第1章 计算机网络知识概述

第1章计算机网络知识概述学习建议课程重点《计算机网络》重点是理论《组网技术》重点是实践组成部分上课实验课程设计课堂讲的内容请及时记录谈到的知识点分析的案例课堂涉及的作业发送的补充材料第2页学习建议理论联系实际；阅读相关的文章、书籍；动手实践；有问题欢迎和我交流；信息工程学院209办公ungao@;第3页本章知识点－1计算机网络发展过程中提到的两个标准OSI七层协议与TCP/IP五层协议；计算机网络性能的四个指标：延时、抖动、丢包、乱序；多网融合的发展方向：电话、有线电视、计算机网络；按照覆盖方式划分网络：局域网、城域网、广域网；按通信传输技术划分网络：广播式网络、点对点网络；第4页本章重点－2按传输媒体划分网络：有线网络包括双绞线、同轴电缆、光纤；无线网络包括微波、红外等；按拓扑划分网络：星形、总线型、环形、树型、网状结构；按交换方式划分网络：电路交换、报文交换、分组交换；计算机网络的组成：通信子网、资源子网；常见网络硬件及对应工作的网络层：网卡、集线器、交换机、路由器、网关、计算机（服务器）第5页本章知识点－2网络软件划分：协议软件、应用软件；Internet的实现基础：TCP/IP协议；Internet提供的服务：WWW、Mail、BBS、FTP、DNS、Search；广域网的两个组成部分：接入网、传输网；常见有线宽带接入技术：基于电话线的ADLS、基于HFC的CableModem；基于双绞线的以太网接入、光纤接入技术；第6页本章知识点－3分析ADSL接入技术；常见无线宽带接入技术：GSM、CDMA、WLAN、微波、卫星；几种信道复用技术：频分复用、时分复用、码分复用；广域网的构成：交换机以及连接交换机之间的链路；第7页本章知识点－4广域网的存储转发机制；广域网的物理编制：IP地址的划分、子网掩码的使用；常见路由技术：静态路由、动态路由；路由表的构成：目标网络地址、子网掩码、下一跳地址；局域网的组成：服务器、工作站、传输媒体；第8页本章知识点－5双绞线的两种划分方式：屏蔽双绞线STP、非屏蔽双绞线UTP；同轴电缆的结构：绝缘保护层、外导体屏蔽层、绝缘层、内导体层；光纤的两种划分：单模光纤、多模光纤；广传输的基本原理：全反射；无线电波的频率范围：300Mhz～300Ghz；第9页本章知识点－6常见无线通信使用的频率：GSM、WLAN；网络服务方式：C/S模式、点对点模式；第10页1、OSI七层协议与TCP/IP协议第三代计算机网络是开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。标准化使得不同的计算机能方便地互联在一起。20世纪70年代后期人们认识到第二代计算机网络的不足后，已开始提出发展新一代计算机网络的问题。国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）下属的计算机与信息处理标准化技术委员会（TechnicalCommittee）TC97成立了一个专门研究此问题的委员会（Sub-Committee）。经过若干年卓有成效的工作，ISO制定并在1984年正式颁布了一个称为开放系统互联基本参考模型（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel，OSI/RM）的国际标准。第11页20世纪80年代，以OSI模型为参照，ISO以及当时的国际电话电报咨询委员会CCITT等为各个层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。CCITT是联合国国际电信联盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）下属的一个组织，目前已被撤消，该组更名为IYU-TSS（TelecommunicationStandardizationSector，国际标准化部）或简称为ITU-T。由CCITT制定的标准都称为建议（Recommendation）。虽然现在已没有了CCITT，但有些资料习惯上仍称其为CCITT建议。最著名的CCITT建议是在公用数据网中广泛采用的，它们是X.25、X.3、X.28、X.29和X.75。第12页另一个开放式标准化网络的著名例子就是因特网（Internet也译为国际互联网）。它是在原ARPAnet技术上经过改造而逐步发展起来的，它对任何计算机开放，只要遵循TCP/IP协议套的标准并申请到IP地址就可以通过信道接入Internet。这里TCP和IP是Internet采用的一套协议中最核心的两个，分别称为传输控制协议（TransmissionControlProtocol，TCP）和网际协议或互联网协议（InternetProtocol，IP）。