第一章計(jì)算機(jī)組網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述要點(diǎn)課件

1、計(jì)算機(jī)組網(wǎng)技術(shù)12第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 3學(xué)習(xí)目標(biāo) 理解OSI參考模型的結(jié)構(gòu)掌握TCP/IP參考模型結(jié)構(gòu)了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類掌握IPv4的地址的組成、分類和子網(wǎng)劃分的方法掌握用VLSM的計(jì)算子網(wǎng)的方法了解IPv6的基本概念4主要章節(jié)1.1 OSI參考模型 1.2 TCP/IP參考模型 1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1.4 IP地址 5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義 以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來(lái)的自治計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合 即利用通信設(shè)備和通信線路，將地理位置分散的、具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。 61.1 OSI參考模型 1984年國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 ISO正式

2、頒布了OSI RM（Open System Interconnection Basic Reference Model，開放系統(tǒng)互連基本參考模型）標(biāo)準(zhǔn)，即著名的OSI七層模型。 OSI參考模型是一個(gè)純理論分析的參考模型，而非實(shí)際的網(wǎng)絡(luò) 該標(biāo)準(zhǔn)的制定和完善大大加速了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 71.1.1 OSI參考模型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn)。 (1)各層的功能明確，并且相互獨(dú)立，可以阻止因?yàn)槟骋粚拥母淖兯鸬钠渌麑拥母淖儭?(2)在不同的層之間提供標(biāo)準(zhǔn)接口，便于公司集中精力進(jìn)行某一層的產(chǎn)品開發(fā)，通過(guò)接口和其他公司開發(fā)的產(chǎn)品協(xié)調(diào)工作，有利于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和產(chǎn)品優(yōu)化，更好地體現(xiàn)了開放性和標(biāo)準(zhǔn)化，并確保

3、不同類型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間具有更好的兼容性和互操作性，。 (3)通過(guò)分層，可以將網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)分解為若干相對(duì)簡(jiǎn)單的小便于學(xué)習(xí)和研究。OSI的每層都有自己的功能集，層與層之間既保持相互獨(dú)立，又相互依靠，避免一個(gè)協(xié)議層的技術(shù)或功能變化而影響相鄰的其他層。891.1.2. OSI的分層模型 1 物理層（Physical Layer） 物理層，位于OSI最底層，直接與傳輸介質(zhì)相連主要作用是在傳輸介質(zhì)上傳送各種數(shù)據(jù)的比特流規(guī)定了介質(zhì)的物理和電氣屬性，連接器的機(jī)械性能、電氣信號(hào)特性、信號(hào)功能特性以及交換電路的規(guī)程特性 物理層包括物理上鏈接網(wǎng)絡(luò)的媒介（如線纜、接口），在物理層傳輸電器信號(hào)的載體稱為位或比

4、特流。101.1.2. OSI的分層模型 2 數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer） 為網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)，主要作用是把從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)分割成數(shù)據(jù)幀。 數(shù)據(jù)幀中包含物理地址，即MAC地址、控制碼、數(shù)據(jù)及校驗(yàn)碼等信息。該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為幀（Frame）。 111.1.2. OSI的分層模型 3 網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer） 網(wǎng)絡(luò)層為傳輸層提供服務(wù)，協(xié)議數(shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)報(bào)，也稱分組，主要作用確保每一個(gè)分組能夠從源端傳送到目的端。網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議，主要包括Internet協(xié)議(IP )、網(wǎng)間分組交換（IPX）、Apple計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（AppleTalk）等 該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為數(shù)據(jù)報(bào)，或分組(

5、Packet) 121.1.2. OSI的分層模型 4 傳輸層（Transport Layer）為終端設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信定義了分段、傳輸和重組服務(wù)，負(fù)責(zé)將報(bào)文準(zhǔn)確、可靠、有順序地從源端傳送到目的端 包括傳輸控制協(xié)議TCP和用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議UDP該層的協(xié)議數(shù)據(jù)單元為段（Segment） 131.1.2. OSI的分層模型 5 會(huì)話層（Session Layer） 負(fù)責(zé)會(huì)話的控制和同步。負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)中的兩節(jié)點(diǎn)之間建立、維持和終止通信。 會(huì)話層的功能包括：建立通信鏈接，保持會(huì)話過(guò)程通信鏈接的暢通，同步兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)話，決定通信是否被中斷以及通信中斷時(shí)決定從何處重新發(fā)送。 141.1.2. OSI的分層

