第1章 计算机网络知识概述

1、计算机组网技术第1章 计算机网络知识概述第 2 页学习建议n课程重点n计算机网络重点是理论n组网技术重点是实践n组成部分n上课n实验n课程设计n课堂讲的内容请及时记录n谈到的知识点n分析的案例n课堂涉及的作业n发送的补充材料第 3 页学习建议n理论联系实际；n阅读相关的文章、书籍；n动手实践；n有问题欢迎和我交流；n信息工程学院209办公室;第 4 页本章知识点1n计算机网络发展过程中提到的两个标准OSI七层协议与TCP/IP五层协议；n计算机网络性能的四个指标：延时、抖动、丢包、乱序；n多网融合的发展方向：电话、有线电视、计算机网络；n按照覆盖方式划分网络：局域网、城域网、广域网；n按通信传

2、输技术划分网络：广播式网络、点对点网络；第 5 页本章重点2n按传输媒体划分网络：有线网络包括双绞线、同轴电缆、光纤；无线网络包括微波、红外等；n按拓扑划分网络：星形、总线型、环形、树型、网状结构；n按交换方式划分网络：电路交换、报文交换、分组交换；n计算机网络的组成：通信子网、资源子网；n常见网络硬件及对应工作的网络层：网卡、集线器、交换机、路由器、网关、计算机（服务器） 第 6 页本章知识点2n网络软件划分：协议软件、应用软件；nInternet的实现基础：TCP/IP协议；nInternet提供的服务：WWW、Mail、BBS、FTP、DNS、Search；n广域网的两个组成部分：接入网

3、、传输网；n常见有线宽带接入技术：基于电话线的ADLS、基于HFC的Cable Modem；基于双绞线的以太网接入、光纤接入技术；第 7 页本章知识点3n分析ADSL接入技术；n常见无线宽带接入技术：GSM、CDMA、WLAN、微波、卫星；n几种信道复用技术：频分复用、时分复用、码分复用；n广域网的构成：交换机以及连接交换机之间的链路；第 8 页本章知识点4n广域网的存储转发机制；n广域网的物理编制：IP地址的划分、子网掩码的使用；n常见路由技术：静态路由、动态路由；n路由表的构成：目标网络地址、子网掩码、下一跳地址；n局域网的组成：服务器、工作站、传输媒体；第 9 页本章知识点5n双绞线的两

4、种划分方式：屏蔽双绞线STP、非屏蔽双绞线UTP；n同轴电缆的结构：绝缘保护层、外导体屏蔽层、绝缘层、内导体层；n光纤的两种划分：单模光纤、多模光纤；n广传输的基本原理：全反射；n无线电波的频率范围：300Mhz300Ghz；第 10 页本章知识点6n常见无线通信使用的频率：GSM、WLAN；n网络服务方式：C/S模式、点对点模式； 第 11 页1、OSI七层协议与TCP/IP协议n第三代计算机网络是开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。标准化使得不同的计算机能方便地互联在一起。20世纪70年代后期人们认识到第二代计算机网络的不足后，已开始提出发展新一代计算机网络的问

5、题。国际标准化组织ISO（International Standards Organization）下属的计算机与信息处理标准化技术委员会（Technical Committee）TC97成立了一个专门研究此问题的委员会（Sub-Committee）。经过若干年卓有成效的工作，ISO制定并在1984年正式颁布了一个称为开放系统互联基本参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model，OSI/RM）的国际标准。第 12 页n20世纪80年代，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各个层次开发了一系列的协

6、议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。CCITT是联合国国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）下属的一个组织，目前已被撤消，该组更名为IYU-TSS（Telecommunication Standardization Sector，国际标准化部）或简称为ITU-T。由CCITT制定的标准都称为建议（Recommendation）。虽然现在已没有了CCITT，但有些资料习惯上仍称其为CCITT建议。最著名的CCITT建议是在公用数据网中广泛采用的，它们是X.25、X.3、X.28、X.29和X.75。 第 13 页n另一个开放式标准

7、化网络的著名例子就是因特网（Internet也译为国际互联网）。它是在原ARPAnet技术上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循TCP/IP协议套的标准并申请到IP地址就可以通过信道接入Internet。这里TCP和IP是Internet采用的一套协议中最核心的两个，分别称为传输控制协议（Transmission Control Protocol，TCP）和网际协议或互联网协议（Internet Protocol，IP）。它们虽然不是某个国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事实上的国际标准。 第 14 页OSI参考模型第 15 页物理层nOSI的物理层规范是有关传

8、输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针脚的使用、电压、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：RJ45，RJ11等。第 16 页数据链路层n他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：PPP、HDLC、以太网等；n包含端到端的物理地址；第 17 页网络层n这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等；nMTU

9、 以及 PATH MTU 的概念；第 18 页传输层n这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。 第 19 页会话层n他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。第 20 页表示层n这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选

10、择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。 nHTTP传输过程中所有内容转换成ASCII码；第 21 页应用层n与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。 第 22

11、页TCP/IP协议第 23 页OSI与TCP/IP的对应第 24 页协议数据封装第 25 页报文格式n以帧为单位进行传输n以太网（重点）nPPP（参考计算机网络教程）第 26 页以太网报文分析n实验一的内容n通过Etheral进行报文分析n或者通过Sniffer进行报文分析第 27 页2、按交换方式划分网络n电路交换（电话）n报文交换（现在基本不用）n分组交换（计算机）n本课程主要学习基于分组交换的计算机网络第 28 页3、按拓扑划分网络n星形n总线型n环形n树型n网状结构第 29 页4、按传输媒体划分网络n有线网络n双绞线n同轴电缆n光纤；n无线网络n微波n红外等； 第 30 页5、按通信传

