第六章网络基础

1、第六章网络基础第六章网络基础3计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络发展史计算机网络发展史 1. 什么是计算机网络一群具有独立功能的计算机组成的系统一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通信设备及传输媒体互连起来，在通通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换信软件支持下，实现资源共享、信息交换其他外设打印机2. 计算机网络的发展1954年第一代计算机网络1969年ARPA网，第二代计算机网络202X年OSI模型，第三代计算机网络Internet的建立，第四代计算机网络单个主机为中心、面向终端设备多处理中心体系结构标准化信息高速公路4计算机网络系统的组成与功能计

2、算机网络系统的组成与功能 计算机网络系统的组成 通信子网通信子网: :网络的内，层负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务网络的内，层负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务 资源子网：网络的外围资源子网：网络的外围 ，提供各种网络资源和网络服务提供各种网络资源和网络服务 通信子网通信子网资源子网资源子网5计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点之间的通信。包括硬件、软件和数据资源的共享。网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。计算机网络的功能计算机网络的功能硬件共享软件共享61从网络的地理范围进行分类从网络的地理范围进行分类局域网局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现

3、。局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。具体标准是美国电气工程师协会制订的具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE802系列标准。系列标准。 计算机网络的分类计算机网络的分类7在一个学校范围内的计算机网络通常我们称为校园网。实质上它是由若干个局域网连接构成的一个规模较大的局域网，也可视校园网为一种介于普通局域网和城域网之间规模较大的、结构较复杂的局域网络。 城域网城域网广域网广域网它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。网络分类网络分类8星型拓星型拓扑扑总线拓扑结构总线拓扑结构 特点：结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星型结构对站点扩充和删除总线任务重，易产生瓶颈问题总

4、线本身的故障对系统是毁灭性的 特点：通信协议简单对外围站点要求不高单个站点故障不会影响全网电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路 网络的拓扑结构网络的拓扑结构 9特点：传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。应此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。环型拓扑结构环型拓扑结构特点：信息交换在上、下节点之间进行

5、通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便资源共享能力差，可靠性低树型树型拓扑拓扑10 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构 例:甲乙两个人通电话语法语法：电话号码；语义语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作；同步同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。物理网物理网 为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来独立的计算机在物理上互相连接起来, ,是实现网络通信的基础。是实现网络通信的基础。语法：数据与控制信息的结构或格式语法：数据与控制信息的结

6、构或格式 语义：用来说明通信双方应当怎么做语义：用来说明通信双方应当怎么做 同步：详细说明事件如何实现同步：详细说明事件如何实现 协议协议 一套关于信息传输顺序，信息格式一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。和信息内容等的约定。国际标准组织（国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（）提出的开放系统互联（OSIOSI）参考模型。它将数据从）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。协议三

7、要素 11应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通通信信子子网网资资源源子子网网双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。开放系统互连开放系统互连OSIOSI参考模型参考模型12通信系统基本要素通信系统基本要素 数据通信基础知识数据通信基础知识 基本概念基本概念 信源信宿传输媒体数字数据编码数字数据编码 跳变0无跳变1 1 0 0 1 1 0 1 0数据非归零编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码跳变013带宽带宽 指信道能传送信号的频率宽度，可传送的信号的最高频率

8、与最低频率之差。指信道能传送信号的频率宽度，可传送的信号的最高频率与最低频率之差。比特率比特率：单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps波特率波特率：线路中每秒传送的波形的个数，其单位为baud 两者的换算关系为：比特率 = 波特率 log 2 N数字信号模拟信号14调幅：载波的振幅随数字信号变化调幅：载波的振幅随数字信号变化调频：载波的频率随数字信号变化调频：载波的频率随数字信号变化调相：载波的初始相位随数字信号变化调相：载波的初始相位随数字信号变化模拟信号编码模拟信号编码 调幅调制调幅调制 调频调制调频调制 调相调制调相调制1 0 0 1 11 0 0 1 11 0 0 1 115线

9、路通信方式线路通信方式 单工通信单工通信（单向）信息流是单方向的且不能改变半双工通信半双工通信（双向交替）通信双方不能同时进行收发全双工通信全双工通信（双向同时）通信双方可同时收发信息16数据传输方式数据传输方式 串行传输串行传输 以比特为单位并行传输并行传输 以字符为单位 串行传输并行传输数据通数据通信发送信发送装置装置数据通数据通信接收信接收装置装置0101001ASSCII码字符TASSCII码字符T数据数据通信通信发送发送装置装置1011000数据数据通信通信接收接收装置装置17 数据传输介质数据传输介质 双绞线双绞线非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）组网方便，价格最便宜，应

