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局域網通信協議與網絡術語 計算機之間的通信具有物理和邏輯上的雙重含義。在計算機網絡的最底層（通常為物理層），信息交換體現為直接相連的兩臺機器之間無結構的比特流傳輸；而在物理層之上的各層所交換的信息便有了一定的邏輯結構，數據在網絡上交換必須遵循一定的規(guī)則與方法，這種規(guī)則和方法就被稱之為網絡協議。 可以說網絡協議就是網絡通信的核心，在局域網中經常會用到的是TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI三種協議，下面分別予以介紹： 1.3.1TCP/IP協議 1.TCP/IP協議簡介 TCP/IP是一個工業(yè)標準協議套件，是為跨廣域網（WAN）的大型互連網絡而設計的。TCP/IP是1969年由美國國防部高級研究計劃局（DepartmentofDefenseAdvancedResearchProjectAgency，DARPA）開發(fā)的，它是ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgency Network）資源共享試驗的產物。TCP/IP的目標是提供高速網絡通信鏈路。隨著ARPANET在規(guī)模和作用范圍的日益擴大，TCP/IP協議也逐漸完善，983年1月1日，ARPANET開始對所有的網絡通訊和基本通訊都要求標準使用TCP和IP協議。從那天開始，ARPANET逐漸變成更廣泛知名的Internet，它所要求的協議逐漸變成TCP/IP協議族。 TCP/IP協議族可在各種TCP/IP軟件中實現，可用于多種計算機平臺。今天，TCP/IP網絡協議族已成為廣域網和局域網內的標準網絡協議，同時也是Internet的基本協議。之所以稱TCP/IP是一個協議族，是因為TCP/IP包含著一系列的協議和應用程序。 我們經?？梢杂龅降腡CP/IP協議大致可以分為兩種：TCP/IP核心協議和應用層協議。 在用戶網絡操作系統(tǒng)上安裝的TCP/IP協議模塊是一系列相互聯系的協議，叫做TCP/IP核心協議。所有其他的應用程序和TCP/IP協議套件中的其他協議都依賴于TCP/IP核心協議所提供的基本服務，這些協議包括：IP、ARP、ICMP、IGMP、TCP和UDP。 上述一些協議都是TCP/IP協議族中的基本協議，可以說是TCP/IP協議的基石。但是在具體的網絡應用中，僅僅依靠這些協議還是不夠的，為了便于數據的交換和簡化TCP/IP網絡管理，方便應用程序調用TCP/IP協議的底層服務，在這些TCP/IP核心協議的基礎上，又開發(fā)了很多應用層協議，這些應用層協議現在已經成為Internet上流行的名詞： (1)超文本傳輸協議（HTTP）——用于傳輸組成萬維網（WorldWideWeb）Web頁面的 文件。 (2)文件傳輸協議（FTP）——用于交互式文件傳輸。 (3)簡單郵件傳輸協議（SMTP）——用于傳輸郵件消息和連接。 (4)終端仿真協議（Telnet）——用于遠程登錄到網絡主機。 (5)域名系統(tǒng)（DNS）——用于把主機名解析成IP地址。 (6)路由選擇信息協議（RIP）——一種路由選擇協議，路由器用它在IP網絡上交換路 由選擇信息。 (7)簡單網絡管理協議（SNMP）——用于在網絡管理控制臺和網絡設備（路由器、網橋、智能集線器）之間選擇和交換網絡管理信息。 2.IP編址 計算機接入TCP/IP網絡之后，每臺計算機將分配到一個IP地址，該地址用來在網絡上標識這臺計算機。事實上，每個網絡適配器（網卡）在出廠時都有一個唯一的媒體訪問控制（MAC）地址，MAC地址常用6對十六進制數來表示，例如：00-80-C8-EA-AA-7E。 與MAC地址相比，為網絡中的計算機再分配一個唯一的IP地址，主要目的是方便網絡管理員更好的組織網絡上的服務器和工作站，在網絡傳輸時，路由器和其他網絡設備能決定采用何種路徑傳輸數據分組。 IP地址由4個字節(jié)（32bit）的信息組成，例如：1000,1100,1011,0000,1101,1001,1001,0100。為便于書寫，常統(tǒng)一寫作：“140.176.217.148”這種形式。 根據IP地址的前幾個bit即可確定該地址的網絡類型：A類網絡第一個bit為0，B類網絡前兩個bit為10，C類網絡前三個bit為110（如表1-3所示）。換算成十進制，則A類網絡的地址可以為0.0.0.0~127.255.255.255，B類網絡的地址為128.0.0.0~191.255.255.255，C類網絡的地址為192.0.0.0~223.255.255.255。