第1章-计算机网络基础

实用网络技术2023/5/241联系方式MSN：ddwhy1981@

（敲门：实用网络技术）电子邮件：ldd@办公室：徐汇校区八教403电话：64253506转8015分机课件：E-mailisthebestwaytocommunicate！2023/5/242课程说明32课时=24理论课+16上机课上课时间：3－15周上机时间：周三晚上5：45-8：45（第6，8，11，13周）关于考试：考勤、实验、课程设计30%；考试70%（迟到、早退、旷课、上机玩游戏和聊天扣3分，回答有难度的问题奖励3分）2023/5/243教材及参考书目教材《计算机网络技术与应用（第2版）》，董吉文、徐龙玺主编，电子工业出版社，2011参考书目《局域网技术与组网工程》，苗凤《边用边学:局域网组建与维》，李保华、李敏《局域网设计与应用标准培训教程》，李宏明、卢志勇、李晓松《局域网实训教程》，唐涛《局域网组网技术大全》，刘晓辉、李利军《无线局域网组建实战》，杨军、李瑛、杨章玉

2023/5/244课程的任务、目的和基本要求全面的理论基础了解计算机网络的基本概念；掌握基本的网页编写语言；掌握计算机网络各层协议的基本工作原理及其所采用的技术；实践和理论并重的课程：按要求动手完成相应的实验；按要求完成相应的实验报告，发现相似平时成绩计0分；2023/5/245如何学好《实用网络技术》？疑问预习：我会怎么设计？找出难点认真听课：笔记（PPT打印）、快速思考独立完成大量实验：设计《课程设计》：设计一个完整的实验阅读大量的参考书百度和GOOGLE是最好的老师2023/5/246学习计算机知识两种方法：一种是从原理和理论入手，注重理论和概念，侧重知识学习；另一种是从实际应用入手，注重计算机的应用方法和使用技能，把计算机看做是一种工具，侧重于熟练掌握和应用它（兴趣→爱好）本课程理念：检查计算机学习好坏的主要标准，不是“知道不知道”，而是“会用不会用”本课程核心内容：不要讲述“网络有哪些功能，可以做些什么”，而是着重介绍“如何利用网络来高效、高质量地完成特定的工作任务”关于这门课的说明2023/5/247本课程以“必需、够用”为原则，掌握局域网最常用最关键的部分，其它需要学生自学本课程培养学生实用技能，强调实际技能的培养和实用方法的学习，重点突出学习中的动手实际环节本课程采用案例式教学法，以应用和实践为主，使所学的知识可以快速地投入实际的应用中－即学即用关于这门课的说明2023/5/248案例一用HTML语言制作网页（做一个简单的网页）案例二网页制作软件Dreamweaver的应用案例三WEB服务器架设（人人都能访问我的网页）案例四

FTP服务器架设案例五DNS服务器架设（用友好的域名实现访问）案例六表单与ASP（在网页中实现与用户的基本交互）实用网络技术实验2023/5/249目录2.3.数据通信基本技术4.计算机局域网5.计算机网络基础1.架设网络服务器网络安全2023/5/2410目录7.8.脚本语言ASP程序设计网页制作6.授课顺序：1-6-4-7-8-2-3-52023/5/2411关于上机实验地点：信息大楼211，218（带好校园卡，有变化的话看实验中心显示屏幕）时间与内容：9月27号（第五周）：HTML语言（做一个简单的网 页）10月18号（第八周）：网络配置与WEB服务（人人 都能访问我的网页）11月1号（第十一周）：表单与ASP（在网页中实现 与用户的基本交互）11月15号（第十三周）：DNS服务器与FTP服务器

（网络小工具）2023/5/2412第1章计算机网络基础

2023/5/24131.1计算机网络概述1.2计算机网络的分类1.3计算机网络的组成1.4计算机网络的拓扑结构1.5计算机网络体系结构1.6计算机网络设备1.7计算机网络应用模式本章内容2023/5/2414计算机网络是通信技术和计算机技术紧密结合发展的产物。1.1计算机网络概述

计算机网络技术＝计算机技术+通信技术42023/5/24151、计算机网络的定义把分布在不同地理位置的计算机通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现互相通信及网络资源共享的系统。1.1.1计算机网络的定义和演变52023/5/2416主机：既要进行数据处理，又要担负通信控制任务诞生阶段：20世纪60年代中期之前，以传输信息为目的，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。2、计算机网络的演变面向终端的计算机网络

终端中央主机终端62023/5/2417第一代的改进版专门负责用户与主机的通信72023/5/2418

形成阶段

20世纪60年代中期至70年代，典型代表是ARPAnet，以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体，形成了计算机网络的基本概念。世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，该网络称为ARPAnet。ARPAnet网是因特网的前身2023/5/2419

