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     转载请标明出处: http://blog.csdn.net/sk719887916/article/details/46773109 作者:skay 


     一 互联技术

       虽然作为程序员来讲不必过多的去了解网络互联的相关技术,但是目前互联网已经转向了物联网时代,从刚开始的软件+网络,成为今天的硬件+软件+网络的模式(即物联网)

    智能家居的实现模式也是典型的物联网产物。因此有网络基础对成为一个高级软件架构师有着无比轻重的作用,因此接下来几篇文章我会给大家介绍下网络相关的知识,


       目前主流的互联技术包括小规模的主机互联(局域网)和大规模的主机互联(广域网)。


        主机互联一般基于的通信模式有一对一通信(双方)和多对多通信(多方)由以下两种通信方式。


       1  双方通信


        –双方信息打包后放到通信线路上发送,就能到达对方。
        –在通信线路上只有两方,所收到的信息必然是对方发过来给我的。


       2 多方通信 

                -只将信息打包后就放到通信线路上去发送,那么就无法知道到是从哪儿发来的然后到底底是发给谁的信息。

               因此,我们需要给每一个通信终端都编一个号,也就是IP地址(IP地址)。

           虽然程序员和硬件扯不上太大的关系,但是我们还是要知道早期的局域网是同过双绞线和同轴电缆当作通信介质,但是由于介质的损耗和带宽问题,目前已采用光纤通信,

    采用光速,不仅提高了传输速率,而且减少了损耗。以下两种介质的对比。

    名称

    速率

    介质类型

    最大线缆长度

    10BASE2

    10Mbps

    细同轴电缆

    200

    10BASE-T

    10Mbps

    双绞线

    100


     二  网络基础

           在大致了解网络通信前,我们必须了解几个概念,IP地址,MAC地址,路由表,TCP/UDP协议,和网络层次模型

       1 OSI 七层模型

       
       


              计算机网络通信制定的一个7层框架,协议的七层框架,称为:“OSI/RM"。OSI模型分为七层,依次从底层到上层为,物理层,数据链路层,传输层,会话层,表示层,应用层。每个层此又为上层提供服务,说

       2 TCP/IP 四层模型


         TCP/IP通讯协议采用了4层的层级结构,分别为: 


         应用层:应用程序间沟通的层,如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、网络远程访问协议(Telnet)等。 


         传输层:它提供了节点间的数据传送服务,如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等,TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中,这一层负责传送数据,并且确定数据已被送达并接收。 


         互连网络层:负责提供基本的数据封包传送功能,让每一块数据包都能够到达目的主机(但不检查是否被正确接收),如网际协议(IP)。 


           网络接口层:对实际的网络媒体的管理,定义如何使用实际网络(如Ethernet、Serial Line等)来传送数据。
        两种层次模型的对比图.
                                          
     其具体功能前我用现实中的硬件设备来对比一下.

    --物理层:网卡,网线,集线器,中继器,调制解调器
    --数据链路层:网桥,交换机
    --网络层:路由器

    --网关:工作在第四层传输层及其以上。
      对于稍微有网络基础的开发人员来说这些名词不会太陌生.到这问题又来了什么是网桥,什么是中继器?
    --中继器 
       中继器是局域网环境下用来延长网络距离的最简单最廉价的网络互联设备,操作在OSI的物理层,中继器对在线路上的信号具有放大再生的功能,用于扩展局域网网段的长度(仅用于连接相同的局域网网段)。
    中继器(RP repeater)是连接网络线路的一种装置,常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。中继器主要完成物理层的功能,负责在两个节点的物理层上按位传递信息,完成信号的复制、调整和放大功能,以此来延长网络的长度。
       也就说类似生活中变电的变压器功能。
     --网桥
       网桥不是真实的物质东西,而是一个作用域的代名词,网桥(Bridge)像一个聪明的中继器。中继器从一个网络电缆里接收信号, 放大它们,将其送入下一个电缆。相比较而言,网桥对从关卡上传下来的信息更敏锐一些。网桥是一种对帧进行转发的技术,根据MAC分区块,可隔离碰撞。网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。
    网桥也叫桥接器,是连接两个局域网的一种存储/转发设备,它能将一个大的LAN分割为多个网段,或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN,使LAN上的所有用户都可访问服务器。
      -- 交换机

        交换机就是用来进行报文交换的机器。多为链路层设备(二层交换机),能够进行地址学习,采用存储转发的形式来交换报文.。

        -- 路由器

      -路由器用来连通不同的网络,另一个作用是选择信息和分发传送的线路功能。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率。 

        具有多个接口,用于连接多个IP子网及多种链路,并实现其互联互通的网络设备。工作在OSI第三层,其主要工作任务是在网络中转发IP数据包


      3 MAC地址


       Mac地址即设备物理地址,他类似人类的身份证,每个人出生就开始编制了号码,其互联网设备出厂也会标志唯一的mac地址,物理地址由IEEE统一指定和分配,比如联想和惠普就有不同的区段范围的mac地址,其原理和规则是: MAC统一编址,MAC地址长6个字节(48位),全球唯一。前24为OUI,由IEEE分配给各网络厂家。后24位为EUI,由厂家自行分配。


       4 路由表

       又称全局路由表,存储在路由器的内存中,用于指示路由器发送IP数据包转发至正确目的地的信息表。列如,生活中我们去乘火车,我们只关心目的城市,从上车之前我们并不知道其最近路线,二路由器就里面就保存着我们下一站的信息,火车没到一个站,都要经过铁路公司的统一安排开始进入对应的股道,而路由器就是铁路中的小枢纽站一样。

       

    协议

    标网段/掩码

    出口

    下一跳

    C

    192.168.1.0/55

    S0/0

    -----

    C

    192.168.1.4/45

    S0/1

    -----

    b

    192.168.10.0/23

    F0/0

    -----

    S

    192.168.18.0/20

    S0/0

    192.168.1.2

    O

    192.168.22.0/219

    S0/1

    192.168.1.6


    5 TCP/IP

        上面提到Tcp /IP是一种互联网通信协议,它包括四层模型,各自进行自己的职责。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地

     --IP

    IP层接收由更低层(网络接口层例如以太网设备驱动程序)发来的数据包,并把该数据包发送到更高层---TCP或UDP层;相反,IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。IP数据包是不可靠的,因为IP并没有做任何事情来确认数据包是否按顺序发送的或者有没有被破坏,IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。
    高层的TCP和UDP服务在接收数据包时,通常假设包中的源地址是有效的。也可以这样说,IP地址形成了许多服务的认证基础,这些服务相信数据包是从一个有效的主机发送来的。IP确认包含一个选项,叫作IP source routing,可以用来指定一条源地址和目的地址之间的直接路径。对于一些TCP和UDP的服务来说,使用了该选项的IP包好像是从路径上的最后一个系统传递过来的,而不是来自于它的真实地点。这个选项是为了测试而存在的,说明了它可以被用来欺骗系统来进行平常是被禁止的连接。那么,许多依靠IP源地址做确认的服务将产生问题并且会被非法入侵。

    --TCP



          TCP是面向连接的通信协议,通过三次握手建立连接,通讯完成时要拆除连接,由于TCP是面向连接的所以只能用于端到端的通讯。
        TCP提供的是一种可靠的数据流服务,采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制,所谓窗口实际表示接收能力,用以限制发送方的发送速度。
    如果IP数据包中有已经封好的TCP数据包,那么IP将把它们向‘上’传送到TCP层。TCP将包排序并进行错误检查,同时实现虚电路间的连接。TCP数据包中包括序号和确认,所以未按照顺序收到的包可以被排序,而损坏的包可以被重传。
        TCP将它的信息送到更高层的应用程序,例如Telnet的服务程序和客户程序。应用程序轮流将信息送回TCP层,TCP层便将它们向下传送到IP层,设备驱动程序和物理介质,最后到接收方。
    面向连接的服务(例如Telnet、FTP、rlogin、X Windows和SMTP)需要高度的可靠性,所以它们使用了TCP。DNS在某些情况下使用TCP(发送和接收域名数据库),但使用UDP传送有关单个主机的信息。

    常见Tcp的端口号
      

    协议

    端口号

    协议

    端口号

    协议

    端口号

    FTP

    21

    HTTP

    80

    SMTP

    25

    FT-data

    20

    HTTPS

    443

    POP3

    110

    Telnet

    23

    SQL

    1433

    Tacacs+

    49

    SSH

    22

    Oracel

    1521

    DNS

    53


    --UDP

          UDP是面向无连接的通讯协议,UDP数据包括目的端口号和源端口号信息,由于通讯不需要连接,所以可以实现广播发送(单播、广播、组播)。
            UDP通讯时不需要接收方确认,属于不可靠的传输,可能会出现丢包现象,实际应用中要求程序员编程验证。
          UDP与TCP位于同一层,但它不管数据包的顺序、错误或重发。因此,UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务,UDP主要用于那些面向查询---应答的服务,例如NFS。相对于FTP或Telnet,这些服务需 要      交换的信息量较小。使用UDP的服务包括NTP(网络时间协议)和DNS(DNS也使用TCP)。
           欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易,因为UDP没有建立初始化连接(也可以称为握手)(因为在两个系统间没有虚电路),也就是说,与UDP相关的服务面临着更大的危险。
     

