹑等等。每一工作站都有其自己的网络卡。





节点

(Node)





每一个工作站﹑网络传真机﹑网络打印机﹑档案服务器﹑或任何其它拥有自己唯一网络地址的设备都是节点。它们是怎样获得网络地址的呢﹖从网络卡那里获得。每一张网络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的。





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。您的网络必须有能力去区别这一个地址有别于其它的地址。在网络里面﹐有很多数据封包会由一个节点传送到另一个节点﹐同时要确定封包会被正确的传达目的地﹐而这个目的地就必须依靠这个网络卡地址来认定了。





服务器

(Server)





从技术角度而言﹐服务器就是在网络中具备某些特定功能的集散地。服务器也有分好些类型﹐比如﹐一个打印服务器就是一台让一群使用者储列和处理打印工作的机器﹔一台传真服务器可以接受传真请求﹑储列和处理传真等工作。建立一个打印服务器﹐您可能需要腾空一台机器只用来专门处理打印服务﹐或是需要一些




本身带有网络卡的打印机。





最常见的服务器莫过于档案服务器了。一个档案服务器就是一台储存和管理档案﹑应用程序和数据﹑以及对其负责保安服务的计算机。它可以对您的数据提供集中控制﹐和建立一个共同的地方为您的档案进行集中备份。





封包

(Packet)





封包

是能够在网络上面进行传输的最小信息单位。一个封包包含有发送端节点地址﹑接收端节点地址﹑和这两个节点之间需要传送的数据。





网络形态

(Topology)





这一解释牵涉到网络上的各节点之物理和逻辑关系。从表面上看﹐就是这网络的“长像”。可以从两个角度

(

或曰形态

)

看待您的网络﹕物理上的和逻辑上的。





网络物理形态





这种形态就是讲述一个网络上面的各个节点之间在物理上面的布置﹐和它们在总体配置上看去的样子。如果您在纸上将各台计算机的位置标示出来﹐同时将连接它们的网线

(Cable)

也画出来﹐您就会比较清楚的看到其物理形态了。比如﹕总线状

(bus)

﹑环状

(ring)

﹑

或是星状

(star)

。





网络逻辑形态





这种形态讲述的是信息如何在网络中行走。我们不妨举个例子来模拟一下﹐好让我们更好理解逻辑形态﹕





假如您有一份长达

400

页的文件由台南送到台北﹐而且必须最迟明天送到﹐那么您很可能会使用邮局快递服务。不过要处理这个传送﹐您还必需要使用邮局快递的信封和地址。同时﹐您必需提供发信人和接收人的地址﹐当然少不了您那

400

页文件啦。





在您的网络上﹐从一台计算机传送数据到另一台计算机﹐也需要相同的数据﹕它需要您的发送端地址﹑接收端地址和数据数项数据。正如刚刚所述﹐这些数据都包含在封包里面了。逻辑形态就接管着如何将这封包在网络中传输了。





首先﹐逻辑形态会判定这个封包的格式﹐一如您必须按网络邮址来填写地址一样。您必须使用网络能够明白的地址格式。





逻辑形态会判定有多少数据需要携带﹐一如邮件快递也有规定一个标准信封只能最多装

30

页文件一样。





然后逻辑形态会判定使用什么方法来追踪在网络传输的封包。有些逻辑形态则不会追踪封包而假设一切无误﹐有些则会对路径中的每一个步骤进行追踪。





如果您已经听过以太网

(Ethernet)

或者令牌环

(Token Ring)

﹐其实您已经接触过逻辑形态了。每一种逻辑形态常常会和网络物理形态联系起来﹐但物理形态却不一定就是逻辑形态。如下图﹐在物理上面我们可以说它是一个


Star

网络形态﹐然而在逻辑上﹐它却很可能是


Token Ring

网络形态。




在后面﹐我们将会对不同的逻辑形态进行讲述﹐包括它们各自的优缺点。这是一个非常重要的题目﹐因为不同类型的网络形态会影响到您需要在您的网络安装什么类型的网络卡。在一个复杂的网络里面﹐可以由好几种不同类型的网络形态共同组成。





（四）、网络联机设备




网络卡





如果您还记得在计算机基础里面的知识﹐在设定任何插卡的时候﹐我们都需要知道它的

IO

和

IRQ(

有些还需要

DMA)

