大学计算机基础 网络技术课件

第五章网络技术《大学计算机基础》1教学目标掌握计算机网络基础知识；了解常见的局域网结构、特点和工作原理；了解Internet信息服务类型；掌握典型Internet服务的工作过程；了解Internet网的接入方式；掌握局域网和拨号网络的组建与配置方法；学会局域网软、硬件资源的共享技能。2本章内容5.1概述5.2局域网5.3广域网5.4网络计算简介5.5计算机网络配置5.6局域网资源共享重要内容3§5.1概述计算机网络的概念计算机网络的形成与发展计算机网络的主要功能计算机网络的基本组成计算机网络的分类典型计算机网络的参考模型45.1.1计算机网络的概念计算机网络

是利用通信技术，将地理上分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，以实现资源共享的信息系统。

计算机网络技术是计算机技术和通信技术相结合的产物。5地理上分散如果中央处理机之间的距离非常近，譬如在一米之内，则不称为计算机网络，而是多处理机系统。具有独立功能这是指构成计算机网络的各计算机之间无明显的主从关系，各计算机具有独立自治功能。通信协议为了使网内各计算机之间的通信可靠有效，通信双方必须共同遵守的规则和约定称为通信协议。计算机网络与计算机简单互联系统的区别就在于有无通信协议的作用。6中国教育网75.1.2计算机网络的形成与发展

从网络的体系结构来看，计算机网络的发展可分为三个阶段：以主机为中心的联机终端系统

(面向终端的计算机网络)以通信子网为中心的主机互连

(分组交换计算机网络)基于参考模型的标准化网络81、以主机为中心的联机终端系统(面向终端的计算机网络)单一终端以主机为中心的联机终端系统是计算机网络的雏形!9多终端10终端——没有处理能力的设备，比如由键盘和显示器构成的终端机；主机——网络的控制中心，是担负一定数据处理任务的计算机；特征——多个用户共享一台主机的软硬件资源；

单台主机：以集中方式处理不同地理位置的用户数据；多台终端：通过公用电话网与主机进行通信，以命令交互的方式使用计算机系统；连接方式——本地或远程连接。特点：11问题：1）计算机的负荷较重时，会导致系统的响应时间过长；2）计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪；3）电话系统的电路交换技术采用的是独占方式，得不到充分利用。122、以通信子网为中心的主机互连(分组交换计算机网络)多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的计算机网络。网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”。HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路13

为了减轻主机的负荷，使其专注于计算任务，设置专门的通信控制处理机(CommunicationControlProcessor，CCP)负责与终端的通信，把通信任务从主机中分离。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT14由通信控制处理机CCP、通信线路等组成的传输网络——通信子网，负责提供主机相互通信的链路，完成网络数据传输等通信工作。建立在通信子网基础上的主机、终端设备、软件和信息资源的集合——资源子网，负责网络数据管理和数据处理业务，向网络用户提供网络资源和服务。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网两层网络概念的出现15两层网络图示16特点：

多台主机通过通信子网构成一个有机的整体，既分散又统一，使系统整体性能大大提高。用户既可以共享通信子网的资源，又可以共享资源子网提供的硬件和软件资源。单机故障不会导致系统的整体瘫痪。17基本概念：

协议：网络中多台计算机之间交换报文的格式和次序、以及收发报文时采取的动作等所遵守的共同约定。为了简化协议的设计，便于协议的实现和维护，通常将整个网络协议按功能划分为若干层。

网络体系结构：网络协议的层次划分结构和所有网络协议的集合。3、基于基本参考模型的计算机网络18

在计算机网络的发展初期，各大计算机网络公司都陆续推出了自己的网络体系结构。如：IBM公司的SNA（系统网络体系结构）DEC公司的DNA（数字网络体系结构）

问题：各厂商的网络体系结构不兼容，导致很难实现异种网的互连，并形成技术垄断。19

解决办法：采用统一标准

理论模型：国际标准化组织（ISO）于1984年推出的开放式系统互联参考模型（OSI）

事实标准：TCP/IP

详见5.1.5节205.1.3计算机网络的主要功能计算机网络的主要功能资源共享：提高软、硬件的可用性。如巨型计算机、打印机、大容量磁盘、大型数据库等的共享。数据通信：实现用户间的信息交换，支持用户之间的数据传输。如电子邮件、文件传输、IP电话、视频会议、QQ、MSN等。提高系统的可靠性：共享资源在网络中的多台计算机中备份，避免了单点故障对用户产生的影响。

提高系统的处理能力：多台微型机互连模仿一台高性能计算机完成并行计算，提高计算速度。

21（1）硬件共享：用户可以使用网络中任意一台计算机所附接的硬件设备，包括利用其它计算机的中央处理器来分担用户的处理任务。例如：同一网络中的用户共享打印机、共享硬盘空间等。（2）软件共享:用户可以使用远程主机的软件（系统软件和用户软件），既可以将相应软件调入本地计算机执行，也可以将数据送至对方主机，运行软件，并返回结果。（3）数据共享:网络用户可以使用其它主机和用户的数据。如：数据库的共享。资源共享22

资源子网：由客户机、服务器、软件和信息资源组成，用于资源共享和网络应用。资源子网上用户间的通信建立在通信子网的基础上。

通信子网：由传输介质、通信处理机、交换机等组成，用于网络中主机间的数据传递。通信子网为资源子网提供信息传输服务。5.1.4计算机网络的基本组成主机软件主机软件通信子网资源子网资源子网没有通信子网，网络就不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也就失去了意义。23客户机—请求和获取服务器提供服务的计算机系统；服务器—响应和提供网络服务的计算机系统。软件系统—网络的通信协议、通信软件和网络操作系统。资源子网24⒈网络接口卡（NIC）：也称为网络适配器或网卡，负责计算机与传输介质之间的电气连接，并进行信息格式（计算机中的数字信息与传输介质中的比特流）的转换。