    常见Tcp的端口号:

    协议

    端口号

    协议

    端口号

    协议

    端口号

    DHCP

    67   68

    Radius

    1812 1813

    WINS

    42

    TFTP

    69

    NTP

    123

    NETBIOS

    137 138 139

    SNMP

    161  162

    RIP

    520

    DNS

    53


    --ICMP



    I CMP与IP位于同一层,它被用来传送IP的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。ICMP的‘Redirect’信息通知主机通向其他系统的更准确的路径,而‘Unreachable’信息则指出路径有问题。另外,如果路径不可用了,ICMP可以使TCP连接‘体面地’终止。PING是最常用的基于ICMP的服务。

    --端口

      TCP和UDP服务通常有一个客户/服务器的关系,例如,一个Telnet服务进程开始在系统上处于空闲状态,等待着连接。用户使用Telnet客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息,服务进程读出信息并发出响应,客户程序读出响应并向用户报告。因而,这个连接是双工的,可以用来进行读写。
      两个系统间的多重Telnet连接是如何相互确认并协调一致呢?TCP或UDP连接唯一地使用每个信息中的如下四项进行确认:
     *源IP地址 发送包的IP地址。
    *目的IP地址 接收包的IP地址。
    *源端口 源系统上的连接的端口。
    * 目的端口 目的系统上的连接的端口。

         端口是一个软件结构,被客户程序或服务进程用来发送和接收信息。一个端口对应一个16比特的数。服务进程通常使用一个固定的端口,例如,SMTP使用25、Xwindows使用6000。Tomcat的端口:8080,这些端口号是‘广为人知’的,因为在建立与特定的主机或服务的连接时,需要这些地址和目的地址进行通讯,列如我们去建立聊天通讯的指定的自定义端口(8090)。


    --数据格式

       数据帧:帧头+IP数据包+帧尾 (帧头包括源和目标主机MAC初步地址及类型,帧尾是校验字)
      IP数据包:IP头部+TCP数据信息(IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等)
      TCP数据信息:TCP头部+实际数据 (TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等)

      常见的以太帧结构
       


    --IP地址

          在因特网上连接的所有计算机,从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现,我们称它为主机。为了实现各主机间的通信,每台主机都必须有一个唯一的网络地址。就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样,才不至于在传输资料时出现混乱。
    Internet的网络地址是指连入Internet网络的计算机的地址编号。所以,在Internet网络中,网络地址唯一地标识一台计算机。我们都已经知道,Internet是由几千万台计算机互相连接而成的。而我们要确认网络上的每一台计算机,靠的就是能唯一标识该计算机的网络地址,这个地址就叫做IP(Internet Protocol的简写)地址,即用Internet协议语言表示的地址。
    在Internet里,IP地址是一个32位的二进制地址,为了便于记忆,将它们分为4组,每组8位,由小数点分开,用四个字节来表示,而且,用点分开的每个字节的数值范围是0~255,如202.116.0.1,这种书写方法叫做点数表示法。

      IP包的头文件结构:


                


         对有着开发经验的程序员来说,概念或许你并不知道,但是你知道socket建立时我需要指定目标地址,和主机端口号。而这些是怎么IP协议发送过去的呢,首先发送方进行封包,路由器进行不断转发,最后找到目标主机进行拆包,然后读取信息。

        网络建立连接有个三次握手协议,通俗讲,小时候你出去玩了,你很饿,你就喊妈妈,问妈妈饭最好了吗,你妈妈说好了,你说可以过去吃饭吗,妈妈说可以了,这样你才能回家吃饭。计算机通信也是这样。

     如下图,A向B请求,B收到后应答给A,然后A收到B的应答信息后再继续应答B, B收到后双方建立连接。 注意:后面我们程序的非对称加密协议和网网络连接一样类似,后面我会讲到。

                              

       

        当我的连接建立时我通常开始主机A的封包和主机B的解包,当然解包是封包的逆过程,通常称为完整的一次连接。

                                          

           这里我们还需要知道两个概念DNS和ARP

        --DNS

        提供域名解析服务将URL中的域名解析成IP地址

        - -ARP

          将IP地址解析成MAC地址

         

          通过今天的学习,我们可以大概了解下TCP/IP的架构分布和传输协议,以及网络通讯的术语和各自功能,包括几种连接方式,其建立成功连接需要的必要数据结构,曾经记得有次面试

    遇到了有关网络的面试题,有可能面试官懂点网络基础,想来虐虐我,最后没想到我从头讲到尾,但遗憾的是我还是未被录取。在下面的几篇文章中,我大致会给大家介绍下网络分布拓扑和

    网络安全知识和数据加解密的有关知识,但只限于作为程序员来讲方面的知识。欢迎阅读。

    转载请标明出处: http://blog.csdn.net/sk719887916/article/details/46773109 作者:skay 


       

       



    展开全文
  • 光互连网络的另外一个特点是无干扰,既无须相互屏蔽,也不要终端匹配防反射。正是这些显著的优势,吸引着人们不断的探索它。目前,光互连网络中的若干重大理论问题已基本突破,有关工艺技术日益成熟,正在走向实用化...
  • OSI参考模型 在计算机网络产生之初,每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念,它们之间互不相容。为此,国际标准化组织(ISO)在1979年建立了一个 分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构...
     OSI参考模型 
    


      在计算机网络产生之初,每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念,它们之间互不相容。为此,国际标准化组织(ISO)在1979年建立了一个 分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构(Open Systems Interconnection)简称OSI,"开放"这个词表示:只要遵循OSI标准,一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任 何系统进行连接。这个分委员提出了开放系统互联,即OSI参考模型,它定义了连接异种计算机的标准框架。

    OSI参考模型分为7层,分别是物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层和应用层。
    各层的主要功能及其相应的数据单位如下:

    · 物 理 层(Physical Layer)

        我们知道,要传递信息就要利用一些物理媒体,如双纽线、同轴电缆等,但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内,有人把物理媒体当作第0层,物理层的任务就 是为它的上一层提供一个物理连接,以及它们的机械、电气、功能和过程特性。 如规定使用电缆和接头 的类型,传送信号的电压等。在这一层,数据还没有被组织,仅作为原始的位流或电气电压处理,单位是比特。

    · 数 据 链 路 层(Data Link Layer)

        数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上,无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似,数据链路层要负 责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时,如果接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发方重发这一帧。

    · 网 络 层(Network Layer)

       在 计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路,也可能还要经过很多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点地址的网络地址。

    · 传 输 层(Transport Layer)

        该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源,并以可靠和经济的方式,为两个端系统(也就是源站和目的站)的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责可靠地传输数据。在这一层,信息的传送单位是报文。

    · 会 话 层(Session Layer)

        这一层也可以称为会晤层或对话层,在会话层及以上的高层次中,数据传送的单位不再另外命名,统称为报文。会话层不参与具体的传输,它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。

    · 表 示 层(Presentation Layer)

        这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法,转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作都由表示层负责。

    · 应 用 层(Application Layer)

        应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。

      网络互联设备


        网络互联通常是指将不同的网络或相同的网络用互联设备连接在一起而形成一个范围更大的网络,也可以是为增加网络性能和易于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或网段。

      对局域网而言,所涉及的网络互联问题有网络距离延长;网段数量的增加;不同LAN之间的互联及广域互联等。网络互联中常用的设备有路由器(Router)和调制解调器(Modem)等,下面分别进行介绍。

     路由器(Router) 

     什么是路由器
        在互联网日益发展的今天,是什么把网络相互联接起来?是路由器。路由器在互联网中扮演着十分重要的角色,那么什么是路由器呢?通俗的来讲,路由器是互联网的枢纽、"交通警察"。路由器的定义是:用来实现路由选择功能的一种媒介系统设备。 所谓路由就是指通过相互联接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。一般来说,在路由过程中,信息至少会经过一个或多个中间节点。通常,人们会把路由 和交换进行对比,这主要是因为在普通用户看来两者所实现的功能是完全一样的。其实,路由和交换之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的第二层(数据 链路层),而路由发生在第三层,即网络层。这一区别决定了路由和交换在移动信息的过程中需要使用不同的控制信息,所以两者实现各自功能的方式是不同的。

        路由器是互联网的主要节点设备。路由器通过路由决定数据的转发。转发策略称为路由选择(routing),这也是路由器名称的由来(router,转发 者)。作为不同网络之间互相连接的枢纽,路由器系统构成了基于TCP/IP的国际互联网络Internet的主体脉络,也可以说,路由器构成了 Internet的骨架。它的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一,它的可靠性则直接影响着网络互联的质量。因此,在园区网、地区网、乃至整个 Internet研究领域中,路由器技术始终处于核心地位,其发展历程和方向,成为整个Internet研究的一个缩影。

    路由器的作用
        路由器的一个作用是连通不同的网络,另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路,能大大提高通信速度,减轻网络系统通信负荷,节约网络系统资源,提高网络系统畅通率,从而让网络系统发挥出更大的效益来。

