計(jì)算機(jī)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第頁(yè)計(jì)算機(jī)三級(jí)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)CSMA/CD發(fā)送流程為：先聽(tīng)后發(fā)、邊聽(tīng)邊發(fā)、沖突停止、沖突延遲、后重發(fā)（隨機(jī)延遲后重發(fā)）。以太網(wǎng)的核心技術(shù)是隨機(jī)爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制方法，即帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)（CSMA/CD）方法、他的核心技術(shù)起源于ALOHA網(wǎng)（無(wú)限分組交換網(wǎng)）。進(jìn)行沖突檢測(cè)的兩種方法：比較法和編碼違例判決法。以太網(wǎng)協(xié)議規(guī)定一個(gè)幀的最大重發(fā)次數(shù)為16，>16次，則進(jìn)入“沖突過(guò)多”結(jié)束狀態(tài)，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)完成一個(gè)數(shù)據(jù)幀的接收后，首先要判斷接收的數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度。以太網(wǎng)將接收出錯(cuò)分為：幀校驗(yàn)出錯(cuò)、幀長(zhǎng)度錯(cuò)與幀位錯(cuò)。CSMA/CD在網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷較低時(shí)，表現(xiàn)出較好的吞吐率與延遲特性，當(dāng)通信負(fù)荷增大時(shí)，由于沖突增多，網(wǎng)絡(luò)吞吐率下降，傳輸延遲增加。在以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)中，1字節(jié)的幀前定界符的結(jié)構(gòu)為10101011.目的地址與源地址長(zhǎng)度均為6B（48bit），即6個(gè)字節(jié)，1字節(jié)=8bit。目的地址第一位為0 第一節(jié)點(diǎn)地址 該幀只能被目的地址所指節(jié)點(diǎn)數(shù)接收。目的地址第一位為1 多點(diǎn)地址 該幀只能被一組節(jié)點(diǎn)接收。目的地址全為1 廣播地址，該幀將被所有節(jié)點(diǎn)接收。類(lèi)型字段值等于Ox0800，表示網(wǎng)絡(luò)層使用IP協(xié)議。數(shù)據(jù)字段的最小長(zhǎng)度為46B，最大長(zhǎng)度為1500B。以太網(wǎng)幀的最小長(zhǎng)度為64B,最大長(zhǎng)度為1518B。10Base-T RJ-45接口連接非屏蔽雙絞線。10Base-5 AUI接口連接粗同軸電纜。10Base-2 BNC接口連接細(xì)同軸電纜。域名解析是將某一域名映射為相應(yīng)的IP地址。ATM采用的傳輸模式為同步串行通信，使用的是信元傳輸。物理地址或硬盤(pán)地址（MAC）固化在計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡中。硬盤(pán)地址通常稱為MAC地址、物理地址或以太網(wǎng)地址。其長(zhǎng)度為48位。傳統(tǒng)局域網(wǎng)技術(shù)是建立在“共享介質(zhì)”的基礎(chǔ)上的。典型的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法有CSMA/CD、令牌環(huán)和令牌總線。無(wú)論局域網(wǎng)的傳輸速率提高到多少，以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)都是不變的。10Base-T標(biāo)準(zhǔn)定義了介質(zhì)獨(dú)立接口（MII），將MAC子層與物理層分隔開(kāi)。10Base-Tx和10Base-Fx都是一個(gè)全雙工系統(tǒng)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)以100Mpbs的速率發(fā)送與接收數(shù)據(jù)。10Base-Tx支持2對(duì)5類(lèi)非屏蔽雙絞線（UTP）或2對(duì)1類(lèi)屏蔽雙絞線。10Base-F4支持4對(duì)3類(lèi)UTP，其中3對(duì)用于傳輸，1對(duì)用于沖突檢測(cè)。IEEE802.3（傳統(tǒng)以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）IEEE802.3u（快速以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）IEEE802.3z（千兆以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)）IEEE802.3ae（萬(wàn)兆以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)）IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)使用的媒體訪問(wèn)控制方式是CSMA/CD。