网络的基本组件25⒉集线器（Hub）

：能提供多个接口，每个接口可以通过传输介质连接到一台主机，从而实现多台主机互连。但任一时刻只能有一台主机和集线器进行数据传递。26⒊交换机：物理上类似于集线器，通过交换机连接的多台主机可同时与交换机进行数据传递。27⒋路由器：用于连接两个或以上的网络，当两个网络间的传输路径不只一条时，它还负责路径的选择。

28⒌

网关（Gateway）：也称为协议转换器，由一些协议转换软件组成，它不是一种固定的设备，通常用路由器来实现，也可以是交换机，甚至可以是计算机。具有在不同体系结构网络之间传递数据的功能。如Netware网络系统使用的通信协议是IPX/SPX，而Unix网络系统使用的通信协议是TCP/IP，二者就属于异种网络。29⒍调制解调器：用于数字信号与模拟信号间的相互转换。当用户通过拨号方式使用电话网络连接Internet时需要使用Modem。

30集线器（HUB）31（A）网卡（B）中继器（C）交换机连网设备32（A）连接到交换机（B）连接到计算机（C）连接到计算机（D）布线系统网络连接33（A）便携机连网（B）无线连网便携机及无线连网34Accessrouterse.g.ISDN，

ADSLCoreroutere.g.OC48cPOSCoreATMswitch路由器/交换机式样35网络互连设备重发器（Repeater,中继器）在物理层之间互连。当网段超过最大距离时，采用中继器延伸。中继器可以实现传递信号的放大和整形，主要用于将多个总线形的网段互连在一起，扩大网络的延伸范围。了解36网桥（Bridge,桥接器）在数据链路层之间互连。利用网桥实现两个同类网络间的网际互连。同类网络：使用的协议相同、网络操作系统相同的网络。网桥比中继器功能更为复杂。除了实现传递信号的放大和整形，还具有信号的收集、缓冲以及格式变换，同时还具有过滤功能。网络互连设备了解37路由器（Router)在网络层之间互连。利用路由器实现两个以上同类网络间的网际互连。路由器比网桥功能更强，除了具有网桥的全部功能外，还有选择路径的功能。网络互连设备了解38网络互连设备网关（Gateway，协议转换器）在不同协议的网络层之间互连。利用网关实现异种网络的互连。网关除了具有路由器的全部功能外，还要承担异种网之间不同协议的转换。了解39网络的传输介质：网络中的通信线路，即通信时信息所经过的物理通路，也称为传输媒体或通信媒体。网络的传输方式有以下两种：

有线方式：是指利用有形的传输介质进行传输。同轴电缆、双绞线（屏蔽双绞线STP和非屏蔽双绞线UTP）、光纤。其稳定性随材质而定。

无线方式：是指利用无形的传输介质进行传输。激光、微波、卫星。其稳定性受环境干扰。网络的传输介质40传输介质:同轴电缆有线方式41传输介质:双绞线双绞线内导体芯线外套铜屏蔽箔屏蔽绝缘有线方式42传输介质:光纤(光缆)依靠光波承载信息高传送速率通信容量大传输损耗小适合长距离传输抗干扰性能好保密性好轻便单芯光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳有线方式43电磁波使用电磁波承载信息无需物理连接BS基站覆盖的无线电区域固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站

用户计算机和终端无线方式44使用微波承载信息,使用转发器接收和转发。地球地面站地面站无线方式微波45地球同步卫星与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球22,300公里地球无线方式46红外线

用于短距离通信，如电视、录象机、玩具等的遥控，也可用于无线LAN。缺点：不能穿透固体无线方式475.1.4计算机网络的分类1.按网络的规模分类局域网：LAN,这种类型的网络工作范围在十几米到1公里左右，例如：同一个房间、一幢楼房或一个校园之内。如：Ethernet（以太网）,令牌环网。城域网：MAN，其工作范围在几公里之内，是以大都市为代表的城市规模的中型计算机网络。如：DQDB（分布队列双总线）。广域网：WAN，其工作范围在几十到几千公里，可以是一个省、一个国家，甚至跨越几大洲，遍布全世界。如：ATM（异步传输模式）、Internet。48网络实例（LAN）49网络实例（WAN）50局域网的硬件组成示例51广域网的硬件组成示例522.按网络的带宽分类带宽：网络的容量，通常以每秒多少二进制位为单位，用来衡量网络传送信息的能力。带宽单位为：b/s或bps(bits

persecond)吞吐量（实际数据传输速率）：是网络上的实际带宽，即在不丢包的情况下，网络的数据传输速率。按带宽分类：低速网络：小于10Mb/s,以传统的远程通信为主。中速网络：10Mb/s—100Mb/s，以现行的常规局域网络为主，如传统以太网(Ethernet)。高速网络：100Mb/s以上，甚至可达Gb/s，100Base-T快速以太网、异步传输模式(ATM)。53（1）电路交换网络

直接利用可切换的物理通信线路连接通信双方，在整个通信过程中始终占用该条线路进行信息传输。

特点：发送数据前，必须建立点到点的物理通路，通信过程中独占该物理通路，适合模拟信号的传输。3、按网络数据交换方式分类54采用电话工作方式，具有建立链路、数据传输和释放链路三个阶段；通信过程中，自始自终占用该条线路，且不允许其它用户共享其信道容量。

电路交换网55（2）报文交换网络

信息以报文（逻辑上完整的信息段）为单位进行存储——转发，信息按顺序依次传递。

特点：要求网络通信设备的缓冲足够大；采用不定长的报文传输，有明显的延迟；建立连接通常不存在延迟，并能更充分地利用线路资源。3、按网络数据交换方式分类（续）56报文交换网交换机具有“存储-转发”的能力，用户数据可以暂时保存于交换机内，等待线路空闲时，再进行用户数据的一次性传输。

57（3）分组交换网络

信息以分组为单位进行存储——转发。

特点：具有很强的差错控制功能，信息传输质量高；不同速率、不同类型的终端可以相互通信；采取动态路由算法选择最佳路径传输，网络传输可靠性高；线路利用率高；缩短了数据的传输延迟。

分组交换在高宽带通信中更为经济、合理、可靠，是目前公认最好的一种交换技术。3、按网络数据交换方式分类（续）58分组交换网类同报文交换技术，但规定了交换机处理和传输的数据长度（称之为分组），不同用户的数据分组可以交织地在网络中的物理链路上传输。