        从过滤网络流量的角度来看,路由器的作用与交换机和网桥非常相似。但是与工作在网络物理层,从物理上划分网段的交换机不同,路由器使用专门的软件协议从逻 辑上对整个网络进行划分。例如,一台支持IP协议的路由器可以把网络划分成多个子网段,只有指向特殊IP地址的网络流量才可以通过路由器。对于每一个接收 到的数据包,路由器都会重新计算其校验值,并写入新的物理地址。因此,使用路由器转发和过滤数据的速度往往要比只查看数据包物理地址的交换机慢。但是,对 于那些结构复杂的网络,使用路由器可以提高网络的整体效率。路由器的另外一个明显优势就是可以自动过滤网络广播。从总体上说,在网络中添加路由器的整个安 装过程要比即插即用的交换机复杂很多。

        一般说来,异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径,并将该数据有效地传送 到目的站点。由此可见,选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成;这项工作,在路由器中保存着各种传输路径的相关数据--路径表 (Routing Table),供路由选择;时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好 的,也可以由系统动态修改,可以由路由器自动调整,也可以由主机控制。

        1.静态路径表 
    由系统管理员事先设置好固定的路径表称之为静态(static)路径表,一般是在系统安装时就根据网络的配置情况预先设定的,它不会随未来网络结构的改变而改变。
        2.动态路径表 

    动态(Dynamic)路径表是路由器根据网络系统的运行情况而自动调整的路径表。路由器根据路由选择协议(Routing Protocol)提供的功能,自动学习和记忆网络运行情况,在需要时自动计算数据传输的最佳路径。

    路由器的结构
    路由器的体系结构 
        从体系结构上看,路由器可以分为第一代单总线单CPU结构路由器、第二代单总线主从CPU结构路由器、第三代单总线对称式多CPU结构路由器;第四代多总 线多CPU结构路由器、第五代共享内存式结构路由器、第六代交叉开关体系结构路由器和基于机群系统的路由器等多类。

    路由器的构成 
        路由器具有四个要素:输入端口、输出端口、交换开关和路由处理器。

        输入端口是物理链路和输入包的进口处。端口通常由线卡提供,一块线卡一般支持4、8或16个端口,一个输入端口具有许多功能。第一个功能是进行数据链路层 的封装和解封装。第二个功能是在转发表中查找输入包目的地址从而决定目的端口(称为路由查找),路由查找可以使用一般的硬件来实现,或者通过在每块线卡上 嵌入一个微处理器来完成。第三,为了提供QoS(服务质量),端口要对收到的包分成几个预定义的服务级别。第四,端口可能需要运行诸如SLIP(串行线网 际协议)和PPP(点对点协议)这样的数据链路级协议或者诸如PPTP(点对点隧道协议)这样的网络级协议。一旦路由查找完成,必须用交换开关将包送到其 输出端口。如果路由器是输入端加队列的,则有几个输入端共享同一个交换开关。这样输入端口的最后一项功能是参加对公共资源(如交换开关)的仲裁协议。

        交换开关可以使用多种不同的技术来实现。迄今为止使用最多的交换开关技术是总线、交叉开关和共享存贮器。最简单的开关使用一条总线来连接所有输入和输出端 口,总线开关的缺点是其交换容量受限于总线的容量以及为共享总线仲裁所带来的额外开销。交叉开关通过开关提供多条数据通路,具有N×N个交叉点的交叉开关 可以被认为具有2N条总线。如果一个交叉是闭合,输入总线上的数据在输出总线上可用,否则不可用。交叉点的闭合与打开由调度器来控制,因此,调度器限制了 交换开关的速度。在共享存贮器路由器中,进来的包被存贮在共享存贮器中,所交换的仅是包的指针,这提高了交换容量,但是,开关的速度受限于存贮器的存取速 度。尽管存贮器容量每18个月能够翻一番,但存贮器的存取时间每年仅降低5%,这是共享存贮器交换开关的一个固有限制。

        输出端口在包被发送到输出链路之前对包存贮,可以实现复杂的调度算法以支持优先级等要求。与输入端口一样,输出端口同样要能支持数据链路层的封装和解封装,以及许多较高级协议。
    路由处理器计算转发表实现路由协议,并运行对路由器进行配置和管理的软件。同时,它还处理那些目的地址不在线卡转发表中的包。 

    路由器的类型
        互联网各种级别的网络中随处都可见到路由器。接入网络使得家庭和小型企业可以连接到某个互联网服务提供商;企业网中的路由器连接一个校园或企业内成千上万 的计算机;骨干网上的路由器终端系统通常是不能直接访问的,它们连接长距离骨干网上的ISP和企业网络。互联网的快速发展无论是对骨干网、企业网还是接入 网都带来了不同的挑战。骨干网要求路由器能对少数链路进行高速路由转发。企业级路由器不但要求端口数目多、价格低廉,而且要求配置起来简单方便,并提供 QoS。

        1.接入路由器
        接入路由器连接家庭或ISP内的小型企业客户。接入路由器已经开始不只是提供SLIP或PPP连接,还支持诸如PPTP和IPSec等虚拟私有网络协议。 这些协议要能在每个端口上运行。诸如ADSL等技术将很快提高各家庭的可用带宽,这将进一步增加接入路由器的负担。由于这些趋势,接入路由器将来会支持许 多异构和高速端口,并在各个端口能够运行多种协议,同时还要避开电话交换网。

        2.企业级路由器
        企业或校园级路由器连接许多终端系统,其主要目标是以尽量便宜的方法实现尽可能多的端点互联,并且进一步要求支持不同的服务质量。许多现有的企业网络都是 由Hub或网桥连接起来的以太网段。尽管这些设备价格便宜、易于安装、无需配置,但是它们不支持服务等级。相反,有路由器参与的网络能够将机器分成多个碰 撞域,并因此能够控制一个网络的大小。此外,路由器还支持一定的服务等级,至少允许分成多个优先级别。但是路由器的每端口造价要贵些,并且在能够使用之前 要进行大量的配置工作。因此,企业路由器的成败就在于是否提供大量端口且每端口的造价很低,是否容易配置,是否支持QoS。另外还要求企业级路由器有效地 支持广播和组播。企业网络还要处理历史遗留的各种LAN技术,支持多种协议,包括IP、IPX和Vine。它们还要支持防火墙、包过滤以及大量的管理和安 全策略以及VLAN。

        3.骨干级路由器
        骨干级路由器实现企业级网络的互联。对它的要求是速度和可靠性,而代价则处于次要地位。硬件可靠性可以采用电话交换网中使用的技术,如热备份、双电源、双 数据通路等来获得。这些技术对所有骨干路由器而言差不多是标准的。骨干IP路由器的主要性能瓶颈是在转发表中查找某个路由所耗的时间。当收到一个包时,输 入端口在转发表中查找该包的目的地址以确定其目的端口,当包越短或者当包要发往许多目的端口时,势必增加路由查找的代价。因此,将一些常访问的目的端口放 到缓存中能够提高路由查找的效率。不管是输入缓冲还是输出缓冲路由器,都存在路由查找的瓶颈问题。除了性能瓶颈问题,路由器的稳定性也是一个常被忽视的问 题。

        4.太比特路由器
        在未来核心互联网使用的三种主要技术中,光纤和DWDM都已经是很成熟的并且是现成的。如果没有与现有的光纤技术和DWDM技术提供的原始带宽对应的路由 器,新的网络基础设施将无法从根本上得到性能的改善,因此开发高性能的骨干交换/路由器(太比特路由器)已经成为一项迫切的要求。太比特路由器技术现在还 主要处于开发实验阶段。

    调制解调器(Modem)

        调制解调器(Modem) 作为末端系统和通信系统之间信号转换的设备,是广域网中必不可少的设备之一。分为同步和异步两种,分别用来与路由器的同步和异步串口相连接,同步可用于专线、帧中继、X.25等,异步用于PSTN的连接。
    网络拓扑结构

        网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。将参与LAN工作的各种设备用媒体互联在一起有多种方法,实际上只有几种方式能适合LAN的工作。
      如果一个网络只连接几台设备,最简单的方法是将它们都直接相连在一起,这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络,如下图所示。

      图中有6个设备,在全互联情况下,需要15条传输线路。如果要连的设备有n个,所需线路将达到n(n-1)/2条!显而易见,这种方式只有在涉及地理范围 不大,设备数很少的条件下才有使用的可能。即使属于这种环境,在LAN技术中也不使用。我们所说的拓扑结构,是因为当需要通过互联设备(如路由器)互联多 个LAN时,将有可能遇到这种广域网(WAN)的互联技术。目前大多数网络使用的拓扑结构有3种:

      ① 星行拓扑结构;
      ② 环行拓扑结构;
      ③ 总线型拓扑结;

      1.星型拓扑结构

      星型结构是最古老的一种连接方式,大家每天都使用的电话都属于这种结构,如下图所示。其中,图(a)为电话网的星型结构,图(b)为目前使用最普遍的以太网(Ethernet)星型结构,处于中心位置的网络设备称为集线器,英文名为Hub。

           

    (a)电话网的星行结构            (b)以Hub为中心的结构
                  
      这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其 它端用户间的通信但这种结构非常不利的一点是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备 份,以提高系统的可靠性。

