学习计算机网络

1、学习计算机网络2 计算机网络计算机网络3 计算机计算机网络网络计算机网络基础计算机网络基础计算机网络技术实现了资源共享，人们可以在办公计算机网络技术实现了资源共享，人们可以在办公室、家里或其他任何地方，访问查询网上的任何资室、家里或其他任何地方，访问查询网上的任何资源，极大地提高了工作效率，促进了办公自动化、源，极大地提高了工作效率，促进了办公自动化、工厂自动化、家庭自动化的发展。工厂自动化、家庭自动化的发展。计算机网络基础计算机网络基础利用通信设备和线路按不同的拓扑结构将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网

2、络中硬件、软件资源共享和信息传递的系统，称为计算机网络系统。 定义定义计算机网络基础计算机网络基础数据交换和通信资源共享 提高系统的可靠性和可用性 均衡负荷，相互协作 分布式网络处理 提高系统性价比，易于扩充，便于维护 计算机网络的功能计算机网络的功能构成：资源子网和通信子网构成：资源子网和通信子网通信子网通信子网资源子网资源子网CCPCCPCCPCCPCCPCCP主机主机主机主机终端终端终端终端计算机网络基础计算机网络基础资源子网：负责对数据信息的收集和处理资源子网：负责对数据信息的收集和处理 。主机（Host）：是网络中的主要资源，也是数据资源和软件资源的拥有者，一般都通过高速线路将它们和

3、通信子网的节点相连。终端控制器和终端。终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主计算机的信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单终端，也可以是微型计算机系统。 计算机外设：主要是网络中的一些共享设备 。计算机网络基础计算机网络基础通信子网：专门负责信息的传输通信子网：专门负责信息的传输 。网络节点 ：是通信子网与资源子网的接口，完成信息的交换和转发功能。分类： 交换节点：包括交换机、集线器、路由器以及负责网络中信息交换的设备等。 访问节点：包括连接用户主机和终端设备的接收器、发送器等通信设备。通信链路 ：即通信信道 。包括：双绞线、同轴电缆、光导

4、纤维、无线电微波通信、卫星通信等。 信号转换设备 ：对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。如：Modem、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。 计算机网络基础计算机网络基础由由路由器互联的大型、层次结构的互联网络路由器互联的大型、层次结构的互联网络计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础远程终端通过Modem和公用 网与主机连接，共享主机的资源。并不是真正的网络。1969年12月，Internet的前身美国ARPA网投入运行，这是一种分组交换网，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。20世纪80年代初，随着PC机应用的推广，各种基于PC互联的微机局域网纷纷出台，主

5、要是共享文件服务器。国际标准化组织ISO在202X年颁布了“开放系统互连基本参考模型”OSI国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化。20世纪90年代以来，特别是202X年美国宣布建立国家信息基础设施NII后，计算机网络技术得到了迅猛的发展，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。202X年和202X年开始研究互联网2（Internet 2）和下一代互联网。计算机网络的发展计算机网络的发展按网络分布的地理范围划分：按网络分布的地理范围划分：局域网（Local Area Network，LAN）城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 广域网（Wide

6、 Area Network，WAN） 计算机网络的类型计算机网络的类型计算机网络基础计算机网络基础网络分类网络分类缩写缩写分布距离分布距离/m计算机分布距离计算机分布距离传输速率范围传输速率范围局域网局域网LAN约10房间4Mbit/s-1Gbit/m约100楼寓约1 000校园城域网城域网MAN10 000城市50Kbit/s-100Mbit/m广域网广域网WAN100 000以上国家或全球9.6Kbit/s-45Mbit/m各类网络的特征参数各类网络的特征参数计算机网络基础计算机网络基础按拓扑结构划分：按拓扑结构划分：拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有：星