10、用广泛 五类双绞线最大传输率为100Mbps传输距离小于100米同轴电缆同轴电缆 基带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km 它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆18电路交换电路交换 是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。分组交换报文交换电路交换报文报文以报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。分组交换分组交换 将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，其他与报文交换相同。交换技术交换技术报文控制信息报文控制信息报文正文信息报文正文信息结束信息结束信息19光缆光缆光缆的芯线是

11、由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。多模光纤多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。单模光纤单模光纤Gb/s的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤和光端设备20无线介质无线介质 在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。地面微波通信地面微波通信卫星微波通信卫星微波通信21 计算机网络的硬件与软件组成计算机网络的硬件与软件组成网络的主体设备网络的主体设备 主体设备主体设备（HOST）中心站（服务器） 提供共享资源工

12、作站（客户机） 用户入网操作的节点常用 服务器文件服务器文件服务器域名服务器域名服务器打印服务器打印服务器通信服务器通信服务器数据库服务器数据库服务器大多数时候服务器是网络的核心大多数时候服务器是网络的核心386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。以上档次的电脑都可作为组网的工作站。22网络适配器网络适配器( (网卡网卡) )网卡通过总线与计算机设备接口相连，另一方面又通过电缆接口与网络传输媒介相连。插入主机扩展槽中有线介质在PC机中网卡有PCI和ISA两种总线。安装网卡后，还要进行协议的配置。例如，IPX/SPX协议、TCP/IP协议。 网络的连接设备网络的连接设备 23网络传输媒介的中间节

13、点，具有信号再生转发功能。集线器类型无源有源智能不对信号做任何处理，工作站到集线器之间的距离在30米以内。对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的距离可达600米。具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。集线器（集线器（HUBHUB）24 网络软件系统网络软件系统局域网上流行的传输协议有：NetBEUINetBEUI（NetBIOS Extend User Interface）是网络基本输入输出系统扩展用户接口。是一个小但效率高的通信协议。IPX（Internet Packet Exchange Protocol）是在网络层运行互连网包交换协议。使应用程序能在互

14、连网络上发送包和接收包。SPX（Sequenced Packet Protocol）为运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测。IPX/SPX一组工业标准协议，简称为TCP/IP协议。它具体包括了100多个不同功能的协议，是互联网络上的“交通规则”。其中最主要的是TCP和IP协议。TCP/ IP协议的主要特点：标准化，几乎任何网络软件或设备都能在该协议下运行；可路由性，这使得用户可以将多个局域网连成一个大型互联网络。TCP/IP协议包协议包25TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议用于保证被传送信息的完整性。IP（Int

15、ernet Protocol）网际互连协议负责将消息从一个地方传送到另一个地方。TCP/IP资料： :/ OSI参考模型TCP/IP模型应用层表示层应用层 Telnet、SMTP、FTP、 DNS会话层传输层传输层 TCP、UDP协议网络层网际网层IP协议数据链路层物理层网络接口层网络接口层TCP/IP26 网络操作系统网络操作系统 网络操作系统网络操作系统：具有网络功能的操作系统特点复杂性要对全网资源进行管理，以实现整个系统的资源共享。实现计算机之间通信与同步。并行性每个节点机上的程序都可以并行执行，一个作业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。安全性可对不同用户规定不同的权限

16、；提供身份验证机制；保证数据传输的安全和保密。提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务功能对等式网络操作系统客户机/服务器（Client/Server）模式分类对等网：网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。上任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。客户机/服务器模式：网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务。网络操作系统网络操作系统 Unix LinuxNovell NetwareIBM RS/6000 局域网局域网 局域网定义局域网定义局域网定义局域网定义功能功能: :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，允由一组

17、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。许用户相互通信和共享资源的方式互连在一起的系统。技术技术: :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。计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。局域网特点局域网特点覆盖范围比较小覆盖范围比较小 数据传输速率高数据传输速率高传输延时小传输延时小 出错率低等出错率低等 局域网的关键要素局域网的关键要素 拓扑结构拓扑结构传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤布局设计：线性或星型布

