计算机网络基础知识

第八讲：计算机网络基础知识8.1计算机网络的基本概念

1.概念2.功能3.历史4.拓扑结构5.分类6.网络通信协议8.2计算机网络系统组成

1.硬件2.软件3.组网8.3Internet基础

1.概念2.通信协议4.IP地址与域名4.接入方法5.应用软件与服务6.网络管理与安全8.4局域网实务*1.磁盘/文件夹/文件共享2.共享打印机28.1计算机网络的基本概念1.概念什么是计算机网络？

计算机网络(ComputerNetwork)就是将地理上分散布置的具有独立功能的多台计算机（系统）或由计算机控制的外部设备，利用通信手段通过通信设备和线路连接起来，按照特定的通信协议进行信息交流，实现资源共享的系统。2.功能

计算机网络的主要功能有哪些？

（1）数据传输

（2）资源共享(共享信息、存储设备、打印机等)

（3）协同处理与分布计算

（4）代替传统通信方式(邮件、电话、视频通信等)

（5）提供商务、购物、娱乐、交友、管理等服务(Internet)12/5/202238.1计算机网络的基本概念(续1)3.历史

第一阶段：萌芽阶段(20世纪60年代末至70年代初)

1969年，美国国防部ARPANET网

异地数台小型计算机互联成实验性网络APRANET8.1计算机网络的基本概念(续2)第二阶段：局域网阶段(20世纪70年代中后期)美国Xerox公司的以太网(Ethernet)；美国夏威夷大学ALOHA无线电网络系统；英国剑桥大学剑桥环(CambridgeRing)局域网；

局域网进入教育以及产业部门第三阶段：异构网络互联起步阶段(20世纪80年代初)

局域网互联技术成熟；

局域网与广域网开始互联第四阶段：全球化网络互联阶段(20世纪90年代至今)

Internet形成与广泛应用；

一个新的时代：信息时代产生

12/5/202258.1计算机网络的基本概念(续3)4.拓扑结构

星型环型总线型如：集线器连网如：令牌环网如：以太网12/5/202268.1计算机网络的基本概念(续4)树型网型如：Internet8.1计算机网络的基本概念(续5)5.分类(1)按联网距离划分a.局域网(LAN,LocalAreaNetwork)联网工作范围在十几米至一千米左右，如：同一个房间、一幢楼房等。b.城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork)城域网使用类似于局域网的技术，它可能覆盖一个城市，传输速率通常在10Mbps以上，作用距离在10到50公里之间。c.广域网(WAN,WideAreaNetwork)其工作范围在几十公里到几千公里，它可以在一个省、一个国家内，或者跨越几个洲，遍布全世界。8.1计算机网络的基本概念(续6)(2)按连网通信介质分类a.有线网(WireNetwork)同轴电缆连接；双绞线连接；光纤连接b.无线网(WirelessNetwork)无线电通信连接(3)按服务范围分类a.外网(Internet)即国际互连网b.内网(Intranet)如：企业内部网；校园网8.1计算机网络的基本概念(续7)(4)按网络技术分类a.以太网(Ethernet)总线型b.令牌环网(TokenRing)环型c.光纤分布数据接口网(FDDI,FiberDistributedDataInterface)d.异步传输网(ATM,AsynchronousTransferMode)e.数字数据网(DDN,DigitalDataNetwork)f.综合服务数字网(ISDN,IntegratedServiceDigitalNetwork)g.非对称用户数字环线网

