计算机网络基础课件

1、 计算机网络基础2022/8/121计算机网络概述1.1 计算机网络的定义计算机网络：是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。2022/8/131.2 计算机网络的产生与发展计算机网络最早出现于20世纪50年代，通过通信线路将远方终端资料传送给主计算机处理，形成一种简单的联机系统。计算机网络的发展经历了由简单到复杂、由低级到高级的发展过程，其演变过程可概括为以下4个阶段:“主机终端”网络 “计算机计算机”网络计算机互联网络高速互联网络2022/8/14计算机网络

2、的实现，为用户构造了分布式的网络计算机环境提供了基础。计算机网络的主要功能有以下几个方面：1.通信2.资源共享3.分布式数据处理4.提高系统的安全与可靠性 1.3 计算机网络的基本功能2022/8/151.4计算机网络的分类 计算机网络的类型有多种类别，下面按几种不同的类型进行分类： 1.按网络的作用范围进行分类 (1 )局域网LAN (2)城域网MAN (3)广域网WAN 2.按网络的拓扑结构分类 （1）星型网络 （2）环形网络（3）树形网络（4）总线型网络2022/8/16网络示意图 2022/8/17星形网络拓扑结构：以一台中心处理机（通信设备）为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处

3、理机之间有直接的物理链路，中心处理机采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中心处理机。 星形网的特点：（1）网络结构简单，便于管理（集中式）；（2）每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低；（3）处理机负载重（需处理所有的服务），因为任何两台入网机之间交换信息，都必须通过中心处理机；（4）入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处理机的故障将导致网络的瘫痪。适用场合：局域网、广域网。总线形网络拓扑结构：所有入网设备共用一条物理传输线路，所有的数据发往同一条线路，并能够由附接在线路上的所有设备感知。入网设备通过专用的分接头接入线路。总线网拓扑是局域网的一种组成形式。20

4、22/8/18总线网的特点：（1）多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；（2）同一时刻只能由两台计算机通信；（3）某个结点的故障不影响网络的工作；（4）网络的延伸距离有限，结点数有限。适用场合：局域网，对实时性要求不高的环境。2022/8/192计算机网络硬件系统的组成硬件系统是计算机网络的基础。由计算机设备、通信设备、连接设备及辅助设备组成。1.服务器 2.工作站3.网卡 4.调制调节器5.集线器 6.网桥7.路由器 8.传输介质集线器集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI(开放系统互联参考模型)参考

5、模型第一层，即“物理层”2022/8/110交换机交换机(switch)是集线器的换代产品，其作用也是将传输介质的线缆汇聚在一起，以实现计算机的连接。但集线器工作在OSI模型的物理层，而交换机工作在OSI模型的数据链路层交换机和集线器的区别： 集线器采用广播的形式传输数据，即向所有端口传送数据。交换机上的所有端口均有独享的信道带宽，以保证每个端口上数据的快速有效传输。交换机为用户提供的是独占的、点对点的连接，数据包只被发送到目的端口，而不会向所有端口发送。集线器是一种共享设备，本身不能识别目的地址，当同一网内的a主机向b主机发送数据时，数据包在以hub为架构的网络上以广播方式传输，由每一台终端

6、通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收，同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯。此方式共享带宽。交换机基于mac地址识别，能完成封装转发数据功能的设备。交换机可以学习mac地址，放在内部地址表中，通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径，使数据从源地址到达目的地址。2022/8/111普通交换机2022/8/112路由器路由器（Router），是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。路由器是互联网络的枢纽，交通警察。路由发生在第三层，即网络层2022/8/113企业路由器2022/8/1三层交换机带路由功能的交换机

7、，工作在第二层和第三层2022/8/1网络硬件防火墙防火墙（Firewall）是一种位于内部网络与外部网络之间的网络安全系统。一项信息安全的防护系统，依照特定的规则，允许或是限制传输的数据通过。2022/8/1调制解调器（猫）电话猫光纤猫2022/8/117同轴电缆和电话线2022/8/118网线和光纤2022/8/119网线水晶头接法2022/8/120家庭上网连接图2022/8/1212022/8/1223 计算机网络的体系结构3.1计算机网络常用协议1. TCP/IP协议TCP/IP（ Transmission Control Protocol/ Internet Protocol）即“

8、传输控制协议/网际协议”。计算机网络中最常用的协议为TCP/IP协议。不同网络通过TCP/IP协议才能相互通信。全球最大的网络是因特网（Internet），它所采用的网络协议是TCP/IP协议 。它是因特网的核心技术。 传输控制协议（TCP）负责收集信息包，并将其按适当的次序放好传送，在接收端，收到后再将其正确地还原，并保证数据包在传送过程中准确无误。网际协议（IP）负责将消息从一个主机送到另一个主机。为了安全，消息在传送的过程中被分割成一个个的小包。 2022/8/1233.2开放系统互连基本参考模型OSI/RM应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层在计算机网络产生之初，每个计算机厂

9、商都有自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。为此，国际标准化组织（ISO）专门建立了一个分委员会来研究一种用于开放系统互连（Open Systems Interconnection ，OSI）的体系结构。OSI参考模型分为7层： 包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、和应用层。 物理层是整个OSI参考模型的最底层，主要功能是利用物理传输介质(如双绞线等)，为数据链路层提供连接，以便透明地传送比特流。数据链路层在通信的实体之间建立数据链路连接，并采用差错控制、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。 网络层的主要任务是通过路由算法，为分组通过通信子网选择最适

