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局域网通信协议与网络术语

计算机之间通信含有物理和逻辑上双重含义。在计算机网络最底层（通常为物理层）, 信息交换表现为直接相连两台机器之间无结构比特流传输; 而在物理层之上各层所交换信息便有了一定逻辑结构, 数据在网络上交换必需遵照一定规则与方法, 这种规则和方法就被称之为网络协议。
能够说网络协议就是网络通信关键, 在局域网中常常会用到是TCP/IP、 IPX/SPX、 NetBEUI三种协议, 下面分别给予介绍:
1.3.1TCP/IP协议
1.TCP/IP协议介绍
TCP/IP是一个工业标准协议套件, 是为跨广域网（WAN）大型互连网络而设计。TCP/IP是1969年由美国国防部高级研究计划局（DepartmentofDefenseAdvancedResearchProjectAgency, DARPA）开发, 它是ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgency
Network）资源共享试验产物。TCP/IP目标是提供高速网络通信链路。伴随ARPANET在规模和作用范围日益扩大, TCP/IP协议也逐步完善, 983年1月1日, ARPANET开始对全部网络通讯和基础通讯都要求标准使用TCP和IP协议。从那天开始, ARPANET逐步变成更广泛著名Internet, 它所要求协议逐步变成TCP/IP协议族。
TCP/IP协议族可在多种TCP/IP软件中实现, 可用于多个计算机平台。今天, TCP/IP网络协议族已成为广域网和局域网内标准网络协议, 同时也是Internet基础协议。之所以称TCP/IP是一个协议族, 是因为TCP/IP包含着一系列协议和应用程序。
我们常常能够碰到TCP/IP协议大致能够分为两种: TCP/IP关键协议和应用层协议。
在用户网络操作系统上安装TCP/IP协议模块是一系列相互联络协议, 叫做TCP/IP关键协议。全部其她应用程序和TCP/IP协议套件中其她协议都依靠于TCP/IP关键协议所提供基础服务, 这些协议包含: IP、 ARP、 ICMP、 IGMP、 TCP和UDP。
上述部分协议都是TCP/IP协议族中基础协议, 能够说是TCP/IP协议基石。不过在具体网络应用中, 仅仅依靠这些协议还是不够, 为了便于数据交换和简化TCP/IP网络管理, 方便应用程序调用TCP/IP协议底层服务, 在这些TCP/IP关键协议基础上, 又开发了很多应用层协议, 这些应用层协议现在已经成为Internet上流行名词:
(1)超文本传输协议（HTTP）——用于传输组成万维网（WorldWideWeb）Web页面
文件。
(2)文件传输协议（FTP）——用于交互式文件传输。
(3)简单邮件传输协议（SMTP）——用于传输邮件消息和连接。
(4)终端仿真协议（Telnet）——用于远程登录到网络主机。
(5)域名系统（DNS）——用于把主机名解析成IP地址。
(6)路由选择信息协议（RIP）——一个路由选择协议, 路由器用它在IP网络上交换路
由选择信息。
(7)简单网络管理协议（SNMP）——用于在网络管理控制台和网络设备（路由器、 网桥、 智能集线器）之间选择和交换网络管理信息。
2.IP编址
计算机接入TCP/IP网络以后, 每台计算机将分配到一个IP地址, 该地址用来在网络上标识这台计算机。实际上, 每个网络适配器（网卡）在出厂时都有一个唯一媒体访问控制（MAC）地址, MAC地址常见6对十六进制数来表示, 比如: 00-80-C8-EA-AA-7E。
与MAC地址相比, 为网络中计算机再分配一个唯一IP地址, 关键目是方便网络管理员愈加好组织网络上服务器和工作站, 在网络传输时, 路由器和其她网络设备能决定采取何种路径传输数据分组。
IP地址由4个字节（32bit）信息组成, 比如: 1000,1100,1011,0000,1101,1001,1001,0100。为便于书写, 常统一写作: “140.176.217.148”这种形式。