互联互通阶段

70年代末至90年代，具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化。即TCP/IP、OSI体系结构。Internet92023/5/2420

高速网络技术阶段

20世纪90年代末至今，出现光纤及高速网络技术、多媒体技术、智能网络等。整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。国际标准组织ISO于1984年正式颁布了一个被称为开放系统互连基本参考模型。开放系统互连基本参考模型OSI模型分为七个层次，有时也称为OSI七层模型。ISO?OSI?102023/5/24211、数据通信2、资源共享：

共享软件、硬件和数据资源。3、分布式处理1.1.2计算机网络的功能222023/5/2422给你发E-mail

打印文件

1mail共享资源实现数据通信我的东西丢失了！！没关系！232023/5/2423

分布式处理：通过一定的算法将任务分交给不同的计算机，达到均衡使用网络资源，实现分布处理的目的。

分布式数据处理我的机器快，负责运行程序我的机器慢负责编写程序2023/5/24241.2计算机网络的分类局域网（LAN）应用最广的一种网络。在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。地理距离一般可以是几米~10公里。特点：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。典型代表：以太网、令牌环网2023/5/2425在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。连接距离在10~100公里。特点：是LAN的一个延伸，连接距离更长，计算机数量更多，通常连接着多个LAN。

城域网（MAN）

广域网（WAN）

也称远程网，一般在不同城市之间的LAN和MAN网络互联。连接距离在几百~几千公里。

特点：速度慢、延迟长、入网的站点不参与网络的管理，管理工作由复杂的互联设备（路由器、交换机）处理。262023/5/2426分布距离覆盖范围网络种类10米房间局域网100米建筑物局域网1~10公里校园局域网10~100公里城市城域网100~1000公里国家广域网1000公里以上洲或洲际互联网

网络的分类272023/5/2427

资源硬件：计算机、输入/输出设备网络硬件通信硬件：网卡、通信线路、通信设备

系统软件：网络操作系统软件资源应用软件1.3计算机网络的组成2023/5/2428计算机网络的逻辑组成1、通信子网负责数据通信的设备与通信线路，由物理通道、通信设备、通信控制软件组成。要解决的两大问题：提高信道利用率；传输可靠问题。两种通信子网类型：点对点、广播式。2、资源子网负责数据处理以实现网络资源共享的计算机与终端。2023/5/2429计算机网络组成示意图网络节点网络终端通信链路服务器服务器服务器服务器资源子网通信子网图例292023/5/2430（1）资源硬件服务器（server）工作站（workstation）共享的外围设备（2）通信硬件网卡（网络适配器）通信线路通信设备1.3.1网络硬件2023/5/2431服务器一般需要一台或多台服务器，可以使用专用服务器或小型计算机，但通常采用高档微机，要求速度快、硬盘和内存容量大、处理能力强。网络中共享的资源大多集中在服务器上。如：高速打印机、数据库等等。服务器中装有网络操作系统的核心软件。具有网络管理、资源共享、管理网络通信、为用户提供网络服务的功能等。2023/5/2432工作站：除服务器以外的联网计算机。网络对工作站的要求不高，各种档次的计算机都可以作为网络工作站。共享的外围设备：各种打印机、绘图仪、磁带机、硬盘、光盘驱动器。打印服务器文件服务器工作站142023/5/2433（2）通信硬件网卡（网络适配器）计算机联入网络的入口。每一台接入网络的计算机都必须在扩展槽中插入网卡，通过网卡的电缆接头接入网络。ISA网卡PCI网卡152023/5/2434通信线路通信线路是网络的数据传输通路，包括传输介质、相应的接口插件，常用的传输介质有：双绞线和光缆。双绞线

由两根相互绝缘的，均匀排列成螺旋的导线组成。网络中一般采用无屏蔽双绞线（UTP）。

UTP分为三个等级(3类~5类)。

3类UTP在100米以内的数据传输速率达10Mbps。

5类UTP在100米以内可达100Mbps。2023/5/2435双绞线示意图182023/5/2436光缆光缆是一种以光来传送信息的介质。由纤细柔软的玻璃纤维材料制成。光缆具有衰减小、寿命长、重量轻、传输速率高、抗干扰能力强、数据传输保密性、准确性高等优点。广泛应用在高速网络和骨干网中。在光缆和计算机之间必须使用光端设备，进行光/电信号的转换。2023/5/2437