等设定。因为网络卡可以说是我们进入网络世界之门﹐如果网络卡不工作﹐那么您也就被屏之门外了。所以﹐首先要选择和安装好网络卡是非常重要的一关。





现在的网络卡多会带有一张磁盘﹐除了里面提供了给不同操作系统使用的

Driver

之外﹐应该还有一个设定程序的。它可以用来设定网卡的

IO

﹑

IRQ

﹑

DMA

﹑或是使用

PnP

﹔也可以设定联机类型﹐比如﹕

BNC

﹑

RJ45

﹐或

AUTO

﹔同时还可以选择使用

Boot ROM

与否。有些还带有测试程序来确定网卡是否正常工作。





正如前面所述﹐不同的网络形态会决定不同的网络卡﹐但不管使用何种类型的网络卡﹐关键的还是它是工作的﹐而且还要考虑到它的稳定性和速度。现在市面上通常见到的是

Ethernet 10/100

网络卡﹐那个

10/100

就是速度﹐也可以说是传输量﹕

100Megabits/

每秒﹐注意﹕千万不要将

Mbps

和

MBps

搞混了﹐因为前者是每秒

Millions of bits

﹐而后者是每秒

Millions of bytes (1byte=8bits

﹐相差

8

倍之多哦

~~ Byte

是计算机的运算单位﹐而

bit

则是网络的传输单位﹐要注意分清楚

)

。那个

10/100

的意思就是支持

10Mbps

和

100Mbps

两种速度的网卡。以前

10/100Mbps

网卡的价钱比单纯

10Mbps

的网卡贵几乎十倍价钱﹐不过现在它们的价钱也相差不多了﹐

(

当然﹐名牌子的

10/100

网卡还依然很贵

)

。





要连上网络﹐首先要设定好网络卡。





网络线





虽然网络卡设定好了﹐离开网线什么地方也接不上去。选择一个网络线系统也要考虑到很多因素﹐比如﹐您的网络架构


---

您需要什么样的物理形态和逻辑形态﹖什么样的网络线既不会超支预算又可以符合传输要求

(

速度和距离

)

﹖您





需要什么样的接头来连接它们﹖等等。同时﹐不同类型的数据要求

(

如纯文字﹑大量的图片﹑影象﹑和语音等

)

﹐以及计算机之间的距离长短﹐也会影响到网络线的取材。





网络线也有分好几种类型﹕





双绞线

(Twisted Pair Cable)





通常由两对或四对相互缠绕的铜线组成。为什么要把线缠绕着呢﹖因为任何电流流经导体都会产生电波干扰

(RFI

﹐


Radio Frequency Interference)

﹐但是如果两条线相互的旋转缠绕着的话﹐彼此产生的干扰就会相互抵消掉。双绞线还分为屏蔽双绞线

(STP

﹐

Shielded Twisted Pair)

和非屏蔽双绞线

(UTP

﹐

Unshielded Twisted Pair)

。其唯一分别是

STP

有一个导电金属层将所有双绞线保护起来﹐提供更透彻的抗干扰能力。当然﹐

STP

比

UTP

要贵多了﹐但在一些

UTP

实在应付不来的场合里﹐还是物有所值的。




Elecrtonics Industry Association (EIA), TelecommunicationsIndustry Association (TIA),

和


National Electrical Manufacturers Association (NEMA)

等机构对双绞线建立了

5

个标准等级。按照等级高低﹐级数越高﹐其每英尺的绞接数目也越多﹐抗干扰能力也越强。这

5

个种类分列如下﹕





CATEGORY1

﹐这是一种从

1983

年就被广泛使用的老式电话线﹐它不适合于任何高速数据传输﹐只不过其得名于将线绞接起来而已。





CATEGORY2

﹐此种线可以传输高达

4Mbps

的数据﹐它拥有两个特性﹕



1)

在一英尺直线距离最少有

3

个绞接。



2)

没有任何两对线是相同的绞接色样的﹐这可以降低线线之间的交叉对讲

(crosstalk)

。比如其中一对线在每英尺之内使用了

3

个绞接﹐而另外一对则使用

31/8

个绞接。





(

注意﹕其后的

3

个等级也具备这两个特性﹐只是要求更严格而已。

)





CATEGORY3

﹐这是您能够由来做

LAN

网线的最低等级了﹐它可以最高传输

10Mbps

的数据﹐同时构造上面也要比

CAT1

和

CAT2

要好。





CATEGORY4

﹐可以用来给

16Mbps

的

Token Ring

网络使用的最低等级﹐实际上﹐对

LAN

而言﹐最好将此等级作为最低等级了﹐而非

CAT3

。





CATEGORY5

﹐无论在速度上和抗干扰能力上﹐这个才是您真正需要的等级﹐其最高传输速度可以达到

100Mbps

。





CAT5

等级网线被指定可以使用在

FDDI (Fiber Distributed Data Interface)