59网络的拓扑结构分为物理拓扑和逻辑拓扑两种。物理拓扑是指相互连接的工作站的物理布局，逻辑拓扑是网络的工作方式。前者是人们可以看到的连接结构，是可见的；后者是指数据在网络中传输的结构，因而是不可见的。

物理拓扑是指网络中网络单元的地理分布和互连关系的几何模型化，模型化时将网络单元抽象成点，将传输介质抽象为线。

逻辑拓扑则是指网络中信息流动的逻辑关系。4、按网络拓扑结构分类例：网络的逻辑拓扑与网络的物理外形紧密相关！×60按照网络的物理拓扑结构分类型型型型型型型611）总线型

网络节点对公共传输介质（总线）进行访问采用的是“共享介质”方式，特点：

①所有节点都可以通过总线传输介质进行发送或接收数据；②任何一个时刻总线上只允许有一个节点在发送数据；③节点利用总线传输介质发送数据时采用“广播”的方式，即网络中的所有其余节点都可以接收到该数据

。网络的逻辑拓扑结构62优点：扩充方便，有较好的稳定性。缺点：所有站点共用一条总线，所以一次只能由一个站点发送信息。当信息量过大时，易引起“瓶颈”问题。总线型所有物理拓扑为总线型的网络均采用总线型逻辑拓扑;

网络通过集线器(Hub)作为中央节点的星型物理拓扑也是总线型逻辑拓扑结构。632）环型

多个节点共享一条闭合环路。所有物理拓扑为环型的网络都采用环型逻辑拓扑；通过多站访问单元（MSAU）作为中央节点的星型物理拓扑网络也是环型逻辑拓扑。网络的逻辑拓扑结构64信息沿着一个方向在闭合环路中传送通过令牌(Token)传递方式控制整个环路上只有一个令牌，只有获得令牌的站点才能发送数据。因此不会发生冲突。优点：传输速率高，距离远，稳定性好。缺点：费用高；增加和撤销节点困难；一个站点故障将导致全网瘫痪。环型653）星型

通过交换机作为中央节点的星型物理拓扑网络构成星型逻辑拓扑网络。

特点：所有外围节点与中央节点之间的数据传递互不干扰。

注意：交换机有半双工和全双工两种工作方式。网络的逻辑拓扑结构全双工（FullDuplex）是指在发送数据的同时也能够接收数据，两者同步进行，如电话。半双工（HalfDuplex）是指一个时间段内信息只能向一个方向传输，如对讲机。单工通信（SimplexCommunication）是指通信线路上的数据按单一方向传送，如广播。66网络上的所有信息必须通过中央控制器优点：方便地增删节点，易于扩充缺点：中央控制器故障，将导致全网瘫痪星型上675.1.5典型计算机网络的参考模型一、网络通信协议计算机与计算机之间的通信离不开通信协议，通信协议实际上是一组规定和约定的集合。两台计算机在通信时必须约定好本次通信做什么，是进行文件传输，还是发送电子邮件；怎样通信，什么时间开始通信等等。因此，通信双方要遵从相互可以接受的协议（相同或兼容的协议）才能进行通信，如目前因特网上使用的TCP/IP协议等，任何计算机连入网络后只要运行TCP/IP协议，就可访问因特网。68通信协议三要素：（1）语法：确定通信双方通信时数据报文的格式。（2）语义：确定通信双方的通信内容。（3）时序规则：指出通信双方信息交互的顺序，如：建链，数据传输，数据重传，拆链等。69两台计算机之间进行文件传输,主机A(发送方)发文件给主机B(接收方)。首先定义双方进行通信的协议（双方约定好通信的格式），例如：可以自已定义下面简单的协议文件传输协议：

70人类协议与计算机网络协议HiHiGotthetime?2:00timeTCPconnectionrequest.TCPconnectionreply.<file>协议实例Get71在进行协议的设计时,为了减少设计的复杂性,大多数的网络都是按照层的方式来组织的，通过分层可以将复杂的问题转化为若干简单的局部问题。ISO（InternationalStandardsOrganization国际标准化组织）于1984年正式推出OSI（OpenSystemInterconnection开放系统互连）模型。OSI参考模型的目的：为了保证不同厂家设备间的相互通信。OSI参考模型将网络功能从逻辑上划分为七层，互连的对等层必须遵循共同的约定──对等协议。二、OSI参考模型721、OSI七层协议模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层低层高层73OSI参考模型将网络的不同功能划分为7层1、OSI七层协议模型应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transport物理层Physical数据链路层网络层Network7654321提供面向用户的网络服务数据表示主机间通信端到端的连接寻址和最短路径介质访问（接入）传输原始比特流0、1高层低层74物理层

物理层是OSI的第一层，它虽然处于最底层，却是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。752)数据链路层

数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终端设备间的数据通信提供传输介质及其连接。介质是长期的，连接是有生存期的。在连接生存期内，收发两端可以进行不等的一次或多次数据通信。每次通信都要经过建立通信联络和拆除通信联络两个过程。这种建立起来的数据收发关系就叫做数据链路。而在物理媒体上传输的数据难免受到各种不可靠因素的影响而产生差错，为了弥补物理层上的不足，为上层提供无差错的数据传输，就要能对数据进行检错和纠错。数据链路的建立，拆除，对数据的检错，纠错是数据链路层的基本任务。763)网络层

网络层的产生也是网络发展的结果。在联机系统和线路交换的环境中，网络层的功能没有太大意义。当数据终端增多时。它们之间有中继设备相连，此时会出现一台终端要求不只是与惟一的一台而是能和多台终端通信的情况，这就产生了把任意两台数据终端设备的数据链接起来的问题，也就是路由或者叫寻径。另外，当一条物理信道建立之后，被一对用户使用，往往有许多空闲时间被浪费掉。人们自然会希望让多对用户共用一条链路，为解决这一问题就出现了逻辑信道技术和虚拟电路技术。774)传输层