依据IP地址前多个bit即可确定该地址网络类型: A类网络第一个bit为0, B类网络前两个bit为10, C类网络前三个bit为110（如表1-3所表示）。换算成十进制, 则A类网络地址能够为0.0.0.0~127.255.255.255, B类网络地址为128.0.0.0~191.255.255.255, C类网络地址为192.0.0.0~223.255.255.255。每个A类网络最多能够有上百万个节点, A类地址用于超大型网络; 每个B类网络最多能够有上万个节点, B类地址用于中等规模网络; 每个C类网络最多只能有几百个节点。C类地址关键用于小型网络。另外还有两类网络地址——D类和E类地址, 她们属于保留地址, 通常极少用到。
表1-3网络类别和IP地址对应关系
网络类型IP地址前4个bit网络地址范围
A类0xxx0.0.0.0~127.255.255.255
B类10xx128.0.0.0~191.255.255.255
C类110x192.0.0.0~223.255.255.255
D类1110224.0.0.0~239.255.255.255
E类1111240.0.0.0~255.255.255.255
不过对于任何一个类型网络来说, 并不是全部IP地址都是可用。部分IP地址被给予了特殊功效, 比如第一个字节是127网络地址, 只能用来表示本机, 127.0.0.1这个地址被称为回送地址（loopbackaddress）, 用于检测本机TCP/IP协议, 向这个IP发送一个包（如使用ping命令）, 该包并没有经过当地网络, 而只是在TCP/IP各个层之间传送了一遍。所以使用ping127.0.0.1能够用来检测本机TCP/IP协议是否正常工作, 这是检测网络关键一步。
另外, 在IP地址任何一个字节, 通常不要将其赋值为0或255。假如IP地址网络部分是0。则代表目前网络; 而IP地址中最终一个字节如赋值为255, 则用于指定广播消息。广播消息只需送出一次, 即能被多台主机接收。能够使用广播向某个网络或子网上全部计算机发送消息, 比如: 发向140.176.255.255包将被网络地址为140.176全部计算机接收。
减去这些不可用IP地址以后, A、 B、 C类网络中可用IP地址数量如表1-4所表示:
网络类型可用网络数每个网络中可用主机数
A类
B类
C类
为了便于管理, 很多时候要将一个A类、 B类或者C类网络深入划分成若干个子网, 这个时候就要用到子网掩码概念。IP地址中包含了两部分信息: 该地址网络ID和主机ID。IP地址内网络ID和主机ID用子网掩码区分。每个子网掩码都是一个32bit数, 使用连续都是1位组标识网络ID, 都是0位组标识IP地址主机ID。
比如, IP地址140.176.217.148使用下面这个32位二进制数作为子网掩码: 00000000
该子网掩码是24个都是1位, 后跟8个都是0位, 这表示IP地址网络ID长度为24位而主机ID长度为8位。通常, 该子网掩码显示成带点十进制符号255.255.255.0。
依据IP地址中网络ID位数不一样, 也可判定该网络地址是属于A类网络、 B类网络或者是C类网络:
A类地址子网掩码为255.0.0.0, 用第一个字节（8位）表示网络ID, 后3个字节表示主机ID; B类地址子网掩码为255.255.0.0, 用前两个字节（16位）表示网络ID, 后两个字节表示主机ID; C类地址子网掩码为255.255.255.0, 用前3个字节（24位）表示网络ID, 最终一个字节表示主机ID（如表1-5所表示）。
表1-5IP地址分类与子网掩码
地址类子网掩码位子网掩码
A类.0.0.0
B类.255.0.0
C类.255.255.0
经过自定义子网掩码长度, 还能够将一个网段深入划分为若干独立子网。将一个C类网段划分成多个子网, 能够在每个网段中分配一台服务器, 不一样网段间通信将由服务器完成（如图1-6所表示）, 这么分配好处是愈加便于进行管理。比如, 子网掩码255.255.255.192（用二进制表示为11111111.11111111.11111111.11000000）能够将C类网段192.168.0.x划分为四个单独子网, 图1-6子网划分
每个子网中有62个能够分配IP地址（如表1-6所表示）。
表1-6子网划分
IP地址子网掩码
网段1192.168.0.1~192.168.0.62255.255.255.192
网段2192.168.0.65~192.168.0.126255.255.255.192
网段3192.168.0.129~192.168.0.194255.255.255.192
