項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

1、 課程內(nèi)容課程內(nèi)容項(xiàng)目項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 1項(xiàng)目項(xiàng)目2 網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃2項(xiàng)目項(xiàng)目3 局域網(wǎng)技術(shù)局域網(wǎng)技術(shù)3項(xiàng)目項(xiàng)目4 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)4項(xiàng)目項(xiàng)目5 Windows XP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置與應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)設(shè)置與應(yīng)用5項(xiàng)目項(xiàng)目6 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)6項(xiàng)目項(xiàng)目7 網(wǎng)絡(luò)安全管理網(wǎng)絡(luò)安全管理7項(xiàng)目項(xiàng)目8 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)8項(xiàng)目項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 在人類歷史中，幾項(xiàng)技術(shù)對(duì)信息的傳播起著關(guān)鍵作用 ： 第1項(xiàng)造紙技術(shù) 第2項(xiàng)印刷技術(shù) 第3項(xiàng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 一一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用二二計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 從本質(zhì)上說，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的結(jié)合體。從硬件上看，

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與傳輸媒體組成。傳輸媒體把終端設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連結(jié)在一起。數(shù)據(jù)通常由終端設(shè)備產(chǎn)生，經(jīng)多個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)后到達(dá)目的終端設(shè)備。 終端設(shè)備因?yàn)樘幱诰W(wǎng)絡(luò)的末端而得名。終端設(shè)備一般是各種計(jì)算機(jī)，包括PC、服務(wù)器、筆記本電腦、掌上電腦；手機(jī)、游戲機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理等智能設(shè)備連入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，也成為終端設(shè)備。終端設(shè)備不依賴其他設(shè)備能夠獨(dú)立運(yùn)行，因此也稱為主機(jī)（host）。為照顧讀者習(xí)慣，本書一律用“計(jì)算機(jī)”指代“終端設(shè)備”。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備位于網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，起到連接和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的作用，主要有集線器（hub）、交換機(jī)（switch）和路由器（router）。集線器與交換機(jī)一般用于局域網(wǎng)，現(xiàn)在集線器已經(jīng)淘

3、汰；路由器一般用于互聯(lián)不同的網(wǎng)絡(luò)，使得不同網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的計(jì)算機(jī)能夠互相通信，形成一個(gè)更大的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通稱為結(jié)點(diǎn)（node）。 傳輸媒體連接了計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使網(wǎng)絡(luò)成為一個(gè)整體。傳輸媒體分為導(dǎo)向和非導(dǎo)向兩大類。導(dǎo)向媒體包括光纖與雙絞線；非導(dǎo)向媒體則指無線電波，如地面微波接力通信、衛(wèi)星通信等。雙絞線一般用在室內(nèi)和近距離傳輸，光纖用于室外及遠(yuǎn)距離傳輸。在不便使用導(dǎo)向媒體的地方，可以使用非導(dǎo)向媒體。 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上連接傳輸媒體的插口的英文名稱是interface，有的文獻(xiàn)翻譯為端口，有的文獻(xiàn)翻譯為接口。但端口這個(gè)詞在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中還有另外的含義，為避免混淆，本書使用接口這個(gè)名稱。 三三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

4、的定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有多種定義。本書采用如下定義：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一些互相連接的、能共享資源的自治的計(jì)算機(jī)的集合。 其含義包含三個(gè)方面： 1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)是互相連接的，這是通過傳輸媒體與和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。最簡單的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是兩臺(tái)計(jì)算機(jī)直接連接在一起，兩點(diǎn)一線，這時(shí)候不需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；如果有更多計(jì)算機(jī)，就需要用到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)能夠共享資源，這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存在的目的。資源包括軟件資源，也包括硬件資源。軟件資源主要是各類文件與數(shù)據(jù)，如文本文件、音樂文件、電影文件、程序文件等；硬件資源包括打印機(jī)、CPU等。打印機(jī)連接在網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)計(jì)算機(jī)上并共享，其他計(jì)算機(jī)就也可以使用了。也有專用的網(wǎng)