      这种网络拓扑结构的一种扩充便是星行树,如下图所示。每个Hub与端用户的连接仍为星型,Hub的级连而形成树。然而,应当指出,Hub级连的个数是有限制的,并随厂商的不同而有变化。

      还应指出,以Hub构成的网络结构,虽然呈星型布局,但它使用的访问媒体的机制却仍是共享媒体的总线方式。

      2.环型网络拓扑结构

      环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有端用户连成环型,如图5所示。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

       环行结构的特点是,每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作。于是,便有上游端用户和下游端用户之称。例如图 5中,用户N是用户N+1的上游端用户,N+1是N的下游端用户。如果N+1端需将数据发送到N端,则几乎要绕环一周才能到达N端。

      环上传输的任何报文都必须穿过所有端点,因此,如果环的某一点断开,环上所有端间的通信便会终止。为克服这种网络拓扑结构的脆弱,每个端点除与一个环相连外,还连接到备用环上,当主环故障时,自动转到备用环上。

      3.总线拓扑结构

       总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,如下图所示。使用这种结构必须解决的一个问题 是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作,只需使用很简单的机制便可保证两个端用户 轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而,在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此,研究了 一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。


      这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必 须等待到获得发送权。媒体访问获取机制较复杂。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是网络技术中使 用最普遍的一种。

    网络互联的方式

        由于互联网络的规模不一样,网络互联有以下几种形式:1. 局域网的互联。由于局域网种类较多(如今牌环网、以太网等),使用的软件也较多,因此局域网的互联较为复杂。对不同标准的异种局域网来讲,既可实现从低层 到高层的互联,也可只实现低层(在数据链路层上,例如网桥)上的互联;2. 局域网与广域网的互联。不同地方(可能相隔很远)的局域网要借助于广域网互联。这时每个独立工作的局域网都能相当于广域网的互联常用网络接入、网络服务和 协议功能;3. 广域网与广域网的互联。这种互联相对以上两种互联要容易些。这是因为广域网的协议层次常处于OSI七层模型的低层,不涉及高层协议。著名的X.25标准就 是实现X.25网、连的协议。帧中继与X.25网、DDN均为广域网。它们之间的互联属于广域网的互联,目前没有公开的统一标准。我们下面所要说的网络互 联的方式就是针对上述的网络互联来说的。

        目前常见的上网方式通常有以下几种: 
        
        1、ISDN(综合业务数字网)

        ISDN的英文全称是Integrated Services Digital Network,中文意思就是综合业务数字网。在国内前两年才开始应用,而国外整整比我们早了二十多年。ISDN的概念是在1972年首次提出的,是以电 话综合数字网(IDN)为基础发展而成的通信网,它能提供端到端的数字连接,用来承载包括语音和非语音等多种电信业务。ISDN分为两种:N-ISDN (窄带综合业务数字网)和B-ISDN(宽带综合业务数字网)。目前我们国内使用的是N-ISDN。   

       ISDN可以形象地比喻成两条64K速率电话线的合并,虽然这两者完全不是一回事。就目前市场上的上网方式来看,ISDN是想快速上网用户的最佳选择。虽 然它在价格上比普通Modem上网要高,但从实用性来看,还是值得的。特别是对于上网下载东西和查资料的用户,最为有利。   

       由于ISDN是数字信号,所以比普通模拟电话信号更加稳定,而上网的稳定性是速度的最根本的保证。ISDN比模拟电路更不易塞车,并且它可以按需拨号。

       ISDN用户终端设备种类很多,有ISDN电视会议系统、PC桌面系统(包括可视电话)、ISDN小交换机、TA适配器(内置、外置)、ISDN路由器、 ISDN拨号服务器、数字电话机、四类传真机、DDN后备转换器、ISDN无数转换器等。在如此多的设备中,TA适配器是目前用户端的主要设备。   

       2、DDN专线

        DDN是“Digital Data Network”的缩写,意思是数字数据网,即平时所说的专线上网方式。数字数据网是一种利用光纤、数字微波或卫星等数字传输通道和数字交叉复用设备组成 的数字数据传输网,它可以为用户提供各种速率的高质量数字专用电路和其他新业务,以满足用户多媒体通信和组建中高速计算机通信网的需要。主要有六个部分组 成:光纤或数字微波通信系统;智能节点或集线器设备;网络管理系统; 数据电路终端设备;用户环路;用户端计算机或终端设备。它的速率从64Kbps-2Mbps可选。
        3、ATM异步传输方式

        ATM是目前网络发展的最新技术,它采用基于信元的异步传输模式和虚电路结构,根本上解决了多媒体的实时性及带宽问题。实现面向虚链路的点到点传输,它通 常提供155Mbps的带宽。它既汲取了话务通讯中电路交换的“有连接”服务和服务质量保证,又保持了以太、FDDI等传统网络中带宽可变、适于突发性传 输的灵活性,从而成为迄今为止适用范围最广、技术最先进、传输效果最理想的网络互联手段。ATM技术具有如下特点:1、实现网络传输有连接服务,实现服务 质量保证(QoS)。2、交换吞吐量大、带宽利用率高。3、具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力,伸缩性、可靠性极高。4、ATM是现今唯一可同时应用 于局域网、广域网两种网络应用领域的网络技术,它将局域网与广域网技术统一。它的速率可达千兆位(1000M bps)。

        4、ADSL(不对称数字用户服务线)

        ADSL是Asymmetric Digital Subscriber Loop(非对称数字用户回路)的缩写,它的特点是能在现有的铜双绞普通电话线上提供高达8Mb/s的高速下载速率和1Mb/s的上行速率,而其传输距离 为3km到5km。其优势在于可以不需要重新布线,它充分利用现有的电话线网络,只需在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高速高带宽的接入服务,它 的速度是普通Modem拨号速度所不能及的,就连最新的ISDN一线通的传输率也约只有它的百分之一。这种上网方式不但降低了技术成本,而且大大提高了网 络速度。因而受到了许多用户的关注。
        ADSL的其他特点还有:1、上因特网和打电话互不干扰:像ISDN一样,ADSL可以与普通电话共存于一条电话线上,可在同一条电话线上接听、拨打电话 并且同时进行ADSL传输,之间互不影响。2、ADSL在同一线路上分别传送数据和语音信号,由于它不需拨号,因而它的数据信号并不通过电话交换机设备, 这意味着使用ADSL上网不需要缴付另外的电话费,这就节省了一部分使用费。3、ADSL还提供不少额外服务,用户可以通过ADSL接入因特网后,独享 8Mb/s带宽,在这么高的速度下,可自主选择流量为1.5Mb/s的影视节目,同时还可以举行一个视频会议、高速下载文件和使用电话等,其速度一般下行 可以达到8Mbps,上行可以达到1Mbps。
        ADSL的用途是十分广泛的,对于商业用户来说,可组建局域网共享ADSL专线上网,利用ADSL还可以达到远程办公家庭办公等高速数据应用,获取高速低 价的极高的价格性能比。对于公益事业来说,ADSL还可以实现高速远程医疗、教学、视频会议的即时传送,达到以前所不能及的效果。 

        ADSL的安装也很方便快捷。用户现有线路不需改动,改动只须在电信局的交换机房内进行。

        5、有线电视网

        利用有线电视网进行通信,可以使用Cable Modem,即电缆调制解调器,可以进行数据传输。Cable Modem 主要面向计算机用户的终端。它连接有线电视同轴电缆与用户计算机之间的中间设备。目前的有线电视节目传输所占用的带宽一般在50 ~550MHz范围内,有很多的频带资源都没有得到有效利用。由于大多数新建的CATV网都采用光纤同轴混合网络(HFC网,即Hybrid Fiber Coax Network),使原有的550MHzCATV网扩展为750MHz的HFC双向CATV网,其中有200MHz的带宽用于数据传输,接入国际互联网。 这种模式的带宽上限为860MHz ~1000MHz。Cable Modem技术就是基于750MHz HFC双向CATV网的网络接入技术的。

        有线电视一般从42MHz~750MHz之间电视频道中分离出一条6MHz的信道,用于下行传送数据。它无须拨号上网,不占用电话线,可永久连接。服务商 的设备同用户的Modem之间建立了一个VLAN(虚拟专网)连接,大多数的Modem提供一个标准的10BaseT以太网接口同用户的PC设备或局域网 集线器相联。

        Cabel Modem采用一种视频信号格式来传送Internet信息。视频信号所表示的是在同步脉冲信号之间插入视频扫描线的数字数据。数据是在物理层上被插入到 视频信号的。同步脉冲使任何标准的Cabel Modem设备都可以不加修改地应用。Cabel Modem采用幅度键控(ASK)突发解调技术对每一条视频线上的数据进行译码。
       Cable Modem与普通Modem在原理上都是将数据进行调制后,在Cable(电缆)的一个频率范围内传输,接收时进行解调。 Cable Modem在有线电缆上将数据进行调制,然后在有线网(Cable)的某个频率范围内进行传输,接收一方再在同一频率范围内对该已调制的信号进行解调,解 析出数据,传递给接收方。它在物理层上的传输机制与电话线上的调制解调器无异,同样也是通过调频或调幅对数据编码。
        6、VPN(虚拟专用网络)

