第1章计算机网络基础

1、实用网络设计与项目管理王晓菊课程介绍课程介绍课程学时：课程学时：总学时：总学时：1616学时学时理论教学：理论教学：1010学时学时上机教学：上机教学：4 4学时学时考核：考核：2 2学时学时课程安排课程安排上机时间：上机时间：第第1212周周六周周六5-65-6节节第第1313周周六周周六1-21-2节节上机地点：基础四实验室（信息楼）上机地点：基础四实验室（信息楼）主要教学内容：主要教学内容：了解网络的建设与运作了解网络的建设与运作计算机网络概述计算机网络互连设备局域网的规划与设计结构化综合布线网络服务与网络安全设计参考书参考书陈鸣编著，陈鸣编著，网络工程设计教程系统集成方网络工程设计教程

2、系统集成方法法，机械工业出版社，机械工业出版社，20102010年年4 4月月 基本概念基本概念1计算机网络模型计算机网络模型-OSI-OSI参考模型参考模型2IPIP地址、地址、MACMAC地址地址31 1 计算机网络的定义计算机网络的定义2 2 计算机网络的功能计算机网络的功能3 3 计算机网络的分类计算机网络的分类定义：把定义：把地理位置不同地理位置不同且具有且具有独立独立功功能的多个计算机系统，通过能的多个计算机系统，通过通信设备通信设备和和线路线路将其连接起来，在将其连接起来，在网络软件网络软件支持下支持下进行数据通信，以实现进行数据通信，以实现计算机资源共享计算机资源共享的系统。的

3、系统。1.1.计算机网络的定义计算机网络的定义给你发给你发E-mailE-mail共享资源共享资源数据传输数据传输负荷均衡和分布处理负荷均衡和分布处理东西东西丢了！丢了！提高可靠性提高可靠性没关系！没关系！2、计算机网络的功能、计算机网络的功能3 3 计算机网络分类计算机网络分类按照地理范围划分按照地理范围划分局域网局域网城域网城域网广域网广域网按照按照拓扑结构拓扑结构划分划分总线网络总线网络星状网络星状网络环状网络环状网络树状网络树状网络网状网络网状网络采用局域网，传输率较高，采用局域网，传输率较高，误码率较低。组网方便，误码率较低。组网方便，技术简单。技术简单。局域网局域网(LAN) :(

4、LAN) :几公里的地理范围内将计算机、外几公里的地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络系统。设和通信设备互连在一起的网络系统。网络按地理范围分类网络按地理范围分类城域网（城域网（MANMAN）覆盖范围为几公里到几十公里之间，由多个单位或一个城市组建的计算机网络。建立的主要目的：为网内用户进行通信、数据传输以及声音、图像的集成服务等。 传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制复杂。广域网广域网(WAN)(WAN) : : 涉及范围较大，通常可以达到涉及范围较大，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更远。几十公里、几百公里，甚至更远。总线型网络结构总线型网络结构 总线型结构优点：总

5、线型结构优点：（1 1）结构简单，可扩充性好，组网容易）结构简单，可扩充性好，组网容易（2 2）多个节点共用一条传输信道，信道利用率高；）多个节点共用一条传输信道，信道利用率高；（3 3）传输速率较高。）传输速率较高。总线型结构缺点：总线型结构缺点：（1 1）发生故障时往往需要检测网络上的每个节点。）发生故障时往往需要检测网络上的每个节点。（2 2）故障一旦发生在公用总线上，可能影响整个网络的）故障一旦发生在公用总线上，可能影响整个网络的运行运行星型网络结构星型网络结构 中心节点中心节点星型结构优点：（1）网络结构简单，组网容易，便于管理；（2）故障诊断容易。缺点：（1）网络需要智能的、可靠的

6、中央节点设备。中央节点的故障会使整个网络瘫痪；（2）中央节点负荷太重；（3）每个计算机直接与中央节点相连，需要大量的电缆 ；（4）专用的通信电缆利用率不高。环型网络结构环型拓扑结构优点：（1）网络结构简单；（2）缆线长度比较短；（3）网络整体效率比较高。环型拓扑结构缺点：（1）故障的诊断和隔离较困难。（2）环路是封闭的，不便于扩充。树型网络结构树型结构优点：（1）结构简单，成本低。（2）网络中节点扩充方便灵活。（3）故障隔离方便。缺点：对根节点的依赖性太大，如果根发生故障，全网都不能正常工作。网状型网络结构节节 点点网状型网络的每一个节点都与其他节点有一条专门线路相连（全联通）。网状拓扑结构广