6、模型 6 表示層（Presentation Layer） 對(duì)應(yīng)用層數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼與轉(zhuǎn)換，提供數(shù)據(jù)的解碼和編碼，對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮和解壓。它是應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)之間的翻譯官，在表示層，數(shù)據(jù)將按照網(wǎng)絡(luò)能理解的方案進(jìn)行格式化；這種格式化也因所使用網(wǎng)絡(luò)的類型不同而不同。 151.1.2. OSI的分層模型 7 應(yīng)用層（Application Layer）該層為應(yīng)用程序提供接口，從而使得應(yīng)用程序能夠使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。常見的應(yīng)用層協(xié)議包括：FTP、SMTP、Telnet協(xié)議等 161.1.3. OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸 171.2 TCP/IP參考模型 傳輸控制協(xié)議/Internet協(xié)議（T

7、ransmission Control Protocol，TCP/IP）是在20世紀(jì)70年代作為美國(guó)國(guó)防部（DoD)研究項(xiàng)目的一部分提出來(lái)的，其目的想讓分組在任何時(shí)間，任何情況下，從任何地方到達(dá)任何目標(biāo)位置。 TCP/IP協(xié)議已成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)事實(shí)上的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)，已成為業(yè)內(nèi)公認(rèn)的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。 181.2.1 TCP/IP參考模型簡(jiǎn)介 1. TCP/IP參考模型 191.2.1 TCP/IP參考模型簡(jiǎn)介2. 數(shù)據(jù)的封裝和解封裝封裝 封裝(Encapsulation)就是在數(shù)據(jù)傳輸之前，在上一層的數(shù)據(jù)前面添上必要的協(xié)議信息，即報(bào)頭。有些情況也會(huì)在尾部添加報(bào)尾。這就是所謂的封裝。 當(dāng)數(shù)據(jù)沿著TCP

8、IP參考模型結(jié)構(gòu)向下傳遞時(shí)，會(huì)給數(shù)據(jù)添上數(shù)據(jù)報(bào)頭和報(bào)尾。報(bào)頭和報(bào)尾包含控制信息，以確保數(shù)據(jù)能夠正確傳送到接收方。封裝包括下列幾個(gè)步驟。(1)創(chuàng)建數(shù)據(jù)：例如，用戶發(fā)送電子郵件時(shí)，郵件中的字母、數(shù)字字符需要轉(zhuǎn)換為能夠在網(wǎng)絡(luò)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。(2)在傳輸層將數(shù)據(jù)分段：為每個(gè)數(shù)據(jù)段都添加一個(gè)傳輸層報(bào)頭。(3)在網(wǎng)絡(luò)層添加IP地址信息：將傳輸層收到的數(shù)據(jù)分段，放人數(shù)據(jù)報(bào)(Packet)或分組中。(4)在數(shù)據(jù)鏈路層添加幀頭和幀尾：每臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(包括發(fā)送端主機(jī))都會(huì)將數(shù)據(jù)報(bào)添加幀頭和幀尾，封裝為幀。(5)在物理層將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可以傳輸?shù)谋忍兀簽榱嗽诮橘|(zhì)上傳輸，幀被轉(zhuǎn)換為只包含1和0的比特流。 2)解封裝 在目的端

9、的設(shè)備接收到0、1比特流，將進(jìn)行解封裝(DeEncapsulation)。其過(guò)程和封裝過(guò)程正好相反。當(dāng)比特流到達(dá)數(shù)據(jù)鏈路層，將檢查目標(biāo)MAC地址是否和本設(shè)備的MAC地址相匹配，如果一致，將剝離幀頭和幀尾，然后將數(shù)據(jù)上傳至網(wǎng)絡(luò)層。如果MAC地址不一致，則丟棄該幀。網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層收到數(shù)據(jù)后也會(huì)執(zhí)行一個(gè)解封裝的過(guò)程，直到數(shù)據(jù)到達(dá)應(yīng)用層。2021數(shù)據(jù)封裝的過(guò)程221.2.2 網(wǎng)絡(luò)接口層 網(wǎng)絡(luò)接口層又稱為主機(jī)到網(wǎng)絡(luò)層該層定義了計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是如何訪問(wèn)物理介質(zhì)，向另一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備發(fā)送0、1比特流。網(wǎng)絡(luò)接口層與OSI參考模型中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層相對(duì)應(yīng)，包括局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)。 231.2.3 網(wǎng)際互聯(lián)層