無(wú)限局域網(wǎng)IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中使用的媒體訪問(wèn)控制方式為CSMA/CA。令牌環(huán)網(wǎng)IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)使用的媒體訪問(wèn)控制方式是TokenRing。1000Base-T網(wǎng)卡主要有：100Base-Tx、100Base-Fx、100Base-T4、100Base-T2?？焖僖蕴W(wǎng)在LLC子層使用IEEE802.2標(biāo)準(zhǔn)。1000Base-T使用5類(lèi)非屏蔽雙絞線（UTP），其長(zhǎng)度可達(dá)100m。1000Base-Cx使用屏蔽雙絞線（STP）,其長(zhǎng)度可達(dá)25m。1000Base-Lx使用波長(zhǎng)為1300nm的單模光纖，其長(zhǎng)度可達(dá)3km。1000Base-Sx使用波長(zhǎng)為850nm的多模光纖，其長(zhǎng)度可達(dá)300m-550m。萬(wàn)兆以太網(wǎng)不再使用雙絞線，衛(wèi)士使用光纖作為傳輸介質(zhì)，使用單模光纖時(shí)，傳輸距離可超過(guò)40km，使用多模光纖時(shí)，傳輸距離限制在65-300m。萬(wàn)兆以太網(wǎng)只工作在全雙工方式，不存在介質(zhì)爭(zhēng)用問(wèn)題，不使用CSMA/CD協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離不受沖突檢測(cè)的限制。萬(wàn)兆以太網(wǎng)的物理層使用光纖通道技術(shù)，有兩種不同的物理層標(biāo)準(zhǔn)：局域網(wǎng)物理層（LANPHY）標(biāo)準(zhǔn)、廣域網(wǎng)物理層（WANPHY）標(biāo)準(zhǔn)。交換式局域網(wǎng)可以通過(guò)交換機(jī)端口之間的并發(fā)連接增加局域網(wǎng)的帶寬。交換機(jī)全雙工端口總帶寬的計(jì)算方法：端口是*端口速率*2。局域網(wǎng)交換機(jī)的每個(gè)端口支持不同的傳輸速率和工作模式。交換控制中心根據(jù)端口號(hào)/MAC地址映射表的對(duì)應(yīng)關(guān)系找出對(duì)應(yīng)幀目的地址的傳輸端口。交換機(jī)與集成器最重要的區(qū)別是：交換機(jī)可以隔離本地信息，從而避免網(wǎng)絡(luò)上不必要的數(shù)據(jù)流動(dòng)。交換機(jī)利用端口號(hào)/MAC地址映射表進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。交換機(jī)利用“地址學(xué)習(xí)”功能來(lái)動(dòng)態(tài)建立和維護(hù)端口號(hào)/MAC地址映射表。以太網(wǎng)交換機(jī)的幀轉(zhuǎn)發(fā)方式可分為直通交換方式、存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)交換方式、改進(jìn)的直通交換方式3類(lèi)。每個(gè)虛擬局域網(wǎng)（VLAN）都是一個(gè)獨(dú)立的邏輯網(wǎng)段，單一的廣播域，VLAN的廣播信息僅發(fā)送給同一個(gè)VLAN的成員，并不發(fā)送給其他成員。虛擬局域網(wǎng)建立在局域網(wǎng)交換機(jī)的基礎(chǔ)上，他以軟件的方式實(shí)現(xiàn)邏輯工作組的劃分與管理，工作組中的節(jié)點(diǎn)不受物理位置的限制。相同工作組的成員不一定連接在相同的物理網(wǎng)段。一個(gè)代理和多個(gè)IP節(jié)點(diǎn)組成IP虛擬局域網(wǎng)的廣播組。不同的虛擬局域網(wǎng)組網(wǎng)方法的區(qū)別表現(xiàn)在對(duì)其成員的定義的方法。用MAC地址定義VLAN可是為是基于用戶的VLAN。無(wú)限局域網(wǎng)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在：EQ\o\ac(○,1)傳統(tǒng)局域網(wǎng)的擴(kuò)充EQ\o\ac(○,2)建筑物之間的互連EQ\o\ac(○,3)漫游訪問(wèn)EQ\o\ac(○,4)特殊無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。無(wú)線自組網(wǎng)（AdHoc）采用一種不需要基站的“對(duì)等結(jié)構(gòu)”移動(dòng)通信模式。AdHoc網(wǎng)絡(luò)中沒(méi)有固定的路由器，所有用戶都可以自由一定，系統(tǒng)支持動(dòng)態(tài)配置和動(dòng)態(tài)流量控制，每個(gè)動(dòng)態(tài)都具備動(dòng)態(tài)搜索、定位和恢復(fù)連接的能力。