网络基础知识 三

 网络设计与规划

 任何网络建设前都需要进行需求分析工作，不然网络建立起来就具有盲目性，轻则造成网络资源浪费或网络瓶颈，重则网络瘫痪，损失无法估量数据资源。 网络建设前的需求分析，就是规划网络建设所以做的工作，根据用户提出的要求，进行网络设计。网络建设的好坏、快慢以及可持续发展性等都取决于网络实施前的规划工作。

1、网络的功能要求：任何一个网络都不可能是一个可以进行任何工作的“万能网”。因此，必须针对每一个具体网络，依据使用要求、实现成本、未来发展及总预算投资等因素反复推敲，尤其是分析出网络系统要完成的所以功能。

2 网络性能要求：根据对网络系统的相应时间、事务及处理的实时性进行研究，确定系统需求的存储量及备用的存储量，根据网络的工作站权限、容错程度、网络安全性反码的要求等，确定采取何种措施及方案。

3、网络允许环境的要求：根据整个局域网运行时所需的环境要求，确定使用哪种网络操作系统、应用程序依据相应的应用软件和共享资源。

4 网络的可扩充性和维护性要求：如何增加工作站、如何与其他网络联网、对软件/硬件的升级换代有何要求与限制等，都有在网络设计时加以考虑，以保证网络的可扩展性和维护性。通常新建网络时都会给这个局域网提出一些有关使用寿命、维护代价等的要求。

在网络设计方面，主要采用层次的方法，层次式网络设计在互联网组件的通信中引入了3个关键层的概念，分别是核心层，汇聚层，接入层。

网络中之间面向用户连接或访问网络的部分为接入层。将位于接入层和核心层之间的部分称为汇聚层，接入层的目的是允许终端用户连接到网络，因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。

汇聚成交换机是多台接入层交换机的汇聚点，它必须能够处理来自接入层设备的所有通信量，并提供到核心层的上行链路，因此汇聚层交换机与接入层交换机比较，所需更高的性能、更少的接口和更高的交换速率。汇聚层是核心层和终端用户接入层的分界面，汇聚层完成了网络访问的策略控制、数据包处理、过滤、寻址、依据其他数据处理的任务。

将网络主干部分称为核心层，核心层的主要目的在于通过高速转发通信，提供优化、可靠的骨干传输结构，因此核心层交换机应拥有更高的可靠性、性能和吞吐量。同时核心层为网络提供了骨干组件或高速交换组件，在存粹的分层设计中，其只完成数据交换的特殊任务。

 

    网络应用

1、WWW——万维网

WWW是一个支持交互式访问的分布式超媒体系统。超媒体系统（在超文本的基础上，结合语音、图像、图像、动画等信息）之间扩充了传统的超文本系统（非线性的、用“链接”整合信息结构）。Web文档用超文本排版语音（HTML）来撰写。除了文本外，文档还包括指定文档版面于格式的标签。在页面中可以包含图形、音频、视频等各种多媒体信息。

在WWW中，依赖于标准化的统一资源定位器URL（Uniform Resource Locator）地址来定位信息的内容。在进行页面访问时采用超文本传送协议HTTP（Hypertext Transfer PRotocol），其服务端口就是HTTP服务端口（80端口）。首先，浏览器软件与HTTP端口建立一个TCP链接，然后发送GET命令，Web服务器根据命令取出文档，并发生给浏览器，浏览器释放链接，显示文档。

2、E-Maul——电子邮件

电子邮件是目前数据量和使用量最大的因特网应用之一，他用来完成人机之间的消息通信，与它相关的协议主要有以下3个：

• SMTP： 简单文本传输协议，用于邮件发送，工作在25端口上。
• POP3：邮局协议V3.0 用于接收邮件，工作在110端口上。
• IMAP：邮件访问协议，是用于替代POP3协议的新协议，工作在143端口上。

3、DNS——域名解析协议

网络用户吸引有意义的名字来表示主机，而不是IP地址，为了解决这个需求应运而生了一个域名服务系统DNS（工作在53端口）。它是允许在TCP协议之上，负责将域名转换为实际对应的IP地址，从而在不改变底层协议的寻址方法的基础上，为使用者提供一个之间使用符号来确定主机的平台。