(ADSL,AsymmetricalDigitalSubscriberLoop)8.1计算机网络的基本概念(续8)(6)按使用协议分类a.TCP/IPb.Novellc.Microsoft6.通信协议(1)什么是通信协议？通信协议是指收信者和发信者关于通信方法的约定，包括语法、语义和时序三项内容，英文统称Protocol。语法：指通信的数据格式或者数据表示顺序。例如：前面8比特为发送者地址;中间8比特为收信者地址;后面的比特为传送的信息。语义：比特流每一部分的含义。时序：数据的发送速率与同步控制方法。8.1计算机网络络的基本概概念(续9完)(2)开放系统互互连模型(OSI)应用层表示层会话层传输层网络层数据链路路层物理层应用层:为用户提提供各种种服务,如:电子邮件件协议表示层：用户信信息的编编码与加加密等,如:SSL安全协议议会话层：管理和和中止收收发者的的通信连连接(会话)传输层：将高层层报文转转换到低低层协议议发送,如:TCP网络层：广域网网中结点点到结点点间的信信息传递递协议数据链路路层：局域网网中相邻邻结点间间的信息息传递协协议物理层：物理信信号的协协议8.2计算机网网络系统统的组成成1.硬件(1)网络服务务器(Server)(2)网络工作作站(Station)(3)网络适配配器(NetworkAdapter)(4)传输介质质(同轴电缆缆、双绞线、光纤、无线电)(5)网络连接接设备(中继器、集线器、交换机、路由器、网桥、网关)8.2计算机网网络系统统的组成成(续1)网络服务务器(Server)网络中负负责提供供各种服服务或者者连接其其它网络络的计算算机。如：WEB服务器(提供WWW,即网页浏浏览服务务)；FTP服务器(提供文件件下载服服务)；数据库服服务器；；网关服务务器(提供协议议转发服服务)；路由服务务器(提供路由由服务)；DNS服务器(提供Internet域名解析析服务)；邮件服务务器(提供E-Mail收发服务务)……8.2计算机网网络系统统的组成成(续2)网络工作作站(Station)网络中的的普通用用户计算算机，也也常称为为客户(Client)。对等网络络：网络中中没有专专门的服服务器。。网络适配配器(NetworkAdapter)一般是指指网卡(NIC)即网络接接口卡，，又叫网网络适配配器。它负责计计算机与与网络介介质之间间的电气气连接。。目前微机机中常见见网卡为为PCI接口,采用32位数据线线,通信速率率:10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应、、1000Mbps。无线网卡卡：IEEE802.11g协议速率率可达54Mbps。网卡MAC地址：每块网网卡全世世界唯一一的身份份号。8.2计算机网网络系统统的组成成(续3)同轴电缆缆(CoaxialCable)类似于闭闭路电视视线，成成本较高高，传输输距离短短(几十至数数百米)。双绞线(TwistedPair)成本低，，传输距距离一般般不超过过100米(目前连网网主力线线型)。类别1类2类3类4类5类超5类最大传输率(bps)56K1M16M20M100M100M8.2计算机网网络系统统的组成成(续4)中继器工作于物物理层起起信号放放大作用用。中继器中继器中继器中继器8.2计算机网网络系统统的组成成(续5)集线器(Huber)集线器有有4端口、8端口、16端口和32端口等不不同规格格。其中中一个端端口和网网络连接接，其他他的端口口和网络络中的计计算机连连接。多多个个集线器器可以级级连，形形成树型型的网络络结构。。集线器器的传输输带宽可可分为10M、100M、10/100M自适应、、1000M。在星型结结构中，，它是连连接的中中间结点点，以广广播方式式工作。。所所有有设备共共享Hub的带宽，，也就是是说，如如果Hub的带宽是是100M，连结了10个设备，，每个设设备为10M。Hub所有端口口共享一一个MAC地址。8.2计算机网网络系统统的组成成(续6)交换机(Switcher)交换机原原来是公公用电话话网中的的关键设设备，用用来实现现主叫和和被叫之之间的接接续。将将这种交交换技术术的基本本原理应应用于计计算机网网络，就就形成了了网络交交换机。。网络交换换机在许许多情况况下可以以代替网网络集线线器，或或者将交交换功能能置入集集线器中中，形成成交换式式集线器器。