大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)

大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)大學(xué)計算機(jī)基礎(chǔ)tyutjsjjcb@126.com●太原理工大學(xué)理學(xué)院計算機(jī)基礎(chǔ)教學(xué)部FundamentalsofComputers第四章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)2什么是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)？它如何構(gòu)成？計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有哪些功能？為什么要使用網(wǎng)絡(luò)？什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？什么是網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)？怎樣構(gòu)建一個網(wǎng)絡(luò)？Internet上提供那些服務(wù)？……提出問題3

第一節(jié)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識 第二節(jié)局域網(wǎng) 第三節(jié)Internet

第四節(jié)信息的檢索與發(fā)布本章的主要內(nèi)容4本節(jié)內(nèi)容計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展網(wǎng)絡(luò)的定義及分類網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)OSI與TCP/IP參考模型網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

4.1網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識5從體系結(jié)構(gòu)來觀察，其發(fā)展可分為四個階段：以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互連具有層次化體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)新時代（Internet）4.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展6特征——共享主機(jī)軟硬件資源連接方式——本地或遠(yuǎn)程連接例如：美國通用汽車公司的GE網(wǎng)絡(luò)；美國飛機(jī)訂票系統(tǒng)SABRE-1（至今仍在使用）高速通訊線路…………TTTTTTTMMMMMMFEPCHOSTHOST：主機(jī)FEP：前端處理機(jī)M：Modern調(diào)制解調(diào)器

C：Concentrator集中器T：Terminal遠(yuǎn)程終端面向終端網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)圖面向終端的網(wǎng)絡(luò)（1960’s）7……………TTTTTTTTCCPHOSTHOST：主機(jī)CCP：通信控制處理機(jī)T：Terminal遠(yuǎn)程終端CCPCCPHOSTHOST

計算機(jī)—計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

多個終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)，形成了多主機(jī)為中心的網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機(jī)－終端”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C(jī)－主機(jī)”計算機(jī)—計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（1960’s末—1970’s中）8主機(jī)－主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變演變階段1通信任務(wù)從主機(jī)中分離，由通信控制處理機(jī)（CCP）完成CCP：處理主機(jī)之間通信任務(wù)的專用計算機(jī)CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT9由CCP組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)——通信子網(wǎng)，為主機(jī)提供信息傳輸服務(wù)建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機(jī)集合——資源子網(wǎng)，提供計算資源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子網(wǎng)兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)10在通信子網(wǎng)上可有多個資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)CCCHHH資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)HH11通信子網(wǎng)規(guī)模擴(kuò)大私有→社會公用公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)PSTN（公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)）優(yōu)點降低用戶系統(tǒng)成本提高通信線路利用率兼容性好公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT演變階段212廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA，DEC-DNA缺點：適用范圍：兼容性？技術(shù)壟斷：競爭？標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？國際標(biāo)準(zhǔn)OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI參考模型)OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型OSI規(guī)定了互聯(lián)計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信協(xié)議，遵從OSI協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信產(chǎn)品都可以互聯(lián)在一起，所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)就是具有標(biāo)準(zhǔn)化體系結(jié)構(gòu)的開放系統(tǒng)。今天，幾乎所有的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都遵從OSI標(biāo)準(zhǔn)，所組建的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)都遵守體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)則，不遵從的產(chǎn)品已逐步失去了市場。

事實上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)標(biāo)準(zhǔn)化過程的演變13

網(wǎng)絡(luò)新時代（Internet網(wǎng)絡(luò)）因特網(wǎng)的出現(xiàn)標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)時代的到來因特網(wǎng)是全球性的網(wǎng)絡(luò)豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅(qū)動力當(dāng)今計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展有幾個引人注目的方向：速度高速化：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)向高速化發(fā)展。傳輸內(nèi)容多樣化：從早期的數(shù)字、文本和程序等數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)向了圖形、圖像、聲音和視頻等多媒體信息。趨勢整合化：三網(wǎng)（電話網(wǎng)、有線電視網(wǎng)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）合一