传输层是两台计算机经过网络进行数据通信时，第一个端到端的层次，具有缓冲作用。当网络层服务质量不能满足要求时，它将服务加以提高，以满足高层的要求；当网络层服务质量较好时，它只用很少的工作。传输层还可进行复用，即在一个网络连接上创建多个逻辑连接。传输层也称为运输层。传输层只存在于端开放系统中，是介于低3层通信子网系统和高3层之间的一层，但是很重要的一层。因为它是源端到目的端对数据传送进行控制从低到高的最后一层。785)会话层

会话层提供的服务是应用建立和维持会话，并能使会话获得同步。会话层使用校验点可使通信会话在通信失效时从校验点继续恢复通信。这种能力对于传送大的文件极为重要。会话层，表示层，应用层构成开放系统的高3层，面向应用进程提供分布处理、对话管理、信息表示、检查和恢复与语义上下文有关的传送差错等。796)表示层

表示层的作用之一是为异种机通信提供一种公共语言，以便能进行互操作。这种类型的服务之所以需要，是因为不同的计算机体系结构使用的数据表示法不同。例如，IBM主机使用EBCDIC编码，而大部分PC机使用的是ASCII码。在这种情况下，便需要会话层来完成这种转换。通过前面的介绍，我们可以看出，会话层以下5层完成了端到端的数据传送，并且是可靠的、无差错的传送。但是数据传送只是手段而不是目的，最终是要实现对数据的使用。由于各种系统对数据的定义并不完全相同，最易明白的例子是键盘——其上的某些键的含义在许多系统中都有差异。这自然给利用其它系统的数据造成了障碍。表示层和应用层就担负了消除这种障碍的任务。807)应用层

应用层向应用程序提供服务，这些服务按其向应用程序提供的特性分成组，并称为服务元素。有些可为多种应用程序共同使用，有些则为较少的一类应用程序使用。应用层是开放系统的最高层，是直接为应用进程提供服务的。其作用是在实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。

81OSI参考模型对等通信：对等层的协议之间相互通信。服务：同一系统，高层向低层请求服务,低层向高层提供服务；不能跨层。822、OSI数据传输过程数据封装（包装）：数据从发送方到达接收方的信息处理。传送的数据在跨层时将被添加含有目标地址、源地址等该层特定信息的报头。83TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）模型是美国国防部在高级研究规划署建立的ARPA网中使用的通信协议模型，随着ARPA网络逐渐发展为众所周知的Internet网，TCP/IP模型已成为目前Internet网络中通信协议的事实标准。二、TCP/IP模型84TCP/IP（TransmissionControlprotocol/InternetProtocol)TCP：传输控制协议

规定传输信息怎样分层、分组和在线路上传输。IP：网际协议

定义Internet上计算机之间的路由选择，把不同网络的物理地址转换为Internet地址。TCP/IP标准是开放的例：凡是使用TCP/IP标准的网络都可以互联。√851、TCP/IP与OSI比较应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层7654321OSI参考模型(7层)应用层传输层网内层(网络接口)数据链路层+物理层网际层(网络层)TCP/IP模型(4层)4321862、TCP/IP协议簇TelnetHttpTCPIPFTPSMTP87TCP/IP协议簇应用层协议：DNS：域名服务FTP：文件传输协议SMTP：简单邮件传输协议HTTP：超文本传输协议Telnet：远程终端访问协议传输层协议：TCP：传输控制协议UDP：用户数据报协议网络层协议：IP：网际互联协议RIP：路由协议88TCP/IP协议簇TCPIPICMPIGMPARPRARPNTPNNTPFTPSMTPTFTPBOOTPUDPDNSTCP/IPprotocolsuiteTelnetfingerwhoisRIPOSPFSNMPandmanymore...TCP/IP协议(簇)是一组协议的统称，其中主要协议是TCP和IP，除此之外还有许多其他协议，每个协议完成一个特定的功能。

也称为：

InternetProtocolSuite(Internet协议簇)89TCP/IP协议簇（应用层）文件传输

FTP、TFTP、NFS电子邮件SMTP、POP3WWW应用HTTP远程登录Telnet、rlogin网络管理SNMP域名系统DNS应用层传输层网络层网内层90应用层传输层网内层网际层

TCPUDPTransmissionControlProtocol传输控制协议UserDatagramProtocol无连接用户数据报协议传输层TCP/IP协议簇（传输层）91IPICMPARPRARP应用层传输层网际层网内层TCP/IP协议簇（网际层）923、通信服务TCP/IP的进程之间的通信经常使用客户机/服务器方式。客户机和服务器都是指通信中所设计的两个应用进程。当A进程需要B进程的服务时就主动呼叫B进程，在这种情况下，A进程是客户机（主叫方），B进程是服务器（被叫方）。了解93对于无连接的服务(如邮寄),

通信的双方无需握手，可以直接交换实际报文。显然数据能够更快传送，但发送端并不能确定哪些分组已经到达了目的地，因此无法保证可靠性。

对于面向连接的服务(如电话),发送信息的源计算机必须首先与接收信息的目的计算机建立连接。这种连接是通过三次握手(threehandshaking)的方式建立起来的。一旦连接建立起来,相互连接的计算机就可以进行数据交换。面向连接的服务是可靠的,当通信过程中出现问题时,进行通信的计算机可以得到及时通知。无连接的服务与面向连接的服务了解94建立连接时:第一次，A要发送一个报文给B，通知B：我要发消息了，这个消息有多大，需要经过什么路径，我的地址、校验码等信息。第二次，B根据A的要求发送一个消息给A：我的地址是什么，名字是什么，我已经准备好了。第三次，A对B发送消息：我要开始发了。断开连接时：第一次，B发送一个报文给A：发完了吗？第二次，A发给B：发完了，可以结束了吗？第三次，B发给A：结束吧！三次握手(threehandshaking)了解95无连接的服务与面向连接的服务了解964、TCP/IP的数据传输TCP数据的封装97TCP数据的传输4、TCP/IP的数据传输98TCP数据的传输99OSI各层功能总结TransportLayer(端到端传输。网络决策、链路管理、分组和重装)DataLingLayer(硬件帧定义。错误检测和校正、组帧、流量控制）PresentationLayer

