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鸟哥的 Linux 私房菜-网络基础篇（word简体）.doc

发布时间：2022-06-10 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.82M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    2.5 连上 Internet 前的准备事项 2.5.1 用 IP 上网？主机名上网？DNS 系统？ 2.5.2 一组可以连上 Internet 的必要网络参数 2.6 重点回顾 2.7 本章习题 2.8 参考数据与延伸阅读 2.9 针对本文的建议：http://phorum.vbird.org/viewtopic.php?t=25884 2.1 网络是个什么玩意儿 全世界的人种有很多，人类使用的语言种类也多的很。那如果你想要跟外国人沟通时，除了比手划脚之 外，你要如何跟对方讲话？ 大概只有两种方式啰，一种是强迫他学中文，一种则是我们学他的语言，这 样才能沟通啊。在目前世界上的强势语言还是属于英语系国家， 所以啰，不管是啥人种，只要学好英文， 那么大家都讲英文，彼此就能够沟通了。希望不久的未来，咱们的中文能够成为强势语言啊！ 这个观念延伸到网络上面也是行的通的，全世界的操作系统多的很，不是只有 Windows/Linux 而已，还 有苹果计算机自己的操作系统， Unix like 的操作系统也非常多！那么多的操作系统 (人种) 要如何进 行网络沟通 (语言) 呢？那就得要制订共同遵守的标准才行了。这个标准是由国际组织规范的，你的系 统里面只要提供可以加入该标准的程序代码， 那你就能够透过这个标准与其他系统进行沟通！所以啰， 网络是跨平台的，并不是只有 Linux 才这么做！因此，这部份的资料你学完后，是可以应用在所以操作 系统上面的！观念都相同啊！ 另外，这一个章节旨在引导网络新鲜人快速进入网络的世界，所以鸟哥写的比较浅显一些些，基本上， 还 有一堆网络硬件与通讯协议并没有被包含在这篇短文里头。如果你的求知欲已经高过本章节， 那么请自 行到书局寻找适合你自己的书籍来阅读！当然，你也可以在因特网上面找到你所需要的数据。 在本章最 后的参考数据可以瞧一瞧吶！ 2.1.1 什么是网络 我们都知道，网络就是几部计算机主机或者是网络打印机之类的接口设备， 透过网络线或者是无线网络 的技术，将这些主机与设备连接起来， 使得数据可以透过网络媒体(网络线以及其他网络卡等硬件)来传 输的一种方式。 请你想象一下，如果你家里面只有计算机、打印机、传真机等机器，却没有网络连接这 些硬件， 那么使用上会不会很麻烦？如果将这个场景移到需要工作的办公室时， 计算机的数据无法使 用网络连接到打印机来打印，那是否很伤脑筋呢？ 对吧！光用想的就觉得很麻烦吧！不幸的是，这些麻 烦事在 1970 年代以前，确实是存在的啊！  各自为政的『网络硬件与软件』技术发展： Ethernet & Token-Ring 在 1970 年代前后，为了解决这个烦人的数据传输问题，各主要信息相关的公司都在研究各自的 网络连接技术， 以使自家的产品可以在办公室的环境底下组织起来。其中比较有名的就是全录公 司的 Ethernet 技术， 以及 IBM 研发的 Token-Ring 技术了。但是这些技术有个很大的问题， 那就是它们彼此不认识对方的网络技术！ 也就是说，万一你的办公室购买了整合 Ethernet 技术
    的计算机主机，但是其他的计算机却是使用 IBM 的机器时， 想要在这两者之间进行数据的沟通， 在早期来说那是不可能的。  以『软件』技术将硬件整合： ARPANET & TCP/IP 为了解决上述的网络硬件整合功能，所以在 1960 年代末期美国国防部就开始研究一个可以在这 些不同的网络硬件上面运作的软件技术， 使得不同公司的计算机或数据可以透过这个软件来达成 数据沟通。这个研究由美国国防部尖端研究企画署 (Defense Advanced Research Project Agency, DARPA) 负责，他们将该网络系统称为 ARPANET， 这个咚咚就是目前熟知的 TCP/IP 技术的雏形 了！在 1975 年左右， ARPANET 已可以在常见的 Ethernet 与 Token-Ring 等硬件平台底下互通 数据了。DARPA 在 1980 年正式推出 TCP/IP 技术后， 由于想要推展此项技术，因此与柏克莱 (Berkeley) 大学合作，将 TCP/IP 植入著名的 BSD Unix 系统内， 由于大学乃是未来人才数据 库的培养处，所以， TCP/IP 这项技术便吸引越来越多使用者的投入， 而这种连接网络的技术也 被称之为 Internet (注 1)。  