12、输技术划分网络n广播式网络n以太网n点对点网络nPPP第 31 页6、按照覆盖方式划分网络n局域网n城域网n广域网第 32 页7、多网融合的发展方向n电话n有线电视n计算机网络第 33 页8、计算机网络性能的四个指标n存储转发的基本工作方式（计算机网络特点）n尽力转发n由传输层保证数据的可靠性n性能的四个基本指标n延时n抖动n丢包n乱序第 34 页9、计算机网络的组成n通信子网n资源子网第 35 页10、常见网络硬件及对应工作的网络层n集线器n物理层n交换机n链路层n路由器n网络层n网关（代理）n传输层、应用层n计算机（服务器） n应用层第 36 页第 37 页第 38 页第 39 页11、网

13、络软件划分n以计算机操作系统的角度分析n协议软件n应用软件第 40 页12、 Internet的实现基础nTCP/IP协议 第 41 页13、Internet提供的服务nWWWnMailnBBSnFTPnDNSnSearch第 42 页14、广域网的两个组成部分n接入网n接入网介于本地交换机和用户之间，主要完成使用户接入到核心网的任务；n使用不同的物理介质，并进行相应的逻辑控制，完成用户接入广域网的目的；n传输网n传输网分为长途传输网和本地中继传输网两个等级。长途传输网包括省际骨干网和省内干线网，用作本地网间的信息传输，支持各种业务在本地网的网间互联。中继传输网用作本地网内各局端或交换节点间的

14、中继电路，支持构建本地网。第 43 页15、常见有线宽带接入技术n硬件角度n基于电话线的ADLSn基于HFC的Cable Modemn基于双绞线的以太网接入n光纤接入技术n软件角度nPPPoEnWEB认证n802.1X第 44 页16、ADSL接入技术nADSL的全称是Asymmetric Digital Subscriber Line，中文意思是“非对称数字用户线路”。它是DSL（Digital Subscriber Line，即数字用户线路，是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合）技术的一种。nADSL是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL即非对称数字信

15、号传送，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上提供高达8Mbps的高速下行速率，远高于ISDN的速率；而上行速率有1Mbps，传输距离达35km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的铜缆网络（电话线网络），在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高宽带服务。ADSL的另外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，在一条普通电话线上接听、拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。第 45 页ADSL与其它技术的比较nADSL与Cable Modem的比较（有线通）n即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为

16、每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。 nADSL与普通拨号 Modem及N-ISDN的比较。n比起普通拨号 Modem的最高56kbps速率，以及N-ISDN 128kbps的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的。n与普通拨号 Modem 或ISDN相比，ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。第 46 页ADSL接入类型n专线入网方式：用户拥有固定的静态IP地址，24小时在线。n虚拟拨号入

17、网方式：并非是真正的电话拨号，而是用户输入帐号、密码，通过身份验证获得一个动态的IP地址，可以掌握上网的主动性。第 47 页ADSL原理及特点nADSL Modem在电话线上产生了独立的三个信道n一个为标准电话服务的通道64K；n一个速率为640kbps1.0Mbps的中速上行通道；n一个速率为1Mbps8Mbps的高速下行通道n为了在电话线上分隔有效带宽，产生多路信道，ADSL调制解调器一般采用两种方法实现：频分多路复用（FDM）或回波消除（Echo Cancellation）技术。FDM在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道，同时分配另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用（

18、TDM）技术再分为多个高速信道和低速信道。同样，上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加，通过本地回波抵消来区分两个频带。（了解）第 48 页ADSL接入模型nADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块等部分组成 n中央交换局端模块。中央交换局端模块包括在中心位置的ADSL Modem、接入多路复用系统，处于中心位置的ADSL Modem被称为ATU-C（ADSL中心传送单元）。接入多路复用系统中心的Modem通常被组合成一个接入节点。n远端模块。远端模块由用户ADSL Modem、滤波器组成。用户ADSL Modem通常被称为ATU-R（ADSL远端传送

19、单元）。第 49 页ADSL设备的安装nADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线串接入ADSL局端设备，只需两三分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSL Modem之间用一条两芯电话线连上，ADSL Modem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好便完成了安装工作。第 50 页17、常见无线宽带接入技术nGSMnCDMAnWLANn微波n卫星第 51 页18、几种信道复用技术n频分复用n时分复用n码分复用第 52 页20、广域网的存储转发机

20、制第 53 页21、广域网的物理编址nIP地址的划分nABC类划分方法nCIDR划分方法n子网掩码的使用n子网的计算第 54 页22、常见路由技术n静态路由n动态路由nRIP/OSPFnBGP第 55 页23、路由表的构成n目标网络地址n子网掩码n下一跳地址第 56 页24、局域网的组成n服务器n工作站n传输媒体第 57 页第 58 页25、双绞线的两种划分方式n双绞线电缆分为两类n屏蔽型双绞线（STP）和非屏蔽型双绞线（UTP）铜线聚氯乙烯套层绝缘层非屏蔽双绞线UTP铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP（a） （b） 图1-9 非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线的示意图第 59 页26、同轴电缆的结构n由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开，如图1-10所示。同轴电缆既可以用于基带传输