通信设备

网络中的通信设备主要用来延长传输距离和便于网络布线。中继器：对数字信号进行再生放大，以扩展总线型网络的传输距离。

集线器（Hub）：是一种集中完成多台设备连接的专用设备，可以提供多个网络连接端口，一个接口可以连接一台计算机。其它网络互连设备：网桥、路由器、交换机、网关等。2023/5/24381.3.2网络软件

网络协议和协议软件：通过协议程序实现网络协议功能。网络通信软件：实现网络工作站之间的通信。网络操作系统它是最主要的网络软件，实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序。网络管理及应用软件管理软件是对网络资源进行管理和对网络进行维护的程序。应用软件是为用户提供服务并为用户解决实际问题的程序。2023/5/24391.3.3网络操作系统网络操作系统（NOS，NetworkOperatingSystem）是向网络中的计算机提供服务的特殊操作系统。网络操作系统是网络的心脏和灵魂，它是负责管理整个网络的资源和方便网络用户使用的软件集合；也是网络用户与计算机网络之间的接口。网络操作系统从根本上说是一种管理器，用来管理连接、资源和通信量的流向。1、网络操作系统的定义2023/5/24402.常用的网络操作系统UNIX操作系统Netware操作系统WindowsServer2008Linux操作系统2023/5/2441计算机网络是由一组结点和链路组成的几何图形，它反映了网络中各种实体间的结构关系。网络拓扑结构通常有以下四种类型：总线型拓扑、星型拓扑、树型拓扑、环型拓扑。1.4计算机网络的拓扑结构302023/5/24421总线型结构网络中的计算机和其他通信设备均连接到一条公用的总线上，所有结点共同使用这条总线，共享总线的全部带宽。一个结点向另一个结点发送数据时，所有结点都被动的侦听该数据，只有目标结点接收并处理数据。特点：该拓扑结构容易实现，组建成本低，但扩展性较差，容错能力较差。同轴电缆线终结器T型头BNC头312023/5/24432星型结构网络中的每个节点通过一个中央设备连接在一起。中心节点是主节点，网络中的各个节点通过点到点的方式连接到一个中心节点上，再由中心节点向目的节点传输信息。特点：单个结点故障不会影响其它结点；中心结点是一个瓶颈；易于扩展。HUB322023/5/24443树型结构树型结构实际上是星型结构的一种变形，它将原来用单独链路直接连接的结点通过多级处理主机进行分级连接。特点：与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性。网络中除最低层节点及其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。332023/5/24454环型结构每个节点与两个最近的节点相连接以使整个网络形成一个环形，数据沿着环路逐点传输。特点：单纯的环型拓扑结构非常不灵活或不易于扩展。单个结点或一处线缆发生故障将会造成整个网络的瘫痪。

2023/5/2446网状细胞状不同的网络拓扑结构适用于不同的网络规模。例如，在组建局域网时，常采用星型、总线型，树型结构在广域网中比较常见。但在一个实际的网络中，可能是上述几种网络构型的混合。352023/5/24471.5计算机网络的体系结构了解网络体系结构及协议的概念和组成了解计算机网络层次结构的基本概念理解OSI参考模型结构和各层功能了解TCP/IP体系结构2023/5/24481.5.1网络体系结构的定义网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个功能完备的计算机网络需要指定一整套复杂的协议集。对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织方式是利用层次结构。网络体系就是为了完成计算机之间的通信合作，把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次，规定同层次通信的协议及相邻层之间的接口及服务等。

将这些同层进程通信的协议及相邻层之间的接口统称为网络体系结构。

372023/5/2449寄信人邮政局运输部门收信人邮政局运输部门用户层邮政系统层运输层邮政系统分层模型通信模型的特点：模型有三个层次相同层次的交流都是独立进行的，不受其他层次影响上下相邻两个层次之间的联系可以用“使用服务”和“提供服务”来进行说明铁路航空运输部门间约定邮政间约定用户间约定上海北京2023/5/2450网络协议为在网络中进行数据交换而制定的规定、约束与标准被称为网络协议（Protocol）。网络协议代表着标准化，是一组规则的集合。主要有三个要素组成：语义是指构成协议的元素含义的解释，亦即“讲什么”

语法资料与控制信息的结构或格式，即“怎么讲”

时序（规则）规定了事件的执行顺序。

2023/5/24512、网络体系结构的分层原理在网络分层当中，每一层是其下一层的用户，同时又是其上一层的服务提供者。

网络体系分层有以下好处：独立性强：每一层都具有相对独立的功能。功能简单：各层完成其特定的功能，每一层都为上一层提供某种服务。适应性强：只要层间接口不变，变化不会影响别层。易于实现和维护2023/5/24521.5.2开放系统互联参考模型(OSI/RM)国际标准化组织（ISO）制定了开放系统互联参考模型OSI/RM（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel），从而形成了网络体系结构的国际标准。

