《計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實戰(zhàn)（第二版）》課件全套 殷鋒社 第1-9章 計算機網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”- 網(wǎng)絡(luò)盛宴里的新生代

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實戰(zhàn)(第二版)計算機網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”01章節(jié)導(dǎo)讀

在過去的三百年中，每一個世紀都有一種技術(shù)占據(jù)主要的地位。18世紀伴隨著工業(yè)革命而來的是偉大的機械時代，19世紀是蒸汽機時代，20世紀的關(guān)鍵技術(shù)是信息的獲取、存儲、傳送和利用，而在21世紀的今天，人們進入了一個網(wǎng)絡(luò)時代，使我們的信息在高速的傳遞著。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和辦公自動化的普及，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為社會生活中一種不可缺少的信息處理和通信工具，人們借助計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)信息的交流和共享。那么計算機網(wǎng)絡(luò)究竟是什么呢？現(xiàn)在就讓我們一起來認識計算機網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”。0504030201了解計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史學習目標掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的定義和功能掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的分類了解計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢掌握利用visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖的方法任務(wù)1.1初識計算機網(wǎng)絡(luò)1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展1997年，在美國拉斯維加斯的全球計算機技術(shù)博覽會上，微軟公司總裁比爾蓋茨先生發(fā)表了著名的演說，他在演說中提出的“網(wǎng)絡(luò)才是計算機”的精辟論點，充分體現(xiàn)出信息社會中計算機網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)地位。計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展越來越成為當今世界高新技術(shù)發(fā)展的核心之一，而它的發(fā)展歷程也曲曲折折，綿延至今。從1946年世界上第一臺計算機ENIAC的誕生到現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的全面普及，計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大體可以分為以下4個階段。第一代計算機網(wǎng)絡(luò)第二代計算機網(wǎng)絡(luò)第三代計算機網(wǎng)絡(luò)第四代計算機網(wǎng)絡(luò)誕生階段形成階段互聯(lián)互通階段高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)階段1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展誕生階段20世紀60年代中期之前的第一代計算機網(wǎng)絡(luò)是以單個計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。終端是一臺計算機的外部設(shè)備包括顯示器和鍵盤，無CPU和內(nèi)存。當時，人們把計算機網(wǎng)絡(luò)定義為“以傳輸信息為目的而連接起來，實現(xiàn)遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統(tǒng)”，這樣的通訊系統(tǒng)已具備網(wǎng)絡(luò)的雛形。早期的計算機為了提高資源利用率，采用批處理的工作方式。為適應(yīng)終端與計算機的連接，出現(xiàn)了多重線路控制器。11.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀60年代初美國航空公司與IBM公司聯(lián)合研制的預(yù)訂飛機票系統(tǒng)，由1個主機和2000多個終端組成，是一個典型的面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)。但這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在著一些缺點：如果主機的負荷較重，會導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時間過長；而且單機系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦主機發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓。1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展形成階段為了克服第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的缺點，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺計算機相互連接的方法。興起于60年代后期，典型代表是美國國防部高級研究計劃局協(xié)助開發(fā)的ARPANET（阿帕網(wǎng)）。主機之間不是直接用線路相連，而是由接口報文處理機（IMP）轉(zhuǎn)接后互聯(lián)的。IMP和它們之間互聯(lián)的通信線路一起負責主機間的通信任務(wù)，構(gòu)成了通信子網(wǎng)。通信子網(wǎng)互聯(lián)的主機負責運行程序，提供資源共享，組成資源子網(wǎng)。這個時期，網(wǎng)絡(luò)概念為“以能夠相互共享資源為目的而互聯(lián)起來的具有獨立功能的計算機集合體”，形成了計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念。21.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展互聯(lián)互通階段阿帕網(wǎng)興起后，計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，但是，這一時期計算機之間的組網(wǎng)是有條件的，在同網(wǎng)絡(luò)中只能存在同一廠家生產(chǎn)的計算機，其他廠家生產(chǎn)的計算機無法接入。在此期間，各大計算機公司相繼推出自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的軟硬件產(chǎn)品。由于沒有統(tǒng)一的標準，不同廠商的產(chǎn)品之間互聯(lián)很困難，人們迫切需要一種開放性的標準化實用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，于是誕生了兩種國際通用的最重要的體系結(jié)構(gòu)，即TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和國際標準化組織的OSI體系結(jié)構(gòu)。。31.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)階段第四代計算機網(wǎng)絡(luò)是從20世紀90年代末開始出現(xiàn)的。當時局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，光纖、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體、智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相繼出現(xiàn)，整個網(wǎng)絡(luò)就像一個對用戶透明的大的計算機系統(tǒng)，發(fā)展為以Internet為代表的互聯(lián)網(wǎng)。20世紀90年代，微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、光通信技術(shù)和計算機技術(shù)不斷發(fā)展，為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了進一步有力的支持。4第四代計算機網(wǎng)絡(luò)的特點是：互連、高速、智能與更為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在的計算機網(wǎng)絡(luò)成為將多個具有獨立工作能力的計算機系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路相連，并由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)正迅速朝著高速化、實時化、智能化、集成化和多媒體化的方向不斷深入，它的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用對全球的經(jīng)濟、教育、科技、文化的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生并且仍將發(fā)揮重要影響。1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義在了解完計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史后人們自然會想：究竟什么是計算機網(wǎng)絡(luò)呢？計算機網(wǎng)絡(luò)的定義沒有一個統(tǒng)一的標準。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)本身的發(fā)展和計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標準化，人們提出了不同的觀點。目前，比較認同的計算機網(wǎng)絡(luò)的定義為：將分布在不同地理位置上的、具有獨立功能的計算機及其外部設(shè)備，通過通信設(shè)備和通信線路連接起來，按照某種事先約定的規(guī)則(通信協(xié)議)進行信息交換，以實現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。三要素：兩個獨立的計算機之間必須用某種通信手段連接起來。至少有兩個具有獨立操作系統(tǒng)的計算機，且它們之間有相互共享某種資源的需求。網(wǎng)絡(luò)中各個獨立的計算機之間要能相互通信，必須制定相互可確認的規(guī)范標準或協(xié)議。1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能計算機網(wǎng)絡(luò)自20世紀60年代末誕生以來，以異常迅猛的速度發(fā)展，被越來越廣泛地應(yīng)用于政治、經(jīng)濟、軍事、生產(chǎn)及科學技術(shù)的各個領(lǐng)域。計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能體現(xiàn)在如下幾個方面。1.資源共享3.集中管理2.數(shù)據(jù)通信4.分布處理5.均衡負荷1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能硬件資源：包括各種類型的計算機、大容量存儲設(shè)備、計算機外部設(shè)備，如彩色打印機、經(jīng)典繪圖儀等。