18、局设计：线性或星型介质访问控制：载波监听多路访问介质访问控制：载波监听多路访问/冲突检测冲突检测 或或 令牌令牌 局域网体系结构局域网体系结构 202X年年2月，美国电气和电子工程师学会月，美国电气和电子工程师学会IEEE 成立了专门委员会成立了专门委员会开发了开发了IEEE802系列局域网标准系列局域网标准局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层IEEE802为局域网规定的标准只对应为局域网规定的标准只对应OSI参考模型的最低两层参考模型的最低两层基带总线令牌总线令牌无线局域网802.2 逻辑链路控制子层体系结构与网络互连体系结构与网络互连电缆

19、电视标准标准 局域网是一种基带总线网符合标准的以太网 （Ethernet）其拓扑结构为总线形常用的以太网标准有10BASE5（标准以太网）、10BASE2（细缆以太网）和10Base-T（双绞线以太网）双绞线以太网10Base-T是 202X年后出现的，它采用集线器和双绞线组网，其拓扑结构为星形网 （T代表双绞线星形网 ）100Base-T的快速以太网技术已被广泛应用，使用光纤作为传输介质的千兆以太网的传输速率达到了1000Mbit/s 局域网组网示例局域网组网示例 v 网络规划 v 布线 v 线缆制作 v 安装网卡 v 标识计算机 v 协议设置 v 设置网络共享资源 双绞线的连接方法双绞线的

20、连接方法T568BT568A1白橙白绿2橙绿3白绿白橙4兰兰5白兰白兰6绿橙7棕棕8白棕白棕T568BT568B两端连接的设备类型相同用反接线 两端连接的设备类型不同正接线T568AT568B排线顺序 3 6网络协议网络协议 当网卡驱动程序安装完成后，创建一当网卡驱动程序安装完成后，创建一个局域网连接，设置个局域网连接，设置TCP/IP 协议协议 标识计算机标识计算机网络上的每台计算机必须网络上的每台计算机必须有一个唯一的名称有一个唯一的名称 1.控制面板|系统 设置资源共享设置资源共享打开打开 资源管理器资源管理器 定位到要共享的文件夹或驱动器定位到要共享的文件夹或驱动器右键单击该文件夹或驱

21、动器，然后单击右键单击该文件夹或驱动器，然后单击“共享共享”。 共享当用户连接到此共享文件夹或驱动器时将看到的名称。 共享资源的使用共享资源的使用（2）通过映射驱动器 打开 Windows 资源管理器，单击“工具|映射网络驱动器”菜单命令定位到共享文件夹所在的计算机（1）以 servernamesharename 的形式键入资源服务器名和共享名选择将映射到共享资源的驱动器号376.5 网络互连网络互连 6.5.1 网络互连概述网络互连概述TCP/IP协议来互联不同的网络局域网与局域网局域网与广域网广域网与广域网TCP/IP实现网络之间的通信实现网络之间的通信网络间用户实现较高级的应用服务网络间

22、用户实现较高级的应用服务38在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生。在OSI模型的数据链路层上实现互连。在OSI模型的网络层上实现互连。交换发生在OSI参考模型的数据链路层在OSI模型的传输层上实现互连。通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。中继器网桥路由器交换机网关调制解调器网络间的互连设备网络间的互连设备39中继器中继器在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生通过中继器中继器连接两个网段40网桥网桥同一网段不同一网段不转发转发不同网段不同网段网桥转发网桥转发在OSI模型的数据链路层上实现互连的设备 网桥能够读取目标地址信息，并决定是否向网络的其他段转发41连接多个网络或网段的网络设

23、备，在OSI模型的网络层上实现互连路路由器由器不同网络之间数据格式转换和转发不同网络之间数据格式转换和转发维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径网络控制和管理网络控制和管理路路由器由器功能功能42交换机交换机交换机取代集线器和网桥，增强路由选择功能。交换和路由之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。 虚拟局域网只是给用户提供的一种服务。它通过设置用户群将分布在不同实际局域网内的计算机组合成一个工作群体，而不需要改变布线。 A1B1C1LAN1A2B2C2虚拟局域网 1虚拟局域网 2交换机LAN2交换式集线器 设置工设置工作组

