《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教程-基于Packet Tracer》- 課件 第1章 概述

第1章概述1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.1概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是由多種計(jì)算機(jī)和各類終端通過(guò)通信線路連接起來(lái)的復(fù)雜系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，計(jì)算機(jī)型號(hào)不一、終端類型各異，加之線路類型、連接方式、同步方式、通信方式不同，給網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)間的通信帶來(lái)許多不便。在不同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，真正以協(xié)同方式進(jìn)行通信是十分復(fù)雜的，為了設(shè)計(jì)這樣復(fù)雜的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，早在最初設(shè)計(jì)ARPANET時(shí)即提出了分層的方法。用分層來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，每層設(shè)計(jì)相應(yīng)的協(xié)議，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的功能。這樣的“分層”可將龐大而復(fù)雜的問(wèn)題，轉(zhuǎn)化為若干較小的局部問(wèn)題，而這些較小的局部問(wèn)題總是比較易于研究和處理的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合，稱為網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)。劃分不同的層次，或?qū)哟沃袑?shí)現(xiàn)不同的功能，也就意味著不同的體系結(jié)構(gòu)。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.2協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議由以下三個(gè)要素組成。（1）語(yǔ)法：即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。（2）語(yǔ)義：即需要發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作和做出何種響應(yīng)。（3）同步：即事件實(shí)現(xiàn)順序的詳細(xì)說(shuō)明。對(duì)協(xié)議的描述通常有兩種形式，一種是用便于閱讀和理解的文字來(lái)描述，另一種是用程序代碼來(lái)描述，但不管用哪種形式，都需要對(duì)協(xié)議做出精確的解釋。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)1.3五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)下面以五層體系結(jié)構(gòu)為例對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各層所要實(shí)現(xiàn)的功能做簡(jiǎn)要解釋。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)物理層物理層傳輸數(shù)據(jù)的單位是比特，其主要關(guān)心的是在連接各種計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上如何傳輸比特流。為了達(dá)到這個(gè)目的，物理層為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路提供所需要的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性。比如，用多大的電壓代表“1”或“0”；當(dāng)發(fā)送端發(fā)出比特“1”時(shí)，在接收端如何識(shí)別出這是比特“1”而不是比特“0”；規(guī)定連接電纜的材質(zhì)、引線的數(shù)目及電纜接頭的幾何尺寸、鎖緊裝置等物理性內(nèi)容。需要注意的是，具體的連接媒介，如傳輸介質(zhì)等，并非物理層的內(nèi)容。物理層常見(jiàn)設(shè)備有中繼器、集線器和網(wǎng)線等。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層主要解決利用物理地址通信的問(wèn)題，傳輸數(shù)據(jù)的單位是幀，幀的格式中包括的信息有：地址信息部分、控制信息部分、數(shù)據(jù)部分和校驗(yàn)信息部分等。為了完成這一任務(wù)，數(shù)據(jù)鏈路層需要解決以下三個(gè)基本問(wèn)題。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)封裝成幀發(fā)送方的數(shù)據(jù)鏈路層需要將上層傳遞下來(lái)的協(xié)議數(shù)據(jù)單元封裝成幀，再將其傳遞給下面的物理層，而物理層則將其作為比特流傳輸出去。接收方的物理層收到比特流后，將其交給上面的數(shù)據(jù)鏈路層，而數(shù)據(jù)鏈路層會(huì)按照與發(fā)送方對(duì)等的協(xié)議將其劃分為一個(gè)個(gè)的幀，再將數(shù)據(jù)部分交給上面的協(xié)議。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)透明傳輸透明傳輸用來(lái)解決幀里面的數(shù)據(jù)部分因含有與幀定界符相同的內(nèi)容而被誤認(rèn)為是幀定界符的問(wèn)題，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致一個(gè)幀被非正常地結(jié)束，產(chǎn)生無(wú)效幀。鏈路層協(xié)議會(huì)采用一些方法破壞掉其中與幀定界符相同的內(nèi)容，這就是透明傳輸?shù)暮x，透明在這里的意思就是看不見(jiàn)。