10、網(wǎng)際互聯(lián)層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸該層使用網(wǎng)絡(luò)層地址，即IP地址來(lái)選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂骄W(wǎng)際互聯(lián)層對(duì)應(yīng)OSI參考模型的網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)際互聯(lián)層定義了許多協(xié)議，主要包括網(wǎng)際協(xié)議(Internet Protocol，IP)、地址解析協(xié)議(Address Resolution Protocol，ARP)、反向地址解析協(xié)議(Reverse Address Resolution Protocol，RARP)和互聯(lián)網(wǎng)控制報(bào)文協(xié)議(Internet Control Message Protocol，ICMP)。決定最佳路徑和分組交換都是在該層完成。241.2.4 傳輸層 傳輸層對(duì)應(yīng)于OSI參考模型的傳輸層，主要提供端到端的數(shù)據(jù)

11、傳輸服務(wù)。 1. 傳輸控制協(xié)議（TCP協(xié)議） 2. 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議（UDP協(xié)議） 3. 端口號(hào) 251.2.4 傳輸層1. TCP協(xié)議 TCP提供一種可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)TCP通過(guò)三次握手機(jī)制、序列號(hào)、確認(rèn)號(hào)和滑動(dòng)窗口來(lái)實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。26TCP “三次握手” 圖中Seq代表TCP段首部中的“序號(hào)（Sequence Number）”：是TCP段所發(fā)送的數(shù)據(jù)部分第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)。在TCP傳送的數(shù)據(jù)流中，每一個(gè)字節(jié)都有一個(gè)序號(hào)。建立連接時(shí)，發(fā)送方將初始序號(hào)（Initial Sequence Number, ISN）填寫到第一個(gè)發(fā)送的TCP段序號(hào)中。圖中Ack代表TCP段首部中的“確認(rèn)號(hào)”：是

12、期望收到對(duì)方下次發(fā)送的數(shù)據(jù)的第一個(gè)字節(jié)的序號(hào)，也就是期望收到的下一個(gè)TCP段的首部中的序號(hào)，等于已經(jīng)成功收到的TCP段的最后一個(gè)字節(jié)序號(hào)加1。確認(rèn)號(hào)在ACK標(biāo)志為1時(shí)有意義，除了主動(dòng)發(fā)起連接的第一個(gè)TCP段不設(shè)置ACK標(biāo)志外，其后發(fā)送的TCP段都會(huì)設(shè)置ACK標(biāo)志。三次握手的具體過(guò)程闡述如下：1.客戶端主動(dòng)與服務(wù)器聯(lián)系，TCP首部控制位中的SYN設(shè)置為1，發(fā)送帶有SYN的TCP段，并把初始序號(hào)告訴對(duì)方。2. 服務(wù)器端收到帶有SYN的報(bào)文，記錄客戶端的初始序號(hào)，選擇自己的初始序號(hào)，設(shè)置控制位中的SYN和ACK。因?yàn)镾YN占用一個(gè)序號(hào)，所以確認(rèn)序號(hào)設(shè)置為客戶端的初始序號(hào)加1，對(duì)客戶端的SYN進(jìn)行確認(rèn)

13、。3. 服務(wù)器端的報(bào)文到達(dá)客戶端，客戶端設(shè)置ACK控制位，并把確認(rèn)號(hào)設(shè)為服務(wù)器的初始序號(hào)加1，以確認(rèn)服務(wù)器的SYN報(bào)文段，這個(gè)報(bào)文只是確認(rèn)信息，告訴服務(wù)器已經(jīng)成功建立了連接。271.2.4 傳輸層2. UDP協(xié)議UDP是一種無(wú)連接、不可靠的傳輸層協(xié)議，數(shù)據(jù)報(bào)在發(fā)送過(guò)程中不需要建立連接。 UDP不提供重傳和流量控制機(jī)制，開銷小，延遲少UDP是音頻、視頻流和VoIP等實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用程序的首選281.2.4 傳輸層3. 端口號(hào)端口是每個(gè)數(shù)據(jù)段內(nèi)用于跟蹤特定會(huì)話和所需目標(biāo)服務(wù)的數(shù)字標(biāo)識(shí)符。TCP和UDP報(bào)頭中的端口號(hào)字段占16位，端口編號(hào)的取值范圍是從065535。01023為公認(rèn)端口，用于特定的

14、應(yīng)用程序。 29常用的應(yīng)用層協(xié)議及對(duì)應(yīng)的的端口號(hào) 301.2.5 應(yīng)用層 HTTP協(xié)議 即超文本傳輸協(xié)議，是一種Internet的基本協(xié)議，用于傳輸WWW網(wǎng)頁(yè)文件。 FTP協(xié)議 即文件傳輸協(xié)議，是一種可靠的、面向連接的服務(wù)，用于客戶端和服務(wù)器之間的文件傳輸。 311.2.5 應(yīng)用層-2TELNET協(xié)議 是遠(yuǎn)程登錄協(xié)議，也稱為遠(yuǎn)程終端訪問(wèn)協(xié)議，用于遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。 SMTP/POP協(xié)議 SMTP是簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議，用于傳輸郵件及其附件信息。 電子郵件客戶端使用POP協(xié)議從電子郵件服務(wù)器接收電子郵件消息。常用的POP3指的是第三版郵局協(xié)議。 321.2.5 應(yīng)用層-3DNS 即域名服務(wù)器

