網絡基礎知識教授現代網絡設計的構建塊。學習不同類型的網絡、概念、架構和設計。網絡基礎向計算機科學專業的學生教授現代網絡設計的構建模塊。通常，您將了解許多不同類型的網絡、網絡概念、網絡架構、網絡通信和網絡設計。

入門：需要了解的關鍵術語

以下定義將幫助您更好地理解計算機網絡：

• 網絡
• 聯網
• 存根網絡
• 星網
• 環網
• 公交網絡
• 網絡地圖

定義網絡

網絡是一組兩個或多個計算機系統或連接在一起以交換數據的其他設備。網絡共享資源、交換文件和電子通信。例如，聯網的計算機可以共享文件，或者網絡上的多臺計算機可以共享同一臺打印機。

不同類型的網絡

有許多類型的計算機網絡。常見的網絡類型包括：

• 局域網(LAN)：計算機在地理上相距很近（即在同一建筑物內）。
• 廣域網(WAN)：計算機之間的距離較遠，通過電話線或無線電波連接。
• Metropolitan-area?network (MAN)：為城鎮或城市設計的數據網絡。
• 家庭區域網絡(HAN)：包含在用戶家中的網絡，用于連接個人的數字設備。
• 虛擬專用網絡(VPN)：通過使用公共線路（通常是 Internet）連接到專用網絡（例如公司內部網絡）而構建的網絡。
• 存儲區域網絡(SAN)：存儲設備的高速網絡，還將這些存儲設備與服務器連接起來。

網絡標準的重要性

網絡標準對于確保硬件和軟件可以協同工作非常重要。如果沒有標準，您將無法輕松開發網絡來共享信息。網絡標準可以分為兩種方式之一：正式的和事實上的（非正式的）。

正式標準由行業組織或政府制定。網絡層軟件、數據鏈路層、硬件等都有正式的標準。正式標準化是制定規范、確定選擇和行業接受度的漫長過程。

有幾個領先的標準化組織，包括國際標準化組織 (ISO) 和美國國家標準協會 (ANSI)。世界上最著名的標準組織是互聯網工程任務組 (IETF)。IETF 制定了管理互聯網運營量的標準。

第二類網絡標準是事實上的標準。這些標準通常出現在市場上，并得到技術供應商的支持，但沒有官方支持。例如，Microsoft Windows 是事實上的標準，但沒有得到任何標準組織的正式認可。它只是被廣泛認可和接受。

網絡組件、設備和功能

網絡共享通用設備和功能，例如服務器、傳輸介質（用于連接網絡的電纜）客戶端、共享數據（例如文件和電子郵件）、網卡、打印機和其他外圍設備。

下面簡要介紹常見的網絡組件和設備。您可以單擊下面的任何鏈接來閱讀完整的 Webopedia 定義：

服務器：網絡上管理網絡資源的計算機或設備。服務器通常是專用的，這意味著它們除了服務器任務之外不執行其他任務。

客戶端：客戶端是在個人計算機或工作站上運行并依賴服務器執行某些操作的應用程序。

設備：不屬于基本計算機的計算機設備，例如 CD-ROM 驅動器或打印機。設備的示例包括磁盤驅動器、打印機和調制解調器。

傳輸媒體：用于將通信信號從一個系統傳送到另一個系統的物理系統類型。傳輸介質的示例包括雙絞線電纜、同軸電纜和光纖電纜。

網絡操作系統 (NOS)：網絡操作系統包括用于將計算機和設備連接到局域網 (LAN) 的特殊功能。術語網絡操作系統通常是為通過添加網絡功能來增強基本操作系統的軟件保留的。

操作系統：操作系統提供了一個軟件平臺，其他程序（稱為應用程序）可以在該平臺上運行。操作系統執行基本任務，例如識別鍵盤輸入、將輸出發送到顯示屏、跟蹤磁盤上的文件和目錄，以及控制磁盤驅動器和打印機等外圍設備。

