网络技术基础知识

1、 网络技术基础知识网络技术基础知识 n计算机网络概述 n网络协议和网络体系结构 n局 域 网 大学计算机基础大学计算机基础7.1 计算机网络概述 7.1.1 计算机网络的形成和发展 社会信息化、数据分布处理、计算机资源共享等应用推动着计算机朝群体化方向发展，促使计算机技术和通信技术紧密结合。 早在20世纪50年代就有计算机网络的雏形，但真正形成计算机网络还是20世纪60年代以后的事情。 1计算机网络的形成 随着社会的发展，信息量日益增多，需要处理的数据也日益复杂、多样。人们希望将不同地点的计算机通过通信线路连接在一起，用户可以通过计算机使用本地或已入网的其他地方的计算机的软件、硬件与数据资源，

2、以达到计算机资源共享的目的。 通信技术又为计算机之间的数据传递和交换提供了必需的手段，数字计算技术的发展渗透到通信技术中，又提高了通信网络的各种性能。这两种技术的发展和相互促进，使计算机网络技术得以形成和发展。 2计算机网络的发展历程 （1）初级阶段：面向终端的计算机通信网络。（2）发展阶段：计算机计算机通信网络。 （3）成熟阶段：计算机网络体系结构标准化。 （4）现代网络阶段：局域网和Internet。 7.1.2计算机网络的概念、组成和主要功能 1 1计算机网络的概念计算机网络的概念 利用通信设备和传输介质将一群分散在不同地理位置上的、功能独立的自主计算机系统连接起来，在软件（网络操作系统

3、、网络协议）的控制下，以实现资源共享、信息交换和协同工作的系统。 2计算机网络的组成计算机网络的组成 从概念上说，整个网络由通信子网和资源子网两部分组成，如下图所示。 从物理上说，计算机网络系统分为“网络硬件”和“网络软件”两部分。 通信子网由通信线路、通信设备和用于信息交换的计算机组成，主要完成数据的传递工作。 资源子网包含通信子网所连接的全部计算机，处于网络的外围，主要由主机、终端、外设、各种软件等资源组成，负责网络中的数据处理，提供各种类型的网络资源和应用服务。 （1）网络硬件 服务器 网络工作站 传输介质 网络互联设备 （2）网络软件 主要包括“网络操作系统”和“网络通信协议”两部分。

4、 网络操作系统（Network Operating System）是运行在网络硬件基础之上，为网络用户提供共享资源管理服务、基本通信服务、网络系统安全服务及其他网络服务的软件系统。 网络协议（Network Protocol）是网络中各节点设备进行互联通信所必须遵守的规程，靠具体的网络协议软件的运行支持才能工作。典型的网络通信协议有TCP/IP、IPX、NetBEUI、IPPP、SNMP、HTTP、FTP等。 3 3计算机网络的功能计算机网络的功能 计算机网络的功能主要体现在以下3个方面： （1）资源共享 资源共享是计算机网络最基本、最原始的功能，共享的资源包括软件、硬件和数据资源。 （2）信

5、息交换 信息交换指网络节点之间的通信，是计算机网络的最基本的功能之一，也是实现其他功能的基础。 （3）分布式处理 分布式处理指将一个庞大的任务合理划分成若干小任务，由网络系统中若干台计算机协同来完成，然后再集中起来解决。 7.1.3 计算机网络的拓扑结构 常见的计算机局域网拓扑结构按形状可分为星型、环型、总线型、树型和网状5种。 （1）星型拓扑结构 （2）环型拓扑结构 （3）总线型拓扑结构 （4）树型拓扑结构 （5）网状拓扑结构 1 1有线局域网的常见拓扑结构有线局域网的常见拓扑结构 2 2无线局域网拓扑结构无线局域网拓扑结构 无线局域网的主要拓扑结构只有两类：（1）无中心拓扑（对等式拓扑，A

6、d hoc）（2）有中心拓扑（Infrastructure）。 7.1.4 计算机网络的分类 1按网络的分布范围分类按网络的分布范围分类 （1）局域网（Local Area Network，LAN） （2）城域网（Metropolitan Area Network，MAN） （3）广域网（Wide Area Network，WAN） 2 2按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类 按计算机网络拓扑结构，将网络可分为“星型网”、“树型网”、“总线型网”、“环型网”和“网状网”。 3 3按网络的交换方式分类按网络的交换方式分类 按照数据交换方式，可以将计算机网络分 : （1）电路交换网 （2）报文

7、交换网 （3）分组交换网 4 4按网络配置或服务方式分类按网络配置或服务方式分类 （1）同类网 （2）单服务器网 （3）混合网 除了上述主要的网络划分方法外，还有多种不同的划分方法。 （1）按网络的传输介质可以把计算机网络划分为“有线网”和“无线网”两大类。 （2）按网络的通信传播方式划分，可以划分为“点对点传播方式网”和“广播式传播结构网”两种。 （3）按数据的组织方式划分的方法，把计算机网络分为“分布式网络系统”和“集中式网络系统”两种。 5 5其他分类方法其他分类方法 7.2 网络协议和网络体系结构 q 计算机网络协议 q 计算机网络体系结构 7.2.1 计算机网络协议 网络协议就是为了