軟件資源：包括各種應(yīng)用軟件、工具軟件、系統(tǒng)開發(fā)所用的支撐軟件、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)資源：包括數(shù)據(jù)庫文件、數(shù)據(jù)庫、辦公文檔資料等。信道資源：通信信道可以理解為電信號的傳輸介質(zhì)。通信信道的共享是計算機網(wǎng)絡(luò)中最重要的共享資源之一。資源共享11.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的主要功能組建計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的之一就是使分布在不同地理位置的計算機用戶能夠相互通信。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，計算機與計算機之間，或計算機與終端之間可以快速、可靠地相互傳遞各種信息，如數(shù)據(jù)、程序、文件、圖形、圖像、聲音、視頻流等。利用計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信功能，人們可以使用網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用（也稱服務(wù)），如收發(fā)電子郵件、視頻點播、視頻會議、遠程教學、遠程醫(yī)療等。數(shù)據(jù)通信21.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義與功能在沒有聯(lián)網(wǎng)的條件下，每臺計算機都是一個“信息孤島”。在管理這些計算機時，必須分別管理。而計算機聯(lián)網(wǎng)后，可以在某個中心位置實現(xiàn)對整個網(wǎng)絡(luò)的管理。如數(shù)據(jù)庫情報檢索系統(tǒng)、交通運輸部門的訂票系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。分布處理是指把要處理的任務(wù)分散到各個計算機上運行，而不是集中在一臺大型計算機上。這樣，不僅可以降低軟件設(shè)計的復(fù)雜性，而且還可以大大提高工作效率和降低成本。分布處理4集中管理3均衡負荷5廣域網(wǎng)內(nèi)包括很多子處理系統(tǒng)。當網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某個子處理系統(tǒng)的負荷過重時，新的作業(yè)可通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)點和線路分送給較空閑的子系統(tǒng)進行處理。任務(wù)1.2了解計算機網(wǎng)絡(luò)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)的分類標準很多，比如按通信介質(zhì)、傳輸方式、使用對象等，但這些分類標準只給出了網(wǎng)絡(luò)某一方面的特征，并不能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的本質(zhì)。按地理覆蓋范圍分類1目前比較公認的能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本質(zhì)的分類方法是按計算機網(wǎng)絡(luò)的分布距離分類。按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的大小，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）。（1）覆蓋范圍小，結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)。（4）局域網(wǎng)組網(wǎng)方便、實用靈活，是目前計算機網(wǎng)絡(luò)中最活躍的分支。（2）具有較高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率。（3）由于數(shù)據(jù)傳輸距離短，傳輸時延低且誤碼率低。局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是指范圍在10km內(nèi)的辦公樓群或校園內(nèi)的計算機相互連接所構(gòu)成的計算機網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)通常屬某單位所有，單位擁有自主管理權(quán)，以共享網(wǎng)絡(luò)資源為主要目的。局域網(wǎng)具有以下特征：1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）通?？缃雍艽蟮牡乩矸秶梢允且粋€地區(qū)、一個省、一個國家甚至全球，地理范圍一般在100km以上，傳輸速率較低。廣域網(wǎng)主要指使用公用通信網(wǎng)所組成的計算機網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是長距離傳輸主機發(fā)送的數(shù)據(jù)，廣域網(wǎng)的特點是傳輸距離遠，傳輸速度慢，傳輸易出錯，成本高等。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）所采用的技術(shù)基本上與局域網(wǎng)相類似，只是規(guī)模上更大一些。城域網(wǎng)作用范圍為一個城市，地理范圍為十幾千米到幾十千米不等，傳輸速率在100Mb/s以上。城域網(wǎng)是對局域網(wǎng)的延伸，用于局域網(wǎng)之間的連接。2）城域網(wǎng)3）廣域網(wǎng)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按通信傳播方式分類21）點對點傳播方式的網(wǎng)絡(luò)點對點傳播方式的網(wǎng)絡(luò)由機器間多條鏈路構(gòu)成，每條鏈路連接一對計算機，兩臺沒有直接相連的計算機要通信，必須通過其他結(jié)點的計算機轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。這種網(wǎng)絡(luò)上的轉(zhuǎn)發(fā)報文分組在信源和信宿之間需通過一臺或多臺中間設(shè)備進行傳播。2）廣播方式的網(wǎng)絡(luò)廣播方式的網(wǎng)絡(luò)僅有一條通道，由網(wǎng)絡(luò)上所有計算機共享。一般來說，局域性網(wǎng)絡(luò)使用廣播方式，廣域性網(wǎng)絡(luò)使用點對點方式。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)功能分類31）通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡(luò)中負責數(shù)據(jù)通信的部分，主要完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換及通信控制，由網(wǎng)絡(luò)結(jié)點和通信鏈路組成。采用通信子網(wǎng)后，可使入網(wǎng)主機不用去處理數(shù)據(jù)通信，只需負責信息的發(fā)送和接收即可，減少了主機的通信開銷。除此之外，由于通信子網(wǎng)是按統(tǒng)一軟硬件標準組建的，可以面向各種類型的主機，因此方便了不同機型間的互聯(lián)，減少了組建網(wǎng)絡(luò)的工作量。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)功能分類32）資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)用于訪問網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)，由主機系統(tǒng)、終端控制器和終端組成。主機負責本地或全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理，可運行各種應(yīng)用程序或大型數(shù)據(jù)庫，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種軟硬件資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。終端控制器把一組終端連入通信子網(wǎng)，并負責對終端的控制及終端信息的接收和發(fā)送。終端控制器可以不經(jīng)過主機直接和網(wǎng)絡(luò)結(jié)點相連。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按拓撲結(jié)構(gòu)分類4將計算機網(wǎng)絡(luò)中的各個結(jié)點及通信設(shè)備看成點，將通信線路看成線，由這些線把點連接起來構(gòu)成的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。常見的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型、星型和網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)等。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)1圖1-5總線型拓撲結(jié)構(gòu)總線型拓撲結(jié)構(gòu)由單根電纜組成，該電纜連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點。圖1-5就描繪了一種典型的總線型拓撲結(jié)構(gòu)。在總線型拓撲結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點共享總線的全部容量。網(wǎng)絡(luò)上的每個節(jié)點都被動地偵聽接收到的數(shù)據(jù)。當一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，它先向整個網(wǎng)絡(luò)廣播一條警報消息，通知所有的節(jié)點它將發(fā)送數(shù)據(jù)，目標節(jié)點將接收發(fā)送給它的數(shù)據(jù)，在發(fā)送方和接收方之間的其他節(jié)點將忽略這條消息。總線型拓撲結(jié)構(gòu)簡單、便于擴充、價格相對較低、安裝使用方便。但是由于單信道的限制，一個總線型網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點越多，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率就越慢。另外，一旦總線出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)將陷于癱瘓?？偩€結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適合于信息管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)和廣播教學等。1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)2在星型結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點都通過一條點對點鏈路與公共中心節(jié)點相連，如圖1-7所示。任意兩個節(jié)點之間都必須通過中心節(jié)點，并且只能通過中心節(jié)點進行通信。公共中心節(jié)點通過存儲—轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實現(xiàn)兩個節(jié)點之間的數(shù)據(jù)幀的傳送，其設(shè)備可以是集線器，也可以是交換機。星型網(wǎng)絡(luò)的特點是結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易，便于控制和管理，網(wǎng)絡(luò)延遲小。其缺點是中心節(jié)點負擔較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線路的利用率也不高。這種網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于學校實驗室或企業(yè)辦公室。圖1-7星型拓撲結(jié)構(gòu)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)3環(huán)型結(jié)構(gòu)是由各節(jié)點首尾相連形成的閉合環(huán)型線路，如圖1-6所示。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳送是單向的，即沿一個方向從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點；每個節(jié)點都需安裝中繼器，以接收、放大信號。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，便于管理。其缺點是若單個工作站發(fā)生故障，則整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓；并且當節(jié)點過多時，將影響數(shù)據(jù)傳輸效率，非常不利于擴展。圖1-6環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)4樹型拓撲從總線型拓撲演變而來，形狀像一棵倒置的樹，如圖1-8所示，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶子分支。它是總線型結(jié)構(gòu)的擴展，是在總線網(wǎng)上加上分支形成的，其傳輸介質(zhì)可有多條分支，但不形成閉合回路。樹型網(wǎng)是一種分層網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)對稱，具有一定的容錯能力，一般一個分支和結(jié)點的故障不影響另一個分支結(jié)點的工作，同時任何一個結(jié)點發(fā)出的信息都可以傳遍整個傳輸介質(zhì)，這也是廣播式網(wǎng)絡(luò)。樹型拓撲的優(yōu)點是易于擴展，可以延伸出許多分支和子分支；故障隔離容易。其缺點是越靠近頂部的節(jié)點，處理能力越強，其可靠性要求就越高。由于對頂部節(jié)點的依賴性太大，所以如果頂部節(jié)點發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。圖1-8樹型拓撲結(jié)構(gòu)1.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的組成與拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)5網(wǎng)狀拓撲又稱作無規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)點之間的聯(lián)結(jié)是任意的，沒有規(guī)律。如圖1-9所示，就是將多個子網(wǎng)或多個局域網(wǎng)連接起來。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法，線路成本高，不易管理和維護，這種拓撲結(jié)構(gòu)適用于大型廣域網(wǎng)。在實際組網(wǎng)中，拓撲結(jié)構(gòu)不是單一的，而是要根據(jù)具體需要和環(huán)境混用幾種結(jié)構(gòu)。圖1-9網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標帶寬1帶寬(Bandwidth)本來是指信號具有的頻帶寬度，即信號占據(jù)的頻率范圍，單位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)?，F(xiàn)在的“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”或b/s。比特(bit)是計算機中數(shù)據(jù)的最小單元。帶寬是網(wǎng)速允許的最大值。注：b/s即bit/s，也有文獻資料寫成bps。往返時間2往返時間(Round-TripTime，RTT)表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認為止，總共經(jīng)歷的時間。1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標時延3時延(delay)是指數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時間。時延是由以下幾個不同的部分組成的：1)發(fā)送時延：也叫傳輸時延或傳輸速率，是指發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時間。發(fā)送時延計算方式如下：發(fā)送時延=數(shù)據(jù)塊長度(b)/信道帶寬(b/s)2)傳播時延：電磁波在信道中傳播所需要的時間，計算方式如下：傳播時延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播速率(m/s)3)處理時延：也叫排隊時延，是指數(shù)據(jù)在交換結(jié)點等候發(fā)送，在緩存的隊列中排隊所經(jīng)歷的時延。數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時延就是以上三種時延之和，即總時延=傳播時延+發(fā)送時延+排隊時延1.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標吞吐量4吞吐量(throughput)表示在單位時間內(nèi)通過某個網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的數(shù)據(jù)量。吞吐量經(jīng)常用于表示現(xiàn)實世界中網(wǎng)絡(luò)容量的一種測量量，以便人們知道有多少數(shù)據(jù)量通過了網(wǎng)絡(luò)。最大吞吐量計算方式如下：最大吞吐量?=?帶寬*時間1.2.3計算機領(lǐng)域的標準化組織計算機網(wǎng)絡(luò)的標準化對計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和推廣起到了極為重要的作用。國際上有很多標準化組織負責制定、實施相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標準，其中常見的主要有以下幾種：國際標準化組織(InternationalStandardsOrganization，ISO)國際電信聯(lián)盟(InternationalTelecommunicationsUnion，ITU)國際電氣與電子工程師協(xié)會(InstituteofElectricandElectronicEngineer，IEEE)美國國家標準協(xié)會(AmericanNationalStandardInstitute，ANSI)美國電子工業(yè)協(xié)會(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)任務(wù)1.3直面計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢1.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域2018年11月16日，第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會在中國浙江省烏鎮(zhèn)正式開幕，其主題是“創(chuàng)新驅(qū)動，造福人類—攜手共建網(wǎng)絡(luò)空間命運共同體”，從這里可以看出，今后互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是要更好地造福人類。我們現(xiàn)在已經(jīng)步入了信息化社會，在計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛的今天，“網(wǎng)絡(luò)就是計算機”這句網(wǎng)絡(luò)名言被越來越多的人所接受，我們的生活越來越依賴計算機網(wǎng)絡(luò)，計算機網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域。通過計算機網(wǎng)絡(luò)，人們可以開展廣泛的交流互助活動和進行多種工作。6.軍事應(yīng)用3.政府應(yīng)用2.個人應(yīng)用4.教育應(yīng)用5.醫(yī)療應(yīng)用1.企業(yè)應(yīng)用1.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域早期的計算機網(wǎng)絡(luò)就是各大公司企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)和軍用網(wǎng)絡(luò)，所以計算機網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)方面的應(yīng)用是最成熟、最廣泛的。在Internet誕生之后，企業(yè)網(wǎng)中又出現(xiàn)了Intranet和Extranet兩個新的名詞，這兩個網(wǎng)絡(luò)名詞是伴隨著計算機網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)中的廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的，意思分別是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)和企業(yè)外聯(lián)網(wǎng)(Extranet)。Intranet往往用于企業(yè)內(nèi)部人員交流，通信便捷。Extranet則是為保障企業(yè)網(wǎng)接入Internet的安全性等一系列問題而應(yīng)運而生的，它既保證了信息的流通，又保護了企業(yè)的信息資源不受威脅。企業(yè)應(yīng)用11.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)民的數(shù)量不斷增加，越來越多的人已經(jīng)離不開計算機網(wǎng)絡(luò)，他們利用計算機網(wǎng)絡(luò)進行學習、工作、消費、娛樂，乃至社交和婚姻都通過計算機網(wǎng)絡(luò)去解決。例如，我們可以借助微信、QQ等軟件與他人進行即時通信，也可以進行遠程協(xié)助，甚至可以進行簡單的遠程會議；網(wǎng)絡(luò)的一大功能就是資源共享，我們可以很輕松地查找到大量的信息資源、學習資源等；隨著人們消費意識的不斷進步，網(wǎng)店和網(wǎng)絡(luò)購物逐漸興起，足不出戶的購物模式為廣大網(wǎng)絡(luò)用戶帶來了極大的生活便利。個人應(yīng)用21.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域正如在企業(yè)中的應(yīng)用一樣，政府部門也可以借助計算機網(wǎng)絡(luò)辦公，并在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布信息，傳遞資源，這樣一來能夠大大提高工作效率及宣傳力度，例如各地的電子政務(wù)網(wǎng)。出于安全的需要，政府部門的計算機網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。政府內(nèi)部系統(tǒng)辦公使用內(nèi)網(wǎng)；而對外發(fā)布信息、進行政策宣傳就需要使用外網(wǎng)。政府應(yīng)用3我們常常說的遠程教育就是基于計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)的，以計算機網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)課件和其他學習資源為學生的學習和教師的教學活動提供了更多渠道，有利于因材施教。通過計算機網(wǎng)絡(luò)，最新的學術(shù)咨詢可以迅速傳播，成果可以及時共享，交流可以及時進行。教育應(yīng)用41.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域利用互聯(lián)網(wǎng)，醫(yī)療網(wǎng)站可合理地配置醫(yī)療資源，跨越時間和地域的阻礙，使更多的患者能得到享有稀缺的醫(yī)療資源的權(quán)力，實現(xiàn)醫(yī)療資源的合理配置，有效地降低看病的成本。醫(yī)療應(yīng)用5現(xiàn)代意義的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生于20世紀60年代中期，是由美國國防部高級研究計劃局應(yīng)美國軍方要求研制的阿帕網(wǎng)。任何一項新技術(shù)的出現(xiàn)，最初都是服務(wù)于軍方的，這個規(guī)律在近現(xiàn)代及當代非常明顯。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，軍隊建設(shè)向信息化方向發(fā)展，現(xiàn)在的遠程指揮、戰(zhàn)場信息化及戰(zhàn)場信息共享都體現(xiàn)出了計算機網(wǎng)絡(luò)在此方面的應(yīng)用。軍事應(yīng)用61.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢如果從克蘭羅克在1961年首次發(fā)表“分組交換”理論的博士論文算起，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過了50多年的研究、建設(shè)和發(fā)展歷程?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以能夠取得成功，除了在其發(fā)展過程中所采取的一系列重大決策的正確與及時，以及其管理機構(gòu)的相對健全和運營機制的合理性等非技術(shù)因素以外，一個非常重要的原因就是得益于其體系結(jié)構(gòu)的支持：靈活的分組交換技術(shù)、簡單的分層模型和開放的協(xié)議標準等。然而，自從20世紀90年代初WWW技術(shù)出現(xiàn)以及美國NSF解除互聯(lián)網(wǎng)上的商業(yè)限制以后，互聯(lián)網(wǎng)便進入了應(yīng)用與服務(wù)的蓬勃發(fā)展階段，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺陷與不足也隨之逐漸顯露出來。計算機網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀11.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