15、，負(fù)責(zé)將主機(jī)名連同域名轉(zhuǎn)換為IP地址。 DHCP 即動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議，主要作用是為客戶機(jī)分配動(dòng)態(tài)的IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)以及其它IP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，從而提供安全、可靠的TCP/IP網(wǎng)絡(luò)配置。 331.2.6 TCP/IP模型和OSI模型的異同點(diǎn) 1. 相似點(diǎn)都采用分層的結(jié)構(gòu)具有相似的傳輸層和網(wǎng)絡(luò)層功能2. 不同點(diǎn) OSI模型上三層的功能與TCP/IP模型的應(yīng)用層功能對(duì)應(yīng)。 OSI模型的底下兩層論述處理物理網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)以及本地網(wǎng)絡(luò)主機(jī)之間的比特傳輸。 TCP/IP模型基于實(shí)際制定的協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)，而OSI模型并沒有實(shí)際的協(xié)議341.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 按照網(wǎng)絡(luò)覆蓋的的地理范圍可分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)；

16、按照網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為星形、總線形、環(huán)形、樹形和網(wǎng)狀形等；351.3.1 按網(wǎng)絡(luò)的地理覆蓋范圍分類 1. 局域網(wǎng)（LAN， Local Area Network） 指一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)，或者一組相互連接、接受統(tǒng)一管理的本地網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)有限的地理范圍內(nèi)進(jìn)行資源共享和信息交換，覆蓋范圍一般在幾公里以內(nèi)。 局域網(wǎng)通常使用以太網(wǎng)或無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，具有高數(shù)據(jù)傳輸速率（10Mbps10Gbps）、低誤碼率、組建方便、使用靈活等特點(diǎn)。361.3.1 按網(wǎng)絡(luò)的地理覆蓋范圍分類 2.廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）地理覆蓋范圍可以從幾十公里到幾千

17、公里利用分組交換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無(wú)線分組交換網(wǎng)將分布于不同地理位置的LAN互連起來(lái)。Internet（互聯(lián)網(wǎng)）已成為全球最大的廣域網(wǎng)。廣域網(wǎng)的特點(diǎn)：傳輸距離遠(yuǎn)，通信速率比局域網(wǎng)低，誤碼率比局域網(wǎng)高。371.3.1 按網(wǎng)絡(luò)的地理覆蓋范圍分類 3.城域網(wǎng) （MAN，Metropolitan Area Network）覆蓋的地理范圍介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，其目的是在一個(gè)較大的地理區(qū)域內(nèi)提供數(shù)據(jù)，其范圍可覆蓋一個(gè)城市或幾十千米內(nèi)多個(gè)LAN。目前，城域網(wǎng)以寬帶光傳輸網(wǎng)為平臺(tái)，以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形和視頻等多種信息傳輸?shù)姆?wù)。381.3.2 按網(wǎng)絡(luò)傳

18、輸技術(shù)分類1. 廣播式網(wǎng)絡(luò) 所有聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)都共享一個(gè)公共信道。在廣播通信信道中，多個(gè)結(jié)點(diǎn)共享一個(gè)通信信道，結(jié)點(diǎn)以廣播的形式發(fā)布信息，一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息被其他所有結(jié)點(diǎn)接收。局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)中的無(wú)線、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)基本上采用廣播式的通信技術(shù) 。2. 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò) 在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)中，兩臺(tái)終端設(shè)備通過(guò)連接的中間結(jié)點(diǎn)和線路進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)。從源端到目的端可能存在多條路徑，需要通過(guò)路由選擇算法來(lái)選擇最佳路徑。廣域網(wǎng)基本上采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信技術(shù)。391.3.3 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 拓?fù)鋵W(xué)：基于圖論，將網(wǎng)絡(luò)中的實(shí)體抽象為與其大小、形態(tài)無(wú)關(guān)的點(diǎn)、將連接實(shí)體的線路抽象成線，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)

