第一讲 计算机网络绪论

计算机网络新技术及应用河北联合大学网络中心张航2011.3.18课程的主要内容计算机网络的基础知识（OSI参考模型和TCP/IP参考模型）交换和路由原理交换机和路由器的配置网络安全网络故障排除参考书目计算机网络（第4版）

AndrewS.Tanenbaum著潘爱民译TCP/IP详解（3卷）W.RichardStevens著范建华等译CCNACCNPCCIE相关教程

引言网络已成为社会生活的基本组成部分商业应用家庭应用移动用户商业应用的主流模式客户端-服务器模式（C/Smodel）浏览器模式（OnWebmodel）优点和缺点家庭应用访问远程信息P2P应用个人之间的通信交互式娱乐电子商务移动用户无线网手机用户

2G

3G网络的定义计算机网络是把处在不同地理位置的独立计算机，用通信介质和设备互连，辅以网络软件进行控制，达到资源共享、协同操作的目的。计算机网络是一组自治计算机系统的集合自治：每台计算机都有自主权互连：通过通信介质进行连接网络的规模分布距离覆盖范围网络分类速度10m房间局域网4Mbit/s-10Gbit/s100m建筑物1km校园10km城市城域网50kbit/s-100Mbit/s100km国家广域网9.6kbit/s-155Mbit/s网络的演进20世纪60年代，美苏冷战期间，美国国防部提出要研制一种崭新的网络对付来自前苏联的核攻击威胁。传统电路交换网络的问题1.但战争期间，一旦正在通信的电路有一个交换机或链路被炸，则整个通信电路就要中断，如要立即改用其他迂回电路，还必须重新拨号建立连接，这将要延误一些时间。2.必须一直占用线路带宽。网络的演进21960年左右，国防部给了兰德（RAND）公司一份合同，寻找一种解决方案。这个新型网络必须满足一些基本要求：1.不仅仅是为了打电话，而是用于计算机之间的数据传送。2.能连接不同类型的计算机。3.所有的网络节点都同等重要，这就大大提高了网络的生存性。4.计算机在通信时，必须有迂回路由。当链路或结点被破坏时，迂回路由能使正在进行的通信自动地找到合适的路由。5.网络结构要尽可能地简单，但要非常可靠地传送数据。网络的演进3PaulBaran提出了高度分布式和容错的设计方案。网络的演进4分组交换技术：核心思想即存储转发。把欲发送的报文分成一个个的“分组”，在网络中传送。优点：1.可以复现2.不需要一直占用带宽网络的演进5几年后，解决方案依然没有出台艾森豪威尔建立了一个专门的国防研究组织：ARPA（AdvancedResearchProjectsAgency）高级研究计划署1967年，NPL（NationalPhysicalLaboratory）英国国家物理实验室实现了以分组交换为思想的计算机连接系统。网络的演进6同年，APRA建立了第一个计算机网络——ARPANETARPANET的缺点1.不适合多个网络运行2.添加新的网络节点很困难1974年TCP/IP模型和协议被应用于ARPANET网络的演进770年代后期，NSF（NationalScienceFoundation）美国国家科学基金会创建了NSFNET1990年，ANS接管了NSFNET，正式迈向了商业化OSI模型OSI是OpenSystemInterconnect的缩写，意为开放式系统互联。国际标准组织（国际标准化组织）制定了OSI模型。这个模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。为什么制定OSI模型世界上第一个网络体系结构由IBM公司提出（74年，SNA），以后其他公司也相继提出自己的网络体系结构如：Digital公司的DNA，美国国防部的TCP/IP等，多种网络体系结构并存，其结果是若采用IBM的结构，只能选用IBM的产品，只能与同种结构的网络互联。为了促进计算机网络的发展，国际标准化组织ISO于1977年成立了一个委员会，在现有网络的基础上，提出了不基于具体机型、操作系统或公司的网络体系结构，称为开放系统互联模型（OSI参考，opensysteminterconnection）OSI各层功能及应用具体7层数据格式功能与连接方式典型设备应用层Application

网络服务与使用者应用程序间的一个接口

表示层Presentation

数据表示、数据安全、数据压缩

会话层Session

建立、管理和终止会话

传输层Transport数据组织成数据段Segment）用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序(端口号)

网络层Network分割和重新组合数据包Packet基于网络层地址（IP地址）进行不同网络系统间的路径选择路由器数据链路层DataLink将比特信息封装成数据帧Frame在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址网桥、交换机物理层Physical传输比特（bit）流建立、维护和取消物理连接网卡、中继器和集线器OSI模型的分层原则每一层都应该执行一个明确的定义每一层都应该定义国际标准化的协议各层边界使用接口交换信息流层数应该足够多，以保证不同的功能不会被混杂在同一层中；同时层数也不能太多，以避免整个体系结构变得过于庞大。TCP/IP模型TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础。TCP/IP分层主机至网络层（接口层）：这是TCP/IP软件的最低层，负责接收IP数据报并通过网络发送之，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给网络层。网络层：定义正式的分组格式和协议。传输层：定义端到端的传输协议应用层：大量应用协议。OSI参考模型与TCP/IP模型的比较OSI中的层功能TCP/IP协议族应用层文件传输，电子邮件，文件服务，虚拟终端FTP，HTTP，SNMP，FTP，SMTP，DNS，RIP，Telnet表示层数据格式化，代码转换，数据加密没有协议会话层解除或建立与别的接点的联系没有协议传输层提供端对端的接口TCP，UDP网络层为数据包选择路由IP，ICMP，OSPF，BGP，IGMP，ARP，RARP数据链路层传输有地址的帧以及错误检测功能SLIP，