(1)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中過于簡單的網(wǎng)絡(luò)核心功能應(yīng)該得到適當增強隨著分組交換技術(shù)基礎(chǔ)地位的確立及TCP/IP協(xié)議的設(shè)計成功和廣泛實現(xiàn)，早期互聯(lián)網(wǎng)便基本上奠定了“核心簡單，邊緣智能”的體系結(jié)構(gòu)格局。

(2)從服務(wù)角度來研究下一代網(wǎng)絡(luò)為互聯(lián)網(wǎng)帶來的新的發(fā)展契機像互聯(lián)網(wǎng)這樣規(guī)模十分龐大的分布式系統(tǒng)，將不可避免地面臨異構(gòu)性、開放性、安全性、并發(fā)性、可縮放性等方面的諸多挑戰(zhàn)，因此從位于核心網(wǎng)絡(luò)之上且分布于網(wǎng)絡(luò)邊緣的互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)入手，致力于研究互聯(lián)網(wǎng)如何為用戶提供各種各樣的服務(wù)，以及如何用這些服務(wù)來支持和開發(fā)各種特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分布計算技術(shù)，便逐漸成為了互聯(lián)網(wǎng)研究中的一個重要分支和領(lǐng)域。計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢21.3.2網(wǎng)絡(luò)從業(yè)者應(yīng)具備的職業(yè)道德觀念1)遵紀守法，尊重知識產(chǎn)權(quán)

由于計算機網(wǎng)絡(luò)最主要的功能是實現(xiàn)資源共享，因此很多人認為計算機網(wǎng)絡(luò)是一種完全開放型的狀態(tài)；只要愿意，可以在網(wǎng)上發(fā)表任何言論，或從網(wǎng)上下載文章、圖片及各種作品。但實際上計算機網(wǎng)絡(luò)只是信息資源的一種載體，其本質(zhì)與報紙、電視等傳統(tǒng)媒體沒有任何區(qū)別，其上的文章、圖片及各種作品同樣擁有著作權(quán)，不能隨意轉(zhuǎn)載、摘抄。2)愛崗敬業(yè)，嚴守保密制度

計算機網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員應(yīng)愛崗敬業(yè)，嚴守保密制度，保守相應(yīng)的國家機密和商業(yè)機密。由于目前很多商業(yè)信息及其他信息都會在計算機系統(tǒng)上保存并通過計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以計算機網(wǎng)絡(luò)從業(yè)者必須采取相關(guān)措施，防止泄密的發(fā)生。3)團結(jié)協(xié)作、愛護設(shè)備

計算機網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員應(yīng)做好設(shè)備的規(guī)范化和文檔化管理，及時寫好維護記錄，做好交接工作；負責所有設(shè)備的管轄和運行狀況的掌控，以最經(jīng)濟的設(shè)備壽命周期費用，取得最佳的設(shè)備綜合效能，確保設(shè)備經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)和工作狀態(tài)。任務(wù)1.4任務(wù)挑戰(zhàn)1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