每個A類網絡最多可以有上百萬個節(jié)點，A類地址用于超大型網絡；每個B類網絡最多可以有上萬個節(jié)點，B類地址用于中等規(guī)模的網絡；每個C類網絡最多只能有幾百個節(jié)點。C類地址主要用于小型網絡。另外還有兩類網絡地址——D類和E類地址，他們屬于保留地址，一般很少用到。 表1-3網絡類別和IP地址的對應關系 網絡類型IP地址的前4個bit網絡地址范圍 A類0xxx0.0.0.0~127.255.255.255 B類10xx128.0.0.0~191.255.255.255 C類110x192.0.0.0~223.255.255.255 D類1110224.0.0.0~239.255.255.255 E類1111240.0.0.0~255.255.255.255 不過對于任何一種類型的網絡來說，并不是所有的IP地址都是可用的。一些IP地址被賦予了特殊的功能，例如第一個字節(jié)是127的網絡地址，只能用來表示本機，127.0.0.1這個地址被稱為回送地址（loopbackaddress），用于檢測本機的TCP/IP協議，向這個IP發(fā)送一個包（如使用ping命令），該包并沒有經過本地網絡，而只是在TCP/IP的各個層之間傳送了一遍。所以使用ping127.0.0.1可以用來檢測本機的TCP/IP協議是否正常工作，這是檢測網絡的重要一步。 另外，在IP地址的的任何一個字節(jié)，通常不要將其賦值為0或255。如果IP地址的網絡部分是0。則代表當前網絡；而IP地址中最后一個字節(jié)如賦值為255，則用于指定廣播消息。廣播消息只需送出一次，即能被多臺主機接收?？梢允褂脧V播向某個網絡或子網上的所有計算機發(fā)送消息，例如：發(fā)向140.176.255.255的包將被網絡地址為140.176的所有計算機接收。 減去這些不可用的IP地址之后，A、B、C類網絡中可用的IP地址數量如表1-4所示： 網絡類型可用網絡數每個網絡中可用主機數 A類12616777214 B類1638465534 C類2097152254 為了便于管理，很多時候要將一個A類、B類或者C類網絡進一步劃分成若干個子網，這個時候就要用到子網掩碼的概念。IP地址中包括了兩部分的信息：該地址的網絡ID和主機ID。IP地址內的網絡ID和主機ID用子網掩碼區(qū)分。每個子網掩碼都是一個32bit的數，使用連續(xù)的都是1的位組標識網絡ID，都是0的位組標識IP地址的主機ID。 例如，IP地址140.176.217.148使用下面這個32位二進制數作為子網掩碼：11111111111111111111111100000000 該子網掩碼是24個都是1的位，后跟8個都是0的位，這表示IP地址的網絡ID長度為24位而主機ID長度為8位。通常，該子網掩碼顯示成帶點的十進制符號255.255.255.0。 根據IP地址中網絡ID的位數不同，也可判斷該網絡地址是屬于A類網絡、B類網絡或者是C類網絡： A類地址的子網掩碼為255.0.0.0，用第一個字節(jié)（8位）表示網絡ID，后3個字節(jié)表示主機ID；B類地址的子網掩碼為255.255.0.0，用前兩個字節(jié)（16位）表示網絡ID，后兩個字節(jié)表示主機ID；C類地址的子網掩碼為255.255.255.0，用前3個字節(jié)（24位）表示網絡ID，最后一個字節(jié)表示主機ID（如表1-5所示）。 表1-5IP地址分類與子網掩碼 地址類子網掩碼的位子網掩碼 A類11111111000000000000000000000000255.0.0.0 B類11111111111111110000000000000000255.255.0.0 C類11111111111111111111111100000000255.255.255.0 通過自定義子網掩碼長度，還可以將一個網段進一步劃分為若干獨立的子網。將一個C類網段劃分成多個子網，可以在每個網段中分配一臺服務器，不同網段間的通信將由服務器完成（如圖1-6所示），這樣分配的好處是更加便于進行管理。例如，子網掩碼255.255.255.192（用二進制表示為11111111.11111111.11111111.11000000）可以將C類網段192.168.0.x劃分為四個單獨的子網，圖1-6子網的劃分 每個子網中有62個可以分配的IP地址（如表1-6所示）。 表1-6子網的劃分 IP地址子網掩碼 網段1192.168.0.1~192.168.0.62255.255.255.192 網段2192.168.0.65~192.168.0.126255.255.255.192 網段3192.168.0.129~192.168.0.194255.255.255.192 網段4192.168.0.197~192.168.0.254255.255.255.192 注意：在每一個網段中主機ID全為0或者全為1的IP地址是不可用的。 