鸟哥的linux私房菜服务器篇

第二章:网络基本概念(二)

2.1.2 什么是以太网
1)以太网的速度
IEEE制定的以太网标准802.3的IEEE 10BASE5,这个标准主要的定义是:10代表传输速度为10Mbps,BASE表示采用基频信号来进行传输,5指的是每个网络节点之剑最长可达5km。
网络的传输信息就是0与1,数据传输的单位为每秒多少bit,Mbits/second(Mbps)。
线路:传统电话线的双绞线,IEEE将这种线路的以太网传输方法制订成为10BASE-T的标准。
10BAST-T使用的是10Mbps全速运作且采用无遮蔽双绞线(UTP)的网线。
10BAST-T的UTP网线可以使用星形连接。
IEEE制订了802.3u支持100Mbps传输速度的100BAST-T标准。与10BAST-T差异不打,双绞线制作需要更精良,同时支持使用4对绞线的网线,也就是目前很常见的8芯网线。
8芯网线我们常称为等级五(Category5,CAT5)的网线,这种传输速度的以太网被称为FAST-ethernet。
Gigabit网络 1000Mbps 需要更加精良的网线 网卡等设置需支持Gigabit速度等级。
每当传输速度增加时,网线的要求就更严格,因传输速度增加时,线材的电磁效应相互干扰会增强,因此网线在制作时需要特别注意线材的材料以及内部线芯之剑的缠绕情况,使电子流之间的干扰降到最小,才能使传输速度提升到应有的Gigabit。
2)以太网的网线接头
以太网最常见接头是RJ-45网络接头,共有8芯,568A和568B两种接法:

接头名称 1 2 3 4 5 6 7 8
568A 白绿 绿 白橙 白蓝 白棕
568B 白橙 白绿 白蓝 绿 白棕

实际使用的只有1、2、3、6芯。
由于主机与主机连接以及主机与集线器连接时,所使用的网线引脚定义不同,因此对应网线又分为两种:
①并行线:两边接头同位568A时称为并行线,用在连接主机网卡与集线器;
②跳线:一边为568A一边为568B时称为跳线,用在直接连接两台主机的网卡;
屏蔽双绞线(STP):将4对芯线以金属薄膜包覆,提供更佳的抗干扰能力。
3)数据在以太网间的传送(MAC)
在以太网内,以媒介访问控制(MAC)来管理数据的传送,MAC其实就是一个帧(frame),MAC这个帧的内容:

前导码 目的地址 来源地址 数据域位通信 主要信息 校验码
8Bytes 6Bytes 6Bytes 2Bytes 46-1500Bytes 4Bytes

目的地址和来源地址最重要。
以太网卡都有一个独一无二的网卡卡号,就是“目的与来源地址”,这个地址是硬件地址(Hardware Address),共6Bytes,分别由00:00:00:00:00:00~FF:FF:FF:FF:FF:FF,前3Bytes为厂商的代码,后3Bytes为厂商自行设置的装置码。Linux中,使用ifconfig命令查阅网卡卡号。
一个帧标准容量最大可达1500Bytes。
Gigabit Ethernet支持大的帧架构:Jumbo Frame;Gigabit以太网卡都支持Jumbo Frame,它的大小通常定义在9000Bytes。
4)共不共享很重要,集线器还是交换器
Hub就是网络共享媒介,Hub仅是将所有来自PC的Frame再次送出去给所有的PC,所以它是个共享媒介。
Switch内部具有微处理器以及内存,内存可以记录每个Swithe Port与其连接的PC的MAC地址,当来自Switch两端的PC互传数据时,每个Frame将不会通过CSMA/CD的监听,而是通过Switch直接将Frame送到目标主机上去。
5)一些常见的以太网技术
①自动协调速度机制
新的Hub/Switch支持N-Way功能,它可以自动地协调出最高的传输速度来传输。
②Auto MDI/MDIX
Auto MDI/MDIX功能,会自动分辨网线的针脚来调整连接。
6)信号衰减造成的问题
当网线过长会导致电子信号衰减。以太网CAT5等级的网线大概可以支持到100米的长度。
7)结构化布线
结构化布线指的是将各个网络的组件划分成组,分别安装与布置到企业内部,将来想要升级网络硬件或者是移动某些网络设备时,只需要变动类似配线盘的机柜处,以及在末端的墙上预留孔与主机设备的连接就能够达到目的。
2.1.3 OSI七层协议

OSI七层协议

分层 负责内容
Layer1
物理层
Physical Layer, PHY
在这个层级当中主要定义了最基础的网络硬件标准,包括各种网线、各种无线连接方式、各种设备规范、各种接头的规则、传输信号的电压等,反正与硬件有关的标准大多都在这个层级中定义
Layer2
数据链路层
Data-Link Layer
由于传送数据的网络媒介是以电子信号进行传送,所以我们的数据要使用这样的信号传送时,就需要制定各种网络形态的帧(frame)了,才能确保数据可以在不同的网络媒介进行传送的操作。所以,在这一层中就制定了Frame的格式以及通过网络的方式,包括帧的数据格式、错误控制、流量控制、检查数据传输错误的方法等,都在这里控制。既然与帧有关,当然这个层级就与前面提到的MAC有很强的相关性了。但事实上目前的Internet使用其实是IP来进行连接的。但硬件数据却是由帧传送的。为了要将两者对应(MAC与IP的对应),就需要通过Address Resolution Protocol(ARP)这个协议在帮忙解析出才行
Layer 3
网络层
Network Layer
在这一层是我们最感兴趣的了。因为我们提及的IP(Internet Protocol)就是在这一层定义的,同时也定义出计算机之间的连接建立、终止、维持、数据包(packet)的传输路径选择等,因此这个层级当中最重要的除了IP之外,就是数据包能否到达目的地的路由(route)概念了。此外,这一个网络层可以涵盖实体层与数据链路层,通常我们不需要设置硬件与相关MAC的数据,就是因为网络层已经(有点类似)隐藏了下面两层,让我们只要设置要IP就能够上网
Layer 4
传输层
Transport Layer
这一个分层定义了发送端与接收端的连接技术(如TCP技术),同时包括该技术的数据包格式、数据包的传送、流程的控制、传输过程的侦测检查与复原重新传送等,以确保各个信息数据包可以正确无误的到达目的端
Layer 5
会话层
Session Layer
在这个层级当中主要定义了两个地址之间的连接信道的连接与挂断,此外,亦可建立应用程序的对谈,提供其他加强型服务如网络管理、签到签退、对谈之控制等。如果说传送层是判断信息数据是否可以正确到达目标,那么会话层则是确定网络服务建立连接的确认,例如3次握手
Layer 6
表示层
Presentation Layer
在应用程序上所制作出的数据格式不一定符合网络传输的标准编码格式。所以,在这个层级当中,主要的操作就是:将来自本地端应用程序的数据格式转换(或者是重新编码)成为网络的标准格式,然后再交给下面传输层等的协议来进行处理。所以在这个层级上面主要定义的是网络服务(或程序)之间的数据格式的转换,包括数据加、解密也是在这个分层上面处理
Layer 7
应用层
Application Layer
完全与程序相关,包括定义文件的读取、复制、打开、关闭等,常见的程序包括浏览器、数据库处理系统与电子邮件系统等

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