1997年，第一個(gè)無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)—IEEE802.11形成，它定義了使用紅外線、跳頻擴(kuò)頻與直接序列擴(kuò)頻技術(shù)。傳輸速率為1Mbps或2Mbps的WLAN標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802.11b是使用直接序列擴(kuò)頻DSSS技術(shù)的無(wú)線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，其最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)11Mbps。IEEE802.11a標(biāo)準(zhǔn)的最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)54Mbps。紅外線（IR）信號(hào)是按視距方式傳播的。直接序列擴(kuò)頻通信的基本原則是：發(fā)送信號(hào)是發(fā)送數(shù)據(jù)與發(fā)送端產(chǎn)生的一個(gè)偽隨機(jī)碼進(jìn)行模二加的結(jié)果。物理層定義了紅外線、跳頻擴(kuò)頻與直接序列擴(kuò)頻3種數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)。MAC子層支持兩種訪問(wèn)方式：無(wú)爭(zhēng)用服務(wù)與爭(zhēng)用服務(wù)。沖突避免（CA）要求每個(gè)節(jié)點(diǎn)在發(fā)送幀前，先偵聽(tīng)信道。提供跳頻擴(kuò)頻與直接序列擴(kuò)頻數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)的是物理層。網(wǎng)橋是數(shù)據(jù)鏈路層互連的設(shè)備，用來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換，起到數(shù)據(jù)接收、地址過(guò)濾和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的作用。網(wǎng)橋不更改幀的數(shù)據(jù)字段內(nèi)容和格式，必須具有尋址能力和路徑選擇能力。衡量網(wǎng)橋性能的參數(shù)主要是每秒鐘接收或轉(zhuǎn)發(fā)的幀數(shù)。網(wǎng)橋通過(guò)端口—MAC地址表來(lái)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間的幀轉(zhuǎn)發(fā)。端口—MAC地址表中記錄不同節(jié)點(diǎn)的物理地址和網(wǎng)橋轉(zhuǎn)發(fā)端口之間的映射關(guān)系。透明網(wǎng)橋的端口—MAC地址表記錄3個(gè)信息：站地址、端口號(hào)和幀到達(dá)時(shí)間。構(gòu)造生成樹(shù)首先要選擇一個(gè)網(wǎng)橋作為生成樹(shù)的根，實(shí)現(xiàn)方法是選擇橋標(biāo)識(shí)（BridgeID）最小的網(wǎng)橋作為跟網(wǎng)橋。經(jīng)過(guò)生成樹(shù)算法協(xié)商之后，每個(gè)網(wǎng)橋都有一個(gè)端口被置于轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，其他端口則被置于阻塞狀態(tài)。透明網(wǎng)橋有自己來(lái)決定路由選擇，源路由網(wǎng)橋由發(fā)送幀的源節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)路由選擇。網(wǎng)橋最重要的維護(hù)工作是構(gòu)建和維護(hù)端口—MAC地址表。沖突域是指以太網(wǎng)中競(jìng)爭(zhēng)同一寬帶節(jié)點(diǎn)的集合。在同一沖突域中，隨著節(jié)點(diǎn)的不斷增多，將會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷，降低網(wǎng)絡(luò)性能，可以利用網(wǎng)橋分隔網(wǎng)段中的流量，即根據(jù)幀地址過(guò)濾和轉(zhuǎn)發(fā)幀建立多個(gè)分離的沖突域。網(wǎng)橋存在幀轉(zhuǎn)發(fā)速率低和廣播風(fēng)暴兩個(gè)主要問(wèn)題。第二層設(shè)備（網(wǎng)橋、交換機(jī)）和第三層設(shè)備（路由器）都可以劃分沖突域。使用網(wǎng)橋/交換機(jī)連接的一組工作站，不屬于一個(gè)沖突域，但同屬于一個(gè)廣播域。集成器連接的一組工作站同屬于一個(gè)沖突域，也同屬于一個(gè)廣播域。網(wǎng)橋和交換機(jī)可連多個(gè)網(wǎng)段，每個(gè)網(wǎng)段都是一個(gè)沖突域，路由器連廣播域。以太網(wǎng)網(wǎng)橋與以太網(wǎng)交換機(jī)都工作在數(shù)據(jù)鏈路層。