01第一章 计算机网络概述

1、1,计 算 机 组 网 技 术,学习目标,理解OSI参考模型的结构 掌握TCP/IP参考模型结构 了解计算机网络的分类 掌握IPv4的地址的组成、分类和子网划分的方法 掌握用VLSM的计算子网的方法 了解IPv6的基本概念,第一章 计算机网络概述,2,计 算 机 组 网 技 术,主要章节,1.1 OSI参考模型 1.2 TCP/IP参考模型 1.3 计算机网络的分类 1.4 IP地址,3,计 算 机 组 网 技 术,计算机网络定义,以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合 即利用通信设备和通信线路，将地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机系统互连起来，通过网络软件实现网络中资源

2、共享和数据通信的系统。,4,计 算 机 组 网 技 术,1.1 OSI参考模型,1984年国际标准化组织 ISO正式颁布了OSI RM（Open System Interconnection Basic Reference Model，开放系统互连基本参考模型）标准，即著名的OSI七层模型。 OSI参考模型是一个纯理论分析的参考模型，而非实际的网络 该标准的制定和完善大大加速了计算机网络的发展,5,计 算 机 组 网 技 术,1.1.1 OSI参考模型,1,6,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,1 物理层（Physical Layer） 物理层直接与传输介质相连 主要

3、作用是在传输介质上传送各种数据的比特流 规定了介质的物理和电气属性，连接器的机械性能、电气信号特性、信号功能特性以及交换电路的规程特性,7,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,2 数据链路层（Data Link Layer） 主要作用是把从网络层接收到的数据分割成数据帧。 该层的协议数据单元为帧（Frame）。,8,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,3 网络层（Network Layer） 主要作用确保每一个分组能够从源端传送到目的端。 主要包括Internet协议(IP )、网间分组交换（IPX）、Apple计算机网络协议（AppleTalk

4、）等 该层的协议数据单元为分组(Packet),9,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,4 传输层（Transport Layer） 负责将报文准确、可靠、有顺序地从源端传送到目的端 包括传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP 该层的协议数据单元为段（Segment）,10,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,5 会话层（Session Layer） 负责会话的控制和同步,11,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,6 表示层（Presentation Layer） 对应用层数据进行编码与转换，提供数据的解码和编码，对传输

5、数据进行加密和解密，对数据进行压缩和解压。,12,计 算 机 组 网 技 术,1.1.2. OSI的分层模型,7 应用层（Application Layer） 该层为应用程序提供接口 常见的应用层协议包括：FTP、SMTP、Telnet协议等,13,计 算 机 组 网 技 术,1.1.3. OSI参考模型中的数据传输,14,计 算 机 组 网 技 术,1.2 TCP/IP参考模型,TCP/IP是在20世纪70年代作为美国国防部（DoD)研究项目的一部分提出来的，其目的想让分组在任何时间，任何情况下，从任何地方到达任何目标位置。 TCP/IP协议已成为计算机网络体系结构事实上的实际标准，已成为业

6、内公认的事实标准。,15,计 算 机 组 网 技 术,1.2.1 TCP/IP参考模型简介,1. TCP/IP参考模型,16,计 算 机 组 网 技 术,1.2.1 TCP/IP参考模型简介,2. 数据的封装和解封装,17,计 算 机 组 网 技 术,1.2.2 网络接口层,网络接口层又称为主机到网络层 该层定义了计算机和网络设备是如何访问物理介质，向另一台网络设备发送0、1比特流。 网络接口层与OSI参考模型中的物理层和数据链路层相对应，包括局域网和广域网技术。,18,计 算 机 组 网 技 术,1.2.3 网际互联层,网际互联层负责数据的传输 该层使用网络层地址，即IP地址来选择数据传输的

7、路径 网际互联层对应OSI参考模型的网络层,19,计 算 机 组 网 技 术,1.2.4 传输层,传输层对应于OSI参考模型的传输层，主要提供端到端的数据传输服务。 1. TCP协议 2. UDP协议 3. 端口号,20,计 算 机 组 网 技 术,1.2.4 传输层,1. TCP协议 TCP提供一种可靠的面向连接的数据传输服务 TCP通过三次握手机制、序列号、确认号和滑动窗口来实现可靠传输。,21,计 算 机 组 网 技 术,TCP “三次握手”,22,计 算 机 组 网 技 术,1.2.4 传输层,2. UDP协议 UDP是一种无连接、不可靠的传输层协议，数据报在发送过程中不需要建立连接。

8、 UDP不提供重传和流量控制机制，开销小，延迟少 UDP是音频、视频流和VoIP等实时性要求高的应用程序的首选,23,计 算 机 组 网 技 术,1.2.4 传输层,3. 端口号 端口是每个数据段内用于跟踪特定会话和所需目标服务的数字标识符。 TCP和UDP报头中的端口号字段占16位，端口编号的取值范围是从065535。 01023为公认端口，用于特定的应用程序。,24,计 算 机 组 网 技 术,TCP数据包的结构,25,计 算 机 组 网 技 术,1.2.5 应用层,HTTP协议 即超文本传输协议，是一种Internet的基本协议，用于传输WWW网页文件。 FTP协议 即文件传输协议，是一

