局域网通信协议与网络术语.docx

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局域网通信协议与网络术语

局域网通信协议与网络术语

计算机之间的通信具有物理和逻辑上的双重含义。

在计算机网络的最底层（通常为物理层），信息交换体现为直接相连的两台机器之间无结构的比特流传输；而在物理层之上的各层所交换的信息便有了一定的逻辑结构，数据在网络上交换必须遵循一定的规则与方法，这种规则和方法就被称之为网络协议。

可以说网络协议就是网络通信的核心，在局域网中经常会用到的是TCP/IP、IPX/SPX、NetBEUI三种协议，下面分别予以介绍：

1.3.1TCP/IP协议

1.TCP/IP协议简介

TCP/IP是一个工业标准协议套件，是为跨广域网（WAN）的大型互连网络而设计的。

TCP/IP是1969年由美国国防部高级研究计划局（DepartmentofDefenseAdvancedResearchProjectAgency，DARPA）开发的，它是ARPANET（AdvancedResearchProjectsAgency

Network）资源共享试验的产物。

TCP/IP的目标是提供高速网络通信链路。

随着ARPANET在规模和作用范围的日益扩大，TCP/IP协议也逐渐完善，983年1月1日，ARPANET开始对所有的网络通讯和基本通讯都要求标准使用TCP和IP协议。

从那天开始，ARPANET逐渐变成更广泛知名的Internet，它所要求的协议逐渐变成TCP/IP协议族。

TCP/IP协议族可在各种TCP/IP软件中实现，可用于多种计算机平台。

今天，TCP/IP网络协议族已成为广域网和局域网内的标准网络协议，同时也是Internet的基本协议。

之所以称TCP/IP是一个协议族，是因为TCP/IP包含着一系列的协议和应用程序。

我们经常可以遇到的TCP/IP协议大致可以分为两种：

TCP/IP核心协议和应用层协议。

在用户网络操作系统上安装的TCP/IP协议模块是一系列相互联系的协议，叫做TCP/IP核心协议。

所有其他的应用程序和TCP/IP协议套件中的其他协议都依赖于TCP/IP核心协议所提供的基本服务，这些协议包括：

IP、ARP、ICMP、IGMP、TCP和UDP。

上述一些协议都是TCP/IP协议族中的基本协议，可以说是TCP/IP协议的基石。

但是在具体的网络应用中，仅仅依靠这些协议还是不够的，为了便于数据的交换和简化TCP/IP网络管理，方便应用程序调用TCP/IP协议的底层服务，在这些TCP/IP核心协议的基础上，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上流行的名词：

（1）超文本传输协议（HTTP）——用于传输组成万维网（WorldWideWeb）Web页面的

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）——一种路由选择协议，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网络之后，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。

事实上，每个网络适配器（网卡）在出厂时都有一个唯一的媒体访问控制（MAC）地址，MAC地址常用6对十六进制数来表示，例如：

00-80-C8-EA-AA-7E。

与MAC地址相比，为网络中的计算机再分配一个唯一的IP地址，主要目的是方便网络管理员更好的组织网络上的服务器和工作站，在网络传输时，路由器和其他网络设备能决定采用何种路径传输数据分组。

IP地址由4个字节（32bit）的信息组成，例如：

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。

根据IP地址的前几个bit即可确定该地址的网络类型：

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所示）。

换算成十进制，则A类网络的地址可以为0.0.0.0~127.255.255.255，B类网络的地址为128.0.0.0~191.255.255.255，C类网络的地址为192.0.0.0~223.255.255.255。

每个A类网络最多可以有上百万个节点，A类地址用于超大型网络；每个B类网络最多可以有上万个节点，B类地址用于中等规模的网络；每个C类网络最多只能有几百个节点。

C类地址主要用于小型网络。

另外还有两类网络地址——D类和E类地址，他们属于保留地址，一般很少用到。

表1-3网络类别和IP地址的对应关系

网络类型IP地址的前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

不过对于任何一种类型的网络来说，并不是所有的IP地址都是可用的。

一些IP地址被赋予了特殊的功能，例如第一个字节是127的网络地址，只能用来表示本机，127.0.0.1这个地址被称为回送地址（loopbackaddress），用于检测本机的TCP/IP协议，向这个IP发送一个包（如使用ping命令），该包并没有经过本地网络，而只是在TCP/IP的各个层之间传送了一遍。

所以使用ping127.0.0.1可以用来检测本机的TCP/IP协议是否正常工作，这是检测网络的重要一步。

另外，在IP地址的的任何一个字节，通常不要将其赋值为0或255。

如果IP地址的网络部分是0。

则代表当前网络；而IP地址中最后一个字节如赋值为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。

可以使用广播向某个网络或子网上的所有计算机发送消息，例如：

发向140.176.255.255的包将被网络地址为140.176的所有计算机接收。

减去这些不可用的IP地址之后，A、B、C类网络中可用的IP地址数量如表1-4所示：

网络类型可用网络数每个网络中可用主机数

A类12616777214

B类1638465534

C类2097152254

为了便于管理，很多时候要将一个A类、B类或者C类网络进一步划分成若干个子网，这个时候就要用到子网掩码的概念。

IP地址中包括了两部分的信息：

该地址的网络ID和主机ID。

IP地址内的网络ID和主机ID用子网掩码区分。

每个子网掩码都是一个32bit的数，使用连续的都是1的位组标识网络ID，都是0的位组标识IP地址的主机ID。

例如，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：

111111*********11111111100000000

该子网掩码是24个都是1的位，后跟8个都是0的位，这表示IP地址的网络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的十进制符号255.255.255.0。