24、作组2 2设置工作设置工作组组1 143网关网关网关的连接操作是在OSI模型的七层协议的传输层以上，用于连接使用不同通信协议或结构的网络。44调制解调器调制解调器 一种通过公用 网（PSTN）连接计算机的设备。实现模拟信号和数字信号的转换。电话网电话网调制调制 解制解制 模拟信号数字信号数字信号调制解调器的传输速率：9600bps、56kbps、112kbps45v 分组交换网（PDN）v 帧中继（FR）v 数字数据网（DDN ）v 光纤分布数据接口FDD v 有线电视网v 综合业务数字网（ISDN）v ADSL技术v ATM技术6.5.3 广域网上的通信技术广域网上的通信技术 46分组交换网

25、采用通信协议，故常叫作网。我国已建立中国公用分组交换网ChinaPAC帧中继（快速分组交换）使分组交换技术从窄带发展到宽带分组交换网与帧中继分组交换网与帧中继 FR网18274563X.25网12347865分组交换网和帧中继网数据传输的过程分组交换网和帧中继网数据传输的过程 采用确认 非确认 47FDDI网桥FDDI环环网桥光纤分布数据接口网是一个使用光纤作为传输媒体的、高速、通用令牌环形网，支持多种拓扑结构。其传输速率高达100Mb/s，相邻站间的最大长度可达2Km，最大站间距离为200KM。FDDI最广泛的用于城域网和校园网，作为连接局域网的主干线。局域网连接到FDDI主干线 48有线电

26、视网有线电视网 通过有线电视网宽带接入因特网的主流连线设备是Cable Modem传输媒体划分为三个宽带，分别用于Cable Modem数字信号上传、数字信号下传及电视节目模拟信号下传。机顶合WebTVWebTV是通过电视是通过电视机来浏览机来浏览WebWeb需要将电视机连需要将电视机连接到机顶合设备接到机顶合设备 49综合业务数字网是 网络与数字网络结合而成的网络 以光纤为主要传输媒体 支持端到端的数字连接 支持 及非话等各种通信业务（2B+D） 提供标准的用户-网络接口，便于各种用户终端接入 ISDN 综合业务：综合业务： 、 、电视会、电视会议等广泛的通信议等广泛的通信服务服务ISDN基

27、本信道：基本信道：两条两条64Kbps带宽的带宽的B信道和一条信道和一条16Kbps的的D信道信道B B信道传送语音或数据资料，信道传送语音或数据资料，D D信道传送控制信息信道传送控制信息更高速率的标准是更高速率的标准是30B+D30B+D，带宽，带宽2Mbps2Mbps50一种半永久性连接电路的公共数据网用户数据在传输率、到达地点等方面根据事先的约定进行传输而不能自行改变利用DDN的主要方式是租用专线在用户向电信部门申请了专线后，连接就已完成，这与通过进行数据传输的过程不同。需要通过呼叫建立临时虚电路进行通信我国已建立ChinaDDN数字数据网数字数据网数字数据网DDN 51ADSL数字用

28、户线技术。以铜质 线为传输介质的传输技术组合。工作流程：经ADSL 调制解调器编码后的信号通过 线传到 局后，通过一个信号识别/分离器，如果是语音信号就传到交换机上，如果是数字信号就接入因特网 52组合了电路交换和分组交换技术的优点发展而成组合了电路交换和分组交换技术的优点发展而成 克服了同步传输模式不能适应任意速率业务克服了同步传输模式不能适应任意速率业务 简化了分组通信中的协议，由硬件对简化的协议进行处理简化了分组通信中的协议，由硬件对简化的协议进行处理 交换结点不再对信息进行流量控制和差错控制交换结点不再对信息进行流量控制和差错控制 一条线路上实现高速率、高带宽地传输信息一条线路上实现高

29、速率、高带宽地传输信息异步传输模式异步传输模式ATM技术技术ATM使用同步光纤使用同步光纤传输速率：传输速率：622 Mbps1 .2 Gbps2.4 Gbps536.5.4 常用网络测试工具常用网络测试工具 IPCONFIG用来查看用来查看IP协议的具体配置信息，显示网卡的物理地址、主机的协议的具体配置信息，显示网卡的物理地址、主机的IP地址、子网掩码以及默认网关等，还可以查看主机的相关信息如：地址、子网掩码以及默认网关等，还可以查看主机的相关信息如：主机名、主机名、DNS服务器、节点类型等。服务器、节点类型等。命令：命令：IPCONFIG/ALLHost Name . . . . . . . . . . . . : jsjjc1 Host Name . . . . . . . . . . . . : jsjjc1 Primary DNS Suffix . . . . . . . : Primary DNS Suffix . . . . . . . : Node Type . . . . . . . . . . . . : MixedNode Type . . . . . . .