8、使网络中的计算机之间能够正确传输信息而制定的关于信息交换的规则、约定与标准。 简单说就是计算机之间相互通信时所使用的语言 网络协议的设计相当复杂，在设计协议时普遍采用层次结构模型，在协议层次结构中，每层都以下一层为基础，相邻层之间有约束的接口。下一层为上一层提供服务，上一层是下一层的用户。 1网络协议的三要素网络协议的三要素网络协议的三要素：语义、语法与时序。 语义。用于解释比特流的每一部分的意义。 语法。语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序。 时序。事件实现顺序的详细说明，指出事件的顺序及速度匹配。 2常用网络协议常用网络协议 现在一般使用的网络协议包括TCP/IP协议簇

9、、IPX/SPX协议和NetBEUI协议。 （1）TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网际协议）是Internet最基本的协议。 （2）IPX/SPX协议即IPX与SPX协议的组合，具有很强的适应性，安装方便，同时还具有路由功能，可以实现多网段间的通信。 （3） NETBEUI（NetBIOS Extended User Interface）是IBM开发的非路由协议，是扩展了的NetBIOS（网络基本输入/输出系统），用于携带NETBIOS通信。 7.2.2 计算机网络体系结构 网络体系结构对计算机网络应该

10、实现的功能进行了精确的定义。为了统一标准，国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）于1978年提出了OSI（Open System Interface）模型，该模型是设计和描述网络通信的基本框架。由于这个标准模型的建立，使得各种计算机网络向它靠拢，以求得最大限度的兼容，大大推动了网络通信的发展。 1 1OSIOSI参考模型参考模型 OSI参考模型，即开放式通信系统互联参考模型，是一个试图使各种计算机在世界范围内互连为网络的标准框架。它采用分层体系结构，将整个网络通信的功能划分为七个层次，由低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、

11、会话层、表示层和应用层，如下图所示。 物理层：处于最底层，向下直接与物理传输介质相连接。负责在物理连接上传输二进制比特流，对数据链路层屏蔽物理传输介质的特性，以便对高层协议有最大的透明性。 数据链路层：介于物理层和网络层之间，是指从通信的出发点到目的地之间的“数据通路” 。负责正确地将这些数据帧通过物理层从一台计算机传递到另外一台计算机，实现链路管理、帧传输、流量控制、差错控制等功能。 网络层：定义网络操作系统通信用的协议，为信息确定地址，把逻辑地址和名字翻译成物理地址。并确定从源计算机沿着网络到目标计算机的路由选择。 传输层：“端到端”数据传输的最底层，也是整个网络体系结构七层划分中高层和底

12、层的分界。建立起从发送方到接收方的网络传输通路。 会话层：使得两个会话实体之间进行透明的、可靠的数据传输。也负责通信进程之间的对话控制， 表示层：保证所传输的数据经传送后其意义不改变。 网络层：定义网络操作系统通信用的协议，为信息确定地址，把逻辑地址和名字翻译成物理地址。并确定从源计算机沿着网络到目标计算机的路由选择。 应用层：为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。这一层包含大量的应用协议，向应用程序提供服务，比如文件传输、收发电子邮件、远程提交作业、网络查询等。 2 2TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型 TCP/IP参考模型和OSI模型一样，也采用分层体系结构，共有四层：应用层、传输

13、层、互联网层和网络接口层。与OSI参考模型相比，TCP/IP参考模型没有表示层和会话层。 网络接口层：具有OSI模型中物理层和数据链路层两层的功能，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。负责将数据帧发往通信线路，或从通信线路上接收数据帧。 互联网层：允许主机将分组发送到任何网络上，并且让这些分组独立到达目的地。互联网层定义了正式的分组格式和协议，该协议称为IP（Internet Protocol）。 传输层 ：允许源主机和目标主机上的对等体之间进行对话。定义了两个端到端的传输协议。第一个是TCP，它是一个可靠的、面向联接的协议，允许从一台机器发出的字节流正确递交到互联网上

14、的另一台机器上。第二个协议是UDP（User Datagram Protocol，用户数据报协议），它是一个不可靠的，无连接的协议。应用层：包含了所有的高层协议。包括虚拟终端协议（TELNET）、文件传输协议（FTP）和电子邮件协议（SMTP）等。 7.3 局 域 网 q 局域网概述 q 几种局域网 q 常用网络互连设备 q 局域网组网示例 局域网技术是当前计算机网络研究和应用的一个热点，也是目前技术发展最快的领域之一。局域网作为一种重要的基础网络，在企业、机关、学校等各种单位得到广泛的应用。局域网也是建立互连网络的基础网络。 7.3.1 局域网概述 1 1局域网的定义和特点局域网的定义和特点