(数据表示。转换数据格式，数据加密和解密)ApplicationLayer

(独立的应用程序，如电子邮件、文件传输等)PhysicalLayer（底层硬件，数据的物理传输）SessionLayer

(连接的建立与维护。通信同步，错误恢复和事务操作）NetworkLayer

(报文转发、地址规划、路由选择，计费管理、流控、拥塞控制）了解100

TCP/IP四层结构FTPserverApplicationTransportNetworkinterfaceFTPclientTCPFTPserverTCPIPIPEthernetDriverIPIPEthernetDriver以太网卡EthernetDriver(端-端通信)Network(设备驱动与接口卡)

(网络应用:ftp,smtp,http)(路由,转发,互连)了解101OSI模型的优点：结构严谨、科学、完备，是计算机网络的国际标准。OSI模型的优缺点OSI模型的缺点：过分追求完美性使协议体系过于复杂，难以尽快投入应用。标准制订周期太长，不适应市场需求的迅速变化和技术的发展。了解102

TCP/IP参考模型的优点：从体系结构上看,TCP/IP的4层结构比OSI的7层结构简单,也没有OSI中复杂的“服务”定义，制订的时机合适,在实践中它明显地占了上风----是事实上的网络标准。TCP/IP的优缺点

TCP/IP参考模型的缺点： 结构不够严谨、科学和完善。 在实践中不断发现问题，不断完善----打补丁。了解1035、IP地址Internet为每台连网的计算机都分配了相应的地址编号，称为IP地址。IP地址是Internet网络中计算机的唯一标识。IPv4地址由一个4个字节（32位）的二进制数组成，以圆点分隔的十进制数表示（点分十进制法）。每个字节范围为0～255例：二进制地址10100110.01101111.00001000.00110011

十进制地址1

分配IP地址的两个原则

NetID(网络号)不能全0或全1；

HostID(主机号)不能全0（全0为网络地址）；

HostID(主机号)不能全1（全1为本网广播地址）。104Internet上的计算机地址可以写成IP地址格式或域名格式。IP网络中每台主机都必须有一个唯一的IP地址IP地址是一个逻辑地址(MAC是物理地址)IP地址采用分级编址方案：

网络标志(号)+主机标志(号)因特网上的IP地址具有全球唯一性IP地址分为五类：A-E类，常用的为A、B、C类IP地址105网络号为8位，主机号为24位，属于大型网络。A类地址的首位二进制数一定是0。可分配的A类地址共126个（27-2个），网络号不能全0（00000000），网络号127(01111111)用于主机的自我诊断；每个A类地址可容纳主机16,777,214台(224-2)。地址范围：～54A类地址08bits24bits网络号主机号106网络号为16位，主机号为16位，属于中型网络。B类地址前2位二进制数一定是10。可分配的B类地址共16,384个（214）；每个B类地址可容纳主机65,534台(216

-2)。地址范围：～54B类地址0116bits16bits网络号主机号107网络号为24位，主机号为8位，属于小型网络。C类地址的前3位二进制数一定是110。可分配的C类地址共2,097,152个（221

）；每个C类地址可容纳主机254(28-2)台。地址范围：～54C类地址011网络号主机号24bits8bits108三类IP地址总结IP地址由网络号(NetID)和主机号(HostID)两部分组成IP地址分为五类，即A到E类，常用的有A,B,C三类。0网络地址主机地址

nnn.nnn.nnn.nnn

1～126(IP地址共32位，NetID占8位)10网络地址主机地址

nnn.nnn.nnn.nnn

128～191(IP地址共32位，NetID占16位)110网络地址主机地址

nnn.nnn.nnn.nnn

192～223(IP地址共32位，NetID占24位)A类B类C类109可挂接的主机数每个A类网络可挂接的主机数：

224－2＝16777214台每个B类网络可挂接的主机数：

216－2＝65534台每个C类网络可挂接的主机数：

28－2＝254台例如：西南交大校园网建网初期8个C类网，两年后地址用完，扩充到16个C类网，现160个C类网。110教育网IP地址号段：

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交大的IP地址了解16个16个16个32个16个64个共有16*4+32＋64＝160个C类IP地址可挂接160×254＝40640台主机111IP分类网络IP范围主机IP范围网络数主机数/网ClassA5427-2224-2ClassB54214216-2ClassC5422128-2112连接这两个网络的路由器只要设计了NAT功能（网络地址转换），会自动将内部地址转换为合法的外部网IP地址，在本例中，“”的IP地址就分别转换为“0”和“”，这样就相当于两个具有不同外部IP地址的路由器在通信，因此通信正常进行。113已知IP地址判断网络类型和网络地址IP地址类型网络地址A00B4CC6BA类：第一字节范围1～126（去掉0和127）B类：第一字节范围128～191C类：第一字节范围192～223114IPv6地址IPv6地址由16个字节、128位二进制数组成；和IPv4相比，IPv6的主要改变就是地址的长度为128位，也就是说可以有2的128次方的IP地址，相当于10的后面有38个零。这么庞大的地址空间，足以保证地球上的每个人拥有一个或多个IP地址。采用16进制数的形式来书写，即写成8组4位十六进制数。4位十六进制数之间用“:”号隔开。IPv4地址由一个4个字节（32位）的二进制数组成，以圆点分隔的十进制数表示。115例如：3ffe:3201:1401:0001:0280:c8ff:fe4d:db39

为了进一步简化IPv6的地址表示，可以用0来表示0000，用1来表示0001，用20来表示0020，用300来表示0300，只要保证数值不变，就可以将前面的0省略。

比如：

1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A

0000:0000:0000:0000:0000:0000:0A00:0001

可以简写为：

1080:0:0:0:8:800:200C:417A

0:0:0:0:0:0:A00:1

IPv6

地址实例了解116IPv4地址资源面临枯竭，我国仅有3000多万个IP地址。互联网黑客、病毒泛滥，IPv6能提供更安全的保障。实现3G与互联网的融合，让每部手机都有IP地址。