OfficeVisio是Office軟件系列中負責繪制流程圖和示意圖的軟件，是一款便于IT和商務(wù)人員對復(fù)雜信息、系統(tǒng)和流程進行可視化處理、分析和交流的軟件。使用Visio可以繪制業(yè)務(wù)流程圖、組織結(jié)構(gòu)圖、項目管理圖、營銷圖表、辦公室布局圖、網(wǎng)絡(luò)圖、電子線路圖、數(shù)據(jù)庫模型圖、工藝管道圖、因果圖和方向圖等。Visio安裝包是獨立的安裝軟件，不屬于Office軟件系統(tǒng)，但Visio軟件安裝后會存在于Office軟件菜單里。下面以MicrosoftVisio2013為例，來學習如何使用Visio繪制拓撲圖。1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(1)在Office軟件菜單下打開Visio軟件，如圖1-11所示，左側(cè)屬于“形狀”區(qū)域，右側(cè)網(wǎng)格部分屬于“繪圖”區(qū)域。圖1-11打開Visio軟件1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(2)在左側(cè)“形狀”區(qū)域中，依次選擇“更多形狀”—“網(wǎng)絡(luò)”—“服務(wù)器3D”，如圖1-12所示。圖1-12選擇服務(wù)器形狀1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(3)選擇“服務(wù)器3D”中的“文件服務(wù)器”圖標，將其拖曳到右側(cè)繪圖區(qū)域，如圖1-13所示。(4)在左側(cè)“形狀”區(qū)域中，依次選擇“更多形狀”—“網(wǎng)絡(luò)”—“網(wǎng)絡(luò)和符號3D”，并將交換機拖入右側(cè)繪圖區(qū)域，用連接線將服務(wù)器和交換機相連，并在服務(wù)器旁插入文本框，輸入相應(yīng)服務(wù)器的名稱，如圖1-14所示。圖1-13拖拽服務(wù)器到繪圖區(qū)圖1-14連接服務(wù)器和交換機1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(5)依次在“形狀”區(qū)域選擇相應(yīng)圖標，拖曳到繪圖區(qū)，繪制如圖1-15所示的拓撲圖。圖1-15繪制出的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖在Visio文檔中打開“另存為”對話框，如圖1-16所示。在保存類型中選擇“JPEG文件交換格式(*.jpg)”，出現(xiàn)“JPG輸出選項”對話框，如圖1-17所示，設(shè)置完后單擊“確定”按鈕。圖1-16保存JPEG文件交換格式圖1-17“JPG輸出選項”對話框1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖(5)依次在“形狀”區(qū)域選擇相應(yīng)圖標，拖曳到繪圖區(qū)，繪制如圖1-15所示的拓撲圖。圖1-15繪制出的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓撲圖這樣可在Word文檔中插入不可編輯的JPEG格式的圖片，如圖1-18所示。圖1-18插入JPEG格式圖片1.4.2查看因特網(wǎng)的作用任務(wù)步驟2下載安裝常見的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器，并搜索計算機網(wǎng)絡(luò)的歷史、發(fā)展及應(yīng)用等相關(guān)知識，并整理成檔。任務(wù)目的1（1）雙擊傲游瀏覽器安裝包，安裝傲游瀏覽器，如圖1-19所示圖1-19安裝傲游瀏覽器1.4.2查看因特網(wǎng)的作用(2)安裝完成后雙擊打開，在地址欄中輸入百度的網(wǎng)址并按回車，如圖1-20所示。圖1-20打開百度網(wǎng)頁1.4.2查看因特網(wǎng)的作用(3)搜索計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，如圖1-21所示。然后進行文檔管理。圖1-21搜索計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用小結(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代通信技術(shù)與計算機技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，它的應(yīng)用已經(jīng)滲透到各個領(lǐng)域，對人類社會的進步做出了巨大貢獻。本章簡要介紹了計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史，需要掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的定義、功能以及分類，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)是一個很重要的基本概念，不同的拓撲結(jié)構(gòu)具有不同的特點，對網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)設(shè)計、功能、可靠性等方面都有著重要的影響。此外，本章著重介紹了使用Visio軟件繪制拓撲圖的方法，需要同學們勤加練習。謝謝觀看計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實戰(zhàn)(第二版)網(wǎng)絡(luò)怎樣讓“天涯若比鄰”02章節(jié)導(dǎo)讀曾幾何時，由于科技不發(fā)達、信息不對稱、城鄉(xiāng)差距大等等因素，相隔萬里的人們大都處于“老死不相往來”的狀態(tài)。而隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，這種狀態(tài)逐漸演變?yōu)椤半u犬之聲相聞”，實現(xiàn)了真正意義上的“天涯若比鄰”。通過了解網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”，我們了解到網(wǎng)絡(luò)縮短了地域之間的差異，縮短了人與人之間的距離。那么網(wǎng)絡(luò)是如何將世界連為一體的呢？本項目我們就來學習網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)標準及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等方面的內(nèi)容。0504030201理解協(xié)議的概念以及協(xié)議分層的原理學習目標熟悉計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)掌握OSI參考模型以及TCP/IP參考模型的含義熟悉常見的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)掌握PT6.0軟件的使用、交換機和路由器的簡單配置任務(wù)2.1了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指為了實現(xiàn)計算機間的通信合作，把計算機互聯(lián)的功能劃分成有明確定義的層次，并規(guī)定同層次實體通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。簡單地說，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)就是網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合。因此，要理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，就必須了解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層設(shè)計原理和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。協(xié)議是為進行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定和標準，是計算機網(wǎng)絡(luò)中實體之間有關(guān)通信規(guī)則的集合，也稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議或通信協(xié)議。簡單來說，協(xié)議就是計算機與計算機之間通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)通信時事先達成的一種“約定”。這種“約定”規(guī)定兩臺計算機之間必須能夠支持相同的協(xié)議，并遵循相同協(xié)議進行處理，才能實現(xiàn)相互通信。2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議我們舉一個簡單的例子。有A、B、C三個人，A只會說漢語，B只會說法語，C既會說漢語又會說法語。此時，假如A與B或者A與C要聊天，他們之間應(yīng)該如何溝通呢？對A與B來說，由于他們談話各自所用語言不同，因此雙方無法聊天；對A與C來說，兩人可以都約定使用漢語就可以聊天了。在這一過程中，我們可以將漢語和英語當作“協(xié)議”，將聊天當作“通信”，將說話的內(nèi)容當作“數(shù)據(jù)”，因此，協(xié)議如同人們平常說話所用的語言。在計算機與計算機之間通過網(wǎng)絡(luò)進行通信時，可以認為是依據(jù)類似于人類的“語言”，實現(xiàn)了相互通信。2.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議的3要素是語義、語法和時序，其中：語義規(guī)定通信雙方彼此要“講什么”，即確定協(xié)議元素的類型；語法規(guī)定通信雙方彼此“如何講”，即確定協(xié)議元素的格式；時序又稱“同步”，用于規(guī)定事件實現(xiàn)順序的詳細說明，即通信雙方動作的時間、速度匹配和事件發(fā)生的順序等。2.1.2協(xié)議的分層為了便于理解分層設(shè)計的思想，我們以郵政系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)為例進行說明。如圖2-1所示，整個通信過程主要涉及三個層次，即用戶系統(tǒng)、郵局系統(tǒng)和運輸部門系統(tǒng)。郵政系統(tǒng)中的各種約定都是為了將信件從寫信人送到收信人而設(shè)計的，也就是說，它們是因信息的流動而產(chǎn)生的。這些約定可以分為兩種，一種是同等機構(gòu)間的約定，如用戶之間的約定、郵政局之間的約定和運輸部門之間的約定；另一種是不同機構(gòu)之間的約定，如用戶與郵政局之間的約定、郵政局與運輸部門之間的約定。圖2-1郵政系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)2.1.2協(xié)議的分層不同計算機同等層之間的通信規(guī)則就是該層使用的協(xié)議，如有關(guān)第N層通信規(guī)則的集合就是第N層的協(xié)議；而同一計算機不同功能層之間的通信規(guī)則稱為接口(Interface)。對于不同的網(wǎng)絡(luò)來說，它的分層數(shù)量、各層的名稱和功能以及協(xié)議都各不相同。在網(wǎng)絡(luò)中，對于第N層協(xié)議來說，它不知道上下層的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，但可以獨立完成某種功能，并且為上層提供服務(wù)，使用下層提供的服務(wù)。2.1.3協(xié)議的分層分層的好處協(xié)議分層的好處有以下四個方面：(1)各層之間相互獨立。高層不需要知道底層是如何實現(xiàn)的，僅需知道該層通過層間的接口所提供的服務(wù)即可。(2)靈活性好。某層改變時，只要層間接口不變，則不影響上下層。(3)結(jié)構(gòu)上可分割。各層都可采用最合適的技術(shù)來實現(xiàn)。(4)復(fù)雜性低，易于排錯，具有更好的互操作性。任務(wù)2.2

熟記計算機網(wǎng)絡(luò)標準2.2.1OSI參考模型隨著信息技術(shù)的發(fā)展，不同結(jié)構(gòu)的計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)已成為迫切需要解決的問題。為此，許多標準化機構(gòu)積極開展了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準化方面的工作，其中最為著名的就是1984年國際標準化組織(InternationalStandardOrganization，ISO)提出的開放系統(tǒng)互連參考模型，即OSI參考模型(OpenSystemInterconnection，OSI)。該模型對通信系統(tǒng)進行了標準化，只要遵循OSI標準，一個系統(tǒng)就可以與位于世界上任何地方、同樣遵循同一標準的其他任何系統(tǒng)進行通信。2.2.1OSI參考模型OSI參考模型將計算機網(wǎng)絡(luò)的通信分成了易于理解的7層，其中上3層主要與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用相關(guān)，負責對用戶數(shù)據(jù)進行編碼等操作；下4層主要是負責網(wǎng)絡(luò)通訊，負責將用戶的數(shù)據(jù)傳遞到目的地。如圖所示，從下往上依次為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。2.2.1OSI參考模型