没有任何王法的因特网： Internet 现在我们知道 Internet 就是使用 TCP/IP 的网络连接技术所串联起来的一个网络世界， 而这个 Internet 在 1980 年代之后由于对 email 的需求以及浏览器图形接口的兴起，因此快速的蔓延 在计算机世界中。 但是， Internet 有没有人在管理啊？很不巧的是， Internet 是一个管理相 当松散的所在。 只要你能够使用任何支持 TCP/IP 技术的硬件与操作系统，并且实际连接上网络 后， 你就进入 Internet 的世界了。在该世界当中，没有任何王法的保护，你的实际数据如果接 上 Internet ， 在任何时刻都需要自己保护自己，免得中了『流弹』而受伤啊！ 为甚么说 Internet 没有王法呢？这是因为 Internet 仅是提供一个网络的连接接口， 所以你只 要连接上 Internet 后，全世界都可以任你遨游，不过也因为如此，『跨海』而来的攻击就成了 简单的事件， 简单说，台湾的法律仅适用台湾地区对吧？但是计算机怪客 (cracker) 可以在国 外透过 Internet 对你的主机进行攻击， 我们的法律可管不到国外地区啊！虽然可以透过很多国 际管道来寻求协助，不过，还是很难协助你缉拿凶手的啊。 因此啰，在你的主机要连上 Internet 之前，请先询问自己，真的有需要连上 Internet 吗？^_^  软硬件标准制定的成功带来的影响： IEEE 标准规范 现在我们常常听到『你要上网啊！那你要去买网络卡喔！还得要连接到 Internet 才行啊！』 这 个网络卡就是市面上随处可见的一个适配卡而已，至于 Internet 则是去向 Hinet/Seed net 或 其他网络服务提供公司 (Internet Service Provider, ISP) 申请的账号密码。 问题是，是否就 只有透过网络卡与 Internet 才能上网啊？呵呵！当然不是！其他不同的网络硬件与软件可多着 那！ 不过，最成功的却是以太网络 (Ethernet) 与 Internet ，这是为甚么呢？这两者的技术比 较好吗？ 当然不是！这是因为这两者都被『标准』所支持的缘故(注 2)。 以太网络最初是由全录公司 (Xerox PARC) 所建构出来的，而后透过 DEC, Intel 与 Xerox 合作 将以太网络标准化。 再经由 IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers 注 3) 这个国际著名的专业组织利用一个 802 的项目制定出标准，之后有 19 家公司宣布支持 IEEE 所发布的 802.3 标准， 并且到了 1989 年国际标准化组织 ISO (International Organization for Standard) 将以太网络编入 IS88023 标准， 呵呵！这表示以太网络已经是一项公认的标准
    接口了，如此一来，大家都可以依据这个标准来设定与开发自己的硬件， 只要硬件符合这个标准， 理论上，他就能够加入以太网络的世界，所以，购买以太网络时， 仅需要查看这个以太网络卡支 持哪些标准就能够知道这个硬件的功能有哪些， 而不必知道这个以太网络卡是由哪家公司所制造 的吶。 Tips: 标准真的是个很重要的东西，真要感谢这些维护标准的专业组织。当有公司想要开发 新的硬件时， 它可以参考标准组织所发布与维护的文件资料，透过这些文件数据后， 该公司就知道要制作的硬件需要符合哪些标准， 同时也知道如何设计这些硬件，让 它可以『兼容』于目前的机器，让使用者不会无所适从啊。 包括软件也有标准，早 期 Linux 在开发时就是透过了解 POSIX 这个标准来设计核心的， 也使得 Linux 上 面可以执行大多数的标准接口软件呢！你说，标准是否真的很重要啊！  除了硬件之外，TCP/IP 这个 Internet 的通讯协议也是有标准的，这些标准大部分都以 RFC (Request For Comments, 注 4) 的形式发布标准文件。 透过这些文件的辅助，任何人只要会写 程序语言的话，就有可能发展出自己的 TCP/IP 软件， 并且连接上 Internet 。早期的 Linux 为 了要连接上 Internet ，Linux 团队就自己撰写出 TCP/IP 的程序代码， 透过的就是这些基础文 件的标准依据啊！举例来说 RFC 1122 (注 5) 这个建议文件就指出一些可以联机到 Internet 的 主机应该要注意的相关协议与基本需求， 让想要撰写联机程序的设计师可以有一个指引的标准方 向。 2.1.2 计算机网络组成组件 接下来，让我们来谈谈那么组成计算机网络的组件有哪些呢？这些组件的定义为何啊？我们得要先知道 有哪些硬件嘛！ 接下来才好理解啊。在这里，我们以底下这张联机示意图来解释好了： 图 2.1-1、计算机网络联机示意图
