计算机网络知识中容易混淆的几个基本概念.doc

计算机网络知识中容易混淆的几个基本概念在计算机网络知识的学习中，有一些容易产生混淆的基本概念。如果对这些基本概念理解得不正确，经常会影响到对网络及其设备的正确使用和管理。这些基本概念在教材计算机网络安全与应用（科学出版社2007）的各章中有详细介绍。本文列举一些常见的问题。（本文中提到的教材即指计算机网络安全与应用这本书）一、容易混淆的计算机称谓：终端机、PC机、网络工作站、网络主机1终端机terminal：它具有自己的数据输入设备（键盘、鼠标），具有自己的数据显示设备（显示器），但是没有数据处理能力和存储能力，即没有自己的CPU和存储器等。终端机不具备独立工作的能力。通常将很多终端机通过网线连接到一个共同的小型计算机（mainframe）上，共享小型机的CPU和存储器。用户在终端机上输入数据，传给小型机处理，小型机再将数据处理结果返回到终端机的显示器。2PC个人计算机（Personal Computer）：它具有自己独立的CPU处理器，具有自己的内存，键盘、鼠标等输入设备，以及显示器、打印接口等输出设备。这样的个人计算机不需联网即可单机工作，它具备独立的工作能力和信息处理能力，性能满足一般的非联网的应用需求，价格便宜，因此称为个人计算机。例如：在教材第21页例1-4的网络结构图中，那台通过电话线路PPP拨号接入网络的家庭计算机就被标识为“PC”。3网络工作站Workstation当一台PC机中配置了以太网卡，安装了以太网的网络协议软件，就可以接入局域网中，成为局域网中的一个成员。在同一局域网中的网络计算机之间可相互交换与共享数据信息、文件等。因此在以太网等不同类型的局域网中的成员称为“网络工作站”，工作站与工作站之间的关系是对等的。例如：在教材第21页的例1-4的图中，以太网中的一台计算机就标识为“工作站”。它的概念与PC、主机是有差别的。4网络主机Host：它一般指连接在TCP/IP互联网上的一个网络计算机，也称为“互联网主机”。主机一般指运行TCP/IP协议的客户机、服务器等，但不包括互联网中的网络交换设备。主机具备独立工作的能力，当接入互联网后成为一个网络用户因此对计算机的称谓中：终端机、PC机、工作站、主机的概念和应用范围是有差异的。二、容易混淆的数量单位的标识 1英文小写字母b表示bit比特，它是信息度量的基本单位，也是二进制数的一位。 2英文大写字母B表示Byte字节，1Byte23bit8bit，它是ASCII编码的一个基本单位。例如：硬盘、光盘等存储媒体，一般存储的是ASCII编码的文件信息，它的数据量的基本单位为字节，1MB的磁盘的存储量为10242 X 8个比特。因此当标识一个电子文件的数据量时，每个字符为1字节，应当使用ASCII编码的基本单位“字节”，而不使用“比特”。 3英文小写字母k表示数量1000，例如：1kbps表示通信速率为每秒钟传输1000比特的二进制数据。一般用在以bit作为基本单位的数据通信领域，即常用于网络层的度量。 4英文大写字母K表示数量1024，即210，或128 X 8。例如：1KBps表示每秒钟传输1024个字节的数据。一般用在以字节作为基本单位的网络通信领域，例如：互联网传输的数据一般以字节（8bit）为基本单位。电子邮件和Web浏览传输的都是文本，如果要传输图片等二进制数据文件，传输途中必须要转换为以字节为基本单位的文本文件。见教材196页介绍的多功能互联网电子邮件扩展MIME、Base-64等内容。 5常用的IP地址表示方式是256进制数，也可称为“十进制分段”表示，即Doted decimal number。在教材的附录C中，我们详细地介绍了各种进制数的基本概念、相互换算方法和应用领域。这些基本概念对于计算机网络的设计、管理、IP子网的划分等，十分重要。要点如下：2进制数需要有2个符号（0、1）； 10进制数需要有10个符号（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9）； 16进制数需要有16个符号（0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F）； 256进制数需要有256个符号（0、1、2、254、255）。例如：202.203.208.112是一个IP地址的四位256进制数，如果将它换算为10进制数为：202.203.208.112 202 X 2563203 X 2562208 X 2561112 X 2560 请按照教材附录C的例子进行各种不同进制数之间的换算练习，可加深对网络原理中很多知识的理解。 6.英文小写字母s表示时间“second 秒”，英文大写字母S表示“Sample 抽样”。