IPv6支持“永远在线”，为客户提供更满意的服务。我们为什么需要IPv6？了解1176、子网掩码在IPV4中，计算机的IP地址包括网络地址和主机地址两部分，网络数据的传送是首先传递到相应的网络，再由网络传递给相应的主机，因此，我们必须能够从IP地址中确定其网络标识，完成这一功能的就是子网掩码。子网掩码和IP地址一样，也是由32位二进制组成，通过和IP地址进行按位与运算可以从IP地址中计算出相应的网络地址，来判定源主机和目的主机是否属于同一个网络。如果属于同一个网络，就将数据直接发送到本网中的目的主机，如果不属于同一个网络，则将数据发往相应的网络，再由对方的网络转发到目的主机。118子网掩码的作用：判断目标地址：用来判断任意两个IP是否属于同一子网，如果是则直接连通；不是则通过路由器或网关传送到另一个子网。分割网络：可以将A、B、C类的网络加以分割，划分成较小的子网，以方便管理、提高网络性能。默认子网掩码：A类：B类：C类：119转化为二进制进行运算：IP地址2

11000000.10101000.00000000.11111110子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000AND运算11000000.10101000.00000000.00000000转化为十进制后为：

例：IP地址1：

IP地址2：54

子网掩码：转化为二进制进行运算：IP地址1

11000000.10101000.00000000.00000001子网掩码11111111.11111111.11111111.00000000AND运算11000000.10101000.00000000.00000000转化为十进制后为：

了解1207、域名系统域：某个单位或地域上相连的计算机。域采用树形的结构域名的格式：

域名系统采用分层次方法命名，每一层构成一个子域名。子域名之间用圆点分隔，自右至左逐渐具体化。形式：主机名.网络名.机构名.顶级域名为了方便用户，Internet建立了域名系统，为网络中提供网络服务的主机分配有一定含义的文字名称。121机构性顶级域名的含义域名含义com公司或商业组织edu教育机构gov政府部门int国际性组织ac科研院所及科技管理部门mil军事机构net网络服务机构org非盈利性民间组织122地理性顶级域名的含义域名国家或地区cn中国us美国uk英国ca加拿大jp日本fr法国hk香港tw台湾123cn(中国)comedu(教育机构)netacswjtu(西南交大)orggovwww(主机名)••••••home(主机名)••••••124域名服务器所谓的域名（DomainName）地址实际上就是数字形式的IP地址所对应的文字形式地址。域名服务器（DomainNameServer，DNS）充当着翻译的角色，用以解决IP地址难以记忆的困难。功能：定义一套为机器取域名的规则；把域名高效地转换成IP地址。把IP地址高效地转换成域名。如果你在上机时，遇到DNS故障，可直接输入IP地址。125例：当用户以域名方式访问网络时，必须首先将域名地址转化为IP地址，实现这一功能的是（）。A、HTTPB、MailServer

C、DNSD、FTP例：在分层表示的域名“”中，顶级域名为（

），主机名为（）。

A、wwwB、swjtuC、edu

D、cnCAD例：用户以IP地址访问网络时，必须首先将IP地址转化为域名地址。×126

网络接口的一种唯一标识方法，也称为MAC(MediaAccessControl)地址或硬件地址，是网卡厂商固化在网卡芯片上的物理地址，具有全球唯一性。

MAC地址由6个字节组成，前三个字节由IEEE（美国电气和电子工程师学会）分配，表示网络接口制造商的代号。后3个字节由厂商自己定义。书写采用十六进制,每个字节间用破折号“-”分开。例如：

00-00-0C-00-00-01(Cisco公司生产)

00-10-5A-3B-69-D2(3Com公司生产)8、物理地址MAC127例：网卡由不同的网络制造商生产，不同的制造商会生产出具有相同的MAC地址的网卡。例：网络接口的物理地址也称为MAC地址或硬件地址。√×128在Windows2000/XP中，依次单击“开始”→“运行”→输入“CMD”→回车→输入“ipconfig/all”→回车。即可看到MAC地址。9、查看本机IP及MAC地址129§5.2局域网局域网的概念IEEE802参考模型常见介质访问控制方式常见的局域网体系结构130

局域网是一种为用户提供小范围内互通信息和共享计算机资源的方法。局域网作为一种新型的计算机体系广为流行。局域网的概念FTP131覆盖范围小 房间、建筑物等局部范围距离≤25km高传输速率

10Mbps～1000Mbps低误码率

10-8

～10-11

采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤SwitchServerfarmhubstationshubstationshubstationsLAN的特点1325.2.1IEEE802参考模型一、局域网的协议标准：由电气和电子工程师协会IEEE下设的局域网标准委员会于1980年2月提出。

IEEE802只定义了OSI参考模型的最低两层（较高层功能留给网络厂商决定），并把数据链路层分成了两个子层：逻辑链路控制子层（LLC）和媒体访问控制子层（MAC）。

提出了局域网媒体访问控制方式。133

多个节点利用公共传输介质传输数据时，经常会因为多个节点同时往传输介质上发送数据而造成数据信号互相干扰的现象（冲突），导致接收节点不能接收到正确数据的问题。介质访问控制方式解决了网络中多个节点利用公共传输介质传输数据时，发生冲突的问题。

常用的介质访问控制方式有三种：

CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）：详见以太网部分

Token-bus（令牌总线）：很少用

Token-Ring（令牌环）：详见令牌环网部分二、介质（媒体）访问控制方式134

以太网(Ethernet)是应用最广、发展最成熟的一种LAN。最早由Xerox(施乐)公司创建。1980年，DEC、Intel、Xerox三家公司联合开发出EthernetⅠ标准，后升级为著名的EthernetⅡ标准。

以太网的特点：标准化程度高；价格低；以太网在逻辑结构上是一种总线型结构的网络使用CSMA/CD

介质访问控制协议。5.2.2以太网135以太网136

工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。归结为四句话：CSMA/CD发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时退避例：CSMA/CD协议在站点发送数据时一直侦听总线活动。√137一、标准以太网