5、絡(luò)打印機(jī)，它具有網(wǎng)卡，可以直接連接在網(wǎng)絡(luò)上。 3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)是自治的。自治是指不依賴其他計(jì)算機(jī)能夠獨(dú)立地運(yùn)行，如果一臺(tái)計(jì)算機(jī)關(guān)機(jī)了，其他計(jì)算機(jī)就不能正常運(yùn)行，這就不是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。在計(jì)算機(jī)發(fā)展的早期，計(jì)算機(jī)都是主機(jī)-終端模式，一臺(tái)主機(jī)（可能是巨型機(jī)、大型機(jī)、中型機(jī)或小型機(jī)）連著很多臺(tái)終端，終端沒有任何計(jì)算能力，僅有輸入輸出能力，所有的計(jì)算都在主機(jī)上完成，這就不是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 四四早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)起源于美國； 20世紀(jì)50年代初，美國軍方進(jìn)行了計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)結(jié)合的首次嘗試； 后來，隨著計(jì)算機(jī)的普及和應(yīng)用的發(fā)展，出現(xiàn)了多臺(tái)計(jì)算機(jī)互聯(lián)的需求； 1969年，美國國防部高級(jí)研究計(jì)

6、劃局提出ARPANET 計(jì)劃； 1984年，ARPANET分解為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)，一個(gè)仍稱為ARPANET，作為民用科研網(wǎng)，另一個(gè)成為軍用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)； 1986年美國國家科學(xué)基金會(huì)建立了美國國家科學(xué)基金網(wǎng)NSFNET，后改名為因特網(wǎng)。n 在我國，最早著手建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的是鐵道部。1987年中國的第一封電子郵件通過因特網(wǎng)發(fā)往德國。1989年我國第一個(gè)公用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)CNPAC建成，1993年9月擴(kuò)建為CHINAPAC。鐵道、公安、銀行、軍隊(duì)以及其他一些部門也相繼建立了各自的專用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。1994年4月20日我國正式連入因特網(wǎng)。同年5月中國科學(xué)院高能物理研究所設(shè)計(jì)了我國第一個(gè)萬維網(wǎng)服務(wù)器，此后計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

7、在中國迅速普及。n 中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（China Education and Research Network，CERNET）簡稱教育網(wǎng)，始建于1994年，是由國家投資建設(shè)，教育部負(fù)責(zé)管理，清華大學(xué)等高等學(xué)校承擔(dān)建設(shè)和運(yùn)行的全國性學(xué)術(shù)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，是全國最大的公益性計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。CERNET是全國第一個(gè)IPv4主干網(wǎng)，目前全國絕大多數(shù)高校都已接入了CERNET。2004年3月，CERNET2試驗(yàn)網(wǎng)開通，這是中國第一個(gè)IPv6主干網(wǎng)，也是世界上規(guī)模最大的純IPv6網(wǎng)，標(biāo)志著中國下一代互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)拉開了序幕。五五計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化工作 制訂計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)國際標(biāo)準(zhǔn)的主要有以下幾個(gè)組織： 1國際標(biāo)

8、準(zhǔn)化組織 2電氣和電子工程師協(xié)會(huì) 3國際電信聯(lián)盟 4因特網(wǎng)協(xié)會(huì) 項(xiàng)目項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 1局域網(wǎng) 2城域網(wǎng) 3廣域網(wǎng)4互聯(lián)網(wǎng) 一一按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍分類 1公用網(wǎng)（public network）2專用網(wǎng) 二二按網(wǎng)絡(luò)的使用者分類1星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 3總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 4環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 5網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 三三按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 項(xiàng)目項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 分層能夠?qū)⒁粋€(gè)復(fù)雜的問題分解為若干個(gè)較小的簡單問題，在計(jì)算機(jī)世界中，分層是一種常用的方法，它在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、程序設(shè)計(jì)等多方面都有著廣泛的應(yīng)用。就是在其他學(xué)科與現(xiàn)實(shí)世界