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)差錯(cuò)檢測(cè)在物理層傳輸比特時(shí)，由于信號(hào)質(zhì)量的問(wèn)題，可能會(huì)導(dǎo)致比特在接收方出現(xiàn)誤碼現(xiàn)象。因此，數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)計(jì)了差錯(cuò)檢測(cè)的功能，以防止出現(xiàn)差錯(cuò)的幀繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中占用資源，檢測(cè)出差錯(cuò)的幀將被接收方丟棄。數(shù)據(jù)鏈路層常見(jiàn)設(shè)備有網(wǎng)卡、網(wǎng)橋和交換機(jī)等。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層傳送的數(shù)據(jù)單位是IP數(shù)據(jù)報(bào)，也稱為IP分組或分組、包。網(wǎng)絡(luò)層最主要的功能就是路由選擇功能。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行通信的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間可能要經(jīng)過(guò)許多節(jié)點(diǎn)和鏈路，還可能要經(jīng)過(guò)好幾個(gè)路由器所連接的通信子網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是選擇路由，使發(fā)送站的運(yùn)輸層所傳下來(lái)的報(bào)文能夠按照目的IP地址找到目的站，并交付給目的站的運(yùn)輸層。網(wǎng)絡(luò)層常見(jiàn)設(shè)備有路由器、防火墻、多層交換機(jī)等。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)運(yùn)輸層網(wǎng)絡(luò)層找到對(duì)方的IP接口，運(yùn)輸層則要進(jìn)一步找到對(duì)方的應(yīng)用進(jìn)程。運(yùn)輸層通信的兩端是指操作系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)程，因?yàn)檎嬲耐ㄐ攀遣僮飨到y(tǒng)中應(yīng)用進(jìn)程之間的通信。運(yùn)輸層提供了兩個(gè)主要的協(xié)議，即TCP（傳輸控制協(xié)議）和UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議），TCP用來(lái)提供面向連接的、可靠的服務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸單位是報(bào)文段；而UDP提供無(wú)連接的、盡最大努力的傳輸服務(wù)，其傳輸單位為用戶數(shù)據(jù)報(bào)。兩種協(xié)議為上面的應(yīng)用層提供了不同的傳輸服務(wù)。1網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層應(yīng)用層是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的最高層，是直接為應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)的。常見(jiàn)應(yīng)用層協(xié)議有虛擬終端協(xié)議（TELNET）、文件傳輸協(xié)議（FTP）、簡(jiǎn)單郵件傳送協(xié)議（SMTP）、超文本傳輸協(xié)議（HTTP）和域名系統(tǒng)（DNS）等。許多應(yīng)用程序調(diào)用了應(yīng)用層協(xié)議的服務(wù)。當(dāng)然，應(yīng)用層為完成功能，也會(huì)向下面的運(yùn)輸層請(qǐng)求服務(wù)。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介1.2.1ping命令該命令用來(lái)測(cè)試站點(diǎn)之間是否可達(dá)。Windows系統(tǒng)用戶可單擊“開(kāi)始”→“運(yùn)行”選項(xiàng)，并鍵入cmd，打開(kāi)命令行程序。在命令提示符后，按如下格式輸入：ping[-t][-a][-ncount][-lsize][-f][-iTTL][-vTOS][-rcount][-scount][[-jhost-list]|[-khost-list]][-wtimeout][-R][-Ssrcaddr][-4][-6]目標(biāo)主機(jī)其中，目標(biāo)主機(jī)可以是IP地址或者域名。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping在Windows中，ping命令發(fā)送4個(gè)ICMP回送請(qǐng)求，每個(gè)32字節(jié)，正常會(huì)收到4個(gè)響應(yīng)?？山?jīng)常通過(guò)ping來(lái)檢測(cè)本地主機(jī)是否正確地安裝和配置了TCP/IP。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping-n20通過(guò)這個(gè)命令可以自己定義發(fā)送的回送請(qǐng)求個(gè)數(shù)，對(duì)衡量網(wǎng)絡(luò)速度很有幫助。比如該命令可以測(cè)試發(fā)送20個(gè)數(shù)據(jù)包的情況，通過(guò)查看返回的平均時(shí)間、最長(zhǎng)時(shí)間、最短時(shí)間來(lái)衡量網(wǎng)絡(luò)連通狀態(tài)。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping-t該命令會(huì)一直進(jìn)行下去，直到按“Ctrl+C”組合鍵停止。若要查看統(tǒng)計(jì)信息并繼續(xù)ping操作，可以按“Ctrl+Break”組合鍵。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping-l5600–n2在默認(rèn)的情況下，Windows中ping發(fā)送的數(shù)據(jù)包大小為32字節(jié)，該命令設(shè)置回送請(qǐng)求個(gè)數(shù)為2，數(shù)據(jù)包的大小為5600字節(jié)，但需要注意該值最大為65500字節(jié)。