计算机网络基本用语概述

一．网络之间互连的协议（Internet Protocol），简称IP

网络之间互连的协议也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。IP地址具有唯一性，根据用户性质的不同，可以分为5类。

1.网协的形成   网络互连设备（如以太网、分组交换网等）它们相互之间不能互通，不能互通的主要原因是因为它们所传送数据的基本单元（技术上称之为“帧”）的格式不同。IP协议实际上是一套由软件、程序组成的协议软件，它把各种不同“帧”统一转换成“网协数据包”格式，这种转换是因特网的一个最重要的特点，使所有各种计算机都能在因特网上实现互通，即具有“开放性”的特点。

2.分片重组  分片后的IP数据包，只有到达目的地才能重新组装。重新组装由目的地的IP层来完成，其目的是使分片和重新组装过程对传输层（TCP和UDP）是透明的。已经分片过的数据包有可能会再次进行分片（不止一次）。

IP分片原因：链路层具有最大传输单元MTU这个特性，它限制了数据帧的最大长度，不同的网络类型都有一个上限值。以太网的MTU是1500，你可以用netstat -i 命令查看这个值。如果IP层有数据包要传，而且数据包的长度超过了MTU，那么IP层就要对数据包进行分片（fragmentation）操作，使每一片的长度都小于或等于MTU。我们假设要传输一个UDP数据包，以太网的MTU为1500字节，一般IP首部为20字节，UDP首部为8字节，数据的净荷（payload）部分预留是1500-20-8=1472字节。如果数据部分大于1472字节，就会出现分片现象

3.IP地址  IP协议中还有一个非常重要的内容，那就是给因特网上的每台计算机和其它设备都规定了一个唯一的地址，叫做“IP地址”。由于有这种唯一的地址，才保证了用户在连网的计算机上操作时，能够高效而且方便地从千千万万台计算机中选出自己所需的对象来。如今电信网正在与 IP网走向融合，以IP为基础的新技术是热门的技术，如用IP网络传送话音的技术（即VoIP）就很热门，其它如IP overATM、IPoverSDH、IP over WDM等等，都是IP技术的研究重点。

4.地址介绍

公用地址  所谓IP地址就是给每个连接在互联网上的主机分配的一个32位地址。

IP地址就好像电话号码（地址码）：有了某人的电话号码，你就能与他通话了。同样，有了某台主机的IP地址，你就能与这台主机通信了。

按照TCP/IP（Transport Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/Internet协议）协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。为了方便人们的使用，IP地址经常被写成十进制的形式，中间使用符号“.”分开不同的字节。于是，上面的IP地址可以表示为“10.0.0.1”。IP地址的这种表示法叫做“点分十进制表示法”。IP地址是IP网络中数据传输的依据，它标识了IP网络中的一个连接，一台主机可以有多个IP地址。IP分组中的IP地址在网络传输中是保持不变的。

 

基本格式  如今的IP网络使用32位地址，以点分十进制表示，如192.168.0.1。

地址格式为：IP地址=网络地址+主机地址或 IP地址=网络地址+子网地址+主机地址。

网络地址是因特网协会的ICANN（the Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）分配的，下有负责北美地区的InterNIC、负责欧洲地区的RIPENIC和负责亚太地区的APNIC目的是为了保证网络地址的全球唯一性。主机地址是由各个网络的系统管理员分配。因此，网络地址的唯一性与网络内主机地址的唯一性确保了IP地址的全球唯一性。

地址分配   根据用途和安全性级别的不同，IP地址还可以大致分为两类：公共地址和私有地址。公用地址在Internet中使用，可以在Internet中随意访问。私有地址只能在内部网络中使用，只有通过代理服务器才能与Internet通信。

 

5.IP协议

1、Internet体系结构

一个TCP/IP互联网提供了三组服务。最底层提供无连接的传送服务为其他层的服务提供了基础。第二层一个可靠的传送服务为应用层提供了一个高层平台。最高层是应用层服务。