以太網(wǎng)交換機(jī)可以被認(rèn)為是一個(gè)多端口網(wǎng)橋。交換機(jī)采用基于硬件的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制，其交換時(shí)延可減少至30us左右。交換機(jī)可以采用存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式或直通交換方式進(jìn)行幀轉(zhuǎn)發(fā)。通過(guò)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)多個(gè)互連局域網(wǎng)之間幀轉(zhuǎn)發(fā)的方式具有高帶寬與低延遲的特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)（NOS）是用戶與網(wǎng)絡(luò)資源的接口，他是負(fù)責(zé)管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)資源和方便網(wǎng)絡(luò)用戶的軟件集合。操作系統(tǒng)是最靠近硬件系統(tǒng)的一層軟件系統(tǒng)，他是用戶與計(jì)算機(jī)之間的接口。操作系統(tǒng)必須提供一種啟動(dòng)進(jìn)程的機(jī)制，在DOS中，機(jī)制就是EXEC函數(shù)，在Windows中機(jī)制就是CreateProcess函數(shù)利用GDI調(diào)用作圖函數(shù)。DOS操作系統(tǒng)通過(guò)文件表（FAT）尋找磁盤(pán)文件，Windows操作系統(tǒng)通過(guò)虛擬文件表（VFAT）尋找磁盤(pán)文件。操作系統(tǒng)的四類(lèi)組件：驅(qū)動(dòng)程序、內(nèi)核、接口庫(kù)和外圍組件。內(nèi)核是操作系統(tǒng)最核心，最基礎(chǔ)的組件，其結(jié)構(gòu)分為：?jiǎn)蝺?nèi)核、微內(nèi)核、超內(nèi)核以及外核。微內(nèi)核強(qiáng)調(diào)結(jié)構(gòu)性部件與功能性部件的分離。文件I/O管理著應(yīng)用程序占有的內(nèi)存空間。常用操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括：簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、層次結(jié)構(gòu)、微內(nèi)核結(jié)構(gòu)、垂直結(jié)構(gòu)和虛擬機(jī)結(jié)構(gòu)。NOS的基本任務(wù)是：屏蔽本地資源與網(wǎng)絡(luò)資源的差異性，為用戶提供各種基本網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源的共享管理，并提供網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全保障。Webos是一個(gè)運(yùn)行于網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中的虛擬操作系統(tǒng)，是一個(gè)運(yùn)行于網(wǎng)頁(yè)瀏覽器中的應(yīng)用程序集合，這些應(yīng)用程序一同來(lái)模擬，取代或在很大程度上來(lái)補(bǔ)充桌面操作系統(tǒng)的環(huán)境。將NOS成為服務(wù)器操作系統(tǒng)，而把Webos稱為客戶端操作系統(tǒng)。硬件抽象層（HAL）與具體的硬件平臺(tái)無(wú)關(guān)，改變具體的硬件平臺(tái)，無(wú)需做別的變動(dòng)，只要改變其HAL，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)就可以完成平滑的轉(zhuǎn)換。線程相對(duì)于進(jìn)程而言，需要較少的系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，其管理比進(jìn)程易于進(jìn)行。支持SMP（對(duì)稱多處理）技術(shù)是對(duì)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的基本要求。網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可分為：專用型NOS與通用型NOS。專用型NOS分為變形級(jí)系統(tǒng)與基礎(chǔ)級(jí)系統(tǒng)。典型的局域網(wǎng)可分為3部分組成：網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)工作站與通信設(shè)備。非對(duì)等結(jié)構(gòu)把共享硬盤(pán)空間分為許多虛擬盤(pán)體。文件服務(wù)器是最重要與最基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能。文件服務(wù)器以集中方式管理共享文件。