标准以太网的网络带宽为10Mbps。

10Base5—使用粗同轴电缆来传送数据。

10Base2—使用细同轴电缆来传送数据。

10BaseT—使用双绞线(thread)来传送数据。

10BaseF—使用光纤（fiber）来传送数据。以太网种类数据率（Mbps）基带或宽带Base，Broad段最大长度（百米）或介质类型（T，F）10

Base

5138二、快速以太网

网络带宽为100Mbps。

100BaseTX—使用5类双绞线中的两个线对来传送数据。

100BaseFX—使用光纤来传送数据。

100BaseT4—使用5类双绞线中的四个线对来传送数据。以太网种类（续）139三、千兆以太网网络带宽为1000Mbps的以太网

1000Base-T：使用5类双绞线中的四个线对来传送数据；

1000Base-SX：在光纤中使用较短波长的光信号来传送数据；

1000Base-LX：在光纤中使用较长波长的光信号来传送数据；

1000Base-CX：使用屏蔽双绞线来传送数据。以太网种类（续）140802.3介质与网络拓扑规范10Base5

粗同轴电缆10Base2

细同轴电缆10BaseT

双绞线

10BaseF

光纤100BaseTX5类双绞线100BaseFX

光纤1000BaseT

5类双绞线1000BaseSX

光纤中较短波长的光传送数据数据率（Mbps）基带或宽带Base，Broad段最大长度（百米）或介质类型（T，F，X）10

Base

514110Base5最大段长度500米每段最多站点数100两站点间最小距离2.5米

粗缆VampiretapBNC端子收发器AUI电缆NIC网络最大跨度2.5公里

粗同轴电缆，可靠性好，抗干扰能力强收发器

:发送/接收,冲突检测,电气隔离AUI:连接件单元接口总线型拓扑用于网络骨干连接现不常用14210Base2细同轴电缆，可靠性稍差

BNCT型接头连接

总线型拓扑用于办公室LAN细缆BNC接头NIC每段最大长度185m每段最多站点数30两站点间最短距离0.5m网络最大跨度925m

网络最多5个段现不常用14310BaseTNICHUB段最大长度100m双绞线介质（UTP）以Hub（集线器）为中心节点。Hub－多端口转发器。

物理拓扑结构为星形，逻辑上仍然是总线形。

转发器/中继器的作用：将信号放大并整形后再转发，消除信号传输的失真和衰减。转发器/中继器/HUB——物理层设备(工作在物理层)。用于小型LAN。现在常用方式1445.2.3令牌环网

物理拓扑结构为环型或采用多站访问单元（MSAU）作为中央节点的星型。特点：

网络构建成本高；

令牌环网中采用的介质访问控制方式为Token-Ring

数据传递稳定、可靠；数据传递延时易于控制；速率主要有4M、16M、100M。例：令牌环网的物理拓扑结构一定为环型。×145

工作原理：类似于“击鼓传花”，当“花”（令牌）传到环中某个结点时，该结点才能发送数据，持花结点发送完数据后，将“花”沿环传给下一个结点，依次类推。Token-Ring例:令牌环网中拥有令牌的节点才具有发送数据的权限例:令牌环网中的节点在侦听到线路空闲时即可以发送数据×√146

FDDI是20世纪80年代中期发展起来的一项局域网技术,其网络带宽为100Mbps

。它所提供的高速数据通信能力是当时的以太网（10Mb/s）和令牌网（4或6Mb/s）所不可比拟的。使用光纤来传输数据，不易受电磁信号的干扰，保证了数据的安全、可靠传输。

FDDI由两个（主环和辅助环）环构成，其中主环用于传输数据；辅助环在主环故障时备用。网络造价太高，从以太网升级将面临大量的移植问题。5.2.4FDDI（光纤分布式数据接口）147光纤分布式数据接口（FDDI）1481495.2.5无线局域网

无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork,WLAN）是目前最新、最热门的一种局域网。它采用微波、激光、红外线等无线电波作为传输介质。主要优点：

摆脱了有形传输介质的束缚,构建方便；

支持移动联网;

网络设备可以在有效范围内任意放置。150IEEE802.11—适合办公室局域网和校园网中用户与用户终端设备的无线接入。

HomeRF技术—主要应用于家庭中的移动设备和语音设备与主机之间的通信。

蓝牙技术—可以应用于任何可以用无线方式替代线缆的场合，传输范围约为10米。主要无线局域网技术标准例：无线局域网中解决办公室局域网和校园网中用户无线接入的标准为蓝牙技术。×151无线组网方式

(1)全无线网

所有的网络结点均采用无线网卡，由于无线网卡的通信距离有限（一般为100-1000m），在网络中的合适位置还应增设无线中继站，以扩大网络覆盖范围。

(2)无线工作站接入有线网

这种组网方式适用于已有一个有线网，现在要再扩展工作站时，可考虑加无线工作站的方式。这需要在有线网络的接入结点增加一块无线网卡或无线中继器。

(3)两个有线网以无线方式互连

这种组网方式适用于将两个或多个已建好的有线局域网通过无线的方式连成宽域网，如两个相邻建筑物中的有线网。此时可采用在各有线网中接入无线路由器的方式实现互连。152

两个有线网通过无线方式互连153§5.3广域网Internet的起源和管理？Internet的信息服务类型？Internet典型的服务工作过程？个人用户常见的网络接入方式?常见的广域网的连接技术？154

Internet是采用TCP/IP协议集的国际计算机互联网络。它将不同国家、不同地区、不同部门和机构的不同类型的计算机国家骨干网、广域网、局域网，通过网络互联设备“永久性”地高速互联。