根据IP地址中网络ID的位数不同，也可判断该网络地址是属于A类网络、B类网络或者是C类网络：

A类地址的子网掩码为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类地址的子网掩码为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类地址的子网掩码为255.255.255.0，用前3个字节（24位）表示网络ID，最后一个字节表示主机ID（如表1-5所示）。

表1-5IP地址分类与子网掩码

地址类子网掩码的位子网掩码

A类11111111000000000000000000000000255.0.0.0

B类11111111111111110000000000000000255.255.0.0

C类11111111111111111111111100000000255.255.255.0

通过自定义子网掩码长度，还可以将一个网段进一步划分为若干独立的子网。

将一个C类网段划分成多个子网，可以在每个网段中分配一台服务器，不同网段间的通信将由服务器完成（如图1-6所示），这样分配的好处是更加便于进行管理。

例如，子网掩码255.255.255.192（用二进制表示为11111111.11111111.11111111.11000000）可以将C类网段192.168.0.x划分为四个单独的子网，图1-6子网的划分

每个子网中有62个可以分配的IP地址（如表1-6所示）。

表1-6子网的划分

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1的IP地址是不可用的。

同样的，我们可以用子网掩码255.255.255.224将一个C类网段划分为8个单独的子网，每个子网中可分配30个IP地址。

实际组网过程中，要根据网络的结构，确定每个子网中可用节点的数目，由此来选择合适的子网掩码。

要防止寻址和路由出现问题，应该确保任何网段上的所有TCP/IP计算机都使用相同的子网掩码。

1.3.2IPX/SPX协议

网际数据包交换（IPX）和顺序数据包交换（SPX）是用于NovellNetWare网络的传输协议。

与TCP/IP协议一样，IPX/SPX协议也是一个由一些子协议组成的协议族，而且该协议族中的协议都符合TCP/IP协议族中的TCP和IP的组合。

除了Netware系统之外，其他的操作系统中也可以使用Netware协议，例如：

Windows2000可以通过NWLink来实现IPX。

在IPX/SPX网络中，节点的网络地址一直是动态分配的，这与TCP/IP协议有时需要手动指定IP地址有一些差别。

IPX使用网络号、节点的MAC地址以及Socket套接字作为地址标识（与TCP/IP协议的IP地址作用相近），以确保网络上各工作站的唯一性。

一个完整的IPX网络地址是一个12字节的十六进制数，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。

例如：

6CB0643A0080C8EAAA7E1859就是一个典型的IPX网络地址。

SPX是IPX的姐妹协议，是一个面向连接的协议（IPX是无连接的协议），能够维持网络上两个通信节点之间的通信会话。

IPX在线路上发送分组而无须目的节点的任何确认信息。

目的节点要负责检查冲突或分组丢失的情况并要求重传。

SPX在两个节点之间创建通信会话，确保所有分组能够正确到达。

Netware操作系统最初所使用的协议是IPX/SPX。

但是从Netware5.x起，其首选协议改成了TCP/IP。

总的说来，IPX/SPX更易于安装和管理，但开销要明显大于TCP/IP协议，现在IPX/SPX协议已经渐渐被TCP/IP协议取代，但还应用在一些比较古老的网络系统中。

另外，一些游戏厂商基于兼容性的考虑，仍旧在联网游戏中加入了对IPX/SPX协议的支持。

1.3.3NetBEUI协议

NetBIOS扩展用户接口（NetBEUI）是一种体积小、速度快、效率高的网络协议，适用于由几台到几百台计算机所组成的小型工作组或LAN。

在运行Windows2000的远程访问服务器和大多数Windows联网客户上都可以安装NetBIOS网关和NetBEUI客户端协议。

以前的WindowsNT远程访问客户、LANManager远程访问客户、MS-DOS远程访问客户以及WindowsforWorkgroups远程访问客户也都可以使用NetBEUI。