        它是利用Internet或其它公共互联网络的基础设施为用户创建数据通道,实现不同网络组件和资源之间的相互联接,并提供与专用网络一样的安全和功能保障。北京 拓帧

    校园建设的一个实例

        校园网规划与设计

        随着计算机、网络应用的不断普及,学校管理也相应的发生着变化。如何能更加充分的利用学校现有的教学资源进行教学、管理,又能达到事半功倍的效果?校园网 的实施为学校提供了很好的解决方法。校园网的建设是现代教育发展的必然趋势,建设校园网不仅能够更加合理有效地利用学校现有的各种资源,而且为学校未来的 不断发展奠定了基础,使之能够适合信息时代的要求。校园网络的建设及其与Internet的互联,已经成为教育领域信息化建设的当务之急。

    以下以**大学校园网为例,介绍校园计算机网络系统集成总体设计方案(已缩减)。 

    **大学校园计算机网络总体设计方案

    一、系统需求分析

    **大学位于某市区内。校园网连接建筑物有教学楼、行政楼、图书馆、实验楼等。信息结点共370个,分布如下:
    教学楼:200个信息点
    行政楼:70个信息点
    实验楼:50个信息点
    图书馆:50个信息点。
    网络中心设在教学楼三层,以教学楼为中心,用光纤连接其它三个建筑物,构成**大学校园网光纤主干。
    通过 DDN专线将整个校园网连入教育科研网CERNET,即连入国际互联网。开通WWW、E-MAIL、FTP、TELNET、BBS等各种INTERNET 服务。全校开通办公自动化系统、视频点播多媒体教学系统。校园网同时提供PPP拨号服务,使校区内及家庭用户等零散单机可通过电话拨号连到网络上,形成一 个广域的计算机网络。校园网的建立,可以实现全校资源共享,在一定程度上满足学校教育、科研对各种信息资源的需求。

    二、系统设计原则

    (一)、实用性
    应当从实际情况出发,使之达到使用方便且能发挥效益的目的。采用成熟的技术和产品来建设该系统。要能将新系统与已有的系统兼容,保持资源的连续性和可用性。系统是安全的,可靠的。使用相当方便,不需要太多的培训即可容易的使用和维护。

    (二)、先进性
    采用当前国际先进成熟的主流技术,采用业界相关国际标准。设备选型要是先进和系列化的,系统应是可扩充的。便于进行升级换代。建立 Intranet/Internet模式的总体结构,符合当今信息化发展的趋势。通过Intranet/Internet的建立,加速国内外院校之间的信 息交流。

    (三)、安全性
    采用各种有效的安全措施,保证网络系统和应用系统安全运行。安全包括4个层面-网络安全,操作系统安全,数据库安全,应用系统安全。由于Internet 的开放性,世界各地的Internet用户也可访问校园网,校园网将采用防火墙、数据加密等技术防止非法侵入、防止窃听和篡改数据、路由信息的安全保护来 保证安全。同时要建立系统和数据库的磁带备份系统。

    (四)、可扩充性
    采用符合国际和国内工业标准的协议和接口,从而使校园网具有良好的开放性,实现与其他网络和信息资源的容易互联互通。并可以在网络的不同层次上增加节点和 子网。一般包括开放标准、技术、结构、系统组件和用户接口等原则。在实用的基础上必须采用先进的成熟的技术,选购具有先进水平的计算机网络系统和设备,并 保留向ATM过渡的自然性。由于计算机技术的飞速发展和计算机网络技术的日新月异,网络系统扩充能力的大小已变得非常重要,因此考虑网络系统的可扩充性是 相当重要的。
    (五)、可管理性

    设计网络时充分考虑网络日后的管理和维护工作,并选用易于操作和维护的网络操作系统,大大减轻网络运营时的管理和维护负担。采用智能化网络管理,最大程度地降低网络的运行成本和维护。

    (六)、高性能价格比
    结合日益进步的科技新技术和校园的具体情况,制定合乎经济效益的解决方案,在满足需求的基础上,充分保障学校的经济效益。坚持经济性原则,力争用最少的钱办更多的事,以获得最大的效益。


    三、网络系统设计

    (一)、系统构成

        校园信息系统网络应是为办公、科研和管理服务的综合性网络系统。一个典型的信息系统网络通常由以下几部分组成:
    1. 网络主干,用于连接各个主要建筑物,为主要的部门提供上网条件,主干的选型和设计是信息系统网络的主要工作之一。
    2. 局域网(LAN)系统,以各个职能部门为单位而建立、独立的计算环境和实验环境。
    3. 主机系统,网络中心的服务器和分布在各个LAN上的服务器是网络资源的载体,它的投资和建设也是信息系统网络建设的重要工作。
    4. 应用软件系统,包括网上Web公共信息发布系统、办公自动化系统、管理信息系统、电子邮件系统、行政办公系统、人事管理系统和财务系统等专用的系统。我们认为更主要的是建设内部的Intranet系统。
    5. 出口(通讯)系统,是指将信息系统网络与Cernet和Internet等广域网络相连接的系统,出口系统的主要问题包括两个方面:一个是选择合适的连接 方式,如DDN、X.25、卫星、微波等方式连网;另一个是防火墙的建设,它与出口系统的安全性有直接的关系。

    (二)、网络技术选型

        在局域和园区网络中有多种可选的主流网络技术,以下我们将针对不同技术类型,简单阐明其特点,为我们的技术选型提供科学的依据。主要选用以下三种网络技术方案:以太网络技术、FDDI网络、ATM网络。
        结合校园网系统设计原则和用户的具体需求,我们可以得出一个最佳的主干设计方案。所推荐的方案采用交换式千兆以太网作为校园网范围内的全网主干,10M /100M交换式子网接入。
    主干网选用千兆以太网,其第三层以太网路由器交换机大都满足IEEE802.3标准,技术成熟,具有流量优先机制能有效的保证多媒体传输时的QOS。
    千兆以太网具有良好的兼容性和可扩展性,在ATM技术成熟时,可平滑集成到ATM网络中,作为ATM网的边缘子网。
    工作组子网可选用100M交换模式。使用户终端独占100M带宽的数据交换。
    在核心交换机与工作组交换机之间,采用100Mbps传输带宽,当使用全双工时,传输带宽为200Mbps。

    (三)、网络基本结构设计

    (1)网络主干采用6芯多模光纤。网络中心到主建筑物结点采用六芯多模光纤连接,在全双工条件下传输距离可达两公里。光纤布线采用星形拓扑结构,这样当过渡到ATM时,不需要重新布线可使整个网络保持原有的拓扑结构。
    (2)校园网主干设备采用100/1000M自适应全双工交换机,即网络中心配备一台Bay公司具有第三层交换功能的路由交换机Accelar1200作 为中心交换机。它可有效地扩展网络带宽,消除网络碰撞,提高网络传输效率。各主建筑物结点的二级交换机,分别通过光纤以全双工200M带宽与中心交换机相 连。为了便于网络管理,抑制网络风暴,提高网络安全性能,校园网划分为多个虚拟子网(VLAN),通过路由交换机本身线速的路由能力建立起VLAN之间的 高速连接。
    (3)广域路由器选用Cisco公司的2511路由器,校园网通过DDN连入INTERNET。另配置一台3COM公司的USR MODEM POOL,以满足单机用户和校外用户以PPP方式上网。
    (4)网络中心配置两台SUN公司SUN Enterprise250 server (高性能网络服务器): 1台服务器用作Web Server、DNS Server;1台用作备用DNS Server、E-mail Server、 FTP等。
    (5)网络中心配备4台IBM5100 PC服务器分别用作LAN计费、拨号用户认证及计费、网管、数据库及办公自动化系统、视频点播(VOD)系统、BBS系统、代理服务及计费等;配备1台笔 记本电脑用作调试终端。网络中心还需配置激光打印机、打印服务器、扫描仪、数码相机、UPS不间断电源(3KVA、2小时)等设备。


    (五)、网络实现功能

    本网络除了能够实现文件打印服务、网络数据通信、校园网络管理系统等一般网络的基本功能外,外部网络还可实现基于Intranet/Internet的信 息服务。提供Internet的访问、电子邮件服务等功能,如果需要还可提供远程访问的功能,同时可以在Internet上发布信息。
    1、 WWW服务
    用户可以在Internet 服务器上创建丰富多彩的Web主页,还可以创建动态的Web页面。包括各种多媒体应用。用户可以通过工作站远程监控Internet服务器的工作情况。通 过工作站远程更新Web主页。并配置虚拟的工作目录和虚拟的WWW服务器。同时,用户还可以控制Internet服务器所占用的网络带宽。同时平时我们可 以将对教学有用的Internet资料进行下载到本地,共本地的人员使用,不用每个人都上相同的网址,节约经费。
    2、l 电子邮件服务
    用户通过互联网收发电子邮件。设置管理员帐号进行用户信箱、信息存储、过滤等管理。
    3、l FTP服务
    用户通过网络对文件共享。
    4、 网络代理安全及计费管理
    Internet的连接部分采用代理防火墙为贵单位Internet接入网络提供防火墙和计费服务。该防火墙集中了防火墙和计费功能。 
    5、 数据存储
    由于各学校有大量的数据要进行存储,要满足具有扩展性,同时又有良好的性能,因此,我们建议磁带机存储,扩展起来相当方便,性能可靠。
    6、 Internet计费功能
    为了节约经费,控制流量,有效的进行Internet流量的统计,我们采用代理服务器计费软件。

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  • 网络互联课程设计

    2018-12-02 16:12:49
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    网络互联参考模型 1. 什么是协议 为了使数据可以在网络上从源传递到目的地,网络上所有设备需要“讲”相同的“语言” 描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议 例如:两个人交谈,必须使用相同的语言,如果...