物理層的主要任務(wù)是實現(xiàn)通信雙方的物理連接，以比特流(bits)的形式透明地傳送數(shù)據(jù)信息，并向數(shù)據(jù)鏈路層提供透明的傳輸服務(wù)(透明表示經(jīng)過實際電路傳送后，被傳送的比特流沒有發(fā)生任何變化，電路對其并沒有產(chǎn)生任何影響)。所有的通信設(shè)備、主機等網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備都要按照物理層的標準與規(guī)則進行設(shè)計并通過物理線路互聯(lián)，這些都構(gòu)成了計算機網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。物理層建立在傳輸介質(zhì)的基礎(chǔ)上，是系統(tǒng)和傳輸介質(zhì)的物理接口，它是OSI模型的最低層。

物理層相關(guān)連接介質(zhì)包括線纜、雙絞線、光纖、無線；典型設(shè)備包括中繼器、集線器。物理層2.2.1OSI參考模型比特流即一系列的“0”和“1”。這些比特流到底代表什么意思，物理層并不關(guān)心，只保證能傳輸比特即可。至于傳輸?shù)膬?nèi)容和質(zhì)量，由它的上一層負責，這也驗證了OSI分層的意義，每層都有每層的特定任務(wù)，每層的任務(wù)由該層的協(xié)議功能來確定。提示2.2.1OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層可將物理層傳來的0、1信號組成數(shù)據(jù)幀的格式，在相鄰網(wǎng)絡(luò)實體之間建立、維持和釋放數(shù)據(jù)鏈路連接，并傳輸數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元。該層負責在傳送過程中進行糾錯和恢復(fù)，它將糾錯碼添加到即將發(fā)送的幀中，并對收到的幀進行計算和校驗，不完整及有缺陷的幀在該層都將被丟棄。如果能夠判斷出有缺陷幀的來源，則返回一個錯誤幀。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不同，數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議可分為兩類：一類是針對廣域網(wǎng)的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如HDLC、PPP等；一類是局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議，如MAC子層協(xié)議和LLC子層協(xié)議。

數(shù)據(jù)鏈路層所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)稱為“幀”，典型設(shè)備有網(wǎng)橋和二層交換機(“二層”就是指數(shù)據(jù)鏈路層)等。數(shù)據(jù)鏈路層2.2.1OSI參考模型網(wǎng)絡(luò)層是OSI參考模型中最重要的一層，主要功能是完成數(shù)據(jù)包的尋址和路由選擇。在數(shù)據(jù)鏈路層中，討論的是“鏈路”之間的通信問題，即兩臺相鄰設(shè)備之間的通信(相鄰是指兩設(shè)備之間沒有其他中間節(jié)點)。但是在實際中，兩臺設(shè)備可能相隔甚遠，中間可能包含很多段“鏈路”，網(wǎng)絡(luò)層負責解決由多條“鏈路”組成的通信子網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳送問題。假設(shè)從節(jié)點A到節(jié)點B中間有多條鏈路，如A→M→B、A→C→D→E→B等。對于數(shù)據(jù)鏈路層來說，只用處理兩點間的鏈路，因此沒有路徑選擇的問題。而從A端到B端，實際存在多條路徑，那么應(yīng)該如何選擇路徑呢？這就是網(wǎng)絡(luò)層要解決的“尋址和路由選擇”的問題。網(wǎng)絡(luò)層2.2.1OSI參考模型

網(wǎng)絡(luò)層的功能就是要選擇合適的路徑轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，使發(fā)送方的數(shù)據(jù)能夠正確無誤地按目的地址尋找到接收方的路徑，并將數(shù)據(jù)包交給接收方。

在網(wǎng)絡(luò)層，數(shù)據(jù)傳送的單位是包。網(wǎng)絡(luò)層有一個最重要的協(xié)議就是著名的IP協(xié)議。IP協(xié)議把上一層傳下來的數(shù)據(jù)切割封裝成IP數(shù)據(jù)包，并將其送入因特網(wǎng)進行傳輸。典型設(shè)備有路由器和三層交換機等。網(wǎng)絡(luò)層的功能2.2.1OSI參考模型傳輸層的功能是接收上一層發(fā)來的數(shù)據(jù)，并進行分段，建立端到端的連接，保證數(shù)據(jù)從一端正確傳送到另一端。它處于七層體系的中間，向下是通信服務(wù)的最高層，向上是用戶功能的最底層。傳輸層負責提供兩節(jié)點之間數(shù)據(jù)的可靠傳送。當兩節(jié)點的聯(lián)系確定之后，傳輸層負責監(jiān)督工作。傳輸層在網(wǎng)絡(luò)層的基礎(chǔ)上提供可靠的“面向連接”和不可靠的“面向無連接”的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)、差錯控制和流量控制。在具有傳輸層功能的協(xié)議中，最主要的兩個是TCP和UDP。傳輸層2.2.1OSI參考模型會話層（1）建立會話（2）保持會話A、B兩臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間要通信，要建立一條會話供其使用，在建立會話的過程中也會有身份驗證、權(quán)限鑒定等環(huán)節(jié)當數(shù)據(jù)傳遞完成后，OSI會話層不一定會立刻將兩者這條通信會話斷開，它會根據(jù)應(yīng)用程序和應(yīng)用層的設(shè)置對該會話進行維護。（3）斷開會話當應(yīng)用程序或應(yīng)用層規(guī)定的超時時間到期后，OSI會話層才會釋放這條會話。或者A、B重啟、關(guān)機、手動執(zhí)行斷開連接的操作時，OSI會話層也會將A、B之間的會話斷開。2.2.1OSI參考模型表示層電腦從網(wǎng)卡收到一串數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)在電腦中都是二進制的格式，我們?nèi)祟愂强床欢M制的，需要表示層幫忙將這些二進制轉(zhuǎn)換成我們能夠識別的數(shù)據(jù)。表示層的基本功能就是對數(shù)據(jù)格式進行編譯，對收到或發(fā)出的數(shù)據(jù)根據(jù)應(yīng)用層的特征進行處理，如處理文字、圖片、音頻等，或?qū)嚎s文件進行解壓縮、對加密文件進行解密等。2.2.1OSI參考模型應(yīng)用層應(yīng)用層提供各種各樣的應(yīng)用層協(xié)議，這些協(xié)議嵌入在各種應(yīng)用程序中，為用戶與網(wǎng)絡(luò)之間提供一個溝通的接口。例如我們要看網(wǎng)頁時，只需打開IE瀏覽器，輸入一個網(wǎng)址，就可進入相應(yīng)的網(wǎng)站。這個IE瀏覽器就是用戶瀏覽網(wǎng)頁的應(yīng)用工具，是基于HTTP協(xié)議開發(fā)的，HTTP是一個應(yīng)用層的協(xié)議。2.2.2TCP/IP參考模型

OSI參考模型雖然是國際標準，但是它層次多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在實際中完全遵從OSI參考模型的協(xié)議幾乎沒有。目前流行的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是TCP/IP參考模型，它已成為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)事實上的標準，Internet就是基于TCP/IP參考模型建立的。

TCP/IP參考模型分為應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)互連層和網(wǎng)絡(luò)接口層四個層次，如圖所示。2.2.2TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)接口層網(wǎng)絡(luò)接口層是TCP/IP模型的最低層。實際上TCP/IP參考模型沒有真正描述這一層的實現(xiàn)，只是要求能夠提供給其上層—網(wǎng)絡(luò)互連層—一個訪問接口，以便在其上傳遞IP分組。由于這一層次未被定義，所以其具體的實現(xiàn)方法會隨著網(wǎng)絡(luò)類型的不同而不同。

這一層的作用是負責接收從網(wǎng)絡(luò)層傳來的IP數(shù)據(jù)包并將IP數(shù)據(jù)包通過低層物理網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去；或者從低層物理網(wǎng)絡(luò)上接收物理幀，然后抽出IP數(shù)據(jù)包交給網(wǎng)絡(luò)層。2.2.2TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)互連層網(wǎng)絡(luò)互連層與OSI參考模型中的網(wǎng)絡(luò)層相當，是整個TCP/IP協(xié)議棧的核心。它的功能是把分組發(fā)往目標網(wǎng)絡(luò)或主機。同時，為了盡快地發(fā)送分組，可能需要沿不同的路徑同時進行分組傳遞。因此，分組到達的順序和發(fā)送的順序可能不同，這就需要上層必須對分組進行排序。網(wǎng)絡(luò)互連層定義了分組格式和協(xié)議，即IP協(xié)議(InternetProtocol)。網(wǎng)絡(luò)互連層除了需要完成路由的功能外，還可以完成將不同類型的網(wǎng)絡(luò)(異構(gòu)網(wǎng))互連的任務(wù)。除此之外，網(wǎng)絡(luò)互連層還需要完成擁塞控制的功能。2.2.2TCP/IP參考模型傳輸層傳輸層的作用與OSI參考模型中傳輸層的作用是一樣的。在TCP/IP模型中，傳輸層的功能是在源結(jié)點和目的結(jié)點的兩個進程之間提供可靠的端到端的數(shù)據(jù)傳輸。傳輸層定義了兩種服務(wù)質(zhì)量不同的協(xié)議。即傳輸控制協(xié)議(TransmissionControlProtocol，TCP)和用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議(UserDatagramProtocol，UDP)。