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最終實現(xiàn)的目標(biāo)是5W的個人通信，即任何人（whoever）在任何時間(whenever)、任何地方(wherever)都可以和任何另外一個人(whomever)通過計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送任何信息(whatever)。144.1.2網(wǎng)絡(luò)定義及分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用通信設(shè)備、通信線路和網(wǎng)絡(luò)軟件，把地理上分散的多臺具有獨立工作能力的計算機(jī)（及其他智能設(shè)備）以相互共享資源（硬件、軟件和數(shù)據(jù)等）為目的而連接起來的一個系統(tǒng)。這有三層意思：一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中包含了多臺具有自主工作能力的計算機(jī)，這些計算機(jī)之間是相互連接的，所使用的通信手段可以是各式各樣，距離可遠(yuǎn)可近，連接所用的媒體可以是雙絞線、同軸電纜或光纖，甚至還可以是衛(wèi)星或其他無線信道；為了進(jìn)行信息資源的交換、共享或協(xié)同工作。15計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩部分構(gòu)成，通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)計算機(jī)間數(shù)據(jù)的通信，即信息的傳輸。通信子網(wǎng)覆蓋的地理范圍可能是很小的局部區(qū)域，如一棟大樓或一個房間；也有可能是覆蓋了幾千平方公里的一個區(qū)域。信息在通信子網(wǎng)中的傳輸方式可以是點對點的直接傳輸，也可以是從源出發(fā)經(jīng)過若干個中間設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)或交換而達(dá)到最終目的地。通信子網(wǎng)中除了傳輸介質(zhì)之外，還有許多諸如交換機(jī)（Switch）、路由器（Router）之類的通信設(shè)備。資源子網(wǎng)由通過通信子網(wǎng)互連在一起的計算機(jī)及智能設(shè)備組成，負(fù)責(zé)運行對信息進(jìn)行處理的應(yīng)用程序。它們是網(wǎng)絡(luò)中信息流動的源與宿，并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供可共享的硬件、軟件和信息資源，它們構(gòu)成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的。16局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)范圍：小，＜20KM，一棟樓房或一個單位內(nèi)部。傳輸技術(shù)：基帶，10-1000Mbps，延遲低，出錯率低（10-11）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線，環(huán)城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等，５—５０ｋｍ，一個城市傳輸技術(shù)：寬帶/基帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)范圍：大，＞100KM傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯率高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點到點按地域范圍分類17點對點傳播方式的網(wǎng)絡(luò)：由一對對機(jī)器間的多條鏈路構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)上的報文分組在信源和信宿之間可能需通過一臺或多臺中間設(shè)備進(jìn)行傳播。按通信傳播方式分類一般來說，局域性網(wǎng)絡(luò)使用廣播方式；廣域性網(wǎng)絡(luò)使用點對點方式。廣播方式網(wǎng)絡(luò)：

僅有一條通道，由網(wǎng)絡(luò)上所有的計算機(jī)共享。在網(wǎng)絡(luò)中信息傳播的方式是不同的。18我們可以把網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)以及各種設(shè)備都看作為一個“點”，而連接各種設(shè)備的電纜看作為“線”，這樣點和線的不同組合形式就構(gòu)成了不同的集合圖形，這種集合圖形稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線型（Bus）所有節(jié)點掛接到一條總線上；需要有介質(zhì)訪問控制協(xié)議以防止沖突。星型（Star）有一個中心節(jié)點，其它節(jié)點與其構(gòu)成點到點連接。樹型（Tree）一個根結(jié)點、多個中間分支節(jié)點和葉子節(jié)點構(gòu)成。環(huán)形（Ring）所有節(jié)點連接成一個閉合的環(huán)，結(jié)點之間為點到點連接。網(wǎng)狀（Mesh）網(wǎng)中節(jié)點實現(xiàn)點對點的連接。4.1.3網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)19網(wǎng)絡(luò)通信一步到位固然簡單，但如果遇到不同類型的網(wǎng)絡(luò)、不同類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、不同的數(shù)據(jù)格式怎么處理？網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)也可以規(guī)定：凡遇到不一致的通信，統(tǒng)統(tǒng)都不處理。那樣，豈不是受到太多的限制嗎？怎么辦？