15、 从功能上讲，局域网是由一组台式计算机和其他设备在物理地址上彼此相隔不远，允许用户相互通信和共享资源的方式互连在一起的系统。 从技术上讲，局域网是由特定类型的传输媒体和网络适配器互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。 功能性强调的是外界行为和服务，技术性强调的是构成局域网所需的物质基础和构成方法。 局域网具有以下特点： 局域网是一种计算机数据通信系统。 局域网覆盖一个较小的地理范围。 在局域网内提供高数据传输速率、低误码率的高质量的数据传输环境。 基本通信机制使用共享介质和交换方式。 价格低廉，结构简单，便于维护，容易实现。 2 2局域网协议标准局域网协议标准 802.3 CSM

16、A/CD：定义CSMA/CD总线网的介质访问控制和物理层规范。 802.4令牌总线网：定义令牌总线网的介质访问控制和物理层规范。 802.5令牌环状网：定义令牌环状网的介质访问控制和物理层规范。 802.6城域网：定义城域网的介质访问控制和物理层规范。 802.11：无线局域网标准。 802.12：快速以太网标准。 7.3.2 几种局域网 1 1以太网（以太网（EthernetEthernet） 以太网是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准，它是一种传输速率为10Mbit/s的常用局域网（LAN）标准。采用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法、竞争机制和总线拓扑结构。以太网具

17、有以下一些特征： （1）共享媒体 （2）广播域 （3）CSMA/CD （4）MAC地址 （5）共享媒体和电缆 （6）以太网协议 2 2令牌网（令牌网（TOKEN NETTOKEN NET） 令牌网包括“令牌环网”（Token Ring）和“令牌总线网”（Token Bus）两种类型。 令牌总线是一种物理上的总线结构，但其站点组成一个逻辑的环型结构。它是利用“令牌”（Token）作为控制节点访问公共传输介质的确定型介质访问控制方法。 令牌环网在物理上采用了星型拓扑结构，但逻辑上仍是环型拓扑结构，采用一种标记数据作为令牌。令牌始终在环上传输，环路上任何节点均可以请求发送数据。 3 3光纤分布式数据

18、接口（光纤分布式数据接口（FDDIFDDI） 光纤分布式数据接口可以用来形成以光纤作为传输介质的高速主干网，它可以用于局域网与计算机互联。典型的FDDI常作为主干网互连多个局域网的主干环网。4 4无线网无线网 无线局域网（Wireless Local Area Networks，WLAN）是指以无线信道作传输媒体的计算机局域网。它是一种灵活的数据传输系统，是从有线网络系统自然延伸出来的一种新技术，采用与有线网络相同的工作方法，整个网络系统是由计算机、服务器、网络操作系统、无线网卡、无线接入点组成，既可达到建设计算机网络的目的，又可以自由安排和移动。 7.3.3 常用网络互连设备 q网卡 q中继

19、器 q集线器 q交换机 路由器网桥网关无线AP1 1网卡网卡网络接口卡就是通常所说的“网卡（Net Interface Card，NIC）”，也称作“网络接口适配器”，主要用来实现网络数据格式和计算机数据格式的转换、网络数据的接收和发送等，是最基础的网络设备。按网卡的总线接口类型来分，一般可分为ISA接口网卡、PCI接口网卡、PCI-X接口网卡。按网卡的网络接口类型来划分。按照带宽的不同网卡可划分为，10Mbit/s网卡、100Mbit/s以太网卡、10Mbit/s/100Mbit/s自适应网卡、1000Mbit/s千兆以太网卡4种。 无线网络中也有自己的网卡，同样也有多种类型。 2 2中继器

20、中继器 中继器（Repeater）是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个节点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、放大和补偿信号衰减，以支持远距离通信。3 3集线器集线器 集线器（Hub）是网络设备的集中连接器，应用于物理层。 它是网络设备的集中连接器，应用于物理层。带宽支持上基本上仍是10/100Mbit/s自适应类型的。 4 4交换机交换机 交换机（Switch）用于数据链路层，用来连接网络中各网络设备。与集线器不同的是它采用了数据交换技术，各个端口有专门的端口带宽，所以性能较优越。 5 5路由器路由器 路由器（Router）是用来连接不同网络、在网络中进行路由选择的网

21、络设备。它属于网络应用层的一种互连设备，只接收源站或其他路由器的信息。此外，路由器也可用于局域网内部不同子网的连接。6 6网桥网桥 网桥（Gate Bridge）也称作“介质转换器”，是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥可将一个较大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互连为一个逻辑LAN。通过网桥连接的两部分所有用户都可访问服务器。 7 7网关网关 在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关（GateWay）的功能体现在OSI模型的应用层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。8 8无线无线APAP 无线AP（接入点）用于无线局域网（WLAN）中，负责整个无线网络客户端的连接，不同性能的无线AP的主要区别在于他们所支持的无线局域网接入标准不一样。 7.3.4 局域网组网示例1网络规划 2布线 3线缆制作 4安装网卡 5局域网的组建 6局域网的设置 7如何实现局域网中的文件共享 8如何使用