7、泛应用于广域网中。 网状型结构优点：（1）节点间路径多，碰撞和阻塞减少。（2）局部故障不影响整个网络，可靠性高（3）网络扩充和主机入网比较灵活简单。网状型结构缺点：（1）网络关系复杂，建网较难。（2）网络控制机制复杂。按照传输介质划分按照传输介质划分有线网有线网无线网无线网按交换方式划分按交换方式划分线路交换方式线路交换方式报文交换方式报文交换方式分组交换方式分组交换方式三种交换的比较三种交换的比较 P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文A B C D A B C DA B C D报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放数据传送的特点比特流直达终点报文报文报

8、文分组分组分组存储转发存储转发存储转发存储转发 基本概念基本概念1计算机网络模型计算机网络模型-OSI-OSI参考模型参考模型2IPIP地址、地址、MACMAC地址地址3OSI的七层框架的七层框架名称名称功能功能实例实例应用层应用层用户接口用户接口HTTP、ftpTelnet表示层表示层数据的表现形式、特定功能的实现如数据的表现形式、特定功能的实现如- -加密加密ASCII、EBCDICJPEG会话层会话层对应用会话的管理、同步对应用会话的管理、同步操作系统操作系统/ /应用读取应用读取传输层传输层可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控可靠与不可靠的传输、传输前的错误检测、流控TCP、UD

9、P网络层网络层提供逻辑地址、选路提供逻辑地址、选路IP数据链路层数据链路层封装成帧、用封装成帧、用MACMAC地址访问媒介、错误检测与修正地址访问媒介、错误检测与修正802.3 / 802.2HDLC物理层物理层设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等设备之间的比特流的传输、物理接口、电气特性等EIA/TIA-232V.35数据的封装与解封装过程数据的封装与解封装过程31InternetHello!IP包头包头数据的封装与解封装过程数据的封装与解封装过程32Hello物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 比特比特 帧帧 报文报文段段P

10、DUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层TCP/UDP头头HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据MAC子层子层LLC子层子层FCSIP包头包头数据的封装与解封装过程数据的封装与解封装过程33Hello物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层 比特比特 帧帧 报文报文段段PDUHelloTCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层TCP/UDP头头HelloIP包头包头LLC子层子层MAC子层子层FCSTCP/UDP头头

11、HelloTCP/UDP头头高层数据高层数据LLC子层子层 基本概念基本概念1计算机网络模型计算机网络模型-OSI-OSI参考模型参考模型2IPIP地址、地址、MACMAC地址地址3IP IP 地址地址1. IP 1. IP 地址及其表示方法地址及其表示方法 IP IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是唯一的器）分配一个在全世界范围是唯一的 32 32 位的标识符位的标识符。IP IP 地址现在由地址现在由因特网名字与号码指派公司因特网名字与号码指派公司ICANN ICANN (Internet Corporatio

12、n for Assigned Names and (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)Numbers)进行分配进行分配. . IP IP 地址的编址方法地址的编址方法 分类的分类的 IP IP 地址地址：这是最基本的编址方法，在：这是最基本的编址方法，在 1981 1981 年就通过了相应的标准协议。年就通过了相应的标准协议。子网的划分子网的划分：这是对最基本的编址方法的改进，其标：这是对最基本的编址方法的改进，其标准在准在 1985 1985 年通过。年通过。构成超网构成超网：这是比较新的：这是比较新的无分类编址方法无分类

13、编址方法。1993 1993 年年提出后很快就得到推广应用。提出后很快就得到推广应用。分类分类 IP IP 地址地址 每一类地址都由每一类地址都由网络号网络号 net-idnet-id和和主机号主机号 host-idhost-id两两部分组成。部分组成。两级的两级的 IP IP 地址可以记为：地址可以记为：IP IP 地址地址 := := , , := 代表代表“定义为定义为”net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-i

14、d8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多多 播播 地地 址址E 类地址类地址保保 留留 为为 今今 后后 使使 用用1 1 1 101net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位net-id8 位位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多 播 地 址E 类地址类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8

15、 位位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多 播 地 址E 类地址类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1 01B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节net-id24 位位host-id24 位位net-id16 位位net-id8 位位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址类地址host-id16 位位B 类地址类地址C 类地址类地址01 1host-id8 位位D 类地址类地址1 1 1 0多 播 地 址E 类地址类地址保 留

16、 为 今 后 使 用1 1 1 101C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节net-id24 bithost-id24 位net-id16 位net-id8 位IP 地址中的网络号字段和主机号字段 0A 类地址host-id16 位B 类地址C 类地址01 1host-id8 位D 类地址1 1 1 0多 播 地 址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 101A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节D 类地址是多播地址 E 类地址保留为今后使用 点分十进制记

