第1篇-3 网络基础

1、以太网的介质访问控制在局域网中有三种有效的介质访问控制方法：1.冲突检测方法；2.令牌环；3.令牌总线； 第一种方法是以太网的介质访问控制方法，是我们该课程讨论的。因为它是目前最常用的LAN组网技术。第一篇 计算机网络基础知识 冲突检测方法 载波侦听多路访问/冲突检测 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）方法是一种基于竞争的介质访问控制方法，适用于由以太网为代表的总线型局域网。 总线型局域网中，所有的节点都直接连接到同一条物理信道上，并在该信道中发送和接收数据，任一节点都可以将数据帧发送到总线上，而所有连接在信道上

2、的节点都能检测到该帧。当目的节点检测到该数据帧的目的地址（MAC地址）为本节点地址时，就继续接收该帧中包含的数据，同时给源节点返回一个响应。第一篇 计算机网络基础知识 当有两个或更多的节点在同一时间都发送了数据，在信道上就造成了帧的重叠，导致冲突出现。为了克服这种冲突，在总线LAN中常采用CSMA/CD协议，即带有冲突检测的载波侦听多路访问协议，它是一种随机争用型的介质访问控制方法。CSMA/CD思想精髓1.先听后发LBT（Listen Before Talk），节点在发送前必须先侦听总线是否空闲，确认在总线上没有载波存在时才能发送，以减少发生冲突的比率。2.边发边听LWT（Listen Wh

3、ile Talk），由于信息在总线上有传播时延，因此在一个节点刚开始发送信息后的瞬间内，另一个节点可能侦听到总线是空闲的并开始发送，从而导致冲突。因此需要增加一个冲突检测功能，在发送后继续侦听，一旦发现冲突，冲突的双方就立即停止发送，并使总线很快恢复空闲。第一篇 计算机网络基础知识 当一个节点占用总线发送信息时，要一边发送一边检测总线，看是否有冲突发生。发送节点检测到冲突产生后，就立即停止发送信息，并发送强化冲突信号，然后采用某种算法，等待一段时间后再重新侦听线路，准备重新发送该信息。 对于CSMA/CD协议的工作过程通常可以概括为：“先听后发、先听后发、边听边发、冲突停发、随机重发边听边发、

4、冲突停发、随机重发”。第一篇 计算机网络基础知识 在CSMA/CD的传输控制方式中，冲突要经过最长多少时间会被检测出来？我们通过图3-29来说明此问题。 （a） T0 时刻（c） T0+a 时刻（d） T0+2a 时刻（b） T0+a-时刻 A A A A N N N N第一篇 计算机网络基础知识 由此可以得出以下结论：检测冲突的时间等于总线上最远的两个站点之间，端到端延迟时间的两倍（即2a）。这种CSMA/CD冲突检测，对发送站所发送的信包（即数据帧）长度有一定的要求，例如在10Mb/s的数据速率其数据帧长度的最小值不能小于64字节（如所发送的信息不足时，可加以填充）。因为CSMA/CD工作

5、原理要求当发送站一边发送数据，一边进行冲突检测，若检测到冲突则立即中止发送，然后推迟一段时间，再发送。如果所发送的帧长度太短，发送站还没来得及检测冲突就已经发送完了，那么就无法进行冲突检测了。第一篇 计算机网络基础知识 在令牌环介质控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌时就不能发送数据，因此，在令牌环局域网中就不会产生数据冲突。 令牌总线媒体访问控制是将局域网物理总线的站点构成一个逻辑环，每一个站点都在一个有序的序列中被指定一个逻辑位置，序列中最后一个站点的后面又跟着第一个站点。每个站点都知道在它之前的前趋站和在它之后的后继站的标识。第一

6、篇 计算机网络基础知识介质访问控制（MAC）地址物理地址 MAC地址是全球唯一的，地址长度为48位，是用12个十六进制数表示的，IEEE定义了前6个十六进制位标识制造商或出售商，并由此组成了组织唯一标识符（OUI）；后6个十六进制数包含接口数或其他由出售商定义的有用信息。MAC地址有时称作残留地址（BIA），因为他们被熔固在只读存储器（ROM）中，当初始化接口卡时，他们被拷贝到随机存储器（RAM）中。第一篇 计算机网络基础知识 IP地址就如同一个职位，而MAC地址则好像是去应聘这个职位的人才，职位可以既可以让甲坐，也可以让乙坐，同样的道理一个节点的IP地址对于网卡是不做要求，基本上什么样的厂家