同樣的，我們可以用子網掩碼255.255.255.224將一個C類網段劃分為8個單獨的子網，每個子網中可分配30個IP地址。實際組網過程中，要根據網絡的結構，確定每個子網中可用節(jié)點的數目，由此來選擇合適的子網掩碼。要防止尋址和路由出現問題，應該確保任何網段上的所有TCP/IP計算機都使用相同的子網掩碼。 1.3.2IPX/SPX協議 網際數據包交換（IPX）和順序數據包交換（SPX）是用于NovellNetWare網絡的傳輸協議。與TCP/IP協議一樣，IPX/SPX協議也是一個由一些子協議組成的協議族，而且該協議族中的協議都符合TCP/IP協議族中的TCP和IP的組合。除了Netware系統(tǒng)之外，其他的操作系統(tǒng)中也可以使用Netware協議，例如：Windows2000可以通過NWLink來實現IPX。 在IPX/SPX網絡中，節(jié)點的網絡地址一直是動態(tài)分配的，這與TCP/IP協議有時需要手動指定IP地址有一些差別。IPX使用網絡號、節(jié)點的MAC地址以及Socket套接字作為地址標識（與TCP/IP協議的IP地址作用相近），以確保網絡上各工作站的唯一性。一個完整的IPX網絡地址是一個12字節(jié)的十六進制數，由以下幾部分組成： (1)網絡號，4個字節(jié)。 (2)節(jié)點號（MAC地址），6個字節(jié)。 (3)套接字號或進程ID，2個字節(jié)。 例如：6CB0643A0080C8EAAA7E1859就是一個典型的IPX網絡地址。SPX是IPX的姐妹協議，是一個面向連接的協議（IPX是無連接的協議），能夠維持網絡上兩個通信節(jié)點之間的通信會話。IPX在線路上發(fā)送分組而無須目的節(jié)點的任何確認信息。目的節(jié)點要負責檢查沖突或分組丟失的情況并要求重傳。SPX在兩個節(jié)點之間創(chuàng)建通信會話，確保所有分組能夠正確到達。 Netware操作系統(tǒng)最初所使用的協議是IPX/SPX。但是從Netware5.x起，其首選協議改成了TCP/IP。總的說來，IPX/SPX更易于安裝和管理，但開銷要明顯大于TCP/IP協議，現在IPX/SPX協議已經漸漸被TCP/IP協議取代，但還應用在一些比較古老的網絡系統(tǒng)中。另外，一些游戲廠商基于兼容性的考慮，仍舊在聯網游戲中加入了對IPX/SPX協議的支持。 1.3.3NetBEUI協議 NetBIOS擴展用戶接口（NetBEUI）是一種體積小、速度快、效率高的網絡協議，適用于由幾臺到幾百臺計算機所組成的小型工作組或LAN。在運行Windows2000的遠程訪問服務器和大多數Windows聯網客戶上都可以安裝NetBIOS網關和NetBEUI客戶端協議。以前的WindowsNT遠程訪問客戶、LANManager遠程訪問客戶、MS-DOS遠程訪問客戶以及WindowsforWorkgroups遠程訪問客戶也都可以使用NetBEUI。 NetBEUI是不可路由的，也就是說只能在局域網內部使用，如果希望在不同的網段之間相互通信，則需要選擇其他的網絡協議。 對網絡中計算機節(jié)點數目的限制和不支持跨網段傳輸限制了NetBEUI協議的應用范圍，但是與其他兩種協議相比，NetBEUI也有它的優(yōu)點：三種協議中NetBEUI占用內存最少，由于僅使用機器名作為計算機的網絡標識，所以基本上不需任何配置即可登陸網絡。而且由于NetBEUI一直為微軟所鐘愛，我們經?？吹降摹熬W上鄰居”和“Microsoft網絡”就是基于NetBEUI協議的。所以，對于在同一網段下的小型局域網來說，NetBEUI是一個很合適的通訊協議。 1.3.4如何選擇通信協議 在組建局域網時，具體選擇哪一種網絡通信協議取決于網絡規(guī)模、網絡中的操作系統(tǒng)使用狀況、網絡的安全性需求等多個方面。在選擇網絡協議時，要遵循下面的原則： 1.根據網絡的特點來選擇網絡協議 各個協議都有各自的特點和適用范圍，要注意根據網絡的特點來選擇合適的網絡協議。例如：如果網絡由多個網段組成或者需要通過路由器相連時，就不能選擇不支持路由和跨網段傳輸的NetBEUI協議；如果網絡規(guī)模較大、網絡結構復雜，那么應該選擇可管理性和可擴充性良好的協議，TCP/IP協議就是一個很好的選擇；如果網絡規(guī)模較小，聯網的目的只是為了局域網內部的文件或者打印機等設備的共享，此時就可以使用NetBEUI協議，因為它對內 存的占用比較小，而且?guī)捓寐瘦^高、網絡速度比較快。 2.