19、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌阂猛負(fù)鋵W(xué)中研究與大小、形狀無(wú)關(guān)的點(diǎn)、線關(guān)系的方法，把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)和通信設(shè)備抽象為一個(gè)點(diǎn)，把傳輸介質(zhì)抽象為一條線，由點(diǎn)和線組成的幾何圖形就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用以反映網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。廣播式網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有3種：總線型、環(huán)型和星型。40點(diǎn)對(duì)點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有4種：星型、樹型、環(huán)型和網(wǎng)狀型1. 總線型拓?fù)?Bus Topology)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過(guò)相應(yīng)的硬件接口連接到一條稱為總線的公共傳輸介質(zhì)上，該公共傳輸媒體稱為總線。任何一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送的信號(hào)都沿著總線傳播，能被所有其他站點(diǎn)所接收。41總線型拓?fù)涫疽鈭D總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常包含以下特點(diǎn)。(1)所有結(jié)點(diǎn)都通過(guò)網(wǎng)卡

20、直接連接到一條作為公共傳輸介質(zhì)的總線上。(2)總線通常采用雙絞線或同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。(3)所有結(jié)點(diǎn)都可以通過(guò)總線發(fā)送或接收數(shù)據(jù)，但一段時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)總線發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)結(jié)點(diǎn)通過(guò)總線傳輸介質(zhì)以“廣播”方式發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，其他的結(jié)點(diǎn)只能以“收聽”方式接收數(shù)據(jù)。 (4)由于總線作為公共傳輸介質(zhì)為多個(gè)結(jié)點(diǎn)共享，就有可能出現(xiàn)同一時(shí)刻有兩個(gè)或兩個(gè)以上結(jié)點(diǎn)通過(guò)總線發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，因此會(huì)出現(xiàn)“沖突”(Collision)導(dǎo)致傳輸失敗。沖突現(xiàn)象如下所示。總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)分析：優(yōu)點(diǎn)是：連接形式簡(jiǎn)單，布線簡(jiǎn)單，成本低廉，易于擴(kuò)充，增加或減少用戶比較方便。缺點(diǎn)是：傳輸能力低，總線的故障會(huì)導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓，

21、故障診斷和隔離較困難，增加或撤銷結(jié)點(diǎn)時(shí)會(huì)使網(wǎng)絡(luò)發(fā)生暫時(shí)中斷。2.星型拓?fù)洌?Star Topology)是局域網(wǎng)中最常用、最流行的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。以一臺(tái)設(shè)備為中心結(jié)點(diǎn)，其他結(jié)點(diǎn)必須與中心結(jié)點(diǎn)相連。各結(jié)點(diǎn)之間的通信都要通過(guò)中心結(jié)點(diǎn)，中心結(jié)點(diǎn)控制全網(wǎng)的通信。在這個(gè)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)單元中，所有服務(wù)器和工作站等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都集中連接在同一臺(tái)交換機(jī)上。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要優(yōu)缺點(diǎn)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展、移動(dòng)方便。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展與移除時(shí)，只需將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在交換機(jī)等集中設(shè)備的端口接入與拔出即可。上述過(guò)程并不影響其他任何已有設(shè)備的連接和使用，這是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的最大優(yōu)勢(shì)。（2）網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)快。因?yàn)檎麄€(gè)

22、網(wǎng)絡(luò)呈星型連接，網(wǎng)絡(luò)的傳輸通道不是共享的，所以每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸對(duì)其他節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸影響非常小，這樣就加快了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度。（3）維護(hù)容易。在星型網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是相對(duì)獨(dú)立的，一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障不會(huì)影響其他節(jié)點(diǎn)的連節(jié)點(diǎn)的正常工作。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：對(duì)中心節(jié)點(diǎn)的要求較高，中心節(jié)點(diǎn)的單點(diǎn)故障會(huì)造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓，因而對(duì)中心節(jié)點(diǎn)的可靠性和冗余度方面的要求很高，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)布線較復(fù)雜。星型拓?fù)淙菀讛U(kuò)展，多個(gè)小型星型拓?fù)浠ヂ?lián)可構(gòu)成擴(kuò)展星型拓?fù)?。星型和擴(kuò)展星型拓?fù)涠伎赡苡捎谥行慕Y(jié)點(diǎn)的單點(diǎn)故障而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的癱瘓。 3.環(huán)型拓?fù)?(Ring Topology)是指網(wǎng)絡(luò)中的各結(jié)點(diǎn)通過(guò)鏈路在網(wǎng)絡(luò)中形成一個(gè)首尾