7、都可以用，也就是说IP地址与MAC地址并不存在着绑定关系。本身有的计算机流动性就比较强，正如同人才可以给不同的单位干活的道理一样的，人才的流动性是比较强的。职位和人才的对应关系就有点像是IP地址与MAC地址的对应关系。比如，如果一个网卡坏了，可以被更换，而无须取得一个新的IP地址。如果一个IP主机从一个网络移到另一个网络，可以给它一个新的IP地址，而无须换一个新的网卡。第一篇 计算机网络基础知识 MAC地址既可以采用单个地址类型来标识全球范围内的每个单一接口，它也表示一组网络接口。MAC的组地址类型主要用于第2层的多播。I/GU/L1146地址 域值I/G（单个/组）和U/L（全局/局部）：I

8、/G=0:单个MAC地址 U/L=0:全局地址I/G=1:组MAC地址 U/L=1:局部地址第一篇 计算机网络基础知识 MAC地址是在数据链路进行物理的、平面寻址。一个MAC地址的二进制表示是采用8位位串，从最低位到最高位，从左到右表示。如，地址AC-DE-48-00-00-80的二进制表示如下：0011 0101 0111 1011 0001 0010 0000 0000 0000 0000 0000 0001CAED84000008第一篇 计算机网络基础知识01-80-c2-00-00-00 是组地址？是组地址？问题：问题：如何更改如何更改MAC地址（克隆）？地址（克隆）？第一篇 计算机网

9、络基础知识6 6第一篇 计算机网络基础知识五种类型的IP地址（分层结构）第一篇 计算机网络基础知识 IPV4地址资源紧张，有专家估计，到2010年IPV4地址将全部用完。 糟糕透顶的事情：整个中国的IP地址空间甚至都没有美国的一些大学多。 除了地址短缺外，安全性、Qos（服务质量）、简便配置等要求促成了大家达成一个共同认识：需要一个新的协议来根本解决目前IPV4面临的问题。第一篇 计算机网络基础知识 NAT应运而生。NAT缺点：1.破坏了IP的端到端模型。2.提出了保持连接状态的需求。也就影响了网络的性能。3.阻止了端到端的网络安全。因为它修改了数据包的包头。第一篇 计算机网络基础知识IPV6

10、协议提出的主要目标1.支持几乎无限大的地址空间；2.减小路由表的大小，使路由器能更快地处理数据包；3.提供更好的安全性，实现IP级的安全；4.支持多种服务类型，并支持组播；5.支持自动配置，允许主机不更改地址实现异地漫游；6.允许新、旧协议共存一段时间；7.协议必须支持可移动主机和网络。第一篇 计算机网络基础知识第一篇 计算机网络基础知识1、主机号全“0”：210.45.1.0，表示本网络。2、主机号全“1”：广播地址，表示网络中的 所有主机。3、全“0”：0.0.0.0：仅当主机初始启动时使用。4、127.xxx.yyy.zzz：回路测试（通常用于检测网卡TCP/IP 是否正确安装）特殊的I

11、P地址第一篇 计算机网络基础知识子网掩码是一个32位地址，它用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网还是在远程网。在TCP/IP网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网络段内。如A计算机: IP:210.45.176.1mask:255.255.255.128B计算机: IP:210.45.176.130mask:255.255.255.128A与B两台计算机就不在同一个网段 第一篇 计算机网络基础知识 子网划分得意义：隔离广播域以及便于网络管理

12、。 冲突域（物理分段）：连接在同一导线上的所有工作站的集合，或者说是同一物理网段上所有节点的集合或以太网上竞争同一带宽的节点集合，在OSI模型中，冲突域被看作是第一层中的概念 广播域：接收同样广播消息的节点的集合，广播域被看作是OSI中第二层的概念。第一篇 计算机网络基础知识子网及子网掩码子网及子网掩码 1.子网 子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机，这样原来的IP地址

