计算机网络(通信)

1、 2014年年7月月 福州地铁运营分公司福州地铁运营分公司 计算机网络基础计算机网络基础 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑计算机网络介绍SOHOServerIntranet移动宽带上网 计算机通信的分类单播广播多播 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基

2、础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑网络拓扑的定义网络拓扑的定义 ： 说法一：网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等一系列设备连接起来。 说法二：计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。 说法三：计算机网络拓扑结构是把工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，就形成点和线的几何图形，从而抽象出网络系统的具体结构，称这种结构为计算机网络的”拓扑结构”。 现在最主要的拓扑结构有 总线型拓扑、 星型拓扑、 环型拓扑、

3、树形拓扑（由总线型演变而来） 混合型。 常见的几种拓扑结构图示例：常见的几种拓扑结构图示例： 总线型(所有计算机都 串接在一条传输线路上)终端电阻终端电阻终端终端电阻电阻优点：1、结构简单、易扩充，使用广泛缺点：1、故障后果严重2、故障诊断困难3、传输率低星 型(网络中所有的计算机连接到一个中枢装置(交换机或集线器)Hub优点 ：1、易于故障的诊断2、稳定 性好3、易于故障的隔离4、易于网络的扩展5、易于提高网络的传输速度缺点：1、布线费用大2、对中央结点要求高3 、可靠性一般环 型(Ring 网络中所有计算机连接到一个封闭的电缆环路上)优点 ：传输速率高、距离远缺点：一个站点的故障会引起整个

4、网络的崩溃树型拓扑：（tree topology）：一种类似于总线拓扑的局域网拓扑。 优点：（1）连结简单，维护方便，适用于汇集信息的应用要求。（2） 易于扩展。（3）故障隔离较容易。缺点：资源共享能力较低，可靠性不高，任何一个工作站或链路的故障都会影响整个网络的运行。并且各个节点对根的依赖性太大。混合型拓扑结构：两种或两种以上的拓扑结构同时使用。 优点：可以对网络的基本拓扑取长补短。 缺点：网络配置难度大。 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六

5、IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑OSI参考模型OSI OSI 模式模式5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层数据数据OSI参考模型4.传输层传输层2.数据链路层数据链路层3.网络层网络层1.物理层物理层5.会话层会话层 6.表示层表示层 7.应用层应用层面向用户应用面向用户应用面向数据传输面向数据传输应用层表示层 会话层传输层传输层的主要功能网络层网络层的

6、主要任务数据链路层数据链路层的构成数据链路层数据链路层LLCLLC层层MACMAC层层Ethernet II的帧格式数据数据源地址源地址帧检测序列帧检测序列类型类型目的地址目的地址可变可变2664XXXXXX XXXXXX由厂商分配给由厂商分配给设备设备前导位前导位MAC 地址地址8单位单位:字节字节由由IEEE分配给分配给厂商厂商物理层物理层所涉及的内容各层间的联系允许接入网络资源应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压

7、缩提供可靠的进程到进程的报文传输和差错恢复将比特组装成帧；提供节点到节点方式的传输 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑数据封装数据段数据段Segment数据包数据包Packet比特比特Bit数据帧数据帧Frame传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 数据数据数据数据传输层报头传输层报头数据数据网络层报头网络层报头数据数据数据链路层报头数据链路层报头01011

8、10101001000010 表示层表示层应用层应用层会话层会话层端口端口号号源源IP+目的目的IP上层协议上层协议源源MAC+目的目的MAC将数据帧转换成高低将数据帧转换成高低电平，即电平，即“0”或或“1”代码代码设备A设备B7654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T27654321L7数据L7数据H6L6数据H5L5数据H4L4数据H3L3数据H2010101000011110000101010T2传输媒体数据通信过程数据数据网络层报头网络层报头 + 传输层报头传输层报头 + 数据数据数据链路层报头

9、数据链路层报头传输层报头传输层报头+ 数据数据网络层报头网络层报头数据数据传输层报头传输层报头0101110101001000010传输层传输层 数据链路层数据链路层物理层物理层 网络层网络层 表示层表示层应用层应用层会话层会话层数据拆封 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层

10、传输层Internet层层网络接口层网络接口层TCP/IP协议栈TCP/IP中的协议ICMP(网际控制消息协议)ARP(地址解析协议)RARP ARP-地址解析协议 已知IP地址，解析为MAC地址。 RARP-反向ARP 已知MAC地址，解析为IP地址。ARP相关问题 Free ARP IP地址冲突问题 ARP欺骗 网络中ARP欺骗出现的问题 常见的端口号TCP协议 TCP-传输控制协议 TCP属于面向连接的协议 TCP可以提供可靠的、有序的端到端之间的传输，并且进行流量控制源端口号源端口号 (16比特比特)目的端口号目的端口号(16比特比特)顺序号顺序号(32比特比特)应答号应答号 (32比

11、特比特)窗口大小窗口大小 (16比特比特)校验和校验和 (16比特比特)其它其它TCP控制信息（如控制信息（如SYN,ACK等）等）数据数据20发送发送 SYN1(seq#=100)接收接收SYN发送发送SYN1, ACK1 (seq#=300 ack#=101)建立连接，建立连接，ACK1(ack#=301)主机主机A主机主机B123接收接收SYN,ACKTCP三次握手过程 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层