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping–i3該命令設(shè)置ICMP請(qǐng)求報(bào)文中的TTL值為3，這個(gè)值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器時(shí)會(huì)被減1，當(dāng)被減小到1時(shí)，路由器會(huì)將該分組丟棄，造成超時(shí)。所以，當(dāng)TTL值太小時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)本來(lái)網(wǎng)絡(luò)是通的，但由于TTL值耗盡而導(dǎo)致的超時(shí)現(xiàn)象，對(duì)此要合理判斷。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ping-n1-r7該命令設(shè)置發(fā)送1個(gè)請(qǐng)求分組，最多記錄7個(gè)路由節(jié)點(diǎn)。其中，路由節(jié)點(diǎn)的數(shù)量最大設(shè)置為9。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig命令該命令用于顯示、更新和釋放網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置，包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址和DNS服務(wù)器設(shè)置等。命令格式如下所示：ipconfig[/allcompartments][/?|/all|/renew[adapter]|/release[adapter]|/renew6[adapter]|/release6[adapter]|/flushdns|/displaydns|/registerdns|/showclassidadapter|/setclassidadapter[classid]|/showclassid6adapter|/setclassid6adapter[classid]]其中，adapter為連接名稱，允許使用通配符*和?。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig默認(rèn)情況下，僅顯示綁定到TCP/IP適配器的IP地址、子網(wǎng)掩碼和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig/all顯示接口網(wǎng)絡(luò)詳細(xì)信息。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig/release釋放所有適配器的IP地址。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig/renew更新所有適配器，重新獲得IP地址。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig/flushdns清空本機(jī)DNS緩存。C:\Users\zj>ipconfig/flushdnsWindowsIP配置已成功刷新DNS解析緩存。6）ipconfig/allcompartments/all顯示有關(guān)所有接口的詳細(xì)信息。另外，對(duì)于release和renew，這兩個(gè)參數(shù)只能在向DHCP租用IP地址的計(jì)算機(jī)上起作用。release將所有租用IP地址歸還給DHCP，而renew則重新租用DHCP分配的IP地址。當(dāng)然，如果未指定適配器名稱，則會(huì)釋放或更新所有綁定到TCP/IP適配器的IP地址租約。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介ipconfig/allcompartments/all顯示有關(guān)所有接口的詳細(xì)信息。另外，對(duì)于release和renew，這兩個(gè)參數(shù)只能在向DHCP租用IP地址的計(jì)算機(jī)上起作用。release將所有租用IP地址歸還給DHCP，而renew則重新租用DHCP分配的IP地址。當(dāng)然，如果未指定適配器名稱，則會(huì)釋放或更新所有綁定到TCP/IP適配器的IP地址租約。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat命令netstat是Windows系統(tǒng)提供的用于查看與TCP、IP、UDP和ICMP協(xié)議相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)工具，能檢驗(yàn)本機(jī)各端口的網(wǎng)絡(luò)連接情況。命令格式如下所示：netstat[-a][-b][-e][-f][-n][-o][-pproto][-r][-s][-t][interval]2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat–a該命令顯示所有連接和監(jiān)聽(tīng)端口。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat-n本選項(xiàng)用于以數(shù)字形式顯示地址和端口號(hào)，比如-a參數(shù)中的主機(jī)名在這里會(huì)被顯示成IP地址。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat-e本選項(xiàng)用于顯示關(guān)于以太網(wǎng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。它列出的項(xiàng)目包括傳送的數(shù)據(jù)報(bào)的總字節(jié)數(shù)、錯(cuò)誤數(shù)、刪除數(shù)，以及數(shù)據(jù)報(bào)的數(shù)量和廣播的數(shù)量。這些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)既有發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)量，也有接收的數(shù)據(jù)報(bào)數(shù)量。這個(gè)參數(shù)選項(xiàng)可以用來(lái)統(tǒng)計(jì)一些基本的網(wǎng)絡(luò)流量。