集线线器主要要是通过过广播方方式来完完成计算算机之间间的连接接和通信信，而交交换式集集线器或或交换机机则是通通过端口口到端口口的传递递来完成成计算机机之间的的接续。。使用交换换机或者者交换式式集线器器可以极极大地改改善网络络的传输输性能，，使用户户得到满满意的服服务。因因此，网网络交换换机以及及交换式式集线器器的应用用是越来来越普遍遍。8.2计算机网网络系统统的组成成(续7)交换机的的特点：a.用于星型型结构时时，它作作为中心心结点起起放大信信号的作作用；b.端口不共共享带宽宽，如果果是一个个10M的switch，那那么每端口带宽就是是10M；c.每个端口口拥有自自己的MAC地地址。d.它是一个个网络设设备，拥拥有路由由器的一一部分功功能，它它可以决决定接收收到的数数据向什什么地方方发送，，它的速速度比路路由器要要快。8.2计算机网网络系统统的组成成(续8)路由器(Router)广域网的的通信过过程与邮邮局中信信件传递递的过程程类似，都是根据据地址来来寻找到到达目的的地的路路径，这个过程程在广域域网中成成为“路由(Routing)”。路由器负负责不同同广域网网中各局局域网之之间的地地址查找找(建立立路由)、信息息包翻译译和交换换；实实现计算算机网络络设备与与电信设设备电气气连接和和信息传传递。主要功能能：a.按路由实实现报文文转发；；b.实现异种种网之间间的传输输层以上上的协议议转换。。c.能过滤广广播信息息以避免免网络拥拥塞并具具有网络络流量控控制功能能。8.2计算机网网络系统统的组成成(续9)网桥(Bridge)又称桥接接器，它它工作在数数据链路路层，能将一个个较大的的LAN分割割为多个个网段，，或将两两个以上上的LAN互互连组成成一个扩扩展的逻逻辑局域域网络，，LAN上的所所有用户户都可访访问服务务器。主要应用用：a.连接两个或两两个以上上同构的的LAN;b.扩展工作作站的平平均占有有频带;c.扩展LAN的地地址范围围;d.提高网络络性能及及可靠性性。8.2计算机网网络系统统的组成成(续10)网关(Gateway)又称网间间连接器器或协议议转换器器。网关关在传输输层上以以实现网网络互连连，是最最复杂的的网络互互连设备备，仅用用于两个个高层协协议不同同的网络络互连。。网关的的结构也也和路由由器类似似，不同同的是互互连层。。网关既既可以用用于广域域网互连连，也可可以用于于局域网网互连。。主要功能能：a.连接网络络层之上上执行不不同协议议的子网网，组成成异构的的互连网网；b.对不兼容容的高层层协议(传输层及及其以上上各层)进行转换换。8.2计算机网网络系统统的组成成(续11)2.软件(1)网络操作作系统NetWareUNIXLinuxWindowsNTWindows2000ServerWindows2003Server(2)网络连接接驱动程程序一般由网网络设备备生产商商以及ISP服务商提提供。8.2计算机网网络系统统的组成成(续12)(3)协议支持持以及转转换程序序a.TCP/IP协议(TransmissionControlProtocolandInternetProtocol)它是微软软公司为为了适应应不断发发展的网网络，实实现自己己主流操操作系统统与其它它系统间间不同网网络的互互连而开开发的协协议，这这是目前前Internet网络的主主要协议议。b.NETBEUI协议(NetBIOSExtendUserInterface)它是由IBM公司于1985年专门为为几台到到百台计计算机所所组成的的单段网网络而设设计的。。优点：体积小小、速度度快，适适用于早早期的微微软操作作系统。。缺点：不支持持路由，，也不具具备层网网络寻址址功能。。NETBEUI帧中唯一的地地址是数据链链路层的媒体体访问控制(MAC)地址，该地址址标识了网卡卡但没有标识识网络。8.2计算机网络系系统的组成(续13)c.IPX/SPX协议(InternetworkPacketExchange/SequencePacketExchange)即网际包交换换/顺序包交换。。它是NOVELL公司用于NETWARE网络客户端/服务器的协议议群组，避免免了NETBEUI的弱点。如IPX具有完全的路路由能力，可可用于大型企企业网。它包包括32位网络地址，，在单个环境境中允许有许许多路由网络络。但是，带带来了新的不不同弱点(如IPX的可扩展性受受到其高层广广播通信和高高开销的限制制)。d.NWLink协议WINDOWS-NT中IPX/SPX协议的兼容协协议。