2.2.2TCP/IP參考模型應(yīng)用層

TCP/IP模型將OSI參考模型中的會話層和表示層的功能合并到應(yīng)用層實現(xiàn)。應(yīng)用層面向不同的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用引入了不同的應(yīng)用層協(xié)議，它主要為用戶提供多種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，如電子郵件、遠程登錄等。應(yīng)用層包含了所有高層協(xié)議，早期的高層協(xié)議有虛擬終端協(xié)議(Telnet)、文件傳輸協(xié)議(FileTransferProtocol，F(xiàn)TP)、電子郵件傳輸協(xié)議(SimpleMailTransferProtocol，SMTP)。Telnet協(xié)議允許用戶登錄到遠程機器并在其上工作；FTP協(xié)議提供了有效地將數(shù)據(jù)從一臺機器傳送到另一臺機器的機制；SMTP協(xié)議用來有效和可靠地傳遞郵件。隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，應(yīng)用層又加入了許多其他協(xié)議，如用于將主機名映射到它們的網(wǎng)絡(luò)地址的域名服務(wù)(DNS)，用于搜索因特網(wǎng)上信息的超文本傳輸協(xié)議(HTTP)等。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對比

圖2-4

OSI和TCP/IP對比圖1)兩者層數(shù)不同

OSI參考模型有7層，而TCP/IP參考模型只有4層，但兩者都有網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。2)兩者服務(wù)類型不同

OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層提供面向連接和無連接兩種服務(wù)，而傳輸層只提供面向連接服務(wù)；TCP/IP模型在網(wǎng)絡(luò)層只提供無連接服務(wù)，但在傳輸層卻提供面向連接和無連接兩種服務(wù)。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對比

圖2-4

OSI和TCP/IP對比圖3)概念區(qū)分不同

OSI參考模型明確區(qū)分了服務(wù)、接口和協(xié)議3個基本概念。

(1)服務(wù)。每一層都為其上層提供服務(wù)。服務(wù)的概念描述了該層所做的工作，并不涉及服務(wù)的實現(xiàn)以及上層實體如何訪問的問題。

(2)接口。層間接口描述了高層實體如何訪問低層實體提供的服務(wù)。接口定義了服務(wù)訪問所需的參數(shù)和期望的結(jié)果。同樣，接口仍然不涉及到某層實體的內(nèi)部機制。

(3)協(xié)議。協(xié)議是某層的內(nèi)部事務(wù)。只要能夠完成它必須提供的功能，對等層之間可以采用任何協(xié)議，且不影響到其他層。

而TCP/IP模型并不十分清晰地區(qū)分服務(wù)、接口和協(xié)議這些概念。相比TCP/IP模型，OSI模型中的協(xié)議具有更好的隱蔽性，在發(fā)生變化時也更容易被替換。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較模型對比

圖2-4

OSI和TCP/IP對比圖4)通用性不同

OSI參考模型是在其協(xié)議被開發(fā)之前設(shè)計出來的。這意味著OSI模型并不是基于某個特定的協(xié)議集而設(shè)計的，因而它更具有通用性。但另一方面，也意味著OSI模型在協(xié)議實現(xiàn)方面存在某些不足。

TCP/IP模型正好相反。先有TCP/IP協(xié)議，而模型只是對現(xiàn)有協(xié)議的描述，因而協(xié)議與模型非常吻合。但是TCP/IP模型不適合其他協(xié)議棧。因此，它在描述其他非TCP/IP網(wǎng)絡(luò)時用處不大。

綜上所述，使用OSI參考模型可以很好地討論計算機網(wǎng)絡(luò)，但是OSI協(xié)議并未流行。TCP/IP模型正好相反，其模型本身實際上并不存在，只是對現(xiàn)存協(xié)議的一個歸納和總結(jié)，但卻被廣泛使用。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程

我們以發(fā)送郵件為例，分析計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程。1)應(yīng)用程序處理(1)

A用戶啟動郵件應(yīng)用程序，填寫收件人郵箱和發(fā)送內(nèi)容，點擊“發(fā)送”，開始TCP/IP通信。(2)應(yīng)用程序?qū)Πl(fā)送的內(nèi)容進行編碼處理，這一過程相當于OSI的表示層功能。(3)由A用戶所使用的郵件軟件決定何時建立通信連接、何時發(fā)送數(shù)據(jù)的管理，這一過程相當于OSI的會話層功能。(4)發(fā)送時建立連接，并通過TCP連接發(fā)送數(shù)據(jù)，其過程是首先將應(yīng)用層數(shù)據(jù)發(fā)送給下一層的TCP，再做實際轉(zhuǎn)發(fā)處理。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程

2)

TCP模塊的處理

傳輸層TCP負責建立連接、發(fā)送數(shù)據(jù)以及斷開連接。TCP將應(yīng)用層發(fā)來的數(shù)據(jù)可靠地傳輸至對端，需要在應(yīng)用層數(shù)據(jù)前段加上TCP的首部(TCP首部包括源端口號、目標端口號、序列號、校驗和)，然后才可以將附加了TCP首部的包發(fā)送給IP模塊。3)

IP模塊的處理

IP層將上層傳來的附加了TCP首部的包當做自己的數(shù)據(jù)，在該數(shù)據(jù)前段加上自己的IP首部，生成IP包；然后參考路由表決定接受此IP包的路由或主機，依次發(fā)送到對應(yīng)的路由器或主機網(wǎng)絡(luò)接口的驅(qū)動程序，實現(xiàn)真正地發(fā)送數(shù)據(jù)；最后將MAC地址和IP地址交給以太網(wǎng)的驅(qū)動程序，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。4)發(fā)送端網(wǎng)絡(luò)接口的處理

數(shù)據(jù)鏈路層將上層傳來的IP包附加上以太網(wǎng)首部(該首部包括收、發(fā)端的MAC地址以及標志以太網(wǎng)類型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議)生成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，通過物理層傳輸給接收端。此外，數(shù)據(jù)鏈路層還要對該以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包進行發(fā)送處理，生成FCS(FrameCheckSequence)校驗序列，由硬件計算添加到包的后面，以判斷數(shù)據(jù)包是否由于噪聲而破壞。

之后就可以通過物理層傳輸了，即包的接收處理。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程

5)接收端網(wǎng)絡(luò)接口的處理

主機接收到以太網(wǎng)包以后，首先從包首部找到MAC地址判斷是否為發(fā)給自己的包，如果不是則丟棄數(shù)據(jù)。如果是發(fā)給自己的包，就查找包首部中的類型域，確定傳送過來的數(shù)據(jù)類型，傳給相應(yīng)的子程序進行處理(若是IP類型作為傳給IP，若是ARP類型則傳給ARP處理)；若沒有對應(yīng)的類型，則丟棄數(shù)據(jù)。6)

IP模塊的處理

IP模塊收到包以后，如果包首部的IP地址與自己的IP地址匹配，則接收數(shù)據(jù)并查找上一層協(xié)議。如果上一層是TCP就傳給TCP處理，如果是UDP則傳給UDP處理。7)

TCP模塊的處理

TCP模塊首先會計算校驗和，判斷數(shù)據(jù)是否被破壞；然后檢查是否按照序號接收數(shù)據(jù)；最后檢查端口號，確定具體的應(yīng)用程序。

數(shù)據(jù)接收完畢后，接收端會發(fā)送一個“確認回執(zhí)”給發(fā)送端。如果該信息一直未到達，那么發(fā)送端會認為接收端沒有接收數(shù)據(jù)而一直反復(fù)發(fā)送。數(shù)據(jù)完整地接收以后，會傳給由端口號識別的應(yīng)用程序。2.2.3OSI參考模型與TCP/IP參考模型比較計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程

8)應(yīng)用程序的處理

接收端應(yīng)用程序會直接接收發(fā)送的數(shù)據(jù)。如果接收正常，會返回“處理正?！钡幕貓?zhí)，否則會發(fā)送相應(yīng)的錯誤信息。

現(xiàn)在，接收端主機B就可以閱讀郵件了。2.2.4電路交換、報文交換與分組交換計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程