23、相接的閉合環(huán)路，環(huán)中數(shù)據(jù)沿環(huán)的一個(gè)方向逐站傳播。這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型代表就是采用同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的令牌環(huán)網(wǎng)(Token Ring Network)。該環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)在物理上是一個(gè)由一系列環(huán)接口(稱之為中繼轉(zhuǎn)發(fā)器，即RPU)和這些接口間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路構(gòu)成的閉合環(huán)路，各站點(diǎn)Pc通過(guò)環(huán)接口連到網(wǎng)上。環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t時(shí)問(wèn)相對(duì)固定，每個(gè)結(jié)點(diǎn)的通信機(jī)會(huì)均等。缺點(diǎn)是：網(wǎng)絡(luò)建成后，結(jié)點(diǎn)的增加和刪除過(guò)程復(fù)雜，任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)或鏈路發(fā)生故障，都可能造成整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。4.樹形拓?fù)?Tree Topology)樹型拓?fù)湫螤钕褚豢玫怪玫臉?，?/p>

24、端是樹根，樹根以下帶分支，每個(gè)分支還可再帶子分支。樹根接收各站點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后再?gòu)V播發(fā)送到全網(wǎng)。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)：這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：易于擴(kuò)展，故障隔離較容易；可以延伸出很多分支和子分支，這些新結(jié)點(diǎn)和新分支都能容易地加入網(wǎng)內(nèi)缺點(diǎn)是：各個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。5. 網(wǎng)狀型拓?fù)?Mesh Topology)由分布在不同地點(diǎn)、各自獨(dú)立的結(jié)點(diǎn)互聯(lián)組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)之間的連接是任意的，每?jī)蓚€(gè)結(jié)點(diǎn)間可通過(guò)多條鏈路相連。額外的通信鏈路為數(shù)據(jù)傳輸提供了冗余鏈路，增加了網(wǎng)絡(luò)的可靠性和復(fù)雜性。網(wǎng)狀型拓?fù)浞秩W(wǎng)狀和局部網(wǎng)狀拓?fù)?。在全網(wǎng)狀拓?fù)渲?，每個(gè)結(jié)點(diǎn)都與所有其他結(jié)點(diǎn)互聯(lián)

25、。這是最能防止網(wǎng)絡(luò)故障的拓?fù)?，也是成本最高的解決方案。網(wǎng)狀型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是：可靠性高，靈活性好，量大。缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，管理復(fù)雜，成本高。通過(guò)冗余鏈路可以平衡網(wǎng)絡(luò)流量，并確保端和端之間的連通性。網(wǎng)狀型結(jié)構(gòu)是廣域網(wǎng)常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，Internet采用的就是部分網(wǎng)狀型拓?fù)?。網(wǎng)狀型拓?fù)涫纠?.4 IP地址TCPIP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層使用IP地址，IP地址是網(wǎng)絡(luò)層的邏輯地址。網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)主機(jī)或路由器至少有一個(gè)IP地址，在Internet中不允許有兩個(gè)設(shè)備具有同樣的IP地址。如果一臺(tái)主機(jī)或路由器連接到兩個(gè)或多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)，那么它可以擁有兩個(gè)或多個(gè)IP地址。1.4 IP地址 TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：54TCP/I

26、P是一個(gè)協(xié)議簇，其中文名稱為傳輸控制/網(wǎng)際協(xié)議，其實(shí)它包括了兩個(gè)部分，一個(gè)是TCP協(xié)議，一個(gè)是IP協(xié)議。TCP協(xié)議主要是負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，并給每個(gè)數(shù)據(jù)包加上包頭，包頭上有相應(yīng)的編號(hào)，以保證在數(shù)據(jù)接收端能將數(shù)據(jù)還原為原來(lái)的格式，IP協(xié)議在每個(gè)包頭上再加上接收端主機(jī)地址，這樣數(shù)據(jù)找到自己要去的地方。 55互連網(wǎng)協(xié)議IP（Internet Protocol）：IP的基本任務(wù)是通過(guò)互連網(wǎng)傳送數(shù)據(jù)報(bào)，各個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)之間是相互獨(dú)立的。在傳送時(shí)，高層協(xié)議將數(shù)據(jù)傳給IP，IP再將數(shù)據(jù)封裝為互連網(wǎng)數(shù)據(jù)報(bào)，并交給數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議通過(guò)局域網(wǎng)傳送。 561.4 IP地址 1.4.1 IP協(xié)議 ICMP(Int

27、ernet Control Message Protocol) Internet 控制報(bào)文協(xié)議，用于在IP主機(jī)與路由器之間傳遞控制消息，本身并不傳輸用戶數(shù)據(jù)，但對(duì)數(shù)據(jù)傳遞其主要作用。IGMP(Internet Group Management Protocol)Internet組管理協(xié)議，用于IP主機(jī)向往一個(gè)直接相鄰的路由器報(bào)告他們組成員的情況。PPP：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)協(xié)議（PPP：Point to Point Protocol）PPP（點(diǎn)到點(diǎn)協(xié)議）這種鏈路提供全雙工操作，并按照順序傳遞數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)目的主要是用來(lái)通過(guò)撥號(hào)或?qū)＞€方式建立點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接發(fā)送數(shù)據(jù)，使其成為各種主機(jī)、網(wǎng)橋和路由器之間簡(jiǎn)單連接的一種共通