17、法点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的机器中存放的 IP 地址地址是是 32 位位 二进制代码二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每隔每隔 8 位插入一个空格位插入一个空格能够提高可读性能够提高可读性采用点分十进制记法采用点分十进制记法则进一步提高可读性则进一步提高可读性1 128 11 3 31 将每将每 8 位的二进制数位的二进制数转换为十进制数转换为十进制数A A类地址类地址网络地址：网络地址：A A类地址的网络字段占一个字节，只有类地址的网络字段占一个字节，只有7

18、 7个比特个比特可供可供使用使用( (该字段的第一个比特已固定为该字段的第一个比特已固定为0)0)但可提供使用的网络号是但可提供使用的网络号是126126个个( (即即2 27 72 2) )。第一，第一，0000000000000000 “本网络本网络”第二，第二，0111111101111111 本地软件环回测试本地软件环回测试A A类地址类地址主机地址：主机地址：x x0 00 00 0 本主机本主机x.255.255.255 x.255.255.255 本网络的所有主机本网络的所有主机因此每一个因此每一个A A类网络中的最大主机数是类网络中的最大主机数是2 224242 2167772

19、1416777214B B类地址类地址网络地址：网络地址：B B类地址的网络字段占类地址的网络字段占2 2个字节，只有个字节，只有1414个比特个比特可供可供使用使用( (该字段的前两个比特已固定为该字段的前两个比特已固定为10)10)网络地址由于前两位是网络地址由于前两位是1010，所以不会出现网络地址，所以不会出现网络地址全全0 0和全和全1 1的可能性，但可提供使用的网络号是的可能性，但可提供使用的网络号是16381638个个( (即即2 214141 1) )。减。减1 1的原因是：的原因是：不指派。不指派。B B类地址类地址主机地址：主机地址：x.

20、x.0.0 x.x.0.0 本主机本主机x.x.255.255 x.x.255.255 本网络的所有主机本网络的所有主机因此每一个因此每一个B B类网络中的最大主机数是类网络中的最大主机数是2 216162 26553465534C C类地址类地址网络地址：网络地址：C C类地址的网络字段占类地址的网络字段占3 3个字节，只有个字节，只有2121个比特个比特可供可供使用使用( (该字段的前两个比特已固定为该字段的前两个比特已固定为110)110)网络地址由于前两位是网络地址由于前两位是110110，所以不会出现网络地址，所以不会出现网络地址全全0 0和全和全1 1的可能性，但可提供使用的网络号

21、是的可能性，但可提供使用的网络号是20971512097151个个( (即即2 221211 1) )。减。减1 1的原因是：的原因是：不不指派。指派。C C类地址类地址主机地址：主机地址：x.x.x.0 x.x.x.0 本主机本主机x.x.x.255 x.x.x.255 本网络的所有主机本网络的所有主机因此每一个因此每一个C C类网络中的最大主机数是类网络中的最大主机数是2 28 82 22542542. 2. 常用的三种类别的常用的三种类别的 IP IP 地址地址 IP 地址的使用范围地址的使用范围 网络类别网络类别最大网络数最大网络数第第1 1个可用的

22、个可用的网络网络最后一个可最后一个可用的网络用的网络每个网络的每个网络的主机数主机数A A126 (27 2)1 11261261677721416777214B B16,383(214 1)128.1128.1191.255191.2556553465534C C2,097,151 (221 1)192.0.1192.0.1223.255.255223.255.255254254几种特殊的几种特殊的IPIP地址地址网络地址网络地址主机号各位全为0的IP地址，如8，网络地址为，主机号为68广播地址广播地址直接广播地址：主机号各位全为1的IP地

23、址，用于将一个分组发送给特定的网络上的所有主机，即对全网广播，如：的直接广播地址为55几种特殊的几种特殊的IPIP地址（续）地址（续）有限广播地址：网络号主机号都为1的IP地址，即55，它也是对当前网络进行广播，多数是用在当一台主机在运行引导程序是，但又不知道其IP地址需要向服务器获取IP，这是用该地址作为目的地址发送分组。RFC 1918 RFC 1918 指明的专用地址指明的专用地址(private address)(private address) .0 0.0.0 到到 5555172.16 .0.0 到到 172.3155.255.255192.168.0 .0 到到 192.168.25555.255这些地址只能用于一个机构的这些地址只能用于一个机构的内部通信内部通信，而不能用于和因特网，而不能用于和因特网上的主机通信。上的主机通信。专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。在因特网中专用地址只能用作本地地址而不能用作全球地址。在因特网中的所有的所有路由器对目的地址是专用地址的数据报一律不进行转发路由器对目的地址是专用