2、IP协议： 这种不可靠的、无连接的传送机制称为Internet协议。

3、IP协议三个定义：

（1）IP定义了在TCP/IP互联网上数据传送的基本单元和数据格式。

（2）IP软件完成路由选择功能，选择数据传送的路径。

（3）IP包含了一组不可靠分组传送的规则，指明了分组处理、差错信息发生以及分组的规则。

（4）、IP数据包：联网的基本传送单元是IP数据包，包括数据包头和数据区部分。

（5）、IP数据包封装：物理网络将包括数据包包头的整个数据包作为数据封装在一个帧中。

（6）、MTU网络最大传送单元：不同类型的物理网对一个物理帧可传送的数据量规定不同的上界。

（7）、IP数据包的重组：一是在通过一个网络重组；二是到达目的主机后重组。后者较好，它允许对每个数据包段独立地进行路由选择，且不要求路由器对分段存储或重组。

（8）、生存时间：IP数据包格式中设有一个生存时间字段，用来设置该数据包在联网中允许存在的时间，以秒为单位。如果其值为0，就把它从互联网上删除，并向源站点发回一个出错消息。

（9）、IP数据包选项：

IP数据包选项字段主要是用于网络测试或调试。包括：记录路由选项、源路由选项、时间戳选项等。

路由和时间戳选项提供了一种监视或控制互联网路由器路由数据包的方法。

 

 

6.分类情况

网络号  用于识别主机所在的网络

主机号  用于识别该网络中的主机

IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。

A类地址  （1）A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。它的第1个字节的第一位固定为0.

（2）A类地址网络号范围：1.0.0.0---126.0.0.0

（3）A类地址中的私有地址和保留地址：

① 10.X.X.X是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。

范围（10.0.0.0---10.255.255.255）

② 127.X.X.X是保留地址，用做循环测试用的。

B类地址  （1）B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。它的第1个字节的前两位固定为10.

（2）B类地址网络号范围：128.0.0.0---191.255.0.0。

（3）B类地址的私有地址和保留地址

① 172.16.0.0---172.31.255.255是私有地址

② 169.254.X.X是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器。就会得到其中一个IP。

191.255.255.255是广播地址，不能分配

  C类地址  （1）C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。

（2）C类地址网络号范围：192.0.0.0---223.255.255.0。

（3）C类地址中的私有地址：

192.168.X.X是私有地址。（192.168.0.0---192.168.255.255)

    D类地址  （1）D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。

（2）D类地址范围：224.0.0.0---239.255.255.255

      E类地址   （1）E类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。

（2）E类地址范围：240.0.0.0---255.255.255.254

IP地址如果只使用ABCDE类来划分，会造成大量的浪费：一个有500台主机的网络，无法使用C类地址。但如果使用一个B类地址，6万多个主机地址只有500个被使用，造成IP地址的大量浪费。因此，IP地址还支持VLSM技术，可以在ABC类网络的基础上，进一步划分子网。

无类地址

除ABCDE以外的IP地址段划分方式，如：192.168.1.0 255.255.255.252等分成C段划分的地址

二．地址掩码 （addres mask）也叫子网掩码、网络掩码

它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。

掩码跟IP地址一样也是32 bits，用点分十进制表示。IP地址网络部分对应的掩码部分全为“1”，主机部分对应的掩码全为“0”。

缺省状态下，如果没有进行子网划分，A类网络的子网掩码为255.0.0.0，B类网络的子网掩码为255.255.0.0，C类网络的子网掩码为255.255.255.0。利用子网，网络地址的使用会更加有效。

 

域名系统（Domain Name System    DNS  ）

因特网上作为域名和IP地址相互映射的一个分布式数据库，能够使用户更方便的访问互联网，而不用去记住能够被机器直接读取的IP数串。通过主机名，最终得到该主机名对应的IP地址的过程叫做域名解析(或主机名解析)。DNS协议运行在UDP协议之上，使用端口号53。在RFC文档中RFC 2181对DNS有规范说明，RFC 2136对DNS的动态更新进行说明，RFC 2308对DNS查询的反向缓存进行说明。

功能  每个IP地址都可以有一个主机名，主机名由一个或多个字符串组成，字符串之间用小数点隔开。有了主机名，就不要死记硬背每台IP设备的IP地址，只要记住相对直观有意义的主机名就行了。这就是DNS协议所要完成的功能。

主机名到IP地址的映射有两种方式:

1)静态映射，每台设备上都配置主机到IP地址的映射，各设备独立维护自己的映射表，而且只供本设备使用;

2)动态映射，建立一套域名解析系统(DNS)，只在专门的DNS服务器上配置主机到IP地址的映射，网络上需要使用主机名通信的设备，首先需要到DNS服务器查询主机所对应的IP地址。

三.MAC地址 

MAC(Media Access Control或者Medium Access Control)地址，意译为媒体访问控制，或称为物理地址、硬件地址，用来定义网络设备的位置。在OSI模型中，第三层网络层负责 IP地址，第二层数据链路层则负责 MAC地址。因此一个主机会有一个MAC地址，而每个网络位置会有一个专属于它的IP地址。

MAC地址是网卡决定的，是固定的。

四.DHCP协议 (Dynamic Host Configuration Protocol  动态主机配置协议）

   DHCP是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途:给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段，在RFC 2131中有详细的描述。DHCP有3个端口，其中UDP67和UDP68为正常的DHCP服务端口，分别作为DHCP Server和DHCP Client的服务端口;546号端口用于DHCPv6 Client，而不用于DHCPv4，是为DHCP failover服务，这是需要特别开启的服务，DHCP failover是用来做"双机热备"的。DHCP分为两个部份﹕一个是服务器端﹐而另一个是客户端。所有的IP网路设定资料都由DHCP伺服器集中管理﹐并负责处理客户端的DHCP要求﹔而客户端则会使用从伺服器分配下来的IP环境资料。

 五.网关(Gateway)

      网关又称网间连接器、协议转换器。网关在网络层以上实现网络互连，是最复杂的网络互连设备，仅用于两个高层协议不同的网络互连。网关既可以用于广域网互连，也可以用于网关是一种充当转换重任的计算机系统或设备。在使用不同的通信协议、数据格式或语言，甚至体系结构完全不同的两种系统之间，网关是一个翻译器。与网桥只是简单地传达信息不同，网关对收到的信息要重新打包，以适应目的系统的需求。同时，网关也可以提供过滤和安全功能。大多数网关运行在OSI 7层协议的顶层--应用层。

主要特点

网关协议（GGP） GGP主要用于交换路由信息，不要混淆路由信息（包括地址、拓扑和路由延迟细节）和作出路由决定的算法。

外部网关协议（EGP） 外部网关协议用于在非核心的相邻网关之间传输信息。

内部网关协议（IGP）有几种内部网关协议可用，最流行的是RIP和HELLO，另一个协议称为开放式最短路径优先协议（OSPF）

六.网段

    在同一网段，要求网络标识相同。网络标识就是用IP的二进制与子网掩码的二进制数据作'与'运算(可用WINDOWS计算器算二进制)，所得结果，而不是IP地址前几段相同就表示在同一网段。若网络标识相同，就表示在同一网段。

 

网络端口
  在网络技术中，端口(Port)大致有两种意思:一是物理意义上的端口，比如，ADSL Modem、集线器、交换机、路由器用于连接其他网络设备的接口，如RJ-45端口、SC端口等等;二是逻辑意义上的端口，一般是指TCP/IP协议中的端口，端口号的范围从0到65535，比如用于浏览网页服务的80端口，用于FTP服务的21端口等等。

端口分类

按端口号可分为3大类:

(1)公认端口(Well Known Ports):从0到1023，它们紧密绑定(binding)于一些服务。通常这些端口的通讯明确表明了某种服务的协议。例如:80端口实际上总是HTTP通讯。

(2)注册端口(Registered Ports):从1024到49151。它们松散地绑定于一些服务。也就是说有许多服务绑定于这些端口，这些端口同样用于许多其它目的。例如:许多系统处理动态端口从1024左右开始。

(3)动态和/或私有端口(Dynamic and/or Private Ports):从49152到65535。理论上，不应为服务分配这些端口。实际上，机器通常从1024起分配动态端口。但也有例外:SUN的RPC端口从32768开始。

 

七.域名(Domain Name)