它们虽然不是某个国际官方组织制定的标准，但由于被广泛采用，已成为事实上的国际标准。第13页OSI参考模型第14页物理层OSI的物理层规范是有关传输介质的特性标准，这些规范通常也参考了其他组织制定的标准。连接头、针脚的使用、电压、电流、编码及光调制等都属于各种物理层规范中的内容。物理层常用多个规范完成对所有细节的定义。示例：RJ45，RJ11等。第15页数据链路层他定义了在单个链路上如何传输数据。这些协议与被讨论的各种介质有关。示例：PPP、HDLC、以太网等；包含端到端的物理地址；第16页网络层这层对端到端的包传输进行定义，他定义了能够标识所有结点的逻辑地址，还定义了路由实现的方式和学习的方式。为了适应最大传输单元长度小于包长度的传输介质，网络层还定义了如何将一个包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等；MTU以及PATHMTU的概念；第17页传输层这层的功能包括是否选择差错恢复协议还是无差错恢复协议，及在同一主机上对不同应用的数据流的输入进行复用，还包括对收到的顺序不对的数据包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。第18页会话层他定义了如何开始、控制和结束一个会话，包括对多个双向小时的控制和管理，以便在只完成连续消息的一部分时可以通知应用，从而使表示层看到的数据是连续的，在某些情况下，如果表示层收到了所有的数据，则用数据代表表示层。示例：RPC，SQL等。第19页表示层这一层的主要功能是定义数据格式及加密。例如，FTP允许你选择以二进制或ASII格式传输。如果选择二进制，那么发送方和接收方不改变文件的内容。如果选择ASII格式，发送方将把文本从发送方的字符集转换成标准的ASII后发送数据。在接收方将标准的ASII转换成接收方计算机的字符集。示例：加密，ASII等。HTTP传输过程中所有内容转换成ASCII码；第20页应用层与其他计算机进行通讯的一个应用，它是对应应用程序的通信服务的。例如，一个没有通信功能的字处理程序就不能执行通信的代码，从事字处理工作的程序员也不关心OSI的第7层。但是，如果添加了一个传输文件的选项，那么字处理器的程序员就需要实现OSI的第7层。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。第21页TCP/IP协议第22页OSI与TCP/IP的对应第23页协议数据封装第24页报文格式以帧为单位进行传输以太网（重点）PPP（参考计算机网络教程）第25页以太网报文分析实验一的内容通过Etheral进行报文分析或者通过Sniffer进行报文分析第26页2、按交换方式划分网络电路交换（电话）报文交换（现在基本不用）分组交换（计算机）本课程主要学习基于分组交换的计算机网络第27页3、按拓扑划分网络星形总线型环形树型网状结构第28页4、按传输媒体划分网络有线网络双绞线同轴电缆光纤；无线网络微波红外等；第29页5、按通信传输技术划分网络广播式网络以太网点对点网络PPP第30页6、按照覆盖方式划分网络局域网城域网广域网第31页7、多网融合的发展方向电话有线电视计算机网络第32页8、计算机网络性能的四个指标存储转发的基本工作方式（计算机网络特点）尽力转发由传输层保证数据的可靠性性能的四个基本指标延时抖动丢包乱序第33页9、计算机网络的组成通信子网资源子网第34页10、常见网络硬件及对应工作的网络层集线器物理层交换机链路层路由器网络层网关（代理）传输层、应用层计算机（服务器）应用层第35页第36页第37页第38页11、网络软件划分以计算机操作系统的角度分析协议软件应用软件第39页12、Internet的实现基础TCP/IP协议第40页13、Internet提供的服务WWWMailBBSFTPDNSSearch第41页14、广域网的两个组成部分接入网接入网介于本地交换机和用户之间，主要完成使用户接入到核心网的任务；使用不同的物理介质，并进行相应的逻辑控制，完成用户接入广域网的目的；传输网传输网分为长途传输网和本地中继传输网两个等级。长途传输网包括省际骨干网和省内干线网，用作本地网间的信息传输，支持各种业务在本地网的网间互联。中继传输网用作本地网内各局端或交换节点间的中继电路，支持构建本地网。第42页15、常见有线宽带接入技术硬件角度基于电话线的ADLS基于HFC的CableModem基于双绞线的以太网接入光纤接入技术软件角度PPPoEWEB认证802.1X第43页16、ADSL接入技术ADSL的全称是AsymmetricDigitalSubscriberLine，中文意思是“非对称数字用户线路”。