10、当的路径。它要实现路由选择、阻塞控制与网络互联等功能。 传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端（End-to-End）服务，透明地传送报文。 表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息量表示方式，它包括数据格式变换、数据加密和数据压缩与恢复等功能。会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信，并管理数据交换。 应用层确定进程之间通信的性质，以满足用户需要，并提供网络与用户应用软件之间的接口服务。 2022/8/1243.3 TCP/IP分层模型Internet实际是采用基于开放系统的网络参考模型TCP/IP模型。很多不同的厂家生产各种型号的计算机，它们运行完全不同的操作系统，但TCP/IP协

11、议簇允许它们互相进行通信。TCP/IP是一组不同层次上的多个协议组合，TCP/IP通常被认为是一个层协议系统，分别为：应用层、传输层、互联网层和网络接口层。网络接口层，通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡。它们一起处理与电缆（或其它任何传输媒介）的物理接口细节。 互联网层，负责处理分组在网络中的活动。在TCP/IP协议簇中，网络层协议包括IP协议、ICMP协议以及IGMP协议。传输层，主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信。该层定义了两个传输协议：TCP和UDP。 应用层，负责处理特定的应用程序细节，专门为用户提供应用服务。常用的应用层协议有：Telnet、FTP、S

12、MTP、SNMP等。 应用层传输层互联网层网络接口层2022/8/1254 Internet基础及应用 4. 1 Internet概述因特网（Internet）是当今世界上最大的计算机网络通信系统，它的全称为“国际计算机分组交换互联网络”。Internet可以连接各种各样的计算机系统和计算机网络。只要遵循TCP/IP协议，就可以连入Internet。Internet已经成为现代人获取信息的一种最有效的手段。 2022/8/126 4.2 Internet的基本服务Internet上不仅有丰富的信息资源，同时提供了多种访问信息资源的服务，其提供的服务主要有以下几种: 1. 万维网(WWW) 2.

13、 电子邮件（E-mail）服务3. 文件传输（FTP）服务4. 远程登录（Telnet）服务2022/8/1271. IP 地址IP地址是指人们为了通信，给每一台计算机都事先分配的标志地址，而且在Internet范围内是唯一的。(1) IP地址分类一个 IP地址包含32位的二进制数，在表示时，通常用十进制数标记，按字节分为四段，每段的取值范围是0225，段间用圆点“.”分开。例如，假设有一个 IP地址是：“11011011 11001010 10101010 01010101 ”，则该IP 地址用十进制数表示为：“5”。 4.3 IP地址和域名2022/8/128IP地址类型B类A类18162

14、432网络号网络号主机地址主机地址C类主机地址网络号0110545454A类B类C类126个16384个20971152167721465534254D类组播254E类保留2545454IP地址规定：网络号不能够以127开头；第一字节不能够全为0也不能够全为1；机器号不能够全为0也不能够全为1。 常用2022/8/129 子网掩码子网掩码也是一个32为地址，是与IP地址结合使用

15、的一种技术。由1和0组成，且1和0分别连续。构成规则是：所有标识网络地址和子网地址的部分用“1”表示，主机地址用“0”表示，将子网掩码和IP地址进行“与”运算，得到的地址即为该IP地址所属的子网。 子网掩码主要作用有：一是将一个大的IP网络划分为若干小的子网络；二是用来判断任意两个IP地址是否属于同一子网络。A类地址的掩码:B类地址的掩码:C类地址的掩码: 将子网掩码和IP地址进行“与”运算，用以区分一台计算机是在本地网络还是远程网络，如果两台计算机IP地址和子网掩码“与”运算结果相同，则表示两台计算机处于同一网络内。 2022

16、/8/130(3) 新一代IP地址IPv6IPv6 (Internet Protocol Version 6)，也被称作下一代互联网协议。它是由IETF小组(Internet工程任务组Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行IPv4协议的一种新的IP协议。Ipv6将IP地址长度从32扩展到128位, 提供了巨大的网络地址空间, 支持更多级别的地址层次、更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置。可以让地球上每个人拥有更多的地址,将从根本上解决网络地址资源有限的问题。2022/8/131IPv6地址表示法1.首选格式首选格式的表示方法其实没有任何讲究，就

17、是将IPv6中的128位，也就是共32个字符完完整整，一个不漏地全写出来，比如下面就是一些IPv6地址的首选格式表示形式：2001:0410:0000:1234:FB00:1400:5000:45FFFE80:0000:0000:0000:0000:0000:0000:0009从上面IPv6地址的首选格式表示中可以看出，每一个地址，都将32个字符全部写了出来，即使地址中有许多个0，或者有许多个F，也都一个不漏地写了出来，由此可见，首选格式只需要将地址完整写出即可，没有任何复杂的变化，但是容易出错。2022/8/132IPv6地址表示法2.IPv4内嵌在IPv6中在网络还没有全部从IPv4过渡到

18、IPv6时，就可能出现某些设备即连接了IPv4网络，又连接了IPv6网络，对于这样的情况，就需要一个地址即可以表示IPv4地址，又可以表示IPv6地址。因为一个IPv4地址为32位，一个IPv6地址为128位，要让一个IPv4地址表示为IPv6地址，明显已经少了96位，那么就将一个正常的IPv4地址通过增加96位，结果变成128位，来与IPv6通信。在表示时，是在IPv4原有地址的基础上，增加96个0，结果变成128位，增加的96个0再结合原有的IPv4地址，表示方法为2022/8/1330:0:0:0:0:0:A.B.C.D 或者:A.B.C.D.，如下：0000: 0000: 0000: 0000:0000:0000:A.B.C.D9 6 个0 32位例：IPv4地址为 表示IPv6地址为0:0:0:0:0:0:2022/8/134 域名IP地址是一组数字很不容易记忆，因此，人们为网络上的计算机取了一个有意义又容易记忆的名字，这个名字就叫域名（Domain Name）。域名实际上就是在Internet上分配给主机的名称。域名系统通常被简称为DNS（Domain Name Sys