9、种可靠的、面向连接的服务，用于客户端和服务器之间的文件传输。,26,计 算 机 组 网 技 术,1.2.5 应用层,TELNET协议 是远程登录协议，也称为远程终端访问协议，用于远程访问服务器和网络设备。 SMTP/POP协议 SMTP是简单邮件传送协议，用于传输邮件及其附件信息。 电子邮件客户端使用POP协议从电子邮件服务器接收电子邮件消息。常用的POP3指的是第三版邮局协议。,27,计 算 机 组 网 技 术,1.2.5 应用层,DNS 即域名服务器，负责将主机名连同域名转换为IP地址。 DHCP 即动态主机配置协议，主要作用是为客户机分配动态的IP地址、子网掩码、网关以及其它IP网络参数

10、，从而提供安全、可靠的TCP/IP网络配置。,28,计 算 机 组 网 技 术,1.2.6 TCP/IP模型和OSI模型的异同点,1. 相似点 都采用分层的结构 具有相似的传输层和网络层功能 2. 不同点 OSI模型上三层的功能与TCP/IP模型的应用层功能对应。 OSI模型的底下两层论述处理物理网络访问以及本地网络主机之间的比特传输。 TCP/IP模型基于实际制定的协议和标准，而OSI模型并没有实际的协议,29,计 算 机 组 网 技 术,1.3 计算机网络的分类,按照网络覆盖的的地理范围可分为 局域网、城域网和广域网； 按照网络所使用的传输技术可分为 广播式网络和点对点网络 按照网络的拓扑

11、结构可分为 星形、总线形、环形、树形和网状形等；,30,计 算 机 组 网 技 术,1.3.1 按网络的地理覆盖范围分类,1. 局域网 在一个有限的地理范围内进行资源共享和信息交换 覆盖范围一般在几公里以内。,31,计 算 机 组 网 技 术,1.3.1 按网络的地理覆盖范围分类,2.广域网 地理覆盖范围可以从几十公里到几千公里 利用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网将分布于不同地理位置的LAN互连起来,32,计 算 机 组 网 技 术,1.3.1 按网络的地理覆盖范围分类,3.城域网 覆盖的地理范围介于局域网与广域网之间，其范围可覆盖一个城市或几十千米内多个LAN。 目前，城域网以宽带光

12、传输网为平台，以TCP/IP协议为基础，通过网络互联设备，实现大量用户之间的数据、语音、图形和视频等多种信息传输的服务。,33,计 算 机 组 网 技 术,1.3.2 按网络传输技术分类,1. 广播式网络 所有联网的计算机都共享一个公共信道 局域网、城域网、广域网中的无线、卫星通信网络基本上采用广播式的通信技术 2. 点对点式网络 从源端到目的端可能存在多条路径，需要通过路由选择算法来选择最佳路径。 广域网基本上采用点对点的通信技术。,34,计 算 机 组 网 技 术,1.3.3 按拓扑结构分类,35,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.1 IP协议,36,计 算 机 组 网

13、 技 术,1.4 IP地址,1.4.2 IP报头的格式,37,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.3 IP地址的组成 IPv4协议的IP地址长度为4个字节，即32个二进制位。 将32位划分为四个八位字节，并将每个八位字节用十进制数表示，以小数点加以分隔，这种表示方法称为点分十进制记法（dotted decimal notation） 二进制形式的IP地址：11000000.10101000.00000000.00011001 点分形式的IP地址： 192 . 168 . 0 . 25,38,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.4 IP地址的分类,39,计 算

14、 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.5 公有和私有IP地址 RFC 1918在A、B 和C类每个类别中都保留数个私有地址范围,40,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.6 子网和子网划分 划分子网就是通把一个大的网络划分成更小更易管理的子网（subnet）每一个网络都有其自己的子网地址 A、B和C类网络地址默认的子网掩码为： A类地址的子网掩码为： B类地址的子网掩码为： C类地址的子网掩码为：,41,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,划分子网 根据要划分的子网数目，确定需向主机借的位数

15、, 2x -2 = 需划分的子网个数 , X为需向主机借的位数,42,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,例：将一个C类网络地址划分为6个子网，并确定各子网的子网地址及IP地址范围。,43,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,1.4.7 VLSM 可变长子网掩码（VLSM，Variable Length Subnet Mask）是指在同一个网络中可以使用不同的子网掩码。 只有支持VLSM的路由协议，如OSPF、EIGRP才能应用这种策略,44,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,VLSM划分子网示例,45,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,VLSM实例 有一个IP地址为/24的子网，需要为如图1-18所示的拓扑图用VLSM划分IP地址。其中路由器RA、RB和RC所连的LAN包含的主机数分别为30、20和10台主机，问如何划分，可以最大程度不浪费IP地址？,46,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地址,47,计 算 机 组 网 技 术,1.4 IP地