在實際網(wǎng)絡(luò)中，不相鄰節(jié)點之間的通信只能通過中轉(zhuǎn)節(jié)點的轉(zhuǎn)接來實現(xiàn)。這些中轉(zhuǎn)的節(jié)點稱為交換節(jié)點，它們并不處理流經(jīng)的數(shù)據(jù)，只是簡單地將數(shù)據(jù)從一個節(jié)點傳送給另一個節(jié)點，直至到達目的地。數(shù)據(jù)交換技術(shù)就是用來解決資源子網(wǎng)中的節(jié)點如何通過通信子網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換問題的。通常使用的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有電路交換、報文交換和分組交換三種。2.2.4電路交換、報文交換與分組交換電路交換是以電路連接為目的的交換方式。電路交換是通信網(wǎng)中最早出現(xiàn)的一種交換方式，也是應(yīng)用最普遍的一種交換方式，主要應(yīng)用于電話通信網(wǎng)中，已有100多年的歷史。電路交換的基本過程可分為連接建立、通信和釋放連接三個階段。電路交換在通信之前要在通信雙方之間建立一條被雙方獨占的物理通路(由通信雙方之間的交換設(shè)備和鏈路逐段連接而成)；電路交換一旦建立，就占用一條中繼線路。即使我們不傳送信息，別人也不能使用。電路交換12.2.4電路交換、報文交換與分組交換優(yōu)點：傳輸延遲小，唯一的延遲是物理信號的傳播延遲。因為一旦建立物理連接，便不再需要交換開銷。一旦線路建立，通信雙方便獨享該物理線路，不會與其他通信發(fā)生沖突。電路交換12.2.4電路交換、報文交換與分組交換報文交換又稱存儲-轉(zhuǎn)發(fā)交換，報文整個地發(fā)送，一次一跳，是分組交換的前身。每一個結(jié)點都接收整個報文，檢查目標結(jié)點地址，然后根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中的交通情況在適當?shù)臅r候轉(zhuǎn)發(fā)到下一個結(jié)點；經(jīng)過多次的存儲-轉(zhuǎn)發(fā)，最后到達目標，因而這樣的網(wǎng)絡(luò)叫存儲-轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)。報文交換22.2.4電路交換、報文交換與分組交換優(yōu)點：不需要為通信雙方預(yù)先建立一條專用的通信線路，不存在連接建立時延，用戶可隨時發(fā)送報文，提高了通信線路的利用率；由于采用存儲-轉(zhuǎn)發(fā)的傳輸方式，在報文交換中便于設(shè)置代碼檢驗和數(shù)據(jù)重發(fā)設(shè)施，加之交換結(jié)點還具有路徑選擇，就可以做到某條傳輸路徑發(fā)生故障時，重新選擇另一條路徑傳輸數(shù)據(jù)，提高了傳輸?shù)目煽啃浴笪慕粨Q22.2.4電路交換、報文交換與分組交換分組交換也稱為包交換,是一種較新的通信方式，從20世紀60年代后才開始逐漸被人們認可。我們所講的TCP/IP正是采用了分組交換技術(shù)，它將用戶通信的數(shù)據(jù)劃分成多個更小的等長數(shù)據(jù)段，在每個數(shù)據(jù)段的前面加上必要的控制信息(攜帶源、目的地址和編號信息)作為數(shù)據(jù)段的首部，每個帶有首部的數(shù)據(jù)段就構(gòu)成了一個分組；首部指明該分組發(fā)送的地址，當交換機收到分組之后，將根據(jù)首部中的地址信息將分組轉(zhuǎn)發(fā)到目的地。這個過程就是分組交換。分組交換32.2.4電路交換、報文交換與分組交換在具有多個分組的報文中，分組交換中的中間交換設(shè)備在接收第二個分組之前，就可以轉(zhuǎn)發(fā)已經(jīng)接收到的第一個分組，即各個分組可以同時在各個結(jié)點對之間傳送，減少了傳輸延遲，提高了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。分組交換除吞吐量較高外，還提供了一定程度的差錯檢測和代碼轉(zhuǎn)換能力。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)常常使用分組交換技術(shù)，偶爾才使用電路交換技術(shù)，但決不會使用報文交換技術(shù)。三者的區(qū)別4任務(wù)2.3熟悉網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備2.3.1中繼器和集線器由前面學到的知識可知，網(wǎng)絡(luò)的互連實質(zhì)上是對應(yīng)各層次的互連。根據(jù)OSI參考模型的層次結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)互連的層次與相應(yīng)的互連設(shè)備如圖2-11所示。中繼器(repeater)又稱為轉(zhuǎn)發(fā)器，是最簡單的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，適用于完全相同的兩類網(wǎng)絡(luò)的互連，主要功能是對數(shù)據(jù)信號進行再生和還原以及重新發(fā)送或者轉(zhuǎn)發(fā)，擴大網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)木嚯x。由于存在損耗，在線路上傳輸?shù)男盘柟β蕰饾u衰減，衰減到一定程度時將造成信號失真，因此會導(dǎo)致接收錯誤。中繼器就是為解決這一問題而設(shè)計的，它負責完成物理線路的連接，對衰減的信號進行放大，使接收信號與原數(shù)據(jù)相同。2.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1）中繼器集線器(hub)也稱為集中器，它是一種特殊的多端口中繼器，用于連接多個設(shè)備和網(wǎng)段。集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生、整形、放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。2.3.1計算機網(wǎng)絡(luò)的分類2）集線器2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機網(wǎng)橋11）網(wǎng)橋概述網(wǎng)橋像一個聰明的集線器。集線器是從一個網(wǎng)絡(luò)電纜里接收信號，放大它們，將其送入下一個電纜。相比較而言，網(wǎng)橋?qū)蓚€相似的網(wǎng)絡(luò)連接起來，并對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的流通進行管理。它工作于數(shù)據(jù)鏈路層，不但能擴展網(wǎng)絡(luò)的距離或范圍，而且可提高網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性和安全性。網(wǎng)橋可以是專門硬件設(shè)備，也可以由計算機加裝的網(wǎng)橋軟件來實現(xiàn)，只是需要計算機上安裝多個網(wǎng)絡(luò)適配器(網(wǎng)卡)。2.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類圖2-13所示是用一個網(wǎng)橋連接的兩個網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)橋的A端口連接A子網(wǎng)，B端口連接B子網(wǎng)。當有數(shù)據(jù)包進入端口A時，網(wǎng)橋從數(shù)據(jù)包中提取出源MAC地址和目的MAC地址，以源MAC地址更新轉(zhuǎn)發(fā)表；然后根據(jù)目的MAC地址查找轉(zhuǎn)發(fā)表，找到該地址所對應(yīng)的端口號，進行轉(zhuǎn)發(fā)。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機2）網(wǎng)橋的功能和特點(1)網(wǎng)橋能將一個較大的局域網(wǎng)分割為多個較小的局域網(wǎng)，進而分隔較小局域網(wǎng)之間的廣播通信量，有利于提高互連網(wǎng)絡(luò)的性能與安全性。(2)網(wǎng)橋能將兩個以上相距較遠的局域網(wǎng)互連成一個大的邏輯局域網(wǎng)，使局域網(wǎng)上的所有用戶都可以訪問服務(wù)器，擴大網(wǎng)絡(luò)的范圍。(3)網(wǎng)橋可以互連兩個采用不同數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議、不同傳輸介質(zhì)或不同傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)，但這兩個網(wǎng)絡(luò)在數(shù)據(jù)鏈路層以上應(yīng)采用相同或相兼容的協(xié)議。(4)網(wǎng)橋以“存儲-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式實現(xiàn)互連網(wǎng)絡(luò)之間的通信。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機3）網(wǎng)橋的局限性(1)網(wǎng)橋互連的多個網(wǎng)絡(luò)要求在數(shù)據(jù)鏈路層以上的各層采用相同或相兼容的協(xié)議。(2)網(wǎng)橋要處理接收到的數(shù)據(jù)信息，需要先存儲，再查找MAC地址與端口的對應(yīng)記錄表，因此增加了時延及數(shù)據(jù)的傳輸時間，降低了網(wǎng)絡(luò)性能。(3)網(wǎng)橋不能對廣播分組進行過濾，因此無法避免廣播風暴。(4)網(wǎng)橋沒有路徑選擇能力，不能對網(wǎng)絡(luò)進行分析并選擇數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴崖酚?。隨著先進的交換技術(shù)和路由技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)橋技術(shù)已經(jīng)遠遠地落伍了。一般來說，現(xiàn)在很難再見到把網(wǎng)橋作為獨立設(shè)備的情況，而是使用二層交換機來實現(xiàn)網(wǎng)橋的功能。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機二層交換機21）二層交換機概述二層交換機工作于OSI參考模型的第二層，其本質(zhì)是網(wǎng)橋，所以又可以稱為多端口網(wǎng)橋。但網(wǎng)橋一般只有兩個端口，而交換機通常有多個端口，如12口、24口、48口等。2.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類交換機也有一張“MAC-端口”對應(yīng)表。和網(wǎng)橋不一樣的是，網(wǎng)橋的表是一對多的(一個端口號對多個MAC地址)，但交換機的表卻是一對一的，根據(jù)對應(yīng)關(guān)系進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時更加高效，工作原理如圖所示。2.3.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類例如，節(jié)點A要向節(jié)點C發(fā)送數(shù)據(jù)幀，那么該幀中目的地址DA=節(jié)點C的地址(30-61-2C-61-02-16)。當節(jié)點A通過交換機傳送數(shù)據(jù)幀時，交換機的交換控制中心根據(jù)“端口號/MAC地址映射表”的對應(yīng)關(guān)系找出對應(yīng)幀目的地址的輸出端口號(端口5)，就可以為節(jié)點A到節(jié)點C建立端口1到端口5的連接。這種端口之間的連接可以根據(jù)需要同時建立多條，也就是說可以在多個端口之間建立多個并發(fā)連接。2.3.2網(wǎng)橋和二層交換機2）交換機和集線器的區(qū)別(1)工作層次不同：集線器屬于OSI參考模型的物理層設(shè)備，而交換機屬于數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備。(2)工作方式不同：集線器采用的是廣播模式。當集線器的某個端口工作時，其他所有端口都會收到信息，容易產(chǎn)生廣播風暴。而交換機工作時，只有發(fā)出請求的端口和目的端口之間進行通信，并不會影響其他端口。這種方式隔離了沖突域，有效抑制了廣播風暴的產(chǎn)生。(3)端口帶寬使用方式不同：集線器的所有端口共享帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數(shù)據(jù)；而交換機的每個端口獨享自己的固定帶寬，既可以工作在半雙工模式下，也可以工作在全雙工模式下。2.3.3路由器和三層交換機路由器1路由器工作在OSI體系結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)層，能夠根據(jù)一定的路由選擇算法，結(jié)合數(shù)據(jù)包中的目的IP地址，確定傳輸數(shù)據(jù)的最佳路徑。路由器同樣有一張地址與端口的對應(yīng)表，但與網(wǎng)橋和交換機的不同之處在于，網(wǎng)橋和交換機利用MAC地址來確定數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)端口，而路由器利用網(wǎng)絡(luò)層中的IP地址來作出相應(yīng)的決定。由于路由選擇算法比較復(fù)雜，路由器的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)速度比網(wǎng)橋和交換機慢，主要用于廣域網(wǎng)之間或廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的互連。2.3.3路由器和三層交換機路由器1路由器的主要功能：