7、型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。计算机网络的类型计算机网络的类型计算机网络基础计算机网络基础14l客户机使用专门的、只与服务客户机使用专门的、只与服务器相连的信道，客户机之间的器相连的信道，客户机之间的通信需服务器转发通信需服务器转发。l结点使用公共的信道相互连接，结点使用公共的信道相互连接，可以直接通信。可以直接通信。计算机网络基础计算机网络基础15l相邻的结点可以直接通信，不相邻相邻的结点可以直接通信，不相邻的结点需其他结点转发。的结点需其他结点转发。l树形结构、分级服务与控制。每树形结构、分级服务与控制。每个分枝结点是一台服务器，同时个分枝结点是

8、一台服务器，同时又是其上层结点的客户机又是其上层结点的客户机。计算机网络基础计算机网络基础计算机网络的类型计算机网络的类型按按交换技术交换技术划分：划分：电路交换网络（circurt switching）报文交换网络（message switching）分组交换网络（packet switching）。计算机网络基础计算机网络基础17 计算机计算机网络网络网络体系结构网络体系结构计算机网络采取分层设计计算机网络采取分层设计方法。方法。网络体系结构是指计网络体系结构是指计算机网络的分层，以及各层中的协议和层次之间接算机网络的分层，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。网络协议是为网络数据交换制定

9、的通信口的集合。网络协议是为网络数据交换制定的通信规则、约定与标准。规则、约定与标准。网络体系结构网络体系结构 1977 1977年，国际标准化组织（年，国际标准化组织（ISOISO）为适应网络标准）为适应网络标准化发展的需求，制定了开放系统互联参考模型化发展的需求，制定了开放系统互联参考模型（Open System Interconnection/Reference Open System Interconnection/Reference ModelModel，OSI/RMOSI/RM），从而形成了网络体系结构的国），从而形成了网络体系结构的国际标准。际标准。 网络互联模型网络互联模型OS

10、IOSI为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架，为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架，它将整个网络的功能划分成七个层次，最高层为应用它将整个网络的功能划分成七个层次，最高层为应用层，面向用户提供应用服务；最低层为物理层，连接层，面向用户提供应用服务；最低层为物理层，连接通信媒体实现真正的数据通信。层与层之间的联系是通信媒体实现真正的数据通信。层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的。通过各层之间的接口来进行的。两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层外，其余各两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层外，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层对等层之间均不

11、存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信（用虚线连接）的协议来进行通信（用虚线连接） 。网络体系结构网络体系结构网络体系结构网络体系结构（1 1）物理层）物理层（physical layerphysical layer）利用理传输介质实现网络内两个实体）利用理传输介质实现网络内两个实体间的物理连接，实现比特流的透明传输；为数据链路层提供数据传输间的物理连接，实现比特流的透明传输；为数据链路层提供数据传输服务。物理层的数据传输单元是比特（服务。物理层的数据传输单元是比特（bitbit）。）。（2 2）数据链路层）数据链路层（data link layerdata link layer

12、）在物理层提供比特流传输的）在物理层提供比特流传输的基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据链路层的数据传输单有差错的物理线路变成无差错的数据链路。数据链路层的数据传输单元是帧。元是帧。（3 3）网络层）网络层（network layernetwork layer）通过路由选择算法为分组通过通信）通过路由选择算法为分组通过通信子网选择适当的传输路径，实现流量控制与网络互联的功能。子网选择适当的传输路径，实现流量控制与网络互联的功能。网络层的数据传输单元是数据分组网络层的数据

13、传输单元是数据分组。网络体系结构网络体系结构常将13层称为网络低层，47层称为网络高层（4 4）传输）传输层（层（transport layertransport layer）又称端到端协议层，是网络高层）又称端到端协议层，是网络高层与网络与网络低层之间低层之间的接口。该层为分布在不同地理位置计算机的接口。该层为分布在不同地理位置计算机的进程通信提供可靠的端的进程通信提供可靠的端- -端连接与数据传输服务。传输层的端连接与数据传输服务。传输层的数据传输单元是报文。数据传输单元是报文。（5 5）会话层）会话层（session layersession layer）负责维护两个会话主机之间连）负责