網絡接口卡 (NIC)：插入計算機的擴展板，以便計算機可以連接到網絡。大多數 NIC 是為特定類型的網絡、協議和媒體設計的，盡管有些可以服務于多個網絡。

集線器：網絡中設備的公共連接點。一個集線器包含多個端口。當一個數據包到達一個端口時，它會被復制到其他端口，以便 LAN 的所有網段都可以看到所有數據包。

交換機：在 LAN 段之間過濾和轉發數據包的設備。交換機在數據鏈路層（第 2 層）運行，有時在 OSI 參考模型的網絡層（第 3 層）運行。

路由器：路由器是沿網絡轉發數據包的設備。路由器連接到至少兩個網絡并位于網關處，即兩個或多個網絡連接的地方。

網關：網絡上的一個節點，用作另一個網絡的入口。

網橋：連接兩個局域網 (LAN) 或使用相同協議的同一 LAN 的兩個網段的設備

通道服務單元/數字服務單元 (CSU/DSU)：CSU 是一種將終端連接到數字線路的設備。通常，這兩個設備被封裝為一個單元。

終端適配器（ISDN 適配器）：將計算機連接到外部數字通信線路（如 ISDN 線路）的設備。終端適配器有點像調制解調器，但只需要傳遞數字信號。

接入點：一種硬件設備或計算機軟件，充當無線設備用戶連接到有線 LAN 的通信集線器。

調制解調器（調制器-解調器）：調制解調器是一種設備或程序，它使計算機能夠通過例如電話或電纜線路傳輸數據。

防火墻：旨在防止未經授權訪問或從專用網絡訪問的系統。防火墻可以在硬件和軟件中實現，或者兩者的結合。

MAC 地址：MAC（媒體訪問控制）地址，有時稱為硬件地址或物理地址，是分配給網絡適配器或任何具有內置網絡功能的設備的 ID 代碼。

網絡模型

為了簡化網絡，一切都被分層，每一層處理特定的任務，并且獨立于所有其他層。控制從一層傳遞到下一層，從一個站的頂層開始，然后進行到底層，通過通道到下一個站并支持層次結構。網絡模型用于定義一組網絡層以及它們如何交互。兩種最廣泛認可的網絡模型包括 TCP/IP 模型和 OSI 網絡模型。

OSI 模型的 7 層

開放系統互連 (OSI) 是所有通信系統的開放標準。OSI 模型定義了一個網絡框架以在七層中實現協議。

物理層

該層通過網絡在電氣和機械層面傳輸比特流——電脈沖、光或無線電信號。它提供了在載體上發送和接收數據的硬件手段，包括定義電纜、卡和物理方面。示例包括以太網、FDDI、B8ZS、V.35、V.24、RJ45。

數據鏈路層

在這一層，數據包被編碼和解碼成比特。它提供傳輸協議知識和管理，并處理物理層、流控制和幀同步中的錯誤。數據鏈路層分為兩個子層：媒體訪問控制（MAC）層和邏輯鏈路控制（LLC）層。示例包括 PPP、FDDI、ATM、IEEE 802.5/802.2、IEEE 802.3/802.2、HDLC、幀中繼。

網絡層

該層提供交換和路由技術，創建稱為虛擬電路的邏輯路徑，用于在節點之間傳輸數據。路由和轉發是這一層的功能，以及尋址、互聯網絡、錯誤處理、擁塞控制和數據包排序。示例包括 AppleTalk DDP、IP、IPX。

傳輸層

該層提供端系統或主機之間的透明數據傳輸，并負責端到端的錯誤恢復和流量控制。它確保完整的數據傳輸。示例包括 SPX、TCP、UDP。

會話層

該層建立、管理和終止應用程序之間的連接。會話層在每一端的應用程序之間建立、協調和終止對話、交換和對話。示例包括 NFS、NetBios 名稱、RPC、SQL。

表示層

該層通過從應用程序轉換為網絡格式來提供與數據表示（例如加密）差異的獨立性，反之亦然。該層對要通過網絡發送的數據進行格式化和加密，從而避免出現兼容性問題。示例包括加密、ASCII、EBCDIC、TIFF、GIF、PICT、JPEG、MPEG、MIDI。

應用層

該層支持應用程序和最終用戶進程。識別通信伙伴，識別服務質量，考慮用戶身份驗證和隱私，并識別對數據語法的任何約束。這一層的一切都是特定于應用程序的。該層為文件傳輸、電子郵件和其他網絡軟件服務提供應用服務。示例包括 WWW 瀏覽器、NFS、SNMP、Telnet、HTTP、FTP

TCP/IP 模型

TCP/IP 網絡模型是一個四層參考模型。屬于 TCP/IP 協議族的所有協議都位于該模型的前三層。

應用

定義 TCP/IP 應用程序協議以及主機程序如何與傳輸層服務接口以使用網絡。協議示例包括 HTTP、Telnet、FTP、TFTP、SNMP、DNS、SMTP。

運輸

提供主機之間的通信會話管理。定義傳輸數據時使用的服務級別和連接狀態。協議示例包括 TCP、UDP、RTP。

互聯網

將數據打包成 IP 數據報，其中包含用于在主機之間和跨網絡轉發數據報的源地址和目標地址信息。執行 IP 數據報的路由。協議示例包括 IP、ICMP、ARP、RARP。

網絡接口

指定如何通過網絡物理發送數據的詳細信息，包括如何通過直接與網絡介質（例如同軸電纜、光纖或雙絞銅線）接口的硬件設備對比特進行電信號傳輸。協議示例包括以太網、令牌環、FDDI、X.25、幀中繼、RS-232、v.35。

TCP/IP 模型的每一層對應于七層開放系統互連 (OSI) 參考模型的一層或多層。

網絡拓撲

網絡拓撲是指計算機網絡中不同元素（即鏈路和節點）的形狀或排列。網絡拓撲定義了網絡中不同節點如何相互連接以及它們如何通信由網絡的拓撲決定。

拓撲要么是物理的，要么是邏輯的。LAN 中有四種主要的拓撲結構。

總線拓撲

所有設備都連接到稱為總線或骨干網的中央電纜。對于小型網絡，總線網絡相對便宜且易于安裝。

環形拓撲

所有設備都以閉環的形式相互連接，因此每個設備都直接連接到另外兩個設備，一個在它的兩側。

星型拓撲

所有設備都連接到中央集線器。星型網絡相對容易安裝和管理，但可能會出現瓶頸，因為所有數據都必須通過集線器。

樹形拓撲

樹形拓撲結合了線性總線和星形拓撲的特征。它由連接到線性總線主干電纜的星形配置工作站組組成。

這些拓撲也可以混合使用。例如，總線星型網絡由稱為骨干網的高帶寬總線組成，它連接一組帶寬較慢的星形段。