(1)路由選擇。路由是指路由器接收到數(shù)據(jù)時，選擇最佳路徑將數(shù)據(jù)穿過網(wǎng)絡(luò)傳遞到目標地址的行為。路由器為經(jīng)過它的每個分組都進行路由選擇，尋找一條最佳的傳輸路徑將其傳遞到目的地址。

(2)連接網(wǎng)絡(luò)。路由器既可以將不同類型的網(wǎng)絡(luò)連接起來，又可以將局域網(wǎng)連接到Internet。

(3)劃分子網(wǎng)。路由器可以從邏輯上把網(wǎng)絡(luò)劃分成多個子網(wǎng)段，對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)實施控制。

(4)隔離廣播。當大量的廣播幀同時在網(wǎng)絡(luò)中傳播時，就會發(fā)生數(shù)據(jù)包的碰撞而導(dǎo)致發(fā)送失敗。網(wǎng)絡(luò)為了改善這種情況就會重傳很多數(shù)據(jù)包，導(dǎo)致更大量的廣播流，進而使網(wǎng)絡(luò)可用帶寬減少，并最終使網(wǎng)絡(luò)失去連接而癱瘓。這一現(xiàn)象稱為廣播風暴。路由器可以自動過濾網(wǎng)絡(luò)廣播，避免“廣播風暴”。2.3.3路由器和三層交換機三層交換機2三層交換技術(shù)也稱為IP交換技術(shù)或高速路由技術(shù)。三層交換技術(shù)是相對于傳統(tǒng)的二層交換概念而提出的。簡單地說，三層交換技術(shù)等于在二層交換技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。這是一種利用第三層協(xié)議中的信息來加強二層交換功能的機制。三層交換機實質(zhì)上就是將二層交換機與路由器結(jié)合起來的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，但它是二者的有機結(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在二層交換機上。2.3.3路由器和三層交換機三層交換機2

三層交換機既可以完成數(shù)據(jù)交換功能，又可以完成數(shù)據(jù)路由功能，其工作過程如圖所示。2.3.3路由器和三層交換機三層交換機2(1)當某個信息源的第一個數(shù)據(jù)包進入三層交換機時，三層交換機需要分析、判斷該數(shù)據(jù)包中目的IP地址與源IP地址是否在同一網(wǎng)段內(nèi)。(2)如果目的IP地址與源IP地址在同一網(wǎng)段，三層交換機會通過二層交換模式直接對數(shù)據(jù)包進行轉(zhuǎn)發(fā)。(3)如果目的IP地址與源IP地址分屬不同網(wǎng)段，三層交換機會將數(shù)據(jù)包交給三層路由模塊進行路由。三層路由模塊在收到數(shù)據(jù)包后，首先要在內(nèi)部路由表中查看該數(shù)據(jù)包目的MAC地址與目的IP地址間是否存在對應(yīng)關(guān)系，如果有，則將其轉(zhuǎn)回二層交換模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)。(4)如果兩者沒有對應(yīng)關(guān)系，三層路由模塊會在對數(shù)據(jù)包進行路由處理后，將該數(shù)據(jù)包的MAC地址與IP地址映射記錄添加至內(nèi)部路由表中，然后將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)回二層交換模塊進行轉(zhuǎn)發(fā)。2.3.3路由器和三層交換機路由器的主要功能是路由功能，它的優(yōu)勢在于選擇最佳路由、負荷分擔、鏈路備份及與其他網(wǎng)絡(luò)進行路由信息的交換等。其他功能只是其附加功能，其目的是使設(shè)備適用面更廣、實用性更強。三層交換機雖然同時具備了數(shù)據(jù)交換和路由轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能，但它的主要功能仍是數(shù)據(jù)交換。在數(shù)據(jù)交換方面，三層交換機的性能要遠優(yōu)于路由器，但三層交換機接口非常簡單，只能支持單一的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，一般適用于數(shù)據(jù)交換頻繁的相同協(xié)議局域網(wǎng)的互連。而路由器的接口類型非常豐富，它的路由功能更多地體現(xiàn)在不同類型網(wǎng)絡(luò)之間的互連上，如局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間的連接、不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接等。在實際應(yīng)用中的典型做法是：同一個局域網(wǎng)中各個子網(wǎng)的互聯(lián)以及VLAN間的路由使用三層交換機；而局域網(wǎng)與公網(wǎng)之間的互聯(lián)則使用專業(yè)路由器。2.3.4網(wǎng)關(guān)網(wǎng)關(guān)(gateway)又稱網(wǎng)間連接器、協(xié)議轉(zhuǎn)換器，是用于將兩個或多個在OSI參考模型的傳輸層以上層次使用不同協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)連接在一起，并在多個網(wǎng)絡(luò)間提供數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)的軟件和硬件一體化設(shè)備。在使用不同的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式或語言，甚至體系結(jié)構(gòu)完全不同的兩種系統(tǒng)之間，網(wǎng)關(guān)是一個翻譯器。2.3.4網(wǎng)關(guān)假設(shè)一套房子內(nèi)部有三個房間、一個大門，房子可以比喻成電腦所在的局域網(wǎng)，三個房間可以比喻成你所在局域網(wǎng)中的三臺電腦，房子的大門可以比喻成網(wǎng)關(guān)。當你從房子內(nèi)的一個房間進入另一個房間的時候，并不需要經(jīng)過房子的大門。在局域網(wǎng)中也是一樣，處于同一局域網(wǎng)中的計算機進行通信的時候并不需要用到網(wǎng)關(guān)。當你需要到鄰居家去玩的時候需要從大門出去，相應(yīng)地，不同局域網(wǎng)進行通信時，數(shù)據(jù)包必須要通過網(wǎng)關(guān)才可以到達。因此我們在通過路由器上網(wǎng)的時候，必須要把計算機中的默認網(wǎng)關(guān)設(shè)置成路由器LAN接口的地址，因為路由器的LAN接口就是你所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)，電腦要上網(wǎng)必須經(jīng)過網(wǎng)關(guān)。目前家用路由器一般使用和作為LAN接口的地址。任務(wù)2.4

任務(wù)挑戰(zhàn)2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(1)下載CiscoPacketTracer6.0安裝包。雙擊CiscoPacketTracer6.0.exe文件，如圖2-19所示。圖2-19PT6.0安裝包(2)單擊“Next”，如圖2-20所示。圖2-20安裝過程2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(3)單擊“Iaccepttheagreement”，接受協(xié)議約定，然后單擊“Next”進入下一步，如圖2-21所示。圖2-21協(xié)議許可2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1(4)安裝地址選擇C盤，然后單擊“Next”，如圖2-22所示。默認軟件名字為“CiscoPacketTracer”，單擊“Next”進入下一步，如圖2-23所示。

圖2-22路徑選擇

圖2-23設(shè)置名稱2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1

(5)在“Createadesktopicon”上打“√”，再單擊“Next”進入下一步，如圖2-24所示。圖2-24設(shè)置桌面圖標2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件CiscoPacketTracer6.0的安裝1

(6)單擊“Install”開始安裝，如圖2-25所示。(7)單擊“Finish”完成軟件安裝，如圖2-26所示。

圖2-25軟件安裝

圖2-26安裝完成2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件漢化CiscoPacketTracer6.0

2圖2-28漢化包

(1)把壓縮包里的漢化文件Chinese.ptl文件復(fù)制到安裝路徑下的languages目錄下面，如圖2-28所示。2.4.1使用CiscoPacketTracer6.0軟件漢化CiscoPack