9、中，分層同樣無處不在，會(huì)計(jì)中有總賬、細(xì)目賬；當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)電子產(chǎn)品或機(jī)械產(chǎn)品時(shí)，也要有總體設(shè)計(jì)、概要設(shè)計(jì)與詳細(xì)設(shè)計(jì)；在政府中，也有部、局、處、科之分。 一一分層的目的與意義二二計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的五層結(jié)構(gòu)5.應(yīng)用層4.運(yùn)輸層3.網(wǎng)絡(luò)層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層實(shí)用的5層體系結(jié)構(gòu) 1物理層（physical layer） 計(jì)算機(jī)世界采用二進(jìn)制，只用0與1這兩個(gè)二進(jìn)制位（bit），就能表達(dá)所有內(nèi)容，無論是文本、程序，還是音樂、電影。因此計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)只需要能傳輸大量的0與1即可。但如何傳輸卻是個(gè)復(fù)雜的問題，早期使用同軸電纜，現(xiàn)在普遍使用雙絞線與光纖。這些傳輸媒體中傳輸?shù)氖请娕c光，如何表示0與1呢？另外，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)

10、設(shè)備如何與傳輸媒體連接？這些都是物理層要解決的問題。概括地說，物理層的任務(wù)就是傳輸位流。 2數(shù)據(jù)鏈路層（data link layer） 數(shù)據(jù)鏈路層也可簡稱為鏈路層。當(dāng)兩個(gè)結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)可能是計(jì)算機(jī)，也可能是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）使用一根導(dǎo)線相連時(shí)，它們兩者間的通信非常簡單。可是在無線情況下，若兩個(gè)結(jié)點(diǎn)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)將會(huì)沖突而被破壞?；蚴窃谟芯€方式下，采用廣播式的通信方式，也會(huì)有沖突發(fā)生。這些問題由數(shù)據(jù)鏈路層負(fù)責(zé)解決。概括地說，數(shù)據(jù)鏈路層的任務(wù)是負(fù)責(zé)相鄰結(jié)點(diǎn)間的通信。 3網(wǎng)絡(luò)層（network layer） 當(dāng)數(shù)據(jù)從一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)往另一臺(tái)計(jì)算機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如何知道數(shù)據(jù)是發(fā)往哪臺(tái)計(jì)算機(jī)的？如果去目的

11、計(jì)算機(jī)存在著不同的路徑，傳輸數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)該選擇哪條？選擇的依據(jù)是什么？這些都是網(wǎng)絡(luò)層要解決的問題。概括地說，網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)是為數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中選擇一條合適的路徑。 4運(yùn)輸層（transport layer） 一臺(tái)計(jì)算機(jī)中能夠同時(shí)運(yùn)行多個(gè)程序，這種運(yùn)行著的程序稱為進(jìn)程，如一個(gè)瀏覽器、一個(gè)QQ聊天窗口。想象一位性急的同學(xué)打開了十多個(gè)瀏覽器窗口，同時(shí)還在QQ聊天，BT也在下載最新的電影，如此眾多的進(jìn)程都使用同一網(wǎng)卡收發(fā)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是如何由網(wǎng)卡正確分配到不同進(jìn)程去的？瀏覽器、QQ、BT都工作正常，沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)混亂現(xiàn)象。另外，網(wǎng)絡(luò)不是萬無一失的，傳輸過程中數(shù)據(jù)出錯(cuò)或丟失怎么辦？這些都是運(yùn)輸層要解決的問題。概括地說，