網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)就是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的總體規(guī)劃，通過它來指導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組建、實施和運行。4.1.4網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)20

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)定義了一個框架，它使這些用不同媒介連接起來的不同設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在不同的應(yīng)用環(huán)境下實現(xiàn)互操作性，并滿足各種業(yè)務(wù)的需求。這個框架實際上構(gòu)造了一種異質(zhì)性的“生存空間”——任何廠商的任何產(chǎn)品、以及任何技術(shù)只要遵守這個空間的行為規(guī)則，就能夠在其中生存并發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)解決異質(zhì)性問題采用的是分層方法——把復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)問題劃分為若干個較小的、單一的問題，在不同層上予以解決。把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能劃分成定義明確的層次，并規(guī)定對等實體間的通信協(xié)議及相鄰層之間的接口和服務(wù)，這就是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)的分層體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)21網(wǎng)絡(luò)協(xié)議什么是協(xié)議？

協(xié)議是一種約定，用以確保交流各方清晰地表達(dá)思想。什么是網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？

為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)被稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(Protocol)。協(xié)議精確地規(guī)定了在網(wǎng)絡(luò)通信中使用的各種控制信息的格式、意義以及各種事件出現(xiàn)的先后順序。22HiHiGot

thetime?2:00TCPconnectionreq.TCPconnectionreply.Get/index.htm<file>time人的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議之間的對比23一個功能完備的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要制定一整套復(fù)雜的協(xié)議集；對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來說，最好的組織方式是層次結(jié)構(gòu)模型；計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是按照層次結(jié)構(gòu)模型來組織的；網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(NetworkArchitecture)。24

1.各層之間相互獨立；

2.各層都可以采用最合適的技術(shù)來實現(xiàn)；

3.靈活性好；

4.易于實現(xiàn)和維護(hù)；

5.有利于促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化；

層次結(jié)構(gòu)的優(yōu)點25OSI/RM國際標(biāo)準(zhǔn)的正式文本是ISO7498OSI體系結(jié)構(gòu)將網(wǎng)絡(luò)的不同功能劃分為7層。應(yīng)用層Application表示層Presentation會話層Session傳輸層Transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡(luò)層Network7654321處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)表示主機(jī)間通信端到端的連接尋址和最短路徑介質(zhì)訪問（接入）二進(jìn)制傳輸PleaseDoNotThrowSausagePizzaAway開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）26N層協(xié)議P層協(xié)議L層協(xié)議P層協(xié)議L層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層(DL)N層協(xié)議T層協(xié)議S層協(xié)議P層協(xié)議A層協(xié)議應(yīng)用層(A)表示層(P)會話層(S)傳輸層(T)網(wǎng)絡(luò)層(N)物理層(PH)數(shù)據(jù)鏈路層(DL)應(yīng)用層(A)表示層(P)會話層(S)傳輸層(T)網(wǎng)絡(luò)層(N)物理層(PH)DLNPHDLNPH通信子網(wǎng)端開放系統(tǒng)端開放系統(tǒng)

開放系統(tǒng)互連參考模型傳輸層是第一個端對端，即主機(jī)到主機(jī)的通信。用戶利用傳輸層提供的服務(wù)可以直接進(jìn)行端到端的數(shù)據(jù)傳輸，能確保數(shù)據(jù)可靠、順序、無錯地從一個端口傳輸?shù)搅硪粋€端口。表示層是OSI的翻譯器，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和加密應(yīng)用層提供用戶應(yīng)用程序的接口和支持用戶應(yīng)用程序的服務(wù)及對網(wǎng)絡(luò)的一般訪問。