OSI构造了七层模型，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。不同系统对等层之间按相应协议进行通信，同一系统不同层之间通过接口进行通信。2023/5/2453

422023/5/2454计算机1向计算机2发送数据7432154321计算机

1AP2AP1计算机

2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层

数据6576432023/5/24557432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576应用层数据再传送到表示层加上表示层首部，成为表示层报文计算机1向计算机2发送数据442023/5/24567432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576表示层报文再传送到会话层加上会话层首部，成为会话层报文计算机1向计算机2发送数据452023/5/24577432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576会话层报文再传送到传输层加上传输层首部，成为传输层报文计算机1向计算机2发送数据462023/5/24587432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576传输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报（或分组）计算机1向计算机2发送数据472023/5/24597432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧计算机1向计算机2发送数据482023/5/24607432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机1向计算机2发送数据492023/5/24617432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576数据链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机1向计算机2发送数据502023/5/24627432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576应用层(applicationlayer)物理传输媒体电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层计算机1向计算机2发送数据512023/5/24637432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576物理层接收到比特流，上交给数据链路层计算机1向计算机2发送数据522023/5/24647432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层计算机1向计算机2发送数据532023/5/24657432154321计算机

1AP2AP1计算机

26576应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程我收到了

AP1

发来的应用程序数据！计算机1向计算机2发送数据542023/5/2466

物理层(Ph)

数据链路层(DL)

网络层(N)

传输层(T)

会话层(S)

表示层(Pr)

应用层(A)每一层使用下一层提供的服务，并向它的上一层提供一定的服务提供用户与用户应用软件之间的接口服务，如文件的传送、访问、管理等。提供通信双方数据格式的表示和转换数据服务等，如数据解压缩、加密解密、语法转换等。提供建立和维护应用之间通信的机制，如会话的建立释放，数据传送方式（单、半、双工）等数据分段成报文并负责数据的寻址、多路复用、流量差错控制等把数据分组封装成数据包（组包/拆包），路由选择，实现网络连接，拥塞控制以确保传送，实现端对端通信。把数据包封装成数据帧，对数据链路的建立、维持、拆除，对数据的检错、纠错、流量控制等，实现相邻节点间的通信。提供物理连接的建立、维持和拆除；并把数据包对应的比特流转化成光电信号在物理媒体中传输；实现四大特性匹配。低层(通信)，面向通信，实现网络功能，即提供电信传输，是点到点的通信高层（资源），面向信息处理，实现用户功能，即提供网络与用户的通信。OSI参考模型552023/5/24671.5.3TCP/IP体系结构（协议）TCP/IP常被称为事实上的(defacto)国际标准。注：TCP/IP是一组协议，不是两个协议。它主要考虑异种网络之间的互联问题。OSI模型结构TCP/IP模型TCP/IP协议组应用层应用层HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telent、RPC、DNS、Ping、……表示层会话层传输层传输层TCP、UDP网络层网络层IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP数据链路层网络接口层Ethernet、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring物理层562023/5/2468两种模型的对比2023/5/2469从层次结构图中可以看出，TCP/IP是一个四层的体系结构，包括应用层、传输层、网络层、网络接口层。

网络接口层是TCP/IP与各种物理网络的接口，它与OSI模型中的数据链路和物理层相对应。网络接口层负责接收数据分组，并把分组封装成数据帧，再将数据帧发送到指定的网络上。582023/5/2470TCP/IP专门设置了网络层，它是整个模型中的核心和关键，该层运行的协议就是IP协议。网络层

网络层是整个TCP/IP体系结构的关键部分，它解决两个不同IP地址的计算机之间的通信问题。其中IP协议是Internet中的基础协议和重要组成部分。主要功能是进行寻址和路由选择，并将数据包从一个网络转发到另一个网络。

592023/5/2471传输层传输层（TCP层）的作用是负责将源主机的报文分组发送到目的主机，源主机和目的主机可以在一个网上，也可以在不同的网上。有两个协议：传输控制协议TCP（TCPTransmissionControlProtocol），是一个面向连接的协议。用户数据报协议UDP（UserDatagramProtocol）

