網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)講稿2007

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)

柏宏權(quán)Baihongquan@163.com1/14/20231計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念一、什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1、定義把分布在不同地理位置上的具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備在物理上互連，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互通信，以共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源為目標(biāo)的系統(tǒng)稱作計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信功能的設(shè)備及其軟件的集合稱為網(wǎng)絡(luò)的通信子網(wǎng)

2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

1/14/20232（1）按地域范圍分類–局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，

LAN)?范圍：小，?10-1000Mbps，延遲低，出錯(cuò)率低城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，

MAN)?范圍：中，?10-1000Mbps，延遲低，出錯(cuò)率低–廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，

WAN)?范圍：大傳輸速率較低?Internet是最大的廣域網(wǎng)–1/14/20233（2)按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指連接網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的相互連接的幾何形狀，常見(jiàn)的有星形、總線形、環(huán)形和網(wǎng)狀形、樹(shù)形等。

–星形有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接1/14/20234總線形–所有入網(wǎng)設(shè)備共用一條物理傳輸線路

1/14/20235環(huán)形

–入網(wǎng)設(shè)備通過(guò)轉(zhuǎn)發(fā)器接入網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器僅與兩個(gè)相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器有直接的物理線路。環(huán)形網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸具有單向性，一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器發(fā)出的數(shù)據(jù)只能被另一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器接收并轉(zhuǎn)發(fā)。所有的轉(zhuǎn)發(fā)器及其物理線路構(gòu)成了一個(gè)環(huán)狀的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1/14/202363、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用資源共享數(shù)據(jù)傳送提高可靠性4、計(jì)算網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段以數(shù)據(jù)通信為主的第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以資源共享為主的第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系標(biāo)準(zhǔn)化的第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)Internet為核心的第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1/14/202375、傳輸媒體(介質(zhì))

傳輸介質(zhì)是網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接設(shè)備間的中間介質(zhì),也是信號(hào)傳輸?shù)拿襟w。局域網(wǎng)中常見(jiàn)的傳輸介質(zhì)有光纖、同軸電纜、雙絞線幾種

磁介質(zhì)

高帶寬、低費(fèi)用、高延時(shí)（小時(shí)）金屬導(dǎo)體雙絞線、同軸電纜(粗、細(xì))光纖無(wú)線介質(zhì)無(wú)線電、短波、微波、衛(wèi)星、光波1/14/20238●雙絞線內(nèi)導(dǎo)體芯線絕緣箔屏蔽銅屏蔽外套兩根彼此絕緣、相互纏繞成螺旋狀的銅線。纏繞的目的是減少電磁干擾，提高傳輸質(zhì)量。1/14/20239屏蔽雙絞線(STP，ShieldedTwistedPair)非屏蔽雙絞線(UTP，UnshieldedTwistedPair)以鋁箔屏蔽以減少干擾和串音3類、5類、6類雙絞線外沒(méi)有任何附加屏蔽屏蔽雙絞線非屏蔽雙絞線1/14/202310●同軸電纜