    网络互联参考模型

    1. 什么是协议


    为了使数据可以在网络上从源传递到目的地,网络上所有设备需要“讲”相同的“语言”

    描述网络通信中“语言”规范的一组规则就是协议

    例如:两个人交谈,必须使用相同的语言,如果你说汉语,他说阿拉伯语……

    数据通信协议的定义

    决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例

    2. 协议分层


    网络通信的过程很复杂:

    数据以电子信号的形式穿越介质到达正确的计算机,然后转换成最初的形式,以便接收者能够阅读

    为了降低网络设计的复杂性,将协议进行了分层设计

    分层设计的意义:

    1) 用户服务层的模块设计可相对独立于具体的通信线路和通信硬件接口的差别

    2) 而通信服务层的模块设计又可相对独立于具体用户应用要求的不同

    例如:文件传输或电子邮件服务模块的设计,不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线

    邮局实例:

    •    邮局对于写信人来说是下层

    •    运输部门是邮局的下层

           --下层为上层提供服务

    •    写信人与收信人之间使用相同的语言

    •    邮局之间的约定

           --同层次之间使用相同的协议


     

    3. OSI的七层框架


     

     

    数据的封装与解封装过程:

    1)直观:

     

    2)大体过程:

     

    3)协议描述

     

     

     

    4. TCP/IP协议参考模型


    由于OSI模型和协议比较复杂,所以并没有得到广泛的应用。于是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发了TCP/IP网络体系结构, TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次和5个层次,四层分别是:网络访问层、网际互连层、传输层(主机到主机)、和应用层。而TCP/IP模型因其开放性和易用性在实践中得到了广泛的应用,TCP/IP协议栈也成为互联网的主流协议。

          

     

    4.1 TCP/IP各层对应的协议

     

     

     

     

     

     

    4.2TCP/IP模型与OSI模型的比较

    相同点:

    1)两者都是以协议栈的概念为基础

    2)协议栈中的协议彼此相互独立

    3)下层对上层提供服务

    不同点:

    1)OSI是先有模型;TCP/IP是先有协议,后有模型

    2)OSI适用于各种协议栈;TCP/IP只适用于TCP/IP网络

    3)层次数量不同

     

     

     

    5.TCP/IP 协议数据封装的过程


    以传输层采用TCP或者UDP、网络层采用IP、链路层采用Ethernet为例,可以看到TCP/IP中报文的封装过程如图所示。用户数据经过应用层协议封装后传递给传输层,传输层封装TCP头部,交给网络层,网络层封装IP头部后,再交给数据链路层,数据链路层封装Ethernet帧头和帧尾,交给物理层,物理层以比特流的形式将数据发送到物理线路上。

    不同的协议层对数据包有不同的称谓,在传输层叫做段(segment),在网络层叫做数据报(datagram),在链路层叫做帧(frame)。数据封装成帧后发到传输介质上,到达目的主机后每层协议再剥掉相应的首部,最后将应用层数据交给应用程序处理。

     

    5.1 物理层-网络的基础

     

    物理层是TCP/IP模型的最底层

    1)功能:物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备,为数据传输提供可靠的环境, 它利用传输介质为数据链路层提供物理连接。为此,该层定义了物理链路的建立、维护和拆除有关的机械、电气、功能和规程特性。

      包括信号线的功能、“0”和“1”信号的电平表示、数据传输速率、物理连接器规格及其相关的属性等。物理层的作用是通过传输介质发送和接收二进制比特流。

    2)物理层的设备:

    物理层的媒体包括架空明线、平衡电缆、光纤无线信道等。通信用的互连设备指DTEDCE间的互连设备。DTE既数据终端设备,又称物理设备,如计算机终端等都包括在内。而DCE则是数据通信设备或电路连接设备,如调制解调器等。数据传输通常是经过DTE──DCE,再经过DCE──DTE的路径。互连设备指将DTE、DCE连接起来的装置,如各种插头插座。LAN中的各种粗、细同轴电缆、T型接头、插头,接收器,发送器,中继器等都属物理层的媒体和连接器。

    3)物理层规定的特性

    为了传输信号,物理层规定了以下这些特性:

    机械特性:指明通信实体间硬件连接接口的机械特点
    电气特性:规定了在物理连接上导线的电气连接及有关的电路的特性
    功能特性:指明物理接口各条信号线的用途(用法)

    规程特性:指明利用接口传输位流的全过程及各项用于传输的事件发生的合法顺序

     

     

    5.2数据链路层——以太网

    数据链路可以粗略地理解为数据通道。

    1)功能:数据链路层是为网络层提供服务的,解决两个相邻结点之间的通信问题,传送的协议数据单元称为数据帧。链路层负责网卡设备的驱动、帧同步(就是说从网线上检测到什么信号算作新帧的开始)、冲突检测(如果检测到冲突就自动重发)、数据差错校验等工作。

     

    • 为IP模块发送和 接收IP数据报。
    • 为ARP模块发送ARP请求和接收ARP应答。
    • 为RARP发送RARP请 求和接收RARP应答

     

            数据帧中包含物理地址(又称MAC地址)、控制码、数据及校验码等信息。该层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段,将不可靠的物理链路转换成对网络层来说无差错的数据链路。

      此外,数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率,即进行流量控制,以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。

    2)链路层即二层网络,交换机由于运行在第二层(数据链路层),故被称为二层网络设备。

         二层交换机一般只认帧中的源和目的MAC地址进行数据传输。根据MAC地址寻址,通过站表选择路由,站表的建立和维护由交换机自动进行。而路由器属于OSI第三层即网络层设备,它根据IP地址进行寻址,通过路由表路由协议产生。

       二层交换机最大的好处是快速:由于交换机只须识别帧中MAC地址,直接根据MAC地址产生选择转发端口算法简单,便于ASIC实现,因此转发速度极高。

      但交换机的工作机制也带来一些问题: 
         1.回路:根据交换机地址学习和站表建立算法,交换机之间不允许存在回路。一旦存在回路,必须启动生成树算法,阻塞掉产生回路的端口。而路由器的路由协议没有这个问题,路由器之间可以有多条通路来平衡负载,提高可靠性。 

        2.负载集中:交换机之间只能有一条通路,使得信息集中在一条通信链路上,不能进行动态分配,以平衡负载。而路由器的路由协议算法可以避免这一点,OSPF路由协议算法不但能产生多条路由,而且能为不同的网络应用选择各自不同的最佳路由。 
       3.广播控制:交换机只能缩小冲突域,而不能缩小广播域。整个交换式网络就是一个大的广播域,广播报文散到整个交换式网络。而路由器可以隔离广播域,广播报文不能通过路由器继续进行广播。 
       4.子网划分:交换机只能识别MAC地址。MAC地址是物理地址,而且采用平坦的地址结构,因此不能根据MAC地址来划分子网。而路由器识别IP地址,IP地址由网络管理员分配,是逻辑地址且IP地址具有层次结构,被划分成网络号和主机号,可以非常方便地用于划分子网,路由器的主要功能就是用于连接不同的网络。 

       5.保密问题:虽说交换机也可以根据帧的源MAC地址、目的MAC地址和其他帧中内容对帧实施过滤,但路由器根据报文的源IP地址、目的IP地址、TCP端口地址等内容对报文实施过滤,更加直观方便。 
       6.介质相关:交换机作为桥接设备也能完成不同链路层和物理层之间的转换,但这种转换过程比较复杂,不适合ASIC实现,势必降低交换机的转发速度。因此目前交换机主要完成相同或相似物理介质和链路协议的网络互连,而不会用来在物理介质和链路层协议相差甚元的网络之间进行互连。而路由器则不同,它主要用于不同网络之间互连,因此能连接不同物理介质、链路层协议和网络层协议的网络。路由器在功能上虽然占据了优势,但价格昂贵,报文转发速度低。近几年,交换机为提高性能做了许多改进,其中最突出的改进是虚拟网络和三层交换。 

    3)以太网工作在数据链路层,

    数据链路层的重要知识点:
      1、数据链路层为网络层提供可靠的数据传输;
      2、基本数据单位为帧;
      3、主要的协议:以太网协议;
      4、两个重要设备名称:网桥和交换机。
     

     

    5.3网络层

     

     

    定义了基于IP协议的逻辑地址

    连接不同的媒介类型

    选择数据通过网络的最佳路径

     