精簡網絡中同時使用的網絡協議的數目 好多管理員認為應該在每個節(jié)點添加多種協議以適應網絡中的各種不同的需求，事實上，這種做法是不合適的，給計算機添加多種協議，將會占用更多的系統(tǒng)資源、同時也使網絡環(huán)境變得更加復雜，不利于網絡的管理和維護。對于大多數網絡來說，選擇一種合適的通訊協議已經可以滿足各種網絡需求。 3.盡量選擇最新版本的網絡協議，同時網絡中各節(jié)點的協議版本要統(tǒng)一 各種網絡協議都要經過一個產生、發(fā)展、走向成熟的過程，在協議不斷完善的過程中，會產生多個版本。一般來講，更高版本的網絡協議通常會有更少的漏洞和更高的執(zhí)行效率，選擇更高版本的網絡協議有助于網絡的正常、高效的運行。同時還應注意網絡中各節(jié)點所使用的網絡協議的版本號應該統(tǒng)一，這樣可以減少協議之間產生沖突的可能性。 4.注意保證網絡協議的一致性 網絡協議就是計算機的語言，只有使用相同協議的計算機才能夠相互順利的通信。如果兩臺計算機之間協議不相同，那么就需要借助第三方設備來完成兩機之間信息的“翻譯”工作，顯然這樣不利于網絡的安全性和網絡的運行效率。 1.3.5認識各種網絡術語 在這一小節(jié)里，我們再回顧一下本章涉及到的一些重要的網絡術語，在網絡的組建和維護過程中，明確這些網絡術語的確切含義是很必要的。 TCP/IP，Transmission Control Protocol /Internet Protocol（傳輸控制協議/網際協議）Internet上使用的一組網絡協議，它們提供相互連接的網絡之間的通訊，這些網絡由具有各種硬件體系結構和各種操作系統(tǒng)的計算機組成。TCP/IP包括計算機如何進行通訊的標準，以及連接網絡和路由選擇通信的約定?！皞鬏斂刂茀f議/網際協議”也被稱為TCP/IP。 IP，Internet Protocol（網際協議） TCP/IP信使協議，負責通過網絡尋址和發(fā)送IP數據包。IP可以提供性能很好的無連接傳輸系統(tǒng)，該系統(tǒng)不保證數據包能到達目的地或按發(fā)送順序到達目的地?！熬W際協議”也被稱為IP。 IP Address（IP地址） 用于標識IP網際網絡上節(jié)點的32位地址。IP網際網絡上的每個節(jié)點必須指派唯一的IP地址，該地址由網絡標識符和主機標識符組成。該地址一般以帶點的十進制符號表示，每八位十進制值用一個圓點隔開，如192.168.7.27。 IPX，Internet work Packet Exchange（網間包交換） NetWare自帶的網絡協議，用來控制LAN內或LAN之間數據包的尋址和路由選擇。IPX不保證消息是完整的（沒有丟失數據包）?！熬W間數據包交換”也被稱為IPX。 IPX/SPX 在Novell NetWare網絡中使用的傳輸協議，都符合TCP/IP協議包中的TCP和IP的組合。Windows2000通過NWLink實現IPX。 NetBEUI，NetBIOS Enhanced User Interface（NetBIOS增強用戶接口）“Microsoft網絡”本地網絡協議。它通常用于小的、由1到200個客戶的部門大小的局域網（LAN）。它可以使用“令牌環(huán)”源路由作為其路由選擇的唯一方法?！癗etBIOS增強型用戶接口”也被稱為NetBEUI。它是NetBIOS標準的Microsoft實現。 NetBIOS，Network Basic Input/ Output System（網絡基本輸入/輸出系統(tǒng)） 局域網（LAN）上的程序可以使用的應用程序編程接口（API）。NetBIOS給程序提供了請求低層服務的統(tǒng)一命令集，這些服務是管理名稱、執(zhí)行會話和在網絡節(jié)點之間發(fā)送數據報所必需的。網絡基本輸入/輸出系統(tǒng)也被稱為NetBIOS。 DNS，Domain Name System或者Domain Name Service（域名系統(tǒng)或者域名服務） 域名系統(tǒng)為Internet上的主機分配域名地址和IP地址。用戶使用域名地址，該系統(tǒng)就會自動把域名地址轉為IP地址。域名服務是運行域名系統(tǒng)的Internet工具。執(zhí)行域名服務的服務器稱之為DNS服務器，通過DNS服務器來應答域名服務的查詢。 綁定 為網絡適配卡能處理從應用層到物理層的數據，提供完整的配套協議的協議聯系過程。 網關 網關是一種連接設備，可以讓信息在使用不同通信協議的網絡間傳送。網關負責傳送信息并把它轉化成與接受端網絡的協議相兼容的形式。 WINS，Windows Internet Naming Service（Windows因特網命名服務） WINS是通過令計算機的主機名與某個地址相關聯，從而識別出Windows服務器的一種方法。