它是DSL（DigitalSubscriberLine，即数字用户线路，是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合）技术的一种。ADSL是一种通过现有普通电话线为家庭、办公室提供宽带数据传输服务的技术。ADSL即非对称数字信号传送，它能够在现有的铜双绞线，即普通电话线上提供高达8Mbps的高速下行速率，远高于ISDN的速率；而上行速率有1Mbps，传输距离达3～5km。ADSL技术的主要特点是可以充分利用现有的铜缆网络（电话线网络），在线路两端加装ADSL设备即可为用户提供高宽带服务。ADSL的另外一个优点在于它可以与普通电话共存于一条电话线上，在一条普通电话线上接听、拨打电话的同时进行ADSL传输而又互不影响。第44页ADSL与其它技术的比较ADSL与CableModem的比较（有线通）即使在理想状态下，HFC只相当于一个10Mbps的共享式总线型以太网，而ADSL接入方案在网络拓扑结构上较为先进，因为每个用户都有单独的一条线路与ADSL局端相连，它的结构可以看作是星型结构，它的数据传输带宽是由每一用户独享的。ADSL与普通拨号Modem及N-ISDN的比较。比起普通拨号Modem的最高56kbps速率，以及N-ISDN128kbps的速率，ADSL的速率优势是不言而喻的。与普通拨号Modem或ISDN相比，ADSL更为吸引人的地方是：它在同一铜线上分别传送数据和语音信号，数据信号并不通过电话交换机设备，减轻了电话交换机的负载。这意味着使用ADSL上网并不需要缴付另外的电话费。第45页ADSL接入类型专线入网方式：用户拥有固定的静态IP地址，24小时在线。虚拟拨号入网方式：并非是真正的电话拨号，而是用户输入帐号、密码，通过身份验证获得一个动态的IP地址，可以掌握上网的主动性。第46页ADSL原理及特点ADSLModem在电话线上产生了独立的三个信道一个为标准电话服务的通道64K；一个速率为640kbps～1.0Mbps的中速上行通道；一个速率为1Mbps～8Mbps的高速下行通道为了在电话线上分隔有效带宽，产生多路信道，ADSL调制解调器一般采用两种方法实现：频分多路复用（FDM）或回波消除（EchoCancellation）技术。FDM在现有带宽中分配一段频带作为数据下行通道，同时分配另一段频带作为数据上行通道。下行通道通过时分多路复用（TDM）技术再分为多个高速信道和低速信道。同样，上行通道也由多路低速信道组成。而回波消除技术则使上行频带与下行频带叠加，通过本地回波抵消来区分两个频带。（了解）第47页ADSL接入模型ADSL的接入模型主要由中央交换局端模块和远端模块等部分组成中央交换局端模块。中央交换局端模块包括在中心位置的ADSLModem、接入多路复用系统，处于中心位置的ADSLModem被称为ATU-C（ADSL中心传送单元）。接入多路复用系统中心的Modem通常被组合成一个接入节点。远端模块。远端模块由用户ADSLModem、滤波器组成。用户ADSLModem通常被称为ATU-R（ADSL远端传送单元）。第48页ADSL设备的安装ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商将用户原有的电话线串接入ADSL局端设备，只需两三分钟；用户端的ADSL安装也非常简易方便，只要将电话线连上滤波器，滤波器与ADSLModem之间用一条两芯电话线连上，ADSLModem与计算机的网卡之间用一条交叉网线连通即可完成硬件安装，再将TCP/IP协议中的IP、DNS和网关参数项设置好便完成了安装工作。第49页17、常见无线宽带接入技术GSMCDMAWLAN微波卫星第50页18、几种信道复用技术频分复用时分复用码分复用第51页20、广域网的存储转发机制第52页21、广域网的物理编址IP地址的划分ABC类划分方法CIDR划分方法子网掩码的使用子网的计算第53页22、常见路由技术静态路由动态路由RIP/OSPFBGP第54页23、路由表的构成目标网络地址子网掩码下一跳地址第55页24、局域网的组成服务器工作站传输媒体第56页第57页25、双绞线的两种划分方式双绞线电缆分为两类屏蔽型双绞线（STP）和非屏蔽型双绞线（UTP）铜线聚氯乙烯

套层绝缘层非屏蔽双绞线UTP铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP（a）（b）图1-9非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线的示意图第58页26、同轴电缆的结构由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开，如图1-10所示。同轴电缆既可以用于基带传输，又可以用于宽带传输。用于局域