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat-s本選項(xiàng)能夠按照各個(gè)協(xié)議分別顯示其統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，默認(rèn)情況下，顯示IP、IPv6、ICMP、ICMPv6、TCP、TCPv6、UDP和UDPv6的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。如果應(yīng)用程序（如Web瀏覽器）運(yùn)行速度比較慢，或者不能顯示W(wǎng)eb頁(yè)之類的數(shù)據(jù)，那么就可以用本選項(xiàng)來(lái)查看一下所顯示的信息，仔細(xì)查看統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的各行，找到出錯(cuò)的關(guān)鍵字，進(jìn)而確定問(wèn)題所在。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat-r本選項(xiàng)可以顯示關(guān)于路由表的信息，除了顯示有效路由，還顯示當(dāng)前有效的連接。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat–ptcp顯示TCP協(xié)議的連接。-p后面的參數(shù)也可以是下列任何一個(gè)：UDP、TCPv6或UDPv6。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介netstat–s–ptcp該命令可顯示當(dāng)前TCP連接，并對(duì)TCP協(xié)議進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。除了TCP協(xié)議，還可以是下列任何一個(gè):IP、IPv6、ICMP、ICMPv6、TCPv6、UDP或UDPv6。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介arp命令arp命令用來(lái)顯示和修改IP地址與物理地址之間的映射關(guān)系，即IP地址到物理地址的轉(zhuǎn)換表，該轉(zhuǎn)換表保存在本地arp緩存中。命令格式如下：arp-sinet_addreth_addr[if_addr]arp-dinet_addr[if_addr]arp-a[inet_addr][-Nif_addr][-v]2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介arp–a顯示arp緩存中的IP地址和硬件地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。如果不止一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口使用arp，則顯示每個(gè)接口的arp項(xiàng)。如果只想顯示某個(gè)指定IP的arp記錄，則可用如下命令：C:\Users\zj>arp-a如果只顯示某個(gè)接口的arp緩存記錄，則可用如下命令：C:\Users\zj>arp-a-n 2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介aarp-s1200-1a-00-62-c6-08該命令將在arp緩存中添加一條靜態(tài)arp條目。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介arp–d12該命令將刪除剛剛添加的arp條目。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介tracert命令tracert用于探測(cè)源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)報(bào)經(jīng)過(guò)的路徑。IP數(shù)據(jù)報(bào)的TTL值在每經(jīng)過(guò)一個(gè)路由器的轉(zhuǎn)發(fā)后減1，當(dāng)TTL=0時(shí)，則向源節(jié)點(diǎn)報(bào)告TTL超時(shí)。利用這個(gè)特性，可將第一個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)的TTL值置為1，內(nèi)部封裝無(wú)法交付的UDP用戶數(shù)據(jù)報(bào)，這樣，途經(jīng)的第一個(gè)路由器將向源節(jié)點(diǎn)報(bào)告TTL超時(shí)，第二個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)將TTL賦值為2，以此類推，直到到達(dá)目的站點(diǎn)或TTL達(dá)到最大值255，這樣就可以得到沿途的路由器IP地址。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介tracert命令命令格式如下所示：tracert[-d][-hmaximum_hops][-jhost-list][-wtimeout][-R][-Ssrcaddr][-4][-6]target_name2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介tracerttracert后面可跟域名或IP地址，默認(rèn)的TTL值為30。C:\Users\zj>tracert2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介tracert-h57該命令設(shè)置TTL值為5。2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介route命令用來(lái)增加、刪除或顯示本地路由表。命令格式如下所示：ROUTE[-f][-p][-4|-6]command[destination][MASKnetmask][gateway][METRICmetric][IFinte]2常用網(wǎng)絡(luò)命令簡(jiǎn)介1）routeprint該命令效果同netstat–r完全一致。2）routeaddmaskif19該命令將增加一條目的地址為、掩碼為的路由條目。命令運(yùn)行結(jié)束后，使用routeprint命令查看，可以看到該條目已經(jīng)被添加到本地路由表中。3）routedel