銅芯絕緣層外導(dǎo)體屏蔽層保護(hù)套1/14/202311雙絞線的優(yōu)點(diǎn):價(jià)格便宜，組網(wǎng)方便缺點(diǎn)是傳輸距離小于100m1/14/202312●光纖纖細(xì)、柔韌、能夠傳導(dǎo)光信號(hào)的媒體。特點(diǎn)：依靠光波承載信息速率高，通信容量大傳輸損耗小，適合長(zhǎng)距離傳輸抗干擾性能極好，保密性好輕便1/14/202313●典型的光纜玻璃封套塑料外套玻璃內(nèi)芯單芯光纜多芯光纜玻璃內(nèi)芯塑料外套玻璃封套外殼常見(jiàn)規(guī)格：玻璃內(nèi)芯——50um緩變型MMF 62.5um緩變/增強(qiáng)型MMF 8.3um突變型SMF 玻璃包層——125um1/14/202314●無(wú)線介質(zhì)包括：無(wú)線電、微波、衛(wèi)星特點(diǎn)：使用電磁波或光波攜帶信息無(wú)需物理連接適用于長(zhǎng)距離或不便布線的場(chǎng)合易受干擾1/14/202315無(wú)線電固定終端點(diǎn)（基站）和終端之間是無(wú)線鏈路BS基站用戶計(jì)算機(jī)和終端BS基站覆蓋的無(wú)線電區(qū)域F2F3F1F2F3F1F2F3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的頻率1/14/202316地面微波接力頻率：100MHz—10GHz兩個(gè)地面站之間傳送可視范圍距離：50-100km速率低，幾百kb/s地球地面站之間的直視線路微波傳送塔1/14/202317地球同步衛(wèi)星與地面站相對(duì)固定位置使用3個(gè)衛(wèi)星覆蓋全球傳輸距離遠(yuǎn)傳輸延遲時(shí)間長(zhǎng)22,300公里地球1/14/202318衡量通信傳輸能力的指標(biāo)可以使用數(shù)據(jù)傳輸率,其單位為bps6、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議概念及功能網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)通信必須遵守的規(guī)則與約定，用來(lái)保證通信的實(shí)現(xiàn)。1/14/202319網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)為了解決不同媒介連接起來(lái)的不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)互操作的問(wèn)題，采用分層的方法，將網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，劃分為若干個(gè)較小而容易解決的問(wèn)題，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各層和層間協(xié)議的集合稱為“網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)”。1/14/202320ISOOSI參考模型OSI體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)的不同功能劃分為7層應(yīng)用層Application表示層Presentation會(huì)話層session傳輸層transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡(luò)層Network7654321處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)表示主機(jī)間通信進(jìn)程間的連接尋址和最短路徑建立相鄰節(jié)點(diǎn)的有效傳輸物理連接接口1/14/202321物理層(Physical)規(guī)定各種通信設(shè)備之間的物理連接1/14/202322數(shù)據(jù)鏈路層(DataLink)在物理線路上的兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，使相鄰結(jié)點(diǎn)間的鏈路對(duì)網(wǎng)絡(luò)層呈現(xiàn)為一條無(wú)錯(cuò)的鏈路。典型協(xié)議：多路訪問(wèn)控制協(xié)議(MAC，MultipleAccessControlprotocol)1/14/202323網(wǎng)絡(luò)層(Network)使主機(jī)可以把分組發(fā)往任何網(wǎng)絡(luò)并使分組獨(dú)立地傳送到目標(biāo)主機(jī)。負(fù)責(zé)由一個(gè)站點(diǎn)到另一個(gè)站點(diǎn)的路徑選擇。1/14/202324傳輸層(Transport)提供數(shù)據(jù)端到端的傳輸服務(wù)；1/14/202325會(huì)話層（Session）對(duì)不同開(kāi)放系統(tǒng)中兩個(gè)進(jìn)程間通信的過(guò)程進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)不參與數(shù)據(jù)傳輸表示層（Presentation）向應(yīng)用進(jìn)程提供資料表示，如信息編碼、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù)等。1/14/202326應(yīng)用層(Application)

主要功能是為應(yīng)用于軟件提供更多的服務(wù)應(yīng)用層協(xié)議的例子：

遠(yuǎn)程登錄協(xié)議Telnet、文件傳輸協(xié)議FTP、超文本傳輸協(xié)議HTTP、域名服務(wù)DNS、簡(jiǎn)單郵件傳輸協(xié)議SMTP、郵局協(xié)議POP3等1/14/202327TCP/IP模型TCP/IP起源于美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究規(guī)劃署(ARPA)的一項(xiàng)研究計(jì)劃——實(shí)現(xiàn)若干臺(tái)主機(jī)之間的相互通信?，F(xiàn)在TCP/IP已成為Internet上通信的標(biāo)準(zhǔn)。TCP/IP模型包括4個(gè)概念層次：應(yīng)用層（application）傳輸層（transport）網(wǎng)絡(luò)層（internet）網(wǎng)絡(luò)接口層（networkinterface）1/14/202328TCP/IP與OSI參考模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI參考模型應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口(數(shù)據(jù)鏈路層+物理層)網(wǎng)際層TCP/IP概念層次1/14/202329TCP/IP與應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議支持了文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用。應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層文件傳輸

●FTP、TFTP、NFS電子郵件

●SMTP、POP3WWW應(yīng)用

●HTTP遠(yuǎn)程登錄

●Telnet、rlogin網(wǎng)絡(luò)管理

●SNMP名字管理

●DNS1/14/202330TCP/IP與傳輸層傳輸層的兩項(xiàng)主要功能：流量控制可靠傳輸傳輸層提供了TCP和UDP兩種傳輸協(xié)議：TCP是面向連接的、可靠的傳輸協(xié)議。它把報(bào)文分解為多個(gè)段進(jìn)行傳輸，在目的站再重新裝配這些段，必要時(shí)重新發(fā)送沒(méi)有收到的段。UDP是無(wú)連接的。由于對(duì)發(fā)送的段不進(jìn)行校驗(yàn)和確認(rèn)，因此它是“不可靠”的。1/14/202331應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層面向連接的