网络上面﹐定义了如何将铜线和光纤在同一网络环境的整合。它被设计成为配合光纤导线而提供更好的多媒体

(

语音和影像

)

过载网络方案。





同轴网线

(Coaxial Cable)





也称为

BNC

网线

(

得名于

Bayonet-Naur Connector)

。其构造是﹕中央是一条被隔离层保护着的铜导芯﹐其外隔着一层绝缘体还有一层导体金属网﹐在最外层则是保护外皮。它有更好的屏蔽能力﹐如果您需要比双绞线更高的抗干扰要求﹐但又用不起光纤的话﹐

Coaxial

可以说是您的选择。不过传输上面﹐

Coaxial

只能最高有

10Mbps

。




Coaxial Cable

也分为

4

类﹕





Ethernet,

厚

0.4

英寸﹐也常被称为

10Base5

﹐其标准由


Institue for Elecrical & Electronic Engineers (IEEE)

制定。





RG-58A/U

﹐厚

0.18

英寸﹐也常被称为

10Base2

。





RG-59/U

﹐厚

0.25

英寸﹐用在

CableTV

和

ARCnet(

一种古老网络形态

)

上面。





RG-62/U

﹐厚

0.25

英寸﹐用在

ARCnet

和

IBM

终端上面。





要注意的是﹐虽然后面三种网线差不多大小﹐但却是不可以调换使用的。而在这四种类型之中﹐只有两种是适合于

LAN

使用的﹕

10Base5

和

10Base2

。我们使用这些名称是有其意思的﹐其中的信息可以分拆成以下部份﹕过载速度

(

频宽

)

﹑频宽类型﹑和信号在网线中行走的最长距离。





拿

10Base5

为例﹕首先是速度﹐

10

代表

10Mbps

﹐这个前面解释过了﹔最后是信号距离﹐

5

代表

500

米

(

大约

1640

英尺

)

﹔然后是中间部份了﹐频宽类型。





何为频宽呢﹖没得解释﹐就是频宽﹗而且越多越好。如果要形象地理解频宽﹐我们可以拿一条高速公路来做例子。如果此公路是四线行车的﹐那么汽车就好比是数据﹐这样就有四条传输数据的信道了。如果在交通在非繁忙时候﹐每辆车以

100KMph

行走轻松有余﹐但在高峰期呢﹖就跟台湾的高速公路差不多了。这情




形跟网络的交通是一样的﹐解决方法有两个﹕一是在高峰期减少封包的传输﹐例如利用工作排程将一些比较繁重的网络传送工作安排到晚上或非繁忙时间﹔另一种方法就是增加频宽了﹐跟我们的

MODEM

从

33.6Kbps

换到

56Kbps

一样。






而频宽的分割方式也有两种﹕一种叫

Broadband

﹐另一种叫

Baseband

。再以高速公路为例﹕前者将整条公路并成一条线﹐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

Broadband

﹐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

Baseband

﹐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。这两种方式各有其优缺点﹕如果货物都比较大﹐而且目的地都相同的话﹐

Baseband

比较有效﹔如果货物都比较散﹐而且也送到不同的地方去﹐则

Broadband

有效。但是如果货物有时候多﹐有时候少﹔有些人多货﹐有些人少货呢﹖就变得很复杂了﹕如果用

Broadband

﹐那些多货的人﹐也要等前面那些少货的先发送走了才轮到他﹐但少货的人却可以早点完成运输﹔如果使用

Baseband

﹐多货的人就不用等少货的人﹐但少货的人也比较晚完成运输﹐而且要是多货的人不多﹐那么空出来的车道也就浪费掉了。





凡此种种﹐都要视乎情况而定﹐但车道一旦划好了﹐要改就不可能了。好了﹐那么我们也应该知道

10Base5

里面的

Base

是怎么样的频宽了吧。不过在讲到频宽的时候﹐我们还要了解一个概念﹐就是流量﹕即是数据每秒所流过的数量

(

以频宽乘以时间为极限

)

。频宽的流量都是有极限的﹐我们可以称这个极限为

100%

饱和量。因为我们在网络中使用

bit

来做单位﹐而计算机运算则以

byte

单位

(1byte=8bits)

