网络基础讲稿2007

计算机网络基础知识

柏宏权Baihongquan@163.com7/8/20241计算机网络的基本概念一、什么是计算机网络1、定义

把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互连，按照网络协议相互通信，以共享硬件、软件和数据资源为目标的系统称作计算机网络。计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的通信子网

2、计算机网络的分类

7/8/20242（1）按地域范围分类–局域网(LocalAreaNetwork，

LAN)•范围：小，•10-1000Mbps，延迟低，出错率低城域网(MetropolitanAreaNetwork，

MAN)•范围：中，•10-1000Mbps，延迟低，出错率低–广域网(WideAreaNetwork，

WAN)•范围：大传输速率较低•Internet是最大的广域网–7/8/20243（2)按拓扑结构分类

网络拓扑结构是指连接网络中各个节点的相互连接的几何形状，常见的有星形、总线形、环形和网状形、树形等。

–星形有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接7/8/20244总线形–所有入网设备共用一条物理传输线路

7/8/20245环形

–入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。环形网的数据传输具有单向性，一个转发器发出的数据只能被另一个转发器接收并转发。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统

7/8/202463、计算机网络的应用资源共享数据传送提高可靠性4、计算网络的发展阶段以数据通信为主的第一代计算机网络以资源共享为主的第二代计算机网络体系标准化的第三代计算机网络

Internet为核心的第四代计算机网络7/8/202475、传输媒体(介质)

传输介质是网络联接设备间的中间介质,也是信号传输的媒体。局域网中常见的传输介质有光纤、同轴电缆、双绞线几种

磁介质

高带宽、低费用、高延时（小时）金属导体双绞线、

同轴电缆(粗、细)光纤无线介质无线电、短波、微波、卫星、光波7/8/20248●双绞线内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套两根彼此绝缘、相互缠绕成螺旋状的铜线。缠绕的目的是减少电磁干扰，提高传输质量。7/8/20249屏蔽双绞线

(STP，ShieldedTwistedPair)

非屏蔽双绞线(UTP，UnshieldedTwistedPair)以铝箔屏蔽以减少

干扰和串音3类、5类、6类双绞线外没有任何附加屏蔽屏蔽双绞线非屏蔽双绞线7/8/202410●同轴电缆

铜芯绝缘层外导体屏蔽层保护套7/8/202411双绞线的优点:价格便宜，组网方便缺点是传输距离小于100m7/8/202412●光纤纤细、柔韧、能够传导光信号的媒体。特点：依靠光波承载信息速率高，通信容量大传输损耗小，适合长距离传输抗干扰性能极好，保密性好轻便7/8/202413●典型的光缆玻璃封套塑料外套玻璃内芯单芯光缆多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳常见规格：玻璃内芯——50um缓变型MMF 62.5um缓变/增强型MMF 8.3um突变型SMF

玻璃包层——125um7/8/202414●无线介质包括：无线电、微波、卫星特点：使用电磁波或光波携带信息无需物理连接适用于长距离或不便布线的场合易受干扰7/8/202415无线电固定终端点（基站）和终端之间是无线链路BS基站用户计算机和终端BS基站覆盖的无线电区域F2F3F1F2F3F1F2F3F1F2F2F3F1F1,F2,F3=使用的频率7/8/202416地面微波接力频率：100MHz—10GHz两个地面站之间传送可视范围距离：50-100km速率低，几百kb/s地球地面站之间的直视线路

微波传送塔7/8/202417地球同步卫星与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球传输距离远传输延迟时间长22,300公里地球7/8/202418衡量通信传输能力的指标可以使用数据传输率,其单位为bps6、网络协议概念及功能网络协议：网络中数据通信必须遵守的规则与约定，用来保证通信的实现。7/8/202419网络体系结构为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作的问题，采用分层的方法，将网络互联的庞大而复杂的问题，划分为若干个较小而容易解决的问题，计算机网络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结构”。7/8/202420ISOOSI参考模型OSI体系结构将网络的不同功能划分为7层应用层Application表示层Presentation会话层session传输层transport物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信进程间的连接寻址和最短路径建立相邻节点的有效传输物理连接接口7/8/202421物理层(Physical)规定各种通信设备之间的物理连接7/8/202422数据链路层(DataLink)在物理线路上的两个相邻结点间提供可靠的数据传输，使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无错的链路。典型协议：多路访问控制协议(MAC，MultipleAccessControlprotocol)7/8/202423网络层(Network)使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传送到目标主机。负责由一个站点到另一个站点的路径选择。7/8/202424传输层(Transport)提供数据端到端的传输服务；7/8/202425会话层（Session）对不同开放系统中两个进程间通信的过程进行管理和协调不参与数据传输表示层（Presentation）向应用进程提供资料表示，如信息编码、数据转换、数据压缩与恢复等。7/8/202426应用层(Application)