    1) 功能:负责点到点(point-to-point)的传输(这里的“点”指主机或路由器)

            网络层是为传输层提供服务的,传送的协议数据单元称为数据包或分组。该层的主要作用是解决如何使数据包通过各结点传送的问题,即通过路径选择算法(路由)将数据包送到目的地。另外,为避免通信子网中出现过多的数据包而造成网络阻塞,需要对流入的数据包数量进行控制(拥塞控制)。当数据包要跨越多个通信子网才能到达目的地时,还要解决网际互连的问题。

    2) 网络地址: 网络层地址由两部分地址组成:网络地址和主机地址。网络地址是全局唯一的。

    3)路由器在网络层,所以是第三层设备。Internet上有大量路由器负责根据IP地址选择合适的路径转发数据包,数据包从Internet上的源主机到目的主机往往要经过十多个路由器。路由器是工作在第三层的网络设备,同时兼有交换机的功能,可以在不同的链路层接口之间转发数据包,因此路由器需要将进来的数据包拆掉网络层和链路层两层首部并重新封装。IP协议不保证传输的可靠性,数据包在传输过程中可能丢失,可靠性可以在上层协议或应用程序中提供支持。

         二层交换机和三层路由器是性能和功能的矛盾体,交换机交换速度快,但控制功能弱,路由器控制性能强,但报文转发速度慢。解决这个矛盾的最新技术是三层交换,既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的路由和寻址控制功能。 

    网络层的重点为:
      1、网络层负责对子网间的数据包进行路由选择。此外,网络层还可以实现拥塞控制、网际互连等功能;
      2、基本数据单位为IP数据报;
      3、 包含的主要协议:
      IP协议(Internet Protocol,因特网互联协议);
      ICMP协议(Internet Control Message Protocol,因特网控制报文协议);
      ARP协议(Address Resolution Protocol,地址解析协议);
      RARP协议(Reverse Address Resolution Protocol,逆地址解析协议)。
      4、 重要的设备:路由器。

     

    5.4 传输层


    传输层负责端到端(end-to-end)的传输(这里的“端”指源主机和目的主机)

     

    1)功能:传输层的作用是为上层协议提供端到端的可靠和透明的数据传输服务,包括处理差错控制和流量控制等问题。该层向高层屏蔽了下层数据通信的细节,使高层用户看到的只是在两个传输实体间的一条主机到主机的、可由用户控制和设定的、可靠的数据通路。

     

    传输层传送的协议数据单元称为段或报文。

    主要有传输控制协议TCP(Transmission Control Protocol)和用户数据报协议UDP(UserDatagram Protocol),它们都是建立在IP协议的基础上

       传输控制协议TCP提供可靠的面向连接服务,用户数据报协议UDP提供简单的无连接服务。

    网络层的重点:
      1、传输层负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输以及端到端的差错控制和流量控制问题;
      2、包含的主要协议:TCP协议(Transmission Control Protocol,传输控制协议)、UDP协议(User Datagram Protocol,用户数据报协议);
      3、重要设备:网关。

     

    5.5 应用层

    应用层对应于OSI参考模型的高层,为用户提供所需要的各种服务,例如:FTP、Telnet、DNS、SMTP等. 是用户与网络的接口。该层通过应用程序来完成网络用户的应用需求,如文件传输、收发电子邮件等。

    应用层协议可分为3类:

     (1)依赖于TCP的应用协议,如远程终端协议Telnet,文件传输型的电子邮件协议SMTP,文件传输协议FTP,超文本传输协议HTTP,外部网关协议BGP等。

    (2)依赖于UDP的协议,例如单纯文件传输协议TFTP,简单网络管理协议SNMP,域名系统DNS,内部网关协议RIP,动态主机配置协议DHCP和引导程序协议BOOTP等。

    (3)依赖于TCP和UDP的协议,如通信用管理信息协议CMOT。当然,一些没有标准化的建立在TCP/ IP协议簇之上的用户应用程序(或专用程序)也属于应用层。

     

     

    目的主机收到数据包后,如何经过各层协议栈最后到达应用程序呢?整个过程如下图所示。

     

     

     

           以太网驱动程序(网卡)首先根据以太网首部中的“上层协议”字段确定该数据帧的有效载荷(payload,指除去协议首部之外实际传输的数据)是IP、ARP还是RARP协议的数据报,然后交给相应的协议处理。假如是IP数据报,IP协议再根据IP首部中的“上层协议”字段确定该数据报的有效载荷是TCP、UDP、ICMP还是IGMP,然后交给相应的协议处理。假如是TCP段或UDP段,TCP或UDP协议再根据TCP首部或UDP首部的“端口号”字段确定应该将应用层数据交给哪个用户进程。IP地址是标识网络中不同主机的地址,而端口号就是同一台主机上标识不同进程的地址,IP地址和端口号合起来标识网络中唯一的进程。

     

           注意,虽然IP、ARP和RARP数据报都需要以太网驱动程序来封装成帧,但是从功能上划分,ARP和RARP属于链路层,IP属于网络层。虽然ICMP、IGMP、TCP、UDP的数据都需要IP协议来封装成数据报,但是从功能上划分,ICMP、IGMP与IP同属于网络层,TCP和UDP属于传输层。

         整个数据封装的格式如下图所示:

           

     

    我们还是用邮局的例来说明:

     

    1)用户:即电脑主机,所在地是某乡镇

    2应用层用户数据:信的内容(使用http协议来写)

    3传输层收信职员:用户需要投递信件,写好目的地址是北京,邮编门牌号,然后交给邮局收信职员(传输层:需要可靠的传输:tcp封装信封投递到邮局,目的地址是ip,门牌号:mac地址。网卡的’MAC‘地址(每一块网卡的MAC地址都是不一样的,这是网卡的制造商写死在网卡的芯片中的)

    4网络层邮局排序工人邮政有多个层级,比如乡级邮政所不可能直接送到北京,但是他知道先送到哪,比如送往县城,如果在本埠,直接发给送信员,如外埠,需要送到县邮政局或者直接到省级,然后送到北京。每个节点都是路由。网络层,设备路由器,路由到目标地址(ip)中间可能经过很多路由器

    5)链路层乡邮局包装信封人员:包装信封,比如送往县邮政局的是一摞,或者直接送往省局是一摞,每一摞上门都写明了具体目的地址和本地邮局地址(链路层:需要封装目的地址和源地址)

    6 物理层运输部门:把信件送到县邮政局(物理层

    7链路层县邮局包装信封人员经县邮局师傅拆装确认,没错,就是我们这里,然后师傅把后来又加的那层信封拆掉了。

    8网络层县邮局排序工人:查了这邮件无法直接送达北京,得先邮寄到省级邮政,查明了地址(路由),然后交给包装信封人员。

    9链路层县邮局包装信封人员包装信封,送往运输部门。

    10)物理层运输部门:把信件送到省邮政局(物理层

    重复上面的步骤,直到送到北京某地邮政局。

    11传输层送信职员:根据信封写的地址和门牌号,送到用户手里

    12应用层:用户收到邮件,拆开信封,根据http协议读取内容。

     

           假设用户A,住在某个小区里面(局域网),如果想给该小区用户B写信件,你可以直接跑他家,即局域网是相互认识的。如果你不知道用户B的门牌号(mac地址),没问题,在小区门口有个看门的李大爷,他知道小区各个业主的门牌,李大爷就是你的网关

    如果你想邮寄信件到其他小区的用户B,怎么办? 这个时候投递信件到邮局,邮局负责把信件寄用户B.

     

     

    6.ifconfig详解


     

         ifconfig 是一个用来查看、配置、启用或禁用网络接口的工具,这个工具极为常用的。可以用这个工具来临时性的配置网卡的IP地址、掩码、广播地址、网关等。也可以把 它写入一个文件中(比如/etc/rc.d/rc.local),这样系统引导后,会读取这个文件,为网卡设置IP地址
    1、 ifconfig 查看网络接口状态

        linux里面的ifconfig -a命令,这个命令通常会得到如下的结果

     

    em1       Link encap:Ethernet  HWaddr 34:17:EB:BB:ED:93  
              inet addr:192.168.1.48  Bcast:192.168.1.255  Mask:255.255.255.0
              inet6 addr: fe80::3617:ebff:febb:ed93/64 Scope:Link
              UP BROADCAST RUNNING MULTICAST  MTU:1500  Metric:1
              RX packets:847304 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
              TX packets:540883 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
              collisions:0 txqueuelen:1000 
              RX bytes:277120836 (264.2 MiB)  TX bytes:195312995 (186.2 MiB)
              Interrupt:20 Memory:f7c00000-f7c20000 

    lo        Link encap:Local Loopback  
              inet addr:127.0.0.1  Mask:255.0.0.0
              inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
              UP LOOPBACK RUNNING  MTU:16436  Metric:1
              RX packets:3620024 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
              TX packets:3620024 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
              collisions:0 txqueuelen:0 
              RX bytes:1035581503 (987.6 MiB)  TX bytes:1035581503 (987.6 MiB)

     