12、運(yùn)輸層的任務(wù)是負(fù)責(zé)不同計(jì)算機(jī)中兩個(gè)進(jìn)程間的通信。 5應(yīng)用層（application layer） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)存在的目的是為了使用。不能使用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)沒有存在的意義。應(yīng)用層就是為了讓用戶能夠使用網(wǎng)絡(luò)，如瀏覽網(wǎng)頁、QQ聊天、收發(fā)電子郵件、利用BT下載電影、玩網(wǎng)絡(luò)游戲，這些提供實(shí)用功能的程序稱為應(yīng)用。如此眾多的應(yīng)用如何合理地設(shè)計(jì)，如何能夠高效地為用戶提供良好的服務(wù)就是應(yīng)用層的任務(wù)。 7.應(yīng)用層6表示層5.會(huì)話層4.運(yùn)輸層3.網(wǎng)絡(luò)層1.物理層2.數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層運(yùn)輸層網(wǎng)際層網(wǎng)絡(luò)接口層OSI體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)5.應(yīng)用層4.運(yùn)輸層3.網(wǎng)絡(luò)層2.數(shù)據(jù)鏈路層1.物理層5層體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

13、比較三三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要概念 1實(shí)體（entity） 指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中參與發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的硬件或軟件進(jìn)程。一個(gè)網(wǎng)卡、一個(gè)瀏覽器窗口都是實(shí)體。不同的層有不同的實(shí)體，位于不同計(jì)算機(jī)中同一層內(nèi)的實(shí)體稱為對(duì)等實(shí)體。例如，發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)的實(shí)體與接收數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層內(nèi)的實(shí)體就是對(duì)等實(shí)體。 2服務(wù)（service） 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，除物理層外，每層的實(shí)體需要其下一層實(shí)體的幫助才能完成數(shù)據(jù)的傳輸。這種下層實(shí)體提供給上層實(shí)體使用的功能稱為服務(wù)。服務(wù)通常通過函數(shù)調(diào)用來實(shí)現(xiàn)。 3協(xié)議（protocol） 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，位于不同計(jì)算機(jī)內(nèi)的同層對(duì)等實(shí)體需要很多規(guī)則才能正常通信。協(xié)議規(guī)定了兩個(gè)對(duì)等實(shí)體進(jìn)行通信時(shí)的數(shù)

14、據(jù)格式，以及在收發(fā)數(shù)據(jù)時(shí)及其他事件發(fā)生時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作。 4協(xié)議數(shù)據(jù)單元（protocol data unit，PDU） 某層實(shí)體處理數(shù)據(jù)的單位稱為該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元。物理層的PDU就是位；數(shù)據(jù)鏈路層的PDU稱為幀（frame）；網(wǎng)絡(luò)層的PDU稱為數(shù)據(jù)報(bào)（datagram）；運(yùn)輸層的PDU稱為報(bào)文段（segment）；應(yīng)用層的PDU稱為報(bào)文（message）。另外，無論哪一層的PDU，都可以籠統(tǒng)地用分組（packet）或包來稱呼。 5封裝與拆封（encapsulation and decapsulation）電信號(hào)或光信號(hào)發(fā)送計(jì)算機(jī)H2應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4H3物理層1001111010010100

15、111數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4H3網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5應(yīng)用層接收計(jì)算機(jī)H2應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4H3物理層1001111010010100111數(shù)據(jù)鏈路層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4H3網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5H4運(yùn)輸層應(yīng)用層數(shù)據(jù)H5應(yīng)用層傳輸媒體封裝與拆封的過程 項(xiàng)目項(xiàng)目1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 電路交換（circuit switching）是目前電話網(wǎng)絡(luò)使用的技術(shù)。在電話網(wǎng)絡(luò)中，電話機(jī)由電話交換機(jī)與通信線路連接。打電話時(shí)，首先要撥打?qū)Ψ教?hào)碼，對(duì)話接聽后開始通話，通話完畢后掛機(jī)。這可以總結(jié)為3個(gè)步驟：建立連接通信拆除連接。 一一電路交換電話網(wǎng)絡(luò)的電路交換 電路交換不能用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) ，故產(chǎn)生了分組交換。數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是幀；網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元是數(shù)據(jù)報(bào)；