Internet是当前覆盖面最宽、影响最大的一个国际性计算机网络（广域网），也是全球性的信息基础设施。广域网Internet155因特网的前身是美国1969年国防部高级研究所(ARPA)作为军用实验网络而建立，名字为ARPANET，初期只有四台主机。1969年12月，在美国国防部(DOD)的主持下，美国四所大学在校园里联合建立起阿帕网，该网络联接了加利福尼亚大学洛杉矶分校、斯坦福研究所、加利福尼亚大学圣巴巴拉分校和犹他大学四个不同的计算机系统,形成了因特网的雏形，标志Internet的诞生。Internet的起源1561986年,美国国家科学基金会(NSF)开始将美国各地科研结构的计算中心连接到分布在不同地区的五个超级计算中心。90年7月，NSFNET完全取代ARPANET，迅速地将Internet推广到全球范围。1990年，阿帕网退役，国家科学基金网正式成为美国的Internet主干网。1991年，NSFNet主干升级到44.73Mbps。为因特网在90年代的发展作好了准备。因特网的成型157中国公用计算机互连网CHINANET中国科技网CSTNET中国教育和科研计算机网络CERNET1999年又批准建立了四大网络：中国长城互联网(GWNET)中国联合通信网(UNINET)商业网(COMNET)中国网络通信网(CNCNET)国家金桥网ChinaGBN

因特网在中国的发展1994158159Internet的管理从本质上讲，没有人拥有、也没有人能控制Internet。Internet服务供应商(ISP)提供底层结构(即Internet的主干线)，由志愿者协会组成的Internet协会提供Internet标准、规则和指导原则，顶级网络(即域的主人)提供Internet上可以获得的服务。Internet的费用也不是专人或专门组织负责的。160一、Internet的信息服务类型Internet是一个全球性的计算机互联网络，提供了多种信息服务：电子商务：电子购物、电子银行等。电子政务：信息技术在政府管理与服务中的应用。电子化企业与电子化服务：企业网络、数字图书馆、网络书店、电子证券等。开放式网络应用：WAP手机上网、多媒体网络电视。公共网络信息站：信息广播、自助理财、门户网站等。5.3.1Internet161二、Internet典型服务工作过程1、WWW服务工作过程

WWW应用由浏览器（Browser)、Web服务器（WebServer）和超文本传输协议

（HTTP）三部分组成。 采用的是B/S模式（Browser/Server，即浏览器/服务器）。WWW服务中，浏览器与Web服务器之间进行信息交互所遵循的通信约定是HTTP。162PCrunningExplorerBrowser1MacrunningNavigatorBrowser2Web

serverHTTP请求HTTP响应HTTP请求HTTP响应（1）用户通过本地计算机的浏览器向远端服务器发出HTTP请求；（2）服务器端根据用户的请求通过HTTP响应信息,并将用户需要的信息发送给用户。WWW服务工作过程例：浏览器的主要功能是发送请求，并显示来自服务器的页面。

√163URLURL：UniformResourceLocator

，统一资源定位器，可以用一种统一的格式来描述网络上的各种信息资源，包括文件、服务器的地址和目录等。URL地址：WWW上的每一个信息资源都有统一的且在网上是唯一的URL地址。URL的组成：资源类型(协议)、存放资源的主机域名、端口号、资源文件名。URL的格式：

协议://主机名/文件路径/文件名如：/file/top.html资源类型主机域名资源文件名文件路径可省如FTP、NEWS等164用户通过在浏览器的地址栏中输入所要浏览的网页文件的URL地址，向Web服务器发送请求信息。

例如：http:///gbindex.htm用户发送请求的方式例：WWW服务中，浏览器向服务器发送请求时，采用的地址格式为：URL地址。√165若用户请求文件的扩展名为htm或html，服务器将直接向客户机浏览器返回请求的文件。若用户请求文件的扩展名为asp、jsp、php等，服务器会首先启动相应的解释程序并执行该脚本文件，再将执行结果（超文本文件）返回给客户机浏览器。服务器发送响应信息的方式166用户请求的URL地址中可以不指定文件名，这时服务器会在该路径下寻找默认文件，若有，则返回；若没有，且用户具有访问文件目录权限的话，返回该目录下的文件列表；否则，返回“不允许访问文件列表”的提示信息。若URL地址中只给出服务器的域名地址，表示请求web服务器根目录下的默认网页文件，该文件名通常为index.htm。服务器发送响应信息的方式（续）1672、邮件服务工作过程

一个典型的电子邮件系统，是由用户代理（useragent，如MicrosoftOutlook）、邮件服务器和协议三部分组成。 邮件协议包括：邮件传输协议（SMTP—SimpleMailTransferProtocol，简单邮件传输协议）和邮件访问协议（POP3--PostOfficeprotocol-version3,第3版邮局协议；IMAP—InternetMailAccessProtocol，因特网邮件访问协议）。

例：一般邮件系统接收邮件使用的协议是POP3，发送邮件使用的协议是SMTP。√168电子邮件服务器信箱信箱信箱用户在使用电子邮件系统之前，需要在某一台邮件服务器上申请一个邮件帐号（用户帐号），即可拥有一个用户邮箱来存放自己的电子邮件。两种邮件收发方式：

1、专门邮件收发软件如Outlook、Foxmail等；2、使用IE服务商提供的界面169电子邮件经用户代理传送到发送用户所在的邮件服务器（SMTP/HTTP），放入邮件发送队列；发送服务器根据邮件接收地址，将电子邮件发送到接送者所在的邮件服务器（SMTP）；邮件发送过程接收邮件服务器根据接收人的帐号将电子邮件保存到接收人的“用户信箱”中等待接收人前来接收；若邮件接收人地址有误，或网络故障，导致邮件不能在规定时间内到达接收方，该邮件将被返回，并报告不能送达的原因。170接收者只要按照申请电子邮件信箱时得到的帐号和密码，经用户代理登录到本地接收邮件服务器上就可以阅读和下载自己的电子邮件；电子邮件的接收过程使用网络访问协议，即pop3或IMAP协议；若用户使用浏览器作为用户代理，则浏览器和邮件服务器之间收发邮件时使用的是HTTP协议。邮件接收过程171172mailservermailservermailserverUser代理BrowseroutlookUser代理User代理User代理SMTPSMTPSMTP邮件发送队列用户信箱HTTPSMTPpop3/imap邮件服务工作过程1733、文件传输服务工作过程 文件传输服务的作用是将文件从一台计算机复制到另一台计算机，其中提供FTP服务的计算机称为FTP服务