NetBEUI是不可路由的，也就是说只能在局域网内部使用，如果希望在不同的网段之间相互通信，则需要选择其他的网络协议。

对网络中计算机节点数目的限制和不支持跨网段传输限制了NetBEUI协议的应用范围，但是与其他两种协议相比，NetBEUI也有它的优点：

三种协议中NetBEUI占用内存最少，由于仅使用机器名作为计算机的网络标识，所以基本上不需任何配置即可登陆网络。

而且由于NetBEUI一直为微软所钟爱，我们经常看到的“网上邻居”和“Microsoft网络”就是基于NetBEUI协议的。

所以，对于在同一网段下的小型局域网来说，NetBEUI是一个很合适的通讯协议。

1.3.4如何选择通信协议

在组建局域网时，具体选择哪一种网络通信协议取决于网络规模、网络中的操作系统使用状况、网络的安全性需求等多个方面。

在选择网络协议时，要遵循下面的原则：

1.根据网络的特点来选择网络协议

各个协议都有各自的特点和适用范围，要注意根据网络的特点来选择合适的网络协议。

例如：

如果网络由多个网段组成或者需要通过路由器相连时，就不能选择不支持路由和跨网段传输的NetBEUI协议；如果网络规模较大、网络结构复杂，那么应该选择可管理性和可扩充性良好的协议，TCP/IP协议就是一个很好的选择；如果网络规模较小，联网的目的只是为了局域网内部的文件或者打印机等设备的共享，此时就可以使用NetBEUI协议，因为它对内

存的占用比较小，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的网络协议的数目

好多管理员认为应该在每个节点添加多种协议以适应网络中的各种不同的需求，事实上，这种做法是不合适的，给计算机添加多种协议，将会占用更多的系统资源、同时也使网络环境变得更加复杂，不利于网络的管理和维护。

对于大多数网络来说，选择一种合适的通讯协议已经可以满足各种网络需求。

3.尽量选择最新版本的网络协议，同时网络中各节点的协议版本要统一

各种网络协议都要经过一个产生、发展、走向成熟的过程，在协议不断完善的过程中，会产生多个版本。

一般来讲，更高版本的网络协议通常会有更少的漏洞和更高的执行效率，选择更高版本的网络协议有助于网络的正常、高效的运行。

同时还应注意网络中各节点所使用的网络协议的版本号应该统一，这样可以减少协议之间产生冲突的可能性。

4.注意保证网络协议的一致性

网络协议就是计算机的语言，只有使用相同协议的计算机才能够相互顺利的通信。

如果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的“翻译”工作，显然这样不利于网络的安全性和网络的运行效率。

1.3.5认识各种网络术语

在这一小节里，我们再回顾一下本章涉及到的一些重要的网络术语，在网络的组建和维护过程中，明确这些网络术语的确切含义是很必要的。

TCP/IP，TransmissionControlProtocol/InternetProtocol（传输控制协议/网际协议）Internet上使用的一组网络协议，它们提供相互连接的网络之间的通讯，这些网络由具有各种硬件体系结构和各种操作系统的计算机组成。

TCP/IP包括计算机如何进行通讯的标准，以及连接网络和路由选择通信的约定。

“传输控制协议/网际协议”也被称为TCP/IP。

IP，InternetProtocol（网际协议）

TCP/IP信使协议，负责通过网络寻址和发送IP数据包。

IP可以提供性能很好的无连接传输系统，该系统不保证数据包能到达目的地或按发送顺序到达目的地。

“网际协议”也被称为IP。

IPAddress（IP地址）

用于标识IP网际网络上节点的32位地址。

IP网际网络上的每个节点必须指派唯一的IP地址，该地址由网络标识符和主机标识符组成。

该地址一般以带点的十进制符号表示，每八位十进制值用一个圆点隔开，如192.168.7.27。

IPX，InternetworkPacketExchange（网间包交换）

NetWare自带的网络协议，用来控制LAN内或LAN之间数据包的寻址和路由选择。

IPX不保证消息是完整的（没有丢失数据包）。

“网间数据包交换”也被称为IPX。

IPX/SPX

在NovellNetWare网络中使用的传输协议，都符合TCP/IP协议包中的TCP和IP的组合。

Windows2000通过NWLink实现IPX。

NetBEUI，NetBIOSEnhancedUserInterface（NetBIOS增强用户接口）“Microsoft网络”本地网络协议。

它通常用于小的、由1到200个客户的部门大小的局域网（LAN）。

它可以使用“令牌环”源路由作为其路由选择的唯一方法。

“NetBIOS增强型用户接口”也被称为NetBEUI。

它是NetBIOS标准的Microsoft实现。

NetBIOS，NetworkBasicInput/OutputSystem（网络基本输入/输出系统）

局域网（LAN）上的程序可以使用的应用程序编程接口（API）。

NetBIOS给程序提供了请求低层服务的统一命令集，这些服务是管理名称、执行会话和在网络节点之间发送数据报所必需的。

网络基本输入/输出系统也被称为NetBIOS。

DNS，DomainNameSystem或者DomainNameService（域名系统或者域名服务）

域名系统为Internet上的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的Internet工具。

执行域名服务的服务器称之为DNS服务器，通过DNS服务器来应答域名服务的查询。

绑定

为网络适配卡能处理从应用层到物理层的数据，提供完整的配套协议的协议联系过程。

网关

网关是一种连接设备，可以让信息在使用不同通信协议的网络间传送。

网关负责传送信息并把它转化成与接受端网络的协议相兼容的形式。

WINS，WindowsInternetNamingService（Windows因特网命名服务）

WINS是通过令计算机的主机名与某个地址相关联，从而识别出Windows服务器的一种方法。