會話層在發(fā)送和接收節(jié)點之間建立和保持通信鏈接。是主機(jī)上進(jìn)程到進(jìn)程層次上的通信，會話層組織并同步進(jìn)程間的對話。27N層協(xié)議P層協(xié)議L層協(xié)議P層協(xié)議L層協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層(DL)N層協(xié)議T層協(xié)議S層協(xié)議P層協(xié)議A層協(xié)議應(yīng)用層(A)表示層(P)會話層(S)傳輸層(T)網(wǎng)絡(luò)層(N)物理層(PH)數(shù)據(jù)鏈路層(DL)應(yīng)用層(A)表示層(P)會話層(S)傳輸層(T)網(wǎng)絡(luò)層(N)物理層(PH)DLNPHDLNPH通信子網(wǎng)端開放系統(tǒng)端開放系統(tǒng)

開放系統(tǒng)互連參考模型主要包括了網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，如電纜及其接口部件、連接器、轉(zhuǎn)發(fā)器等。其作用就是從一個節(jié)點到另一個節(jié)點的物理媒體上，傳輸原始的數(shù)據(jù)比特流。網(wǎng)絡(luò)層關(guān)心的是通信子網(wǎng)的運行與控制，主要任務(wù)是：如何將數(shù)據(jù)從發(fā)送方傳送到接收方，即在通信子網(wǎng)中進(jìn)行路由（routing）選擇。網(wǎng)絡(luò)層通過對發(fā)送優(yōu)先權(quán)、網(wǎng)絡(luò)擁塞程度、服務(wù)質(zhì)量以及可選路由的花費等的綜合考慮來決定：從一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點Ａ到另一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點Ｂ的最佳路徑。數(shù)據(jù)鏈路層從網(wǎng)絡(luò)層接收到的數(shù)據(jù)后將其分割成特定的可被物理層傳輸?shù)膸?，同時通過校驗、確認(rèn)和反饋重發(fā)等手段將原始的物理連接改造成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路。28

OSI/RM太復(fù)雜，不實用

TCP協(xié)議、IP協(xié)議都不是OSI標(biāo)準(zhǔn)，但它們是目前最流行的商業(yè)化的協(xié)議，并被公認(rèn)為當(dāng)前的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或“事實上的標(biāo)準(zhǔn)”。TCP/IP參考模型與協(xié)議29

1.開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，可以免費使用，并且獨立于特定的計算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)；

2.獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，更適用于互連網(wǎng)中；

3.統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP

設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的地址；

4.標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議，可以提供多種可靠的用戶服務(wù);

TCP/IP協(xié)議特點：30局域網(wǎng)是在同一地點經(jīng)傳輸介質(zhì)連在一起的一組計算機(jī)集合。本節(jié)主要內(nèi)容:

局域網(wǎng)概述

CSMA/CD協(xié)議以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連4.2局域網(wǎng)（LAN）31有限的覆蓋范圍，通常在幾公里以內(nèi)。高傳輸速率和低誤碼率。通常歸屬于一個單位或部門基于微型計算機(jī)組成，工作側(cè)重于共享信息的處理。SwitchServerfarmhubstationshubstationshubstations局域網(wǎng)的特點:32局域網(wǎng)典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型:所有結(jié)點都直接連接到共享信道星型

:所有結(jié)點都連接到中央結(jié)點環(huán)型

:結(jié)點通過點到點鏈路與相鄰結(jié)點連接BusABCCStarABCARingADCBT33

服務(wù)器：提供各種各樣的服務(wù) 客戶機(jī)：獨立計算機(jī) 通信介質(zhì) 網(wǎng)絡(luò)連接部件 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)NOS局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)硬件網(wǎng)絡(luò)軟件