14、维护两个会话主机之间连接的建立、管理和终止，以及数据的交换。接的建立、管理和终止，以及数据的交换。（6 6）表示层）表示层（presentation layerpresentation layer）负责通信系统之间的数据格）负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。（7 7）应用层）应用层（application layerapplication layer）实现协同工作的应用程序之间的）实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。通信过程控制。网络体系结构网络体系结构23完整的完整的OSI数据传递与流动过程数据传递与流动过程网络体系

15、结构网络体系结构TCP/IPTCP/IP结构模型结构模型网络体系结构网络体系结构虽然虽然OSI/RMOSI/RM已已成为网络体系结构成为网络体系结构的标准模型，但因为其结构过于的标准模型，但因为其结构过于复杂，实际系统采用复杂，实际系统采用OSI/RMOSI/RM的并不的并不多。使用多。使用最广泛的网络体系结最广泛的网络体系结构是传输控制协议构是传输控制协议/ /网际协议（网际协议（Transmission Control Transmission Control Protocol/Internet ProtocolProtocol/Internet Protocol，TCP/IPTCP/IP

16、）结构模型）结构模型。TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。通常说TCP/IP是Internet协议簇，而不单单是TCP和IP。25网络体系结构网络体系结构26TCP/IP 协议栈协议栈网络体系结构网络体系结构InternetInternet上每台计算机都必须有一个唯一的地址，上每台计算机都必须有一个唯一的地址，这个地址称为这个地址称为IPIP地址。地址。在计算机内部在计算机内部IPIP地址是用地址是用3232位位(IPv4)(IPv4)或或128128位位(IPv6)(IPv6

17、)表示。表示。从上网用户角度将从上网用户角度将IPIP地址分为：地址分为：动态地址和静态地址网络地址与分配网络地址与分配网络体系结构网络体系结构 IP地址地址分类（分类（IPv4）网络体系结构网络体系结构子网的划分子网的划分划分子网的基本思想是：借用主机号的一部分作为子网的子网号，划分出更多的子网IP地址，而对于外部路由器的寻址没有影响。划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看网络没有变化，这就是子网掩码。网络体系结构网络体系结构IPv6IPv6IPv6（Internet Protocol Version 6Internet Protocol Version 6）是用于替代现行版

18、）是用于替代现行版本本IPIP协议（协议（IPv4IPv4）的下一代）的下一代IPIP协议。与协议。与IPv4IPv4相比，相比，IPv6IPv6具具有更有更大的地址空间。大的地址空间。网络体系结构网络体系结构31 计算机计算机网络网络传输介质与网络设备传输介质与网络设备网络设备和传输介质是计算机网络组成的物质基础。网络设备和传输介质是计算机网络组成的物质基础。计算机系统通过网络设备与通信线路，与网络中的其计算机系统通过网络设备与通信线路，与网络中的其他计算机系统连接起来，形成一个完整的网络系统。他计算机系统连接起来，形成一个完整的网络系统。传输传输介质与网络设备介质与网络设备网络传输介质网络

19、传输介质 传输传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体信中实际传送信息的载体。 传输介质分为传输介质分为有线和无线两大类有线和无线两大类。 有线有线传输介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤传输介质主要有同轴电缆、双绞线和光纤。 无线无线传输传输介质介质最常用的最常用的有有无线电波、微波和红外无线电波、微波和红外线。线。传输传输介质与网络设备介质与网络设备网络传输介质网络传输介质传输传输介质与网络设备介质与网络设备网络传输介质网络传输介质双绞线双绞线光纤光纤红外线红外线同轴电缆同轴电缆传输传输介质与网络设备介质与网络设备网络互联设