12、次与网络拓扑网络层次与网络拓扑网络位网络位主机位主机位10101100 00010000 01111010 11001100 172 16 122 2041286432168421IP 地址 IP地址属于网络层地址，用于标识网络中的节点设备。 IP地址由32bit构成，每8bit一组，共占用4个字节 IP地址由两部分组成，网络位和主机位IP地址的分类A类类: B类类: C类类: D类类: 多播组编号多播组编号 E类类: 用于实验用于实验NetworkHostHostHostNetwork NetworkHostHostNetwork Network NetworkHost8 比特比特8 比特比

13、特8 比特比特8 比特比特1A类类:0NNNNNNNHostHostHost8 916 1724 2532(1-126)1B类类:10NNNNNNNetworkHostHost8 916 1724 2532(128-191)1C类类:110NNNNNNetworkNetworkHost8 916 17242532(192-223)1D类类:1110MMMM多播组多播组多播组多播组多播组多播组8 916 17242532(224-239)IP地址的分类IP地址的分类特殊的IP地址IP网络中主机数的计算方法B类网络可容纳的主机数量216-2=65534172.16.0.0172.16.0.1 17

14、2.16.0.2 172.16.0.3.172.16.255.253172.16.255.254VLSM的介绍的介绍 VLSM是把一个标准网络分成几个小型网络（子网） VLSM技术对高效分配IP地址（较少浪费)以及减少路由表大小都起到非常重要的作用。这在超网和网络聚合中非常有用。 需要注意的是使用VLSM时，所采用的路由协议必须能够支持它，这些路由协议包括RIP2，OSPF，EIGRP，IS-IS和BGP。子网划分一一个一个C类网络类网络192.168.10.0 子网掩码子网掩码255.255.255.192(/26) 求以下问题：求以下问题： 解析：解析：默认标准掩码默认标准掩码255.25

15、5.255.0 (/24) 给定子网掩码给定子网掩码255.255.255.192(/26) 默认标准子网默认标准子网IP个数为：个数为：256(0255)1.主机数：主机数：32-26=6 26=64 可用可用64-2=62 (第四段第四段256-192=64 可用可用64-2=62) 2.划分子网数：划分子网数：26-24=2 22=4 (右借右借2位位) (第四段第四段256/64=4)3.子网块：子网块： 第第1个子网为：个子网为：192.168.10.0 63 第第2个子网为：个子网为：192.168.10.64 127 第第3个子网为：个子网为：192.168.10.128 191

16、 第第4个子网为：个子网为：192.168.10.192 255子网划分二一个一个C类网络类网络192.168.1.0/23求以下问题：求以下问题：解析：给定子网掩码解析：给定子网掩码255.255.254.0（/23） 默认标准掩码默认标准掩码255.255.255.0 (/24) 默认标准网段默认标准网段IP个数为：个数为：256(0255)1.主机数：主机数：32-23=9 29=512 可用可用512-2=510 (第三段第三段256-254=2 2*256=512 可用可用512-2=510)2.汇聚网段数：汇聚网段数：24-23=1 21=2 （左借（左借1位）位）3. 超网块为：

17、超网块为：192.168. 0. 0 192.168. 1 . 25主机号：主机号：192.168.0.0 广播号：广播号：192.168.1.255 中间的都是主机地址中间的都是主机地址 例如：例如：192.168.0.255CIDR，无类别域间路由 CIDR将路由集中起来，使一个IP地址代表主要骨干提供商服务的几千个IP地址，从而减轻Internet路由器的负担。CIDR实例：实例： 例如一个ISP被分配了一些C类网络,这个ISP准备把这些C类网络分配给各个用户群,已经分配了三个C类网段给用户,如果没有实施CIDR技术.ISP的路由器的路由表中会有三条下连网段的路由条目,并且会把它通告给I

18、nternet上的路由器.通过实施CIDR技术,我们可以在ISP的路由器上把这三个网段198.168.1.0,198.168.2.0,198.168.3.0汇聚成一条路由198.168.0.0/16.这样ISP路由器只向Internet通告198.168.0.0/16这一条路由,大大减少了路由表的数目.从而为网络路由器节省出了存储空间。 值得注意的是,使用CIDR技术汇聚的网络地址的比特位必须是一致的,如上例所示.如果上例所示的ISP连接了一个172.178.1.0网段,这些网段路由将无法汇聚,无法实现CIDR技术. 一 二 三网络标准化网络标准化网络拓扑网络拓扑OSIOSI参考模型参考模型 四数据封装与拆封过程数据封装与拆封过程 五TCP/IPTCP/IP协议协议栈栈计算机网络基础计算机网络基础 六IPIP地址知识地址知识 七网络层次与网络拓扑网络层次与网络拓扑层次化网络设计 层次化网络设计在互联网组件的通信中引入了三个关键层的概念，这三个层次分别是：核心层（Core Layer）、汇聚层（Distribution Layer）和接入层（Access Layer）。接入层功能接入层接入层接入层特点 对汇聚层的访问控制和策略进行支持 建立独立的冲突域 建立工作组与汇聚层的连接汇聚层功能 用于把大量接入层的路径进行汇聚和集中，并连接至核心层，同时