●TCP無(wú)連接的

●UDP傳輸層提供了兩種傳輸協(xié)議1/14/202332TCP/IP與網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際層的主要協(xié)議——IP。本層提供無(wú)連接的傳輸服務(wù)（不保證送達(dá)，不保序）。本層的主要功能是尋找一條能夠把數(shù)據(jù)報(bào)送到目的地的路徑。1/14/202333應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)層●IP●ICMP●ARP●RARPTCP/IP網(wǎng)際層的四個(gè)主要協(xié)議1/14/202334Internet

一．Internet的組成、功能Internet起源于ARPAnet后來(lái)由NSFnet接管，并改名為Internet組成：主干網(wǎng)

區(qū)域網(wǎng)

各類局域網(wǎng)主要功能：資源共享（包括計(jì)算處理能力、數(shù)據(jù)資源、軟件等通過(guò)Telnet、FTP實(shí)現(xiàn)）信息交流（電子郵件、BBS、ICQ）獲取信息(北大天網(wǎng)、新浪)信息發(fā)布（萬(wàn)維網(wǎng)是繼電視、廣播、報(bào)紙、雜志之后的第五媒體）1/14/2023351.因特網(wǎng)編址機(jī)制每臺(tái)因特網(wǎng)中主機(jī)必須考慮四個(gè)重要參數(shù)：IP地址，每個(gè)IP網(wǎng)中的主機(jī)都須要有一個(gè)獨(dú)立的地址；子網(wǎng)掩碼，也是32位信息，用來(lái)區(qū)分IP地址中的網(wǎng)絡(luò)和主機(jī)接口地址；默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的IP地址，可選的32位地址，用來(lái)標(biāo)識(shí)路由器的地址。要送往另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)包，由這個(gè)指定的路由器轉(zhuǎn)送。DNS服務(wù)器的IP地址，負(fù)責(zé)主機(jī)域名到IP地址的轉(zhuǎn)換二．Internet的地址和域名

1/14/202336IP地址IP協(xié)議規(guī)定使用32位二進(jìn)制數(shù)構(gòu)成IP地址；一般將32位二進(jìn)制數(shù)分為4組，每組8位，用一個(gè)等值的十進(jìn)制數(shù)來(lái)表示，十進(jìn)制數(shù)之間用‘.’分隔；如：11001010011000110110000010001100 表示為：401/14/202337IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)（接口）地址；Internet將IP地址分為5類(A、B、C、D、E)，對(duì)一般的用戶是使用A、B、C類地址；1/14/202338A類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為8位，主機(jī)（接口）地址為24位，屬于大型網(wǎng)絡(luò)。A類地址的首位二進(jìn)制數(shù)一定是0。可分配的A類地址共126個(gè)（全0全1地址不分配）；每個(gè)A類地址可容納主機(jī)16,777,214臺(tái)。地址范圍：～55為回送地址1/14/202339B類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為16位，主機(jī)（接口）地址為16位，屬于中型網(wǎng)絡(luò)。B類地址前2位二進(jìn)制數(shù)一定是10?？煞峙涞腂類地址共16,384個(gè)（全0全1地址不分配）；每個(gè)B類地址可容納主機(jī)65,534臺(tái)。地址范圍：128.x.y.z～191.x.y.z1/14/202340C類地址：網(wǎng)絡(luò)地址為24位，主機(jī)地址為8位，屬于小型網(wǎng)絡(luò)。C類地址的特征是前3位二進(jìn)制數(shù)一定是110?？煞峙涞腃類地址共2,097,152個(gè)（全0全1地址不分配）；每個(gè)C類地址可容納主機(jī)254臺(tái)。地址范圍：192.x.y.z～223.x.y.z1/14/202341IP地址分類A類B類C類0001117bits24bits14bits16bits網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)21bits8bits網(wǎng)絡(luò)號(hào)主機(jī)號(hào)A類～55B類～55C類～55地址范圍1/14/202342子網(wǎng)掩碼（SubnetMask）子網(wǎng)劃分后，如何識(shí)別不同的子網(wǎng)？解決：采用子網(wǎng)掩碼來(lái)分離網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。子網(wǎng)掩碼可用來(lái)區(qū)分IP數(shù)據(jù)報(bào)是否發(fā)送到外部網(wǎng)絡(luò)，每臺(tái)主機(jī)必須設(shè)置正確的子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼格式：32比特，網(wǎng)絡(luò)號(hào)(包括子網(wǎng)號(hào))部分全為“1”，主機(jī)號(hào)部分全為“0”?！熬W(wǎng)絡(luò)號(hào)+子網(wǎng)號(hào)”部分“主機(jī)號(hào)”部分11……1100….001/14/202343缺省子網(wǎng)掩碼：A類： B類：