它适应应了微软的操操作系统和网网络环境，当当需要利用Windows系统进入NetWare服务器时，NWLink通信协议是最最好的选择。。8.2计算机网络系系统的组成(续14)e.网关软件f.路由软件(3)网络服务应用用软件参见8.3节Internet基础(4)网络安全软件件防火墙、安全全与加密软件件等8.2计算机网络系系统的组成(续15)3.组网(1)局域网的常见见组网模式公共网Client/Server总线型模式以太网早期大学机房房常见网关双网卡8.2计算机网络系系统的组成(续16)星型模式(无代理)客户机1客户机2客户机3客户机4Hub/Switcher/Router服务器网关城域网目前大学机房房、学生宿舍舍、小区宽带带、一般企业业均如此非必备广域网无服务器可视视为对等网络8.2计算机网络系系统的组成(续17)星型模式(有代理)客户机1客户机2客户机3Hub/Switcher/Router服务器网关非必备代理PTSNmodem拨号或ADSL双网卡单网卡城域网广域网8.2计算机网络系系统的组成(续18)(2)城域(广域)网的常见组网网模式公共服务电话话网PublicServiceTelephoneNetworks拨号线或ADSL连接8.2计算机网络系系统的组成(续19)用DDN数字专线连接接8.2计算机网络系系统的组成(续20完)X.25网络连接公用分组数据据交换网8.3Internet基础1.概念什么是Internet？Internet(因特网)是国际计算机机互联网的英英文简称，是是世界上规模模最大的计算算机网络，正正确地说应该该是网络中的的网络。Internet是由各种网络络组成的一个个全球信息网网，它由成千千上万个具有有特殊功能的的专用计算机机通过各种通通信线路把地地理位置不同同的网络在物物理上连接起起来的网络。。2.通信协议Internet将OSI七层协议简化化为五层，即即8.3Internet基础(续1)应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI七层应用层传输层网络层数据链路层物理层Internet五层简化为一层TCP/IP报文流报文(段)IP数据报8.3Internet基础(续2)(1)TCP/IP协议a.TCP协议(TransmissionControlProtocol)传输控制协议议，是一个面面向连接的协协议，允许一一台计算机发发出的报文流流毫无差错的的发往网上的的其他计算机机，发送端把把报文流分成报文(段)发出去，在接接收端把收到到的报文(段)再组装成报文文流输出。b.IP(InternetProtocol)网际协议，详详细规定了计计算机在通信信时应该遵循循的全部规则则，是Internet上使用的一个个关键的底层层协议，负责责数据报的递递送。数据报报就是用于传传输的一些数数据的组合，，这些数据由由数据链路层层的上层控制制协议(ULP)负责打包。8.3Internet基础(续3)(2)Internet应用层协议缩写英(中)文全称应用HTTPHyperTextTransmissionProtocol(超文本传输协议)信息浏览FTPFileTransferProtocol(文件传输协议)文件上传与下载DNSDomainNameSystem(域名系统)域名解析服务SMTPSimpleMailTransmissionProtocol(简单邮件发送协议)发送E-MailPOP3PostOfficeProtocol3(邮局协议3)接收E-Mail8.3Internet基础(续4)缩写英(中)文全称应用Telnet远程登录服务协议远程登录服务NNTPNetworkNewsTransmissionProtocol(网络新闻传输协议)新闻传输DHCPDynamicHostConfigurationProtocol(动态主机配置协议)IP地址自动分配BBSBulletinBoardService(公告牌服务)公告牌服务8.3Internet基础(续5)3.IP地址与域名(1)什么是IP地址?IP地址是32位的二进制数数，是将计算算机连接到Internet的国际协议地地址，它是Internet主机的一种数数字型标识，，一般用小数数点隔开的十十进制数表示示。如：其中，每个十进制数数表示1个字节，字节节按高低位顺顺序书写。这种IP地址称为IPv4。(2)IPv4地址的组成与与分类8.3Internet基础(续6)31