Internet地址中的一项，如假设的一个地址 domain.com与互联网协议（IP）地址相对应的一串容易记忆的字符，由若干个从a到z的26个拉丁字母及0到9的10个阿拉伯数字及“-”、“.”符号构成并按一定的层次和逻辑排列。域名是一个IP地址上有"面具" 。一个域名的目的是便于记忆和沟通的一组服务器的地址(网站，电子邮件，FTP等)。

网络是基于TCP/IP协议进行通信和连接的，每一台主机都有一个唯一的标识固定的IP地址，以区别在网络上成千上万个用户和计算机。网络在区分所有与之相连的网络和主机时，均采用了一种唯一、通用的地址格式，即每一个与网络相连接的计算机和服务器都被指派了一个独一无二的地址。为了保证网络上每台计算机的IP地址的唯一性，用户必须向特定机构申请注册，该机构根据用户单位的网络规模和近期发展计划，分配IP地址。网络中的地址方案分为两套：IP地址系统和域名地址系统。这两套地址系统其实是一一对应的关系。IP地址用二进制数来表示，每个IP地址长32比特，由4个小于256的数字组成，数字之间用点间隔，例如166.111.1.11表示一个IP地址。由于IP地址是数字标识，使用时难以记忆和书写，因此在IP地址的基础上又发展出一种符号化的地址方案，来代替数字型的IP地址。每一个符号化的地址都与特定的IP地址对应，这样网络上的资源访问起来就容易得多了。这个与网络上的数字型IP地址相对应的字符型地址，就被称为域名。

域名级别

域名可分为不同级别，包括顶级域名（国家顶级域名和国际顶级域名）、二级域名、三级域名、注册域名。

 

八.局域网&城域网&广域网

局域网（Local Area Network，LAN）是指在某一区域内（如一个学校、工厂和机关内）由多台计算机互联成的计算机组。一般是方圆几千米以内。局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。局域网是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由一个公司内的上千台计算机组成。由于传输于距离短，传输的速率一般都比较高

城域网(Metropolitan Area Network，MAN)是在一个城市范围内所建立的计算机通信网，简称MAN。属宽带局域网。由于采用具有有源交换元件的局域网技术，网中传输时延较小，它的传输媒介主要采用光缆，传输速率在100兆比特/秒以上。它能够满足政府机构、金融保险、大中小学校、公司企业等单位对高速率、高质量数据通信业务日益旺盛的需求，特别是快速发展起来的互联网用户群对宽带高速上网的需求。

广域网(Wide Area Network，WAN)也叫远程网(Remote Computer Network，RCN)，它的作用范围最大，一般可以从几十公里至几万公里。一个国家或国际间建立的网络都是广域网。在广域网内，用于通信的传输装置和传输介质可由电信部门提供。目前，世界上最大的信息网络Internet已经覆盖了包括我国在内的180多个国家和地区，连接了数万个网络，终端用户已达数千万．并且以每月15%的速度增长。传输速度56kbps到155Mbps。

 

 

九.带宽

网络带宽是指在一个固定的时间内(1秒)，能通过的最大位数据。就好象高速公路的车道一样，带宽越大，好比车道越多。网络带宽作为衡量网络使用情况的一个重要指标，日益受到人们的普遍关注。它不仅是政府或单位制订网络通信发展策略的重要依据，也是互联网用户和单位选择互联网接入服务商的主要因素之一。

影响因素

影响网络中带宽和吞吐量的主要因素有：1)网络设备（交换机、路由器、集线器）；

2)拓扑结构（即网络构造形状，如星型、环状）；

3)数据类型；

4)用户的数量；

5)客户机与服务器（如系统总线、磁盘性能、网络适配器、硬件防火墙）；

6)电力系统和自然灾害引起的故障率。

当设计一个网络时，应该重点考虑带宽的理论值，即在给定的条件下，理论上所具备的最大数据传输位数。设计的网络的速度应与介质所允许的速度相当，让用户使用网络时，应该考虑的是吞吐量，即用户是否满意实际获得的带宽值。当构建网络时应考虑的重要因素是介质的选择，这又和用户所需要的文件下载量有关，文件越大，需要的时间越多。有一个公式：预计下载时间=传输文件尺寸/带宽。在不考虑影响带宽的各种因素下，根据此公式可以粗略估计已选择的介质传输文件所需要的时间。