﹐所以在数值上﹐流量只是频宽的

1/8

。例如您使用

56KMODEM

来下载数据﹐如果您发现程序显示的是

4Kps

的话﹐那么您当时的流量就是

50%

了。





这里我还要提醒一下﹕

10Base2

的

2

并不是真正的

200

米﹐准确来说应该是

185

米﹐

200

只是取比较好听的近似值罢了。而

10BaseT

的

T

则代表

Twisted Pair

。





光纤网线

(Fiber Optic Cable)





到目前为止﹐我们所介绍的都是以电子方式传递的介质﹐而光纤网线则是以光为传递方式的介质﹐它完全是不受电波干扰的。在这种网在线﹐光只在塑料或玻璃纤维里面传导﹐其外面则由一层薄薄的被称为

cladding

的外衣保护着﹐然后整根或多根导线则隔着一层绝缘材料被包裹在塑料外套里面。




使用光纤的最大好处是其传输量大﹕可达

155Mbps

﹔传输距离远﹕信号有时候可以传送好公里而不会削弱。所以光纤网线一般都会用来做高速网络的龙骨

(Backbone)

﹐也通常是用来做长途电话通讯和

FDDI

的导线。光纤比起

Coaxial

和

UTP

来说﹐也更难遭到窃听﹐所以也多用来传送机密通讯。





光纤最大的坏处是价钱高﹐而且架设费用也很高。不过近年来随着光纤的普及﹐其造价也急跌许多﹐相信不久的将来﹐使用光纤在办公室架网恐怕也是很平常的事情。





无线网络





除了以上说的有形网线之外。在某些特殊的环境中﹐我们还可以使用无线技术将计算机连接起来。因为在一个网络工程当中﹐线路铺设所占的成本是颇高的。如果工程结构比较复杂﹐或因制度而令到网线铺设费用过高的话﹐使用无线通讯未尝不是好的提案。当然﹐无线网络对办公室的物理环境影响最少﹐节点的可移性也是非常吸引的。





在无线网络里面﹐每台计算机都必须要安装特殊的网卡和天线来传送和接收数据。但无线网络的传输能力暂时还差强人意﹐大概只有

242Kbps

﹐应付一般的文本文件或许还可以﹐要是传送大量的图片或音像则恐力有不逮了。不过现在新的

IEEE802.11 PCMCIA

标准已经可以达到

1Mbps

或

2Mbps

了。





网线接头





BNC





假如您要使用

Coaxial Cable

的话﹐那您很可能需要

BNC

接头了﹐其形为圆状﹐后接

Coaxial

网线﹐前面中间是根铜针﹐外面是个可以旋转的金属环。在

BNC

联机上面﹐您必须在网络的两端使用

50

奥姆的终端电阻﹐而且在网线和网卡之间必须使用

T

型接头。




连接

BNC

和

T

型接头也很容易﹐把接头对准卡口套进去然后顺时针拧上就可以了。您的手指应该会感觉到是否拧好了﹐如果不确定重复试试就是了。这点很重要﹐要是因为其中一个接头没宁好﹐可能会导致整个

BNC

联机失败哦。





不过

BNC

联机在使用上面﹐被发现越来越多的弊端﹐比如﹕接头不牢靠﹑终端不稳定﹑接头与网线连接不好﹑网线容易断﹑等等。其中最不好的是﹕只有其中任何一部份出问题﹐都可能会影响整个网络﹐而且除错也比较困难。

(

不同于下面介绍的

RJ45

联机﹐

RJ45

如果有问题只会影响有问题的机器而不会是整个网络

)

。





另外﹐要是自己动手做

BNC

网线的时候﹐要注意网线最短不能少于

1

米。





RJ-45





RJ-45

接头通常是给双绞线使用的。其形状很似我们日常使用的电话接头﹐不过体积比较大些而已。仔细数数接头﹐上面应该有

8

根铜线﹔其另一边是个可压式的塑料卡荀﹐当您把它插进网卡或墙跟的插座﹐这个卡荀就会把接头锁好在插座里面﹐要取出来把卡口按下则可。




使用

RJ-45

的联机﹐必须使用集线器

(HUB)

﹐所有的计算机都必须先接到

HUB

上面才可以彼此沟通。如果只是两台计算机之间的联机﹐您也可以不要

HUB

﹐但您得为您的

RJ-45

接头动动手术﹕将一端的第

1

线接到另一端的第

3

线﹑一端的第

2

线接到另一端的第

6

线。方向是网线在接头左边﹐铜线向自己﹐从上到下数。