主要功能是为应用于软件提供更多的服务应用层协议的例子：

远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、

超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、

简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3等7/8/202427TCP/IP模型TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)的一项研究计划——实现若干台主机之间的相互通信。现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型包括4个概念层次：应用层（application）传输层（transport）网络层（internet）网络接口层（networkinterface）7/8/202428TCP/IP与OSI参考模型的对应关系应用层表示层会话层传输层物理层数据链路层网络层7654321OSI参考模型应用层传输层网络接口(数据链路层+物理层)网际层TCP/IP概念层次7/8/202429TCP/IP与应用层应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等应用。应用层传输层网络接口网际层文件传输

●FTP、TFTP、NFS电子邮件

●SMTP、POP3WWW应用

●HTTP远程登录

●Telnet、rlogin网络管理

●SNMP名字管理

●DNS7/8/202430TCP/IP与传输层传输层的两项主要功能：流量控制可靠传输传输层提供了TCP和UDP两种传输协议：TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没有收到的段。UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。7/8/202431应用层传输层网络接口网际层面向连接的

●TCP无连接的

●UDP传输层提供了两种传输协议7/8/202432TCP/IP与网络层网际层的主要协议——IP。本层提供无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。7/8/202433应用层传输层网络接口网络层●IP●ICMP●ARP●RARPTCP/IP网际层的四个主要协议7/8/202434

Internet

一．Internet的组成、功能Internet起源于ARPAnet后来由NSFnet接管，并改名为Internet组成：主干网

区域网

各类局域网主要功能：资源共享（包括计算处理能力、数据资源、软件等通过Telnet、FTP实现）信息交流（电子邮件、BBS、ICQ）获取信息(北大天网、新浪)信息发布（万维网是继电视、广播、报纸、杂志之后的第五媒体）7/8/2024351.因特网编址机制每台因特网中主机必须考虑四个重要参数：IP地址，每个IP网中的主机都须要有一个独立的地址；子网掩码，也是32位信息，用来区分IP地址中的网络和主机接口地址；默认网关的IP地址，可选的32位地址，用来标识路由器的地址。要送往另一个网络的数据包，由这个指定的路由器转送。DNS服务器的IP地址，负责主机域名到IP地址的转换二．Internet的地址和域名

7/8/202436IP地址IP协议规定使用32位二进制数构成IP地址；一般将32位二进制数分为4组，每组8位，用一个等值的十进制数来表示，十进制数之间用‘.’分隔；如：11001010011000110110000010001100

表示为：407/8/202437IP地址由两部分组成：网络地址和主机（接口）地址；Internet将IP地址分为5类(A、B、C、D、E)，对一般的用户是使用A、B、C类地址；7/8/202438A类地址：网络地址为8位，主机（接口）地址为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（全0全1地址不分配）；每个A类地址可容纳主机16,777,214台。地址范围：1.0.0.0～126.255.255.255为回送地址7/8/202439B类地址：网络地址为16位，主机（接口）地址为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（全0全1地址不分配）；每个B类地址可容纳主机65,534台。地址范围：128.x.y.z～191.x.y.z7/8/202440C类地址：网络地址为24位，主机地址为8位，属于小型网络。C类地址的特征是前3位二进制数一定是110。可分配的C类地址共2,097,152个（全0全1地址不分配）；每个C类地址可容纳主机254台。地址范围：192.x.y.z～223.x.y.z7/8/202441IP地址分类A类B类C类0001117bits24bits14bits16bits网络号主机号网络号主机号21bits8bits网络号主机号A类

～55B类

～55C类

～55地址范围7/8/202442子网掩码（SubnetMask）子网划分后，如何识别不同的子网？解决：采用子网掩码来分离网络号和主机号。子网掩码可用来区分IP数据报是否发送到外部网络，每台主机必须设置正确的子网掩码子网掩码格式：32比特，网络号(包括子网号)部分全为“1”，主机号部分全为“0”。“网络号+子网号”部分“主机号”部分11……1100….007/8/202443缺省子网掩码：A类：

B类：