28、的解決方案。光纖分布式數(shù)據(jù)接口（英文：Fiber Distributed Data Interface，F(xiàn)DDI）是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會(huì)制定的在光纜上發(fā)送數(shù)字信號(hào)的一組協(xié)議。TCP/IP參考模型IP協(xié)議是TCPIP協(xié)議族中最重要的協(xié)議之一，所有其他的協(xié)議如TCP、UDP、ICMP都是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的，應(yīng)用層協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)接口層的協(xié)議都匯聚到IP協(xié)議.應(yīng)用層協(xié)議和低層協(xié)議形成了從上到下的依賴關(guān)系：應(yīng)用層協(xié)議傳輸層協(xié)議：1.依賴面向連接的TCP協(xié)議；2.依賴面向無(wú)連接的UDP協(xié)議；3.既依賴TCP協(xié)議又依賴UDP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層的核心協(xié)議是IP協(xié)議，不管傳輸層使用TCP協(xié)議還是UDP協(xié)議，到了網(wǎng)絡(luò)層都將被封

29、裝為IP數(shù)據(jù)報(bào)。IP協(xié)議向傳輸層屏蔽了物理網(wǎng)絡(luò)的差異，不管是廣域網(wǎng)還是局域網(wǎng)，其物理層和介質(zhì)訪問(wèn)控制層協(xié)議都有很大差異，而通過(guò)IP協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)層向傳輸層提供統(tǒng)一的IP數(shù)據(jù)報(bào)，使得各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)變得容易。581.4 IP地址1.4.2 IP報(bào)頭的格式 一個(gè)IP數(shù)據(jù)報(bào)由報(bào)頭和數(shù)據(jù)兩部分組成，其中，報(bào)頭包含20個(gè)字節(jié)的固定長(zhǎng)度1.4.2 IP報(bào)頭的格式 版本 標(biāo)識(shí)了IP協(xié)議的版本，一共4位，0100表示IPV4，0110表示IPV6報(bào)頭長(zhǎng)度該字段占4b，以4B為單位，取值范圍為515。最小為5個(gè)單位，因此IP報(bào)頭的頭部，長(zhǎng)度范圍為2060B。當(dāng)頭部長(zhǎng)度不是4B的整數(shù)倍時(shí)，必須使用填充字段加以填充。

30、服務(wù)類型字段長(zhǎng)度為8位，它用來(lái)表示特殊報(bào)文的處理方式 ，由4b的服務(wù)類型子域與3b的優(yōu)先級(jí)構(gòu)成，用來(lái)獲得更好的服務(wù)質(zhì)量。路由器根據(jù)該值，可以決定哪些數(shù)據(jù)先發(fā)，哪些數(shù)據(jù)后發(fā)。該字段如圖113所示，含義如下。4.總長(zhǎng)度該字段占16b，定義整個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的長(zhǎng)度，包含報(bào)頭和數(shù)據(jù)。最大值是65 535B，即64KB。如果數(shù)據(jù)報(bào)大于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)鏈路層可傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的最大長(zhǎng)度，則需要分段，這就要涉及標(biāo)識(shí)、標(biāo)志和分段偏移3個(gè)字段。 5標(biāo)識(shí)該字段占16b，用于數(shù)據(jù)報(bào)的分片和重組。它是一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)數(shù)據(jù)報(bào)進(jìn)行分片時(shí)，將該值復(fù)制到每一個(gè)分片后的數(shù)據(jù)報(bào)片中。這些數(shù)據(jù)報(bào)片到了接收端，就按照該值使分片后的數(shù)據(jù)報(bào)片重組為原來(lái)的數(shù)

31、據(jù)報(bào)。6標(biāo)志該字段占3b，但只有前2b有意義，表示數(shù)據(jù)報(bào)是否分段的信息。第1位記為MF(More Fragment)，第2位記為DF(Dont Fragment)。(1)MF=1表示后面還有分片的數(shù)據(jù)；MF=0表示最后一個(gè)分片。(2)DF=1表示不允許分片，只有當(dāng)DF=0時(shí)才允許分片。 7分段偏移該字段占13b，表示本分片在數(shù)據(jù)報(bào)中的相對(duì)位置，以8B為偏移單位，即每個(gè)分片是8B的整數(shù)倍。具有相同標(biāo)識(shí)的數(shù)據(jù)報(bào)的所有分片，根據(jù)其分片偏移值，在目的站點(diǎn)就可被重新組裝為原來(lái)的數(shù)據(jù)報(bào)。608生存時(shí)間生存時(shí)間(Time To Live，TTL)，該字段占8b，指數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中的生存時(shí)間，通常用一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)可