           其中,em1就是以太网接口,而lo则是loopback接口。这也说明这个主机在网络链路层上至少支持loopback协议和以太网协议。

          注意有的网卡标识是eth0等

           em=embedded device,表示系统识别出这块网卡是集成在主板上的;而eth是传统的以太网卡设备的命名机制。

            em1 表示第一块网卡,Link encap: 这个字段代表该网络设备位于OSI物理层的名称Ethernet,即以太网HWaddr:网卡的硬件地址,也就是MAC地址。inet addr:显示网卡的IP地址 Bcast:该接口的网络广播地址 Mask:该接口的网络子网掩码。

        第4行:UP(代表网卡开启状态)RUNNING(代表网卡的网线被接上)MULTICAST(支持组播)MTU:1500(最大传输单元):1500字节。 Metric:默认的路由成本。

         第5,6行:接收、发送数据包情况统计:RX :已接受的封包统计。TX:已传送或者传送中的封包统计

         第7行:collisions:网卡接口发生封包碰撞的次数,txqueuelen:网卡设置的传送队列长度

         第8行:接收、发送数据字节数统计信息。RX bytes:已接收的封包数据量,单位是字节。 TX bytes:已传送的封包数据量,单位是字节

         第9行:这张网卡接口的IRQ中断值。

        lo 是表示主机的回坏地址,这个一般是用来测试一个网络程序,但又不想让局域网或外网的用户能够查看,只能在此台主机上运行和查看所用的网络接口。比如把 HTTPD服务器的指定到回坏地址,在浏览器输入 127.0.0.1 就能看到你所架WEB网站了。但只是您能看得到,局域网的其它主机或用户无从知道。

     

    2、命令参数:

     

    up 启动指定网络设备/网卡。

    down 关闭指定网络设备/网卡。该参数可以有效地阻止通过指定接口的IP信息流,如果想永久地关闭一个接口,我们还需要从核心路由表中将该接口的路由信息全部删除。

    arp 设置指定网卡是否支持ARP协议。

    -promisc 设置是否支持网卡的promiscuous模式,如果选择此参数,网卡将接收网络中发给它所有的数据包

    -allmulti 设置是否支持多播模式,如果选择此参数,网卡将接收网络中所有的多播数据包

    -a 显示全部接口信息

    -s 显示摘要信息(类似于 netstat -i)

    add 给指定网卡配置IPv6地址

    del 删除指定网卡的IPv6地址

    <硬件地址> 配置网卡最大的传输单元

    mtu<字节数> 设置网卡的最大传输单元 (bytes)

    netmask<子网掩码> 设置网卡的子网掩码。掩码可以是有前缀0x的32位十六进制数,也可以是用点分开的4个十进制数。如果不打算将网络分成子网,可以不管这一选项;如果要使用子网,那么请记住,网络中每一个系统必须有相同子网掩码。

    tunel 建立隧道

    dstaddr 设定一个远端地址,建立点对点通信

    -broadcast<地址> 为指定网卡设置广播协议

    -pointtopoint<地址> 为网卡设置点对点通讯协议

    multicast 为网卡设置组播标志

    address 为网卡设置IPv4地址

    txqueuelen<长度> 为网卡设置传输列队的长度

     

    4.使用实例:

     

    实例1启动关闭指定网卡

    ifconfig eth0 up  #为启动网卡eth0 

    ifconfig eth0 down  #为关闭网卡eth

    ssh登陆linux服务器操作要小心,关闭了就不能开启了,除非你有多网卡。

     

    实例2:为网卡配置和删除IPv6地址

    ifconfig eth0 add 33ffe:3240:800:1005::2/64 为网卡eth0配置IPv6地址

    ifconfig eth0 del 33ffe:3240:800:1005::2/64 为网卡eth0删除IPv6地址

    练习的时候,ssh登陆linux服务器操作要小心,关闭了就不能开启了,除非你有多网卡。

     

    实例4:用ifconfig修改MAC地址

    ifconfig eth0 hw ether 00:AA:BB:CC:DD:EE 修改MAC地址

     

    实例5:配置IP地址

    ifconfig eth0 192.168.120.56 #给eth0网卡配置IP地:192.168.120.56

    ifconfig eth0 192.168.120.56 netmask 255.255.255.0 #给eth0网卡配置IP地址:192.168.120.56 ,并加上子掩码:255.255.255.0

    ifconfig eth0 192.168.120.56 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.120.255

    #给eth0网卡配置IP地址:192.168.120.56,加上子掩码:255.255.255.0,加上个广播地址: 192.168.120.255

     

    实例6:启用和关闭ARP协议

    ifconfig eth0 arp   #开启网卡eth0 arp协议;

    ifconfig eth0 -arp #关闭网卡eth0 arp协议;

     

    实例7:设置最大传输单元

    ifconfig eth0 mtu 1500

    设置能通过的最大数据包大小为 1500 bytes

     

    备注:用ifconfig命令配置的网卡信息,在网卡重启后机器重启后,配置就不存在。要想将上述的配置信息永远的存的电脑里,那就要修改网卡的配置文件了。

     

     

     

    7.网络连接的时间


    TCP建立连接,根据网络环境不同,使用的时间如下:

    1、本机的话,通信内容直接走内存。

    2、局域网走网卡,然后通过交换机,指定到相应主机。tcp建立3次握手,一般耗0.6毫秒左右。

    3、外网通过网卡->路由器->互联网。

    在外网,不同地域,网络耗时也不一样(经过的节点)。

    比如在深圳和北京访问北京阿里云:

    深圳耗时在40ms左右

    而北京只有5ms左右:

     

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    手机网民位列第一地位稳 网购和团购稳步发展增速快
    CNNIC发布第31次《中国互联网络发展状况统计报告》

    2013年1月15日,中国互联网络信息中心(CNNIC)在京发布第31次《中国互联网络发展状况统计报告》(以下简称《报告》)。

    报告显示,截至2012年12月底,我国网民规模达到5.64亿,互联网普及率为42.1%,保持低速增长。与之相比,手机网络各项指标增长速度全面超越传统网络,手机在微博用户及电子商务应用方面也出现较快增长。

    网民规模增速放缓 手机网民增幅明显

    《报告》显示,截至2012年12月底,我国网民规模达到5.64亿,全年共计新增网民5090万人。互联网普及率为42.1%,较2011年底提升3.8%。从数据来看,两项指标均延续了自2011年以来的增速趋缓之势。与此同时,我国手机网民数量快速增长。 数据显示,2012年我国手机网民数量为4.2亿,年增长率达18.1%,远超网民整体增幅。此外,网民中使用手机上网的比例也继续提升,由69.3%上升至74.5%,其第一大上网终端的地位更加稳固,但是手机网民规模与整体PC网民(包括台式电脑和笔记本电脑)相比还有一定差距。

    当前,我国网民数量已经处于高位,网民增长和普及率进入了相对平稳的时期。而智能手机等终端设备的普及,无线网络升级等因素,则进一步促进了手机网民数量的快速提升。

    家庭接入网络比例超九成 手机微博用户近三分之二

    《报告》显示,在网吧、学校机房等场所接入互联网的网民比例下降幅度较大,其中网吧网民占比下降了5.5%,在学校公共机房上网的网民占比下降了3%,而在家中接入互联网的比例继续走高,有91.7%的网民在家中上网,增幅达到3.4%,个人上网设备持有比例的提升和网络接入条件的改善是导致此现象产生的主要原因。

    截至2012年12月底,我国微博用户规模为3.09亿,较2011年底增长了5873万,网民中的微博用户比例达到54.7%。 手机微博用户规模2.02亿,占所有微博用户的65.6%,接近总体人数三分之二。

    网购和团购保持高增长率 手机端商务应用迅速扩张

    《报告》显示,截至2012年12月,我国网络购物用户规模达到2.42亿,网络购物使用率提升至42.9%。与2011年相比,网购用户增长4807万人,增长率为24.8%。在网民增速逐步放缓的背景下,网络购物应用依然呈现快速的增长势头。团购领域数据显示,我国团购用户数为8327万,使用率提升2.2%达到14.8%,团购用户全年增长28.8%,继续保持相对较高的用户增长率。

    在网络营销受到重视、网民消费观念转变等因素的影响下,不少商家纷纷打破单一经营模式,在传统渠道外开拓网络渠道,以寻求销售的新增长点。传统商家对网络渠道的应用不断深入,传统渠道和网络渠道正在加速融合。

    网络经济快速发展的同时,手机端电子商务类应用也在迅速扩张。网民使用手机进行网络购物相比2011年增长了6.6%,用户量是2011年的2.36倍; 此外,手机团购、手机在线支付、手机网上银行三类用户在手机网民中的比例均有所提升,这三类移动应用的用户规模增速均超过了80%。

    1月15日,中国互联网络信息中心(CNNIC)同时发布了《2012年中国网民消费行为调查报告——3C》(以下简称3C)和《2012年中国网民消费行为调查报告——汽车》(以下简称汽车),“汽车”报告显示,过去一周67%的消费者接触过互联网,在所有媒体中排名第一,互联网已经成为消费者获取汽车信息的首选渠道。而“3C”用户对互联网的使用更加深入,互联网不仅是他们获取产品信息的首选渠道,并且已经成了他们购买产品的重要平台。

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