    在上图中，我们主要需要注意到的硬件有哪些呢？大致有底下这些啦：  节点 (node)：节点主要是具有网络地址 (IP) 的设备之称， 因此上面图示中的一般 PC、Linux 服务器、ADSL 调制解调器与网络打印机等，个别都可以称为一个 node ！那中间那个集线器 (hub) 是不是节点呢？因为他不具有 IP ，因此 hub 不是节点。  服务器主机 (server)：就网络联机的方向来说，提供数据以『响应』给用户的主机， 都可以被 称为是一部服务器。举例来说，Yahoo 是个 WWW 服务器，昆山的 FTP (http://ftp.ksu.edu.tw/) 是个文件服务器等等。  工作站 (workstation) 或客户端 (client)：任何可以在计算机网络输入的设备都可以是工作站， 若以联机发起的方向来说，主动发起联机去『要求』数据的，就可以称为是客户端 (client)。举 例来说，一般 PC 打开浏览器对 Yahoo 要求新闻数据，那一般 PC 就是客户端。  网络卡 (Network Interface Card, NIC)：内建或者是外插在主机上面的一个设备， 主要提供网 络联机的卡片，目前大都使用具有 RJ-45 接头的以太网络卡。一般 node 上都具有一个以上的网 络卡， 以达成网络联机的功能。  网络接口：利用软件设计出来的网络接口，主要在提供网络地址 (IP) 的任务。 一张网卡至少可 以搭配一个以上的网络接口；而每部主机内部其实也都拥有一个内部的网络接口，那就是 loopback (lo) 这个循环测试接口！  网络形态或拓朴 (topology)：各个节点在网络上面的链接方式，一般讲的是物理连接方式。 举 例来说，上图中显示的是一种被称为星形联机 (star) 的方式，主要是透过一个中间连接设备，以 放射状的方式连接各个节点的一种形态，这就是一种拓朴。  网关 (route) 或通讯闸 (gateway)：具有两个以上的网络接口， 可以连接两个以上不同的网段 的设备，例如 IP 分享器就是一个常见的网关设备。那上面的 ADSL 调制解调器算不算网关呢？ 其实不太能算，因为调制解调器通常视为一个在主机内的网卡设备，我们可以在一般 PC 上面透 过拨号软件， 将调制解调器仿真成为一张实体网卡 (ppp) ，因此他不太能算是网关设备啦！ 网络设备其实非常多也非常复杂，不过如果以小型企业角度来看，我们能够了解上述图示内各设备的角 色，那应该也足够啰！ 接下来，让我们继续来讨论一下网络范围的大小吧！ 2.1.3 计算机网络区域范围 由于各个节点的距离不同，联机的线材与方式也有所差异，由于线材的差异也导致网络速度的不同，让 网络的应用方向也不一样。 根据这些差异，早期我们习惯将网络的大小范围定义如下：(注 6)  局域网络 (Local Area Network, LAN)： 节点之间的传输距离较近，例如一栋大楼内，或一个学校的校区内。可以使用较为昂贵的联机材 料， 例如光纤或是高质量网络线 (CAT 6) 等。网络速度较快，联机质量较佳且可靠，因此可应
    用于科学运算的丛集式系统、 分布式系统、云端负荷分担系统等。  广域网 (Wide Area Network, WAN)： 传输距离较远，例如城市与城市之间的距离，因此使用的联机媒体需要较为便宜的设备，例如经 常使用的电话线就是一例。 由于线材质量较差，因此网络速度较慢且可靠性较低一些，网络应用 方面大多为类似 email, FTP, WWW 浏览等功能。 除了这两个之外，还有所谓的都会网络 (Metropolitan Area Network, MAN)，不过近来比较少提及，因 此你只要知道有 LAN 及 WAN 即可。这两个名词在很多地方你都可以看的到喔！改天你回家看看你家的 ADSL 调制解调器或 IP 分享器后面的插孔看看，你就能够看到有 WAN 与 LAN 的插孔，现在你就知道为 啥有这两个灯号与插孔了吧。 一般来说，LAN 指的是区域范围较小的环境，例如一栋大楼或一间学校，所以在我们生活周遭有着许许 多多的 LAN 存在。 那这些 LAN 彼此串接在一起，全部的 LAN 串在一块就是一个大型的 WAN 啰！简单 的说，就是这样分。 不过，现在的环境跟以前不一样了，举例来说，前几天刚刚宣布 (2011/07)，光纤的速度已经可以到达 100Mbps/10Mbps 的下载/上传带宽了！