32、以經(jīng)過(guò)最多的路由器的個(gè)數(shù)表示。數(shù)據(jù)報(bào)在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器，TTL值就減1。一旦TTL值為0，則丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)，并向源端發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)超時(shí)的ICMP報(bào)文，從而防止一些無(wú)法找到目的地的IP數(shù)據(jù)報(bào)一直在網(wǎng)絡(luò)中漫游，避免過(guò)多的網(wǎng)絡(luò)垃圾影響網(wǎng)絡(luò)性能。 9協(xié)議該字段占8b，表示數(shù)據(jù)報(bào)攜帶的數(shù)據(jù)是哪個(gè)協(xié)議產(chǎn)生的，即位于IP層之上的協(xié)議是什么協(xié)議。當(dāng)目的主機(jī)收到IP數(shù)據(jù)報(bào)，則根據(jù)該協(xié)議字段的值將該數(shù)據(jù)上交給相應(yīng)的上層協(xié)議處理。 10 報(bào)頭校驗(yàn)和該字段占16b，只用于對(duì)數(shù)據(jù)報(bào)報(bào)頭進(jìn)行檢驗(yàn)。若正確，則保留該數(shù)據(jù)報(bào)；反之則丟棄該數(shù)據(jù)報(bào)。 1 1源IP地址和目的IP地址這兩個(gè)字段各占32b，即4B，分別說(shuō)明發(fā)

33、送站點(diǎn)和接收站點(diǎn)的IP地址。 12任選字段該字段的長(zhǎng)度是可變的，提供網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試、排錯(cuò)和安全措施等可供選擇的服務(wù)。13填充字段因?yàn)閳?bào)頭長(zhǎng)度以4B為度量單位，當(dāng)報(bào)頭長(zhǎng)度不是4B的整數(shù)倍時(shí)，需用一串“0”來(lái)進(jìn)行填充，來(lái)保證報(bào)頭是4B的倍數(shù)。61621.4 IP地址1.4.3 IP地址的組成 IPv4協(xié)議的IP地址長(zhǎng)度為4個(gè)字節(jié)，即32個(gè)二進(jìn)制位。 將32位劃分為四個(gè)八位字節(jié)，并將每個(gè)八位字節(jié)用十進(jìn)制數(shù)表示，以小數(shù)點(diǎn)加以分隔，這種表示方法稱為點(diǎn)分十進(jìn)制記法（dotted decimal notation） 二進(jìn)制形式的IP地址：11000000.10101000.00000000.00011001點(diǎn)分

34、形式的IP地址： 192 . 168 . 0 . 25IP地址具有層次性，由網(wǎng)絡(luò)ID和主機(jī)ID兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)ID用來(lái)識(shí)別不同的網(wǎng)絡(luò)。所有連接在同一本地網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的IP地址的網(wǎng)絡(luò)部分都是一樣的，通過(guò)不同的主機(jī)ID來(lái)區(qū)分。在同一個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)中，IP地址的主機(jī)部分是每臺(tái)主機(jī)所獨(dú)有的。63大型網(wǎng)絡(luò)（數(shù)量不多，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機(jī)多）中型網(wǎng)絡(luò)小型網(wǎng)絡(luò)（數(shù)量眾多，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)主機(jī)較少）IP地址一般包括兩部分：一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)部分；一個(gè)主機(jī)地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī) 。（232） 網(wǎng)絡(luò)地址主機(jī)地址641.4 IP地址（IP地址=網(wǎng)絡(luò)地址+主機(jī)地址）根據(jù)不同的取值范圍，將IP地址劃分為5類。其中，A類、B類和C類地址可分配給主機(jī)。D類為組播地址，E類則用于實(shí)驗(yàn)研究，如表12所示。通過(guò)首個(gè)8位字節(jié)的值，就可以確定地址的類別。656667681.4 IP地址1.4.5 公有和私有IP地址 在A、B 和C類每個(gè)類別中都保留數(shù)個(gè)私有地址范圍IP地址分配原則69701.4 IP地址1.4.6 子網(wǎng)和子網(wǎng)劃分子網(wǎng)（subnet）是在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上，用路由器連接的網(wǎng)段。同一子網(wǎng)內(nèi)的IP地址