网段4192.168.0.197~192.168.0.254255.255.255.192
注意: 在每一个网段中主机ID全为0或者全为1IP地址是不可用。
一样, 我们能够用子网掩码255.255.255.224将一个C类网段划分为8个单独子网, 每个子网中可分配30个IP地址。实际组网过程中, 要依据网络结构, 确定每个子网中可用节点数目, 由此来选择适宜子网掩码。要预防寻址和路由出现问题, 应该确保任何网段上全部TCP/IP计算机都使用相同子网掩码。
1.3.2IPX/SPX协议
网际数据包交换（IPX）和次序数据包交换（SPX）是用于NovellNetWare网络传输协议。与TCP/IP协议一样, IPX/SPX协议也是一个由部分子协议组成协议族, 而且该协议族中协议都符合TCP/IP协议族中TCP和IP组合。除了Netware系统之外, 其她操作系统中也能够使用Netware协议, 比如: Windows能够经过NWLink来实现IPX。
在IPX/SPX网络中, 节点网络地址一直是动态分配, 这与TCP/IP协议有时需要手动指定IP地址有部分差异。IPX使用网络号、 节点MAC地址以及Socket套接字作为地址标识（与TCP/IP协议IP地址作用相近）, 以确保网络上各工作站唯一性。一个完整IPX网络地址是一个12字节十六进制数, 由以下几部分组成:
(1)网络号, 4个字节。
(2)节点号（MAC地址）, 6个字节。
(3)套接字号或进程ID, 2个字节。
比如: 6CB0643A0080C8EAAA7E1859就是一个经典IPX网络地址。SPX是IPX姐妹协议, 是一个面向连接协议（IPX是无连接协议）, 能够维持网络上两个通信节点之间通信会话。IPX在线路上发送分组而无须目节点任何确定信息。目节点要负责检验冲突或分组丢失情况并要求重传。SPX在两个节点之间创建通信会话, 确保全部分组能够正确抵达。
Netware操作系统最初所使用协议是IPX/SPX。不过从Netware5.x起, 其首选协议改成了TCP/IP。总说来, IPX/SPX更易于安装和管理, 但开销要显著大于TCP/IP协议, 现在IPX/SPX协议已经逐步被TCP/IP协议替换, 但还应用在部分比较古老网络系统中。另外, 部分游戏厂商基于兼容性考虑, 依旧在联网游戏中加入了对IPX/SPX协议支持。
1.3.3NetBEUI协议
NetBIOS扩展用户接口（NetBEUI）是一个体积小、 速度快、 效率高网络协议, 适适用于由几台到几百台计算机所组成小型工作组或LAN。在运行Windows远程访问服务器和大多数Windows联网用户上都能够安装NetBIOS网关和NetBEUI用户端协议。以前WindowsNT远程访问用户、 LANManager远程访问用户、 MS-DOS远程访问用户以及WindowsforWorkgroups远程访问用户也都能够使用NetBEUI。
NetBEUI是不可路由, 也就是说只能在局域网内部使用, 假如期望在不一样网段之间相互通信, 则需要选择其她网络协议。
对网络中计算机节点数目限制和不支持跨网段传输限制了NetBEUI协议应用范围, 不过与其她两种协议相比, NetBEUI也有它优点: 三种协议中NetBEUI占用内存最少, 因为仅使用机器名作为计算机网络标识, 所以基础上不需任何配置即可登陆网络。而且因为NetBEUI一直为微软所钟爱, 我们常常看到“网上邻居”和“Microsoft网络”就是基于NetBEUI协议。所以, 对于在同一网段下小型局域网来说, NetBEUI是一个很适宜通讯协议。
1.3.4怎样选择通信协议
在组建局域网时, 具体选择哪一个网络通信协议取决于网络规模、 网络中操作系统使用情况、 网络安全性需求等多个方面。在选择网络协议时, 要遵照下面标准:
1.依据网络特点来选择网络协议
各个协议都有各自特点和适用范围, 要注意依据网络特点来选择适宜网络协议。比如: 假如网络由多个网段组成或者需要经过路由器相连时, 就不能选择不支持路由和跨网段传输NetBEUI协议; 假如网络规模较大、 网络结构复杂, 那么应该选择可管理性和可扩充性良好协议, TCP/IP协议就是一个很好选择; 假如网络规模较小, 联网目只是为了局域网内部文件或者打印机等设备共享, 此时就能够使用NetBEUI协议, 因为它对内
存占用比较小, 而且带宽利用率较高、 网络速度比较快。
2.精简网络中同时使用网络协议数目