分布式目錄服務(wù)將分布在不同地址位置的網(wǎng)絡(luò)中的資源，組織在一個(gè)全局性的，可復(fù)制的分布數(shù)據(jù)庫(kù)中，網(wǎng)中多個(gè)服務(wù)器中都有該數(shù)據(jù)庫(kù)的副本。1985年11月，Windows1.0操作系統(tǒng)支持多個(gè)窗口，但不能重疊。1995年8月，Windows95擺脫了DOS，增加了TCP/IP協(xié)議棧、撥號(hào)上網(wǎng)、長(zhǎng)文件名等。WindowsNT版本不斷變化，但工作組模型與域模型兩個(gè)概念始終不變。WindowsNT服務(wù)器操作系統(tǒng)以“域”為單位實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的集中管理。WindowsNTServer內(nèi)部采用32位體系結(jié)構(gòu)，使內(nèi)存空間達(dá)4GB。WindowsNTServer利用域與域信任關(guān)系實(shí)現(xiàn)對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)的管理。一個(gè)WindowsNT域內(nèi)主控制器（PDC），備份域控制器（BDC）和普通服務(wù)器組成。Windows2000Server最重要的新特性是活動(dòng)目錄服務(wù)?；顒?dòng)目錄包括目錄和目錄服務(wù)兩個(gè)方面，目錄是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，目錄服務(wù)是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。活動(dòng)目錄具有可擴(kuò)展性和可調(diào)整性。域是活動(dòng)目錄的基本管理單位，域是安全邊界，即域管理員只能管理域的內(nèi)部。域模式的最大好處是單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)登錄能力。組織單元（OU）是一個(gè)邏輯單位，是域中一些用戶和組、文件與打印機(jī)等資源對(duì)象的集合?；顒?dòng)目錄使用域名服務(wù)（DNS）作為他的定位服務(wù)。活動(dòng)目錄是Windows2000實(shí)現(xiàn)的目錄服務(wù)，也是Windows2000網(wǎng)絡(luò)體系的基本結(jié)構(gòu)模型，是Windows2000網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的核心支柱和中心管理機(jī)構(gòu)。Windows2000中提供的活動(dòng)目錄是一個(gè)全面的目錄服務(wù)管理方案，也是一個(gè)企業(yè)級(jí)的目錄服務(wù)，具有很好的可伸縮性。在WindowsServer2003-2008環(huán)境中，本地用戶信息存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)的SAM數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)，而域用戶信息存儲(chǔ)在活動(dòng)目錄中。對(duì)于Windows2000Server，Windows2003-2008操作系統(tǒng)的活動(dòng)目錄具有可調(diào)整型和可擴(kuò)展性。WindowsServer2003數(shù)據(jù)中心版是該家族中功能最強(qiáng)的服務(wù)器操作系統(tǒng)。WindowsServer2003R2的主要改進(jìn)有：簡(jiǎn)化的分支服務(wù)器管理、改進(jìn)的身份和訪問(wèn)管理、更低的存儲(chǔ)管理成本、功能全面的Web平臺(tái)、經(jīng)濟(jì)高效的服務(wù)器虛擬化、無(wú)縫的UNIX-Windows互操作性。數(shù)據(jù)中心版允許無(wú)限數(shù)量的WindowsServer虛擬實(shí)例，企業(yè)版最多允許4個(gè)實(shí)例。WindowsServer2008的創(chuàng)新：全新的虛擬化技術(shù)、增強(qiáng)平臺(tái)的可靠性、提高安全性、廣泛適合的網(wǎng)絡(luò)解決方案。在Core模式下，提供的默認(rèn)功能包括活動(dòng)目錄、多媒體服務(wù)、打印管理、虛擬化功能Hyper以及DHCP、DNS等。WindowsServer2008為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)接入保護(hù)、聯(lián)合權(quán)限管理以及只讀的域控制器，增強(qiáng)了操作系統(tǒng)的安全性。Novell公司是最早涉及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的公司。NetWare操作系統(tǒng)是以服務(wù)器為中心的，主要由文件服務(wù)器內(nèi)核、工作站外殼與低層通信協(xié)議3個(gè)部分組成。文件服務(wù)器內(nèi)核實(shí)現(xiàn)了NetWare的核心協(xié)