定义了两台计算机之间进行可靠的数据传输所交换的数据和确认信息的格式，及确保数据正确到达而采取的措施。

UDP提供协议端口号，UDP可以根据端口号对许多应用程序进行多路复用如IP电话、网络会议、可视电话、视频点播。602023/5/2472IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。计算机A计算机BInternetInternet计算机B计算机ATCP协议可确认A发送到B的数据包的完整性，若数据包丢失或有错误，则要求A重发，直到正确为止。通过IP协议，A发出的数据最后送到B，但不确认数据包的完整性。612023/5/2473TCP协议是面向连接的协议，当计算机双方通信时必须经历三个阶段，即先建立连接，然后进行数据传输，最后拆除连接。TCP在建立连接时也要分三步走，即三次握手。被动打开主动打开确认确认主机B主机A第一次握手连接请求第二次握手第三次握手622023/5/2474

应用层应用层为用户提供调用和访问网络上的各种应用程序的接口，并向用户提供各种标准的应用程序及相应的协议。功能是使应用程序、应用进程与协议相互配合，发送或接收数据。632023/5/24752、IP地址与子网掩码IP地址：给每个连接在Internet上的主机和路由器分配的一个全球唯一的地址。IP地址有IPv4和IPv6两个版本，分别是用32位和128位二进制数表示。其中IPv6是下一代互联网地址的理想方案，IPv4是从最初设计互联网到现在仍在使用中的版本。2023/5/24761.6计算机网络设备网络设备是维持计算机网络的运行和工作的基础。了解网络设备的作用和性能，为组网打下了一个良好的基础。利用网络设备可将多个计算机系统通过传输介质等连接构成计算机网络，或将两个或两个以上相同或相近或不同的网段连接在一起，构成一个更大范围的网络，实现更大范围的信息传输和资源共享。2023/5/2477完成的功能之一：计算机与电缆系统的物理连接；功能之二：提供数据传输功能。实现数据帧的封装、拆封、差错校验等。网络与网络节点处理器之间的速率并不匹配，为防止数据在传输过程中丢失，网卡必须设置数据缓存。网卡主机传输介质帧网络编码信号1.6.1网卡（网络适配器）2023/5/24781.6.2物理层设备物理层互连设备只作用于物理层，主要有中继器（Repeater）和集线器（Hub）。物理层的互联设备可以将一个传输介质传输过来的二进制信号位进行复制、整形、再生和转发。1、中继器：作用是信号的放大和中转，增加信号的有效传输距离。2、集线器：是一种基于星型结构的设备，作用同中继器，是一种多端口中继器。集线器的所有端口共享集线器带宽。2023/5/2479在局域网中常以集线器为中心，将所有分散的工作站与服务器连接在一起，形成星形拓朴结构的局域网系统。集线器的所有端口共享集线器带宽。即用集线器组网时，连接的计算机越多，网络速度越慢。工作站服务器工作站工作站Hub822023/5/24801.6.3数据链路层设备作用于物理层和数据链路层，用于对网络中结点的物理地址进行过滤、网络分段以及跨网段数据帧的转发。网段：局域网中机器一多的话产生的冲突就会增多。我们将局域网分段，如果100台机器我们分成50台的两个段，那么整个冲突就会减少一半。数据链路层互连设备主要有网桥和交换机。

2023/5/2481网桥网桥也称桥接器，工作在数据链路层，是连接两个以上局域网或网段的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构的网络系统的连接，是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。

网桥是一个存储转发设备842023/5/2482交换机交换机（Switch）属于数据链路层互联设备，它是更高级的集线器。传统的集线器是将某个端口传送过来的信号经过放大以后传输给所有其他端口，而交换机能够通过检查数据包中的目标物理地址来选择目标端口。由于交换机采用交换技术，使其可以并行通信而不像集线器那样平均分配带宽。如一台100M交换机的每端口都是100M，互连的每台计算机均以100M的速率通信，而不像集线器那样平均分配带宽，这使交换机能够提供更佳的通信性能。2023/5/2483交换机也是目前使用较广泛的网络设备之一，同样用来组建星型拓扑的网络。从外观上看，交换机与集线器几乎一样，其端口与连接方式和集线器也是一样的，但是，由于交换机采用了交换技术，其性能大大优于集线器。普通交换机千兆以太网的主干交换机862023/5/2484路由器工作在OSI参考模型的网络层，适于在运行多种网络协议的大型网络中的网络互连设备。路由器在网络互联上起着至关重要的作用，通过路由器设备可以把不同的网络连接成一个范围更大的网络。路由器的主要功能：是路由选择和数据交换。路由选择：

当一个数据包到达路由器时，路由器根据数据包的目标逻辑地址，查找路由表，如果存在一条到达目标网络的路径，路由器将数据包转发到相应的端口。

1.6.4网络层设备—路由器2023/5/2485路由原理网络1网络2网络3路由表网络1接口A1网络2接口A2网络3接口B1接口A1接口