再举例来说，台湾的学术网络通通是串在一块的，鸟哥在台南昆 山联机到高雄义守大学下载 CentOS 映像档时，你猜下载的速度有多快？每秒钟可高达 100Mbps 左右！ 这已经是一个内部区网的速度了！所以，用以前的观点来看， 其实对目前的网络环境有点不符现象了。 因此，目前你可以使用『速度』作为一个网络区域范围的评量。 或许现在我们可以说，整个台湾的学术 网络 (TANET, 注 7) 可以视为是一个局域网络呢！ 2.1.4 计算机网络协议： OSI 七层协定 谈完了网络需要制订的标准、网络联机的组件以及网络的范围之后，接下来就是要讲到，那么各个节点 之间是如何沟通讯息的呢？ 其实就是透过标准的通讯协议啦！但是，整个网络连接的过程相当复杂，包 括硬件、软件数据封包与应用程序的互相链接等等， 如果想要写一支将联网全部功能都串连在一块的程 序，那么当某个小环节出现问题时，整只程序都需要改写啊！真麻烦！ 那怎办？没关系，我们可以将整个网络连接过程分成数个阶层 (layer)，每个阶层都有特别的独立的功 能， 而且每个阶层的程序代码可以独立撰写，因为每个阶层之间的功能并不会互相干扰的。 如此一来， 当某个小环节出现问题时，只要将该层级的程序代码重新撰写即可。所以程序撰写也容易，整个网络概 念也就更清晰！ 那就是目前你常听到的 OSI 七层协议 (Open System Interconnection) 的概念啰！ 如果以图示来说，那么这七个阶层的相关性有点像底下这样：
    图 2.1-2、OSI 七层协议各阶层的相关性 依据定义来说，越接近硬件的阶层为底层 (layer 1)，越接近应用程序的则是高层 (layer 7)。 不论是 接收端还是发送端，每个一阶层只认识对方的同一阶层数据。 而整个传送的过程就好像人们在玩整人游 戏一般，我们透过应用程序将数据放入第七层的包裹，再将第七层的包裹放到第六层的包裹内， 依序一 直放到第一层的最大的包裹内，然后传送出去给接收端。接收端的主机就得由第一个包裹开始，依序将 每个包裹拆开， 然后一个一个交给对应负责的阶层来视察！这就是整人游戏...喔！是 OSI 七层协议在 阶层定义方面需要注意的特色。 既然说是包裹，那我们都知道，包裹表面都会有个重要的信息，这些信息包括有来自哪里、要去哪里、 接收者是谁等等， 而包裹里面才是真正的数据。同样的，在七层协议中，每层都会有自己独特的表头数 据 (header)，告知对方这里面的信息是什么， 而真正的数据就附在后头啰！我们可以使用如下的图示 来表示这七层每一层的名字，以及数据是如何放置到每一层的包裹内：
    图 2.1-3、OSI 七层协议数据的传递方式 上图中仔细看每个数据报的部分，上层的包裹是放入下层的数据中，而数据前面则是这个数据的表头。 其中比较特殊的是第二层， 因为第二层 (数据链结层) 主要是位于软件封包 (packet) 以及硬件讯框 (frame) 中间的一个阶层， 他必须要将软件包装的包裹放入到硬件能够处理的包裹中，因此这个阶层又 分为两个子层在处理相对应的数据。 因为比较特殊，所以您瞧瞧，第二层的数据格式比较不一样喔，尾 端还出现一个检查码哩～ 每一个阶层所负责的任务是什么呢？简单的说，每一层负责的任务如下：(注 6, 注 8, 注 9) 分层 Layer 1 物理层 Physical Layer Layer 2 数据链结层 Data-Link Layer 负责内容 由于网络媒体只能传送 0 与 1 这种位串，因此物理层必须定义所使用的媒 体设备之电压与讯号等， 同时还必须了解数据讯框转成位串的编码方式， 最后连接实体媒体并传送/接收位串。 这一层是比较特殊的一个阶层，因为底下是实体的定义，而上层则是软件封 装的定义。因此第二层又分两个子层在进行数据的转换动作。 在偏硬件媒 体部分，主要负责的是 MAC (Media Access Control) ，我们称这个数据报 裹为 MAC 讯框 (frame)， MAC 是网络媒体所能处理的主要数据报裹，这也 是最终被物理层编码成位串的数据。MAC 必须要经由通讯协议来取得媒体的 使用权，目前最常使用的则是 IEEE 802.3 的以太网络协议。详细的 MAC 与 以太网络请参考下节说明。 至于偏向软件的部分则是由逻辑链接层 (logical link control, LLC) 所 控制，主要在多任务处理来自上层的封包数据 (packet) 并转成 MAC 的格 式， 负责的工作包括讯息交换、流量控制、失误问题的处理等等。 Layer 3 这一层是我们最感兴趣的啰，因为我们提及的 IP (Internet Protocol) 就
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