好多管理员认为应该在每个节点添加多个协议以适应网络中多种不一样需求, 实际上, 这种做法是不适宜, 给计算机添加多个协议, 将会占用更多系统资源、 同时也使网络环境变得愈加复杂, 不利于网络管理和维护。对于大多数网络来说, 选择一个适宜通讯协议已经能够满足多种网络需求。
3.尽可能选择最新版本网络协议, 同时网络中各节点协议版本要统一
多种网络协议都要经过一个产生、 发展、 走向成熟过程, 在协议不停完善过程中, 会产生多个版本。通常来讲, 更高版本网络协议通常会有更少漏洞和更高实施效率, 选择更高版本网络协议有利于网络正常、 高效运行。同时还应注意网络中各节点所使用网络协议版本号应该统一, 这么能够降低协议之间产生冲突可能性。
4.注意确保网络协议一致性
网络协议就是计算机语言, 只有使用相同协议计算机才能够相互顺利通信。假如两台计算机之间协议不相同, 那么就需要借助第三方设备来完成两机之间信息“翻译”工作, 显然这么不利于网络安全性和网络运行效率。
1.3.5认识多种网络术语
在这一小节里, 我们再回顾一下本章包含到部分关键网络术语, 在网络组建和维护过程中, 明确这些网络术语确切含义是很必需。
TCP/IP, Transmission Control Protocol /Internet Protocol（传输控制协议/网际协议）Internet上使用一组网络协议, 它们提供相互连接网络之间通讯, 这些网络由含有多种硬件体系结构和多种操作系统计算机组成。TCP/IP包含计算机怎样进行通讯标准, 以及连接网络和路由选择通信约定。“传输控制协议/网际协议”也被称为TCP/IP。
IP, Internet Protocol（网际协议）
TCP/IP信使协议, 负责经过网络寻址和发送IP数据包。IP能够提供性能很好无连接传输系统, 该系统不确保数据包能抵达目地或按发送次序抵达目地。“网际协议”也被称为IP。
IP Address（IP地址）
用于标识IP网际网络上节点32位地址。IP网际网络上每个节点必需指派唯一IP地址, 该地址由网络标识符和主机标识符组成。该地址通常以带点十进制符号表示, 每八位十进制值用一个圆点隔开, 如192.168.7.27。
IPX, Internet work Packet Exchange（网间包交换）
NetWare自带网络协议, 用来控制LAN内或LAN之间数据包寻址和路由选择。IPX不确保消息是完整（没有丢失数据包）。“网间数据包交换”也被称为IPX。
IPX/SPX
在Novell NetWare网络中使用传输协议, 都符合TCP/IP协议包中TCP和IP组合。Windows经过NWLink实现IPX。
NetBEUI, NetBIOS Enhanced User Interface（NetBIOS增强用户接口）“Microsoft网络”当地网络协议。它通常见于小、 由1到200个用户部门大小局域网（LAN）。它能够使用“令牌环”源路由作为其路由选择唯一方法。“NetBIOS增强型用户接口”也被称为NetBEUI。它是NetBIOS标准Microsoft实现。
NetBIOS, Network Basic Input/ Output System（网络基础输入/输出系统）
局域网（LAN）上程序能够使用应用程序编程接口（API）。NetBIOS给程序提供了请求低层服务统一命令集, 这些服务是管理名称、 实施会话和在网络节点之间发送数据报所必需。网络基础输入/输出系统也被称为NetBIOS。
DNS, Domain Name System或者Domain Name Service（域名系统或者域名服务）
域名系统为Internet上主机分配域名地址和IP地址。用户使用域名地址, 该系统就会自动把域名地址转为IP地址。域名服务是运行域名系统Internet工具。实施域名服务服务器称之为DNS服务器, 经过DNS服务器来应答域名服务查询。
绑定
为网络适配卡能处理从应用层到物理层数据, 提供完整配套协议协议联络过程。
网关
网关是一个连接设备, 能够让信息在使用不一样通信协议网络间传送。网关负责传送信息并把它转化成与接收端网络协议相兼容形式。
WINS, Windows Internet Naming Service（Windows因特网命名服务）
WINS是经过令计算机主机名与某个地址相关联, 从而识别出Windows服务器一个方法。