DNS是一个分层的命名系统，名字由若干个符号组成，标号之前用圆点分隔。最右边的是主域名，最左边的是主机名，中间的是子域名，例如在：xinu.cs.purdue.edu中，xinu是主机名，cs和purdue是子域名，（分别代表计算机系和普渡大学），edu是主域名。可以看出一个域名可以由几个段组成，那么他们是如何被赋值的呢？它是由国家域名管理机构InterNIC来制定最高域的选择方法，然后由逐层组织自己确定剩下的部分，每级组织都可以增加一个段，常用域名表如下图所示：

注意：通常在写域时，最后是不加“.”的，这只是一个缩写，代表的是“根”，如果采用全域名写法还是需要加上“.”的，这在配置DNS时需要。

除了以上讲述的名字语法规则和管理机构的设立外，域名系统中还包括一个高效、可靠、通用的分布式系统用于名字到系统的映射。将域名映射到IP地址的机制由若干个称为名字服务器的独立、协作的系统组成。要理解域名服务器的工作原理最简单的方法就是将它们放置在于命名等价对应的树形结构中，如下图所示：

 

4、FTP——文件传输协议

• FTP的传输模式包括：Bin（二进制）和ASCII（文本文件）两种，除了文本文件之外都应该使用二进制模式传输。

• FTP应用的连接模式：在客户机和服务器之间需要建立两条TCP连接，一条用于控制信息（21端口），另一条用于传送文件内容（20端口）。

• 匿名FTP的用户为anonymous

5、DHCP——动态主机配置协议

对于大中型网络而言，DHCP可以减轻网管人员的负担，避免IP地址分配错误。他能让管理员快捷地验证IP地址和其他配置参数，可以为每个HDCO范围设置若干选项，并且如果主机物理上被移动到不同的子网，DHCP服务器也能够进行适当的配置。另外，它还大大的方便了便携机用户，基数移动到不同的子网也无须重新分配IP地址。服务流程如下图：

• 当DHCP苦海机首次启动时，客户机向DHCP服务器发送一个Dhcpdiscover数据包，表达客户机的IP租用请求。
• DHCP服务器在收到Dhcpdiscover包后，就会从自己的地址范围中向那台主机提供（DHCPoffer）一个还没有被分配的有效的IP地址。需要注意的是：如果网络中有多台DHCP服务器，则客户机接受的将是最先收到的Dhcpoffer。
• 最后DHCP服务器还会像客户机发送一个确定（Dhcpack），里面包含了最初发送的IP地址和其文档期间的租约（默认值为8天）。
• 当租约过一半是，客户机会自动更新租约；当租约过了87.5%时如果客户机仍然无法联系到当初的DHCP服务器，就会联系其他服务器，如果仍然无法连接到，将会停用IP。

 

6、其他应用

• Gopher：是因特网早期的一种全文检索服务，在WWW出现后被取代

• WebMail：是指利用浏览器通过web方式来收发电子邮件的服务或技术。

• Usenet：新闻组是一个电子讨论组，用户可以在这里于遍及全球的用户共享信息依据探讨对某些问题的看法。

• EZweb：是日本现有的3加手机上午服务之前，也是目前世界上最广泛和成功的web服务之一。

• VOD：视频点播，通过视频压缩，流技术、组播协议实现。

• VoIP：Voice over Internet Protocol 是一种以IP电话为主，并推出相应的增值业务的技术，VoIP最大的优势是可以在IP网络上便宜地传送语音、传真、视频和数据等业务。它将通过VoIP网关与传统PSTN网络进行连接，用来完成对声音信号进行压缩编码。

• 代理服务器：代理服务器是介于浏览器和web服务器之间的一台服务器，使用代理服务器之后，浏览器就不是直到Web服务器中获取网页信息了，而是先访问代理服务器，然后由代理服务器获取所需的信息并传给浏览器，它可以完成IP地址共享、信息缓存及信息转发等任务。