13、结构变成如下三层结构： 网络地址部分子网地址部分主机地址部分第一篇 计算机网络基础知识这样做的好处是可节省IP地址。例如，某公司想把其网络分成四个部分，每个部分大约有20台左右的计算机，如果为每部分网络申请一个C类网络地址，这显然非常浪费（因为C类网络可支持254个主机地址），而且还会增加路由器的负担，这时就可借助子网掩码，将网络进一步划分成若干个子网，由于其IP地址的网络地址部分相同，则单位内部的路由器应能区分不同的子网，而外部的路由器则将这些子网看成同一个网络。这有助于本单位的主机管理，因为各子网之间用路由器来相连。第一篇 计算机网络基础知识2.子网掩码 如表4-2所示为各类IP地址所默认

14、的子网掩码，其中值为1的位用来定出网络的ID号，值为0的位用来定出主机ID。例如，如果某台主机的IP地址为192.168.101.5，通过分析可以看出它属于C类网络，所以其子网掩码为255.255.255.0，则将这两个数据作逻辑与（AND）运算后结果为192.168.101.0，所得出的值中非0位的字节即为该网络的ID。默认子网掩码用于不分子网的TCP/IP网络。类子网掩码子网掩码的二进制表示A255.0.0.011111111 00000000 00000000 00000000B255.255.0.011111111 11111111 00000000 00000000C255.255.

15、255.011111111 11111111 00000000 00000000第一篇 计算机网络基础知识实例：子网划分（重点）要求：将210.45.185.0划分为2个子网子网掩码如何设置： 255.255.255.128 两个子网地址分别是： 210.45.185.0/25 210.45.185.128/25注意：注意：1、以前全、以前全0子网和全子网和全1子网是不可用的，但现在是可用的。子网是不可用的，但现在是可用的。2、子网掩码中、子网掩码中1的位必须是连续的。的位必须是连续的。 如：如：11111111 为为255 不能是：不能是：10111111第一篇 计算机网络基础知识 VLSM

16、（variable-length subnet mask):可变长度子网掩码（相对与A/B/C类地址） CIDR(classless inter domain routing):无类域间路由，直接用“/n”，n表示掩码为1的累计位数。 如: 210.56.176.0 255.255.255.0 用CIDR表示：210.45.176.0/24问：问：210.45.176.62/27 是子网地址还是主机地址？是子网地址还是主机地址？第一篇 计算机网络基础知识与远程网络互连的路由器的IP地址。如果没有设置默认网关，则网络通信仅局限于局域网络内部（同一个网段）。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的

17、目的地址不在同一网络区段中，就会将数据报传送给该节点的网关，如果网关知道数据报的去向，就将其转发到目的地。每一网关都有一组定义好的路由表，指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个IP地址的位置，因此网关也有自己的网关，通过不断转发、寻找路径，直到数据报到达目的地为止。第一篇 计算机网络基础知识IP地址如何设置？第一篇 计算机网络基础知识以太网帧以太网帧类型包括以下值、域和结构：1.序言；2.信宿地址域；3.源地址域；4.类型域；5.数据域；6.帧检测序列域。第一篇 计算机网络基础知识（图示）第一篇 计算机网络基础知识 1.序言长度为8字节，由1和0交替组成，末位以10101011结尾，

18、表明信宿地址域的开始。主要为了用于通信的同步及消除随机噪声。 2.信宿地址可以是广播、多播和单播地址。 3.源地址域只包含单播地址，但不包含多播和广播地址。 4.类型域表明使用该帧类型的协议。如：0 x0800表示IPV4，0 x0806表示地址解析协议。 5.帧检测序列包括CRC计算结果。第一篇 计算机网络基础知识计算机如何接收帧的？ 1.IP主机检验CRC内容的有效性，并且将结果与帧检测序列中包含的值比较。 2.当确定将信宿地址作为接收器（广播、多播地址）后，接收的NIC去除帧校验序列域，并且把帧传输到数据链路层。 3.在数据链路层检验帧以确定实际信宿地址（广播、多播、单播）、协议标识域等。 4.去除剩余的数据链路结构，向网络层递交。第一篇 计算机网络基础知识ARP在A R P背后有一个基本概念，那就是网络接口有一个硬件地址（一个48 bit的值，标识不同的以太网或令牌环网络接口）。在硬件层次上进行的数据帧交换必须有正确的接口地址。但是，T C P / I P有自己的地址： 32 bit的I P地址。知道主机的I P地址并不能让内核发送一帧数据给主机。内核（如