网络和网络互联

什么是网络？

以下是来自百度百科的解释：

广义：网络是由节点和连线构成，表示诸多对象及其相互联系。在数学上，网络是一种图，一般认为专指加权图。网络除了数学定义外，还有具体的物理含义，即网络是从某种相同类型的实际问题中抽象出来的模型。

狭义：在计算机领域中，网络是信息传输、接收、共享的虚拟平台，通过它把各个点、面、体的信息联系到一起，从而实现远程访问和这些资源的共享。

网络的作用：网络会借助文字阅读、图片查看、影音播放、下载传输、游戏、聊天等软件工具从文字、图片、声音、视频、游戏娱乐等方面给人们带来极其丰富的生活和美好的享受。

网络的意义：网络是人类发展史来最重要的发明，提高了科技和人类社会的发展。

以下是个人的理解总结：

所谓网络就是利用通信互联设备（如集线器、网桥、交换机、路由器、无线接入点等）和通信传输介质（如网卡、铜缆、双绞线、光纤、无线电波等）把终端（如个人电脑、服务器、手机、平板、笔记本等）连接起来并且遵从一定的协议（如TCP/IP、IPX等）从而实现资源共享（文件/打印共享、视频点播、协同等）和远程访问（电子邮件、Web浏览、远程桌面等）的互联系统！

组成网络的四个要素：

1、通信线路和通信设备；

2、有独立功能的计算机；

3、网络软件和协议支持；

4、实现数据通信与资源共享。

衡量网络的指标：

• 
  

  • 速度 Speed

  • 成本 Cost

  • 安全性 Security

  • 可用性 Availability

  • 可扩展性 Scalability

  • 可靠性 Reliability

  • 拓扑 Topology

网络的分类：

按覆盖范围分：

· 局域网LAN（作用范围一般为几米到几十公里）。

· 城域网MAN（界于WAN与LAN之间）。

· 广域网WAN（作用范围一般为几十到几千公里）。

按拓扑结构分：

· 总线型

· 环形（单环和双环）

· 星型（普通星型和扩展星型）

· 网状型（部分互联和全网互联）

总线型

物理总线拓扑中,使用T型接头把所有PC的同轴电缆网卡在用条电缆将所有设备连接在一起，再用阻抗终结器连接到线缆末端两侧.

物理总线型的优点是只需线缆和连接器即可而不需要任何互联设备（集线器、网桥、交换机）就可以实现。缺点是单点故障可能会引起整个网络出现问题，并且如果有新的终端加入时需要断开原有拓扑并重连。

环型

在环型拓扑中,所有主机彼此相连构成一个环，可以把环型拓扑看成是总线型拓扑首尾相接的扩展，既把总线型拓扑的首尾相互连接并省去了首尾连接的阻抗终结器。优点和总线型一样；缺点是数据只沿一个方向传输并且容易引起单点故障。并且如果有新的终端加入时需要断开原有拓扑并重连。

双环型

优点同样是不需要专门的互联设备，数据能沿两个方向传输，比单环拓扑灵活(冗余)。双环拓扑提供了另一个环以支持冗余。

星型

在物理星型拓扑中,网络的每台设备都通过独立的电缆连接到中央设备（如集线器、网桥、交换机），数据往一个方向传输。单台终端出现故障不会影响到其他终端设备，但是中央设备出现故障时整个网络都无法使用。

早期的中央设备是Hub（集线器），利用集线器何以对原有的以太网进行整形（星型）和放大（双绞线的有效传输范围为100米）。利用集线器连接的拓扑实质上仍然属于总线型，用集线器连接可以减少像环形拓扑一样，在新加入设备时必须更改原有拓扑的优点。但是，集线器连接的物理拓扑仍然存在如下局限性：

    集线器的双工模型属于半双工，那么什么是半双工呢？半双工会用到叫做CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detective)载波监听多路访问/冲突检测的机制。该机制会检测到网络有冲突时立即停止发送数据，并通过JAM（阻塞信息，连续4-6个字节的全1）通知网络，等待随机时间且总线空闲在重发。可以用下面的话简单概括CSMA/CD：

    先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机，然后再说。

总而言之，Hub会带来如下问题：

1.     有效带宽约5%（冲突检测消耗）

2.     安全问题（泛洪，hub在收到数据帧时会从处接收端口之外的所有其他所有端口转发数据包，抓包工具（WinPcap）可以利用Hub的泛洪原理设置PC网卡为混杂模式来监听泛洪的数据而不是丢弃数据）。

解决方法：

用Bridge（网桥）代替Hub（集线器）。

1. 网桥会对接口（网桥只有两个接口）所接网络终端的原MAC（Media Access Control）地址进行识别，形成记录（例如左边的接口连接着终端ABC（用同一Hub连接）,右边连接着终端DEF（用另一Hub连接在一起），假如A给B发送数据，网桥收到数据后查询MAC记录表得知B在网桥左边的端口，网桥就会把数据从左边的端口发送出去而不会从右边的端口发送出去）。

2. 分割成两个冲突域（同一个能够检测到数据冲突的segment就是一个冲突域）。

3. 工作在Data-link层，通过MAC地址区分不同的网络。

4. 只有两个端口，并且需要通过CPU进行处理。

用Switch（交换机，早期也叫多端口网桥）代替Bridge：

1. 每两个端口之间，都有bridge的功能。

2. 全双工100M。

3. 每个接口都是一个冲突域。
   

4. 硬件级别的数据处理（ASIC：Application-Speecific Integrated Circuit特定应有集成电路）多端口网桥。

扩展星型

扩大星型网络的规模,将其他设备连接到主网络设备时,采用扩展星型拓扑。

网状部分互联

避免全互连的成本的同时也降低了容错性，不过部分互连拓扑只给部分设备提供多条链路作为冗余.

全网互联

全互连拓扑将任何两台设备都彼此相连以提供冗余，优点是可冗余性和容错性非常好，缺点是成本较高并且维护也比较困难。

按信息的交换方式来分：

· 电路交换网络

· 报文交换网络

· 报文分组交换网络

按传输介质来分：

· 有线网

· 光纤网

· 无线网

局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。

按通信方式分类：

· 点对点传输网络

· 广播式传输网络

按网络使用的目的分类：

· 共享资源网

· 数据处理网

· 数据传输网

一般网络使用目的都不是唯一的。

按服务方式分类：

· 客户机/服务器（C/S）网络

· 对等(P2P)网络