20、备网络互联设备传输传输介质与网络设备介质与网络设备网络互联设备网络互联设备1. 1. 物理层设备：中继器物理层设备：中继器、集线器、无线接入点设备、集线器、无线接入点设备等等。2. 2. 数据链路层数据链路层设备有网卡、网桥、交换机等设备有网卡、网桥、交换机等。3. 3. 网络层网络层的设备主要有路由器和三层交换机等的设备主要有路由器和三层交换机等。4. 4. 传输传输层以上的设备主要有防火墙、网关等。层以上的设备主要有防火墙、网关等。设备设备互连设备互连设备工作层次工作层次主要功能主要功能中继器中继器物理层物理层对接收信号进行再生和发送，只起到扩展传输对接收信号进行再生和发送，只起到扩展传输

21、距离的作用，对高层协议是透明的，但使用个距离的作用，对高层协议是透明的，但使用个数有限。数有限。集线器集线器物理层物理层多端口的中继器多端口的中继器网桥网桥数据链路层数据链路层根据帧物理地址进行网络之间的信息转发，可根据帧物理地址进行网络之间的信息转发，可缓解网络通信繁忙度，提高效率。只能够连接缓解网络通信繁忙度，提高效率。只能够连接相同相同MACMAC层的网络。层的网络。二层交换机二层交换机数据链路层数据链路层指传统的交换机，多端口网桥。指传统的交换机，多端口网桥。三层交换机三层交换机网络层网络层带路由功能的二层交换机。带路由功能的二层交换机。路由器路由器网络层网络层通过逻辑地址进行网络之间

22、的信息转发，可完通过逻辑地址进行网络之间的信息转发，可完成异构网络之前的互联互通，只能连接使用相成异构网络之前的互联互通，只能连接使用相同网络协议的子网。同网络协议的子网。多层交换机多层交换机高层高层( (第第4747层层) )带协议转换的交换机。带协议转换的交换机。网关网关高层高层( (第第4747层层) )最复杂的网络互连设备，用户连接网络层以上最复杂的网络互连设备，用户连接网络层以上执行不同协议的子网。执行不同协议的子网。传输传输介质与网络设备介质与网络设备38 计算机计算机网络网络InternetInternet及其应用及其应用InternetInternet（因特网）是国际计算机互联

23、网。它以（因特网）是国际计算机互联网。它以TCP/IPTCP/IP网络协议将各种不同类型、不同规模、位于不同地网络协议将各种不同类型、不同规模、位于不同地理位置的物理网络联接成一个理位置的物理网络联接成一个整体。整体。其作用是把分其作用是把分布在世界各地、各部门存储在信息库里的信息资源布在世界各地、各部门存储在信息库里的信息资源通过网络联接起来，从而进行通信和信息交换，实通过网络联接起来，从而进行通信和信息交换，实现资源共享。现资源共享。Internet及其应用及其应用在互联网应用极其广泛的今天，在互联网应用极其广泛的今天，Internet已是我们每已是我们每天都要打交道的一种网络，无论从地理

24、范围，还是天都要打交道的一种网络，无论从地理范围，还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络，就是我们从网络规模来讲它都是最大的一种网络，就是我们常说的常说的“Web”、“WWW”和和“万维网万维网”等多种叫等多种叫法。从地理范围来说，它可以是全球计算机的互联，这法。从地理范围来说，它可以是全球计算机的互联，这种网络的最大的特点就是不定性，整个网络的计算机每种网络的最大的特点就是不定性，整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不变的变化。时每刻随着人们网络的接入在不变的变化。由数以千计的小网络构造出了由数以千计的小网络构造出了InternetInternet这个世界上最大、这个世界上最大、最流行的计算机互联网，它连接了上百万台计算最流行的计算机互联网，它连接了上百万台计算机和数千万用户（还在不断增加）。除去设备规机和数千万用户（还在不断增加）。除去设备规模、统计数字、使用方式、发展方向上的明显优模、统计数字、使用方式、发展方向上的明显优势外，势外，InternetInternet正以一种令人难以置信的速度发展。正以一种令人难以置信的速度发展。InternetI