例如：8bit / S 表示对模拟信号的每个抽样的幅度值，用8比特表示。三、TCP/IP网络通信中必须使用多种不同层次的地址 详细介绍参看教材25页图1.18及其解释。TCP/IP互联网中需要同时使用4类不同层次的地址才能完成信息的传输。它们是：数据链路层中使用“物理地址”，互联网层中使用“IP地址”，传输层中使用“端口号”，应用层中使用“应用地址”。物理地址，它是数据链路层的地址。如以太网中的网卡MAC地址，用于在以太网中传输“数据帧frame”的寻址。MAC地址是对等的平面地址，仅用于以太网等局域网内部的通信，它只能在一个网段内使用。当一个互联网层的IP包要封装在数据链路层的数据帧中跨网段传输时，在两个网段的连接点（路由器）要将帧中的“源与目的MAC地址”转换为下一个网段的“源与目的MAC地址”，而IP包中的“源与目的IP地址”始终保持不变。IP地址，即互联网层中主机的接口地址。若一个网络主机有多个网络接口，它就应当有多个IP地址。互联网层中使用IP地址将IP包（packet）从源主机的网络接口跨网段传输到目的主机的网络接口。IP地址常用256进制数表示，即“十进制数分段”表示。端口号，即数据链路层的地址。它用于通信双方的应用进程之间的寻址，当用户数据通过一个IP包传输到目的主机的网络接口后，就要用端口号进入指定的进程。例如，电子邮件服务器的进程端口号为25，HTTP服务器的进程端口号为80，等等。详细参看教材25页，140页，附录A等。应用地址，即应用层的地址。例如，个人电子邮件地址，Web服务器的域名，等。套接地址（socket address），它用于互联网上通信主机之间的“进程对进程的寻址”。详细参看教材25页。发送端的套接地址由：源端口号，源IP地址，传输层协议类型构成。接收端的套接地址由：目的端口号，目的IP地址传输层协议类型构成。合在一起后共5个参数：源与目的端口号，源与目的IP地址，传输层协议类型，共100个bit。它有2100种组合数，由此保证了IP包在互联网上传输的准确寻址。四、网络通信中不同协议层传输的数据单元名称和性质都不同（1）在数据链路层传输的数据单元称为数据帧frame 例如，以太网传输的协议数据单元称为以太网帧，结构见教材70页图3.2。在点对点协议PPP中传输的数据单元称为PPP帧，结构见教材56页图2.10。其重要特点是：头部包含源与目的MAC地址，（2）在互联网层传输的数据单元称为IP数据包packet，在电信行业称为数据分组,也称为数据报datagram。结构见教材119页图4.15。其重要特点是：头部包含源与目的IP地址，独立地在互联网上路由传输，不考虑IP包之间的相互关系和顺序，不考虑传输中是否被丢失。（3）在数据链路层TCP协议传输的数据单元称为数据段segment，它可以是完整报文中的一个分段，例如网页中的部分数据。结构见教材149页图5.7。例如：将一个完整的网页分为若干数据段，给每个数据段一个编号，接收方收到各数据段后，按照其编号组装还原为一个完整的网页。（4）在数据链路层UDP协议传输的数据单元称为用户数据报User datagram。它传输的是完整的短信息，如DNS查询等。用户数据报不像segment那样只是一个报文信息的片段。五、局域网操作系统和互联网操作系统是不同的从计算机网络诞生至今，已出现了大量的网络操作系统。关于这些令人眼花缭乱的网络操作系统的分类和简介，请参看本网站的文章“网络通信协议与技术标准简介”（共3部分）。这里强调以下两点：（1）很多公司开发的局域网操作系统的追求目标是：在办公室网络内的文件、打印机、目录等各种网络资源的共享，以提高企业部门的工作效率。但是网络计算机之间的安全防范能力很差，容易形成病毒、蠕虫等恶意软件在局域网内的扩散。例如：已经退出历史舞台的Windows NT 网络操作系统和Novell 网络操作系统等。但是其残余的网络组件还在大量的网络计算机中。（2）互联网操作系统的追求目标是：将各种不同类型通信网络的传输载荷都统一到TCP/IP的协议数据结构上，实现各种异构网络的互联。采用WWW的Web构架，用客户机/服务器或浏览器/服务器的模式，向互联网用户提供服务。目前，大量的局域网结构采用的是：数据链路层采用以太网协议，用它来支持传输TCP/IP协议数据，并采用安全性较好的C/S或B/S工作模式。换言之，很多局域网内已采用了互联网的工作模式。但是还一些办公室网络采用Windows网络的组件，以实现“文件与打印机共享”。（3）“Microsoft网络客户端”与“互联网Web服务器的客户机”是两个完全不同的概念。微软利用IBM开发的NetBIOS及其上层协议实现“文件与打印机共享”和“主机名管理”，存在很多安全问题。详细介绍参看本网站的相关文章“按照OSI参考模型对公司协议的分类图”。