2315700NetID7位HostID24位A类031

2315701NetID14位HostID16位B类1031

2315701NetID21位HostID8位C类11031

2315701D类多播地址111031

2315701E类未使用8.3Internet基础(续7)例：试分析以下IP地址的类型。。(1)西南交通大学学DNS服务器的IP地址:3(2)机房某计算机机的IP地址:5(3)搜狐WEB网站的IP地址:55(4)IBM公司WEB网站的IP地址:16解：分析IP地址的最高几几个二进制位位(1)202=(CA)16=(11001010)2前缀为110,故为C类IP地址(2)192=(C0)16=(11000000)2前缀为110,故为C类IP地址(3)61=(3D)16=(00111101)2前缀为0,故为A类IP地址(4)129=(81)16=(10010001)2前缀为10,故为B类IP地址8.3Internet基础(续8)(3)IP地址分配与管管理除以下两组IP地址(俗称内部IP地址)外，主机的IP地址(俗称全球IP地址，或真正IP地址)是全世界唯一一的。内部IP:192.*.*.*我国一般常用用192.168.*.*作为内部IP地址10.*.*.*全球IP地址一般需要要向ISP服务商申请，，并且每年需需支付一定费费用。机构新新建网一般需需要申请至少少1个全球IP地址。特别保留IP地址：访问本机*.*.*.0广播地址*.*.*.255保留地址8.3Internet基础(续8)例：试分析A、B、C三类IP地址可访问的的子网数与主主机数。解：类型NetID位数子网数HostID位数主机数A72724224-2B1421416216-2C21221828-2(4)IPv6IPv4很快就不够用用了，新一代代IPv6地址采用128位二进制数，应应该能够满足足未来之需。。目前一些软软件和硬件已已经开始支持持IPv6。(4)域名(DomainName)a.什么是域名？？用字符串对应全球IP地址，便于使用和和记忆。b.域名的组成一般分4级，每级1-4个字符，中间间用小数点间间隔。如：8.3Internet基础(续9)国家和地区(缺省表示全球球服务)主机所属机构构的类别主机所属机构构简称协议议类类型型/子机机构构名名/服务务内内容容(可缺缺省省)不可可缺缺省省域名名一一般般用用小小写写，，且且需需要要申申请请、、注注册册和和付付费费。。8.3Internet基础础(续10)c.常用用最最后后两两级级域域名名举举例例机构域名机构类型com公司edu教育gov政府net网络服务int国际组织org非赢利组织mil军事国家或者地区域名国家或地区cn中国ac美国uk英国hk香港tw台湾jp日本ca加拿大8.3Internet基础础(续11)域名名举举例例：：www.(www:表明明主主机机协协议议类类型型为为HTTP)ftp.(ftp:表明明主主机机协协议议类类型型为为FTP)bbs.(bbs:表明明BBS服务务)home.(home:不明明确确,事实实为为邮邮件件服服务务,www方式式)sist.(sist:信息息科科学学与与技技术术学学院院缩缩写写,www方式式)126.com(www方式式)ieeexplore.(ieeexplore:暗示示论论文文检检索索服服务务,www方式式)news.(news:表明明主主机机提提供供新新闻闻服服务务,www方式式)8.3Internet基础础(续12)d.DNS服务务器器<第1步>Client发送送主主机机域域名名至至DNSDNSServerClientDestinationHost<第2步>域名名对对应应IP地址址发发送送至至Client<第3步>Client发送送服服务务请请求求<第4步>服务务内内容容发发回回Client8.3Internet基础础(续13)4.接入入方方法法(1)宽带带接接入入插有有双双网网卡卡的的代代理理机机之之内内网网网网卡卡IP地址址a.代理理方方式式Client设置置界界面面自选选的的内内部部IP地址址8.3Internet基础础(续14)Proxy外网网网网卡卡设设置置代理理机机(Proxy)需安安装装代理理软软件件;ISP商分分配配的的内内部部IP地址址ISP商提提供供的的内内部部网网关关IP地址址ISP商告告诉诉我我的的DNS服务务器器IP地址址8.3Internet基础础(续15)Proxy内网网网网卡卡设设置置自选选的的内内部部IP地址址,请勿勿和和外外网网网网卡卡设设置置前前三三字字节节相相同同8.3Internet基础础(续16)b.无代代理理方方式式主机机接接入入设设置置方方法法与与Proxy外网网网网卡卡设设置置方方法法完完全全相相同同。。如如果果主主机机拥拥有有全全球球IP地址址，，则则用用全全球球IP地址址代代替替内内部部IP即可可。。小引引：子网网掩掩码码的的作作用用<1>什么么是是子子网网掩掩码码？？子网网掩掩码码也也是是32位二二进进制制数数，，它它的的表表示示方方法法与与IPv4地址址相相同同，，即即用用4个小小数数点点分分隔隔的的十十进进制制数数表表示示。。子子网网掩掩码码与与IP地址址按按二二进进制制位位进进行行与与运运算算，，得得到到子子网网地地址址。。拥拥有有相相同同子子网网地地址址的的主主机机组组成成一一个个网网段段，，它它们们能能够够相相互互访访问问，，共共享享磁磁盘盘/文件件夹夹/文件件/打印印机机等等资资源源；；不不在在同同一一网网段段上上的的主主机机不不能能共共享享资资源源。。<2>计算算举举例例两台台主主机机通通过过LAN物理理上上互互连连，，IP地址址及及子子网网掩掩码码的的设设置置如如下下所所示示，，问问：：它它们们在在同同一一子子网网中中吗吗？？8.3Internet基础(续17)IP:Mask:IP:Mask:08.3Internet基础(续18)解：and)01111000(120)10100000(160)and)00100000子网地址为为:0and)子网地址为为:因此，两台台主机不属属于同一子子网。01000001(65)11000100(196)and)010000000101(5)1010(10)and)00008.3Internet基础(续19)小引：网线通信速速度的设置置方法单击LAN中所有主机机如果都设设置为auto(自动感应)则无法连通通。8.3Internet基础(续20)小引：什么是ISP服务商?InternetServiceProvider因特网服务务提供者(2)拨号上网8.3In