局域網(wǎng)的組成34在OSI模型中，高層協(xié)議（網(wǎng)絡(luò)層以上）的具體實現(xiàn)其實和網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)是無關(guān)的，因此我們在討論LAN的體系結(jié)構(gòu)時，只需對OSI模型的低層進(jìn)行比較及描述。IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）于1980年初成立了802委員會，專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化方面的工作，制定了IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)已被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局ANSI接納為美國國家標(biāo)準(zhǔn)，并于1984年3月被ISO定為國際標(biāo)準(zhǔn)，即ISO8802。局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)與802.2項目35IEEE802標(biāo)準(zhǔn)完全遵循ISO/OSI參考模型的原則。它主要描述了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中最低兩層------物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的功能以及與網(wǎng)絡(luò)層的接口服務(wù)。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中把數(shù)據(jù)鏈路層分成了兩個子層：介質(zhì)訪問控制層MAC（MediaAccessControl）邏輯鏈路控制層LLC（LogicalLinkControl）遵循把與硬件相關(guān)的部分和無關(guān)的部分分離的原則，從而使LAN體系結(jié)構(gòu)能適應(yīng)多種傳輸媒體，換而言之，就是在LLC不變的條件下，只需更換MAC子層便可適應(yīng)不同的媒體及訪問形式。IEEE802標(biāo)準(zhǔn)簡介36連接單元接口（AUI）應(yīng)用層表示層會話層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層媒體相關(guān)接口MDILLCMAC物理收發(fā)信號PLS傳輸介質(zhì)連接設(shè)備（PMA）物理傳輸介質(zhì)物理層數(shù)據(jù)鏈路層媒體訪問單元（MAU）LLC服務(wù)訪問點（SAP）高層協(xié)議IEEE802局域網(wǎng)參考模型不涉及具體的傳輸介質(zhì)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，描述了LLC對網(wǎng)絡(luò)層、MAC子層及LLC子層本身管理功能的服務(wù)規(guī)范。它的任務(wù)是在MAC子層的支持下將LLC數(shù)據(jù)幀從源點透明地傳送到目的站點，

MAC的主要任務(wù)是將傳輸介質(zhì)的頻帶有效地、合理地分配給LAN的各個站點。對不同種類的傳輸介質(zhì)，制定了若干個不同的介質(zhì)訪問控制方法，如CSMA/CD、TokenPassing、TokenBus等等，這也意味著同一個LLC子層能與采用任一種介質(zhì)訪問控制方法的MAC子層配合工作。IEEE802局域網(wǎng)參考模型37

IEEE802標(biāo)準(zhǔn)的組成

數(shù)據(jù)鏈路層（LLC）

物理層802.3CSMA/CD802.4令牌總線802.5令牌環(huán)802.11無線網(wǎng)802.1B網(wǎng)際互連802.2邏輯鏈路控制子層

（MAC）網(wǎng)絡(luò)層綜述和體系結(jié)構(gòu)802.1AIEEE802標(biāo)準(zhǔn)之間的關(guān)系

在IEEE802標(biāo)準(zhǔn)中沒有定義網(wǎng)絡(luò)層以及更高的層次。在實際當(dāng)中，局域網(wǎng)的高層功能主要由具體的操作系統(tǒng)以及TCP/IP（Novell網(wǎng)絡(luò)中是SPX/IPX）協(xié)議來實現(xiàn)。38局域網(wǎng)使用廣播信道(多路訪問信道，隨機(jī)訪問信道)，多個站點共享同一信道。問題：如何解決廣播信道站點對信道的爭用？解決信道爭用的協(xié)議稱為介質(zhì)訪問控制(MediumAccessControl)協(xié)議。

載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetect

令牌傳遞(TokenPassing)

TokenRing TokenBus FDDI(雙環(huán))LAN中的介質(zhì)訪問控制方法39用于IEEE802.3（以太網(wǎng)）工作原理：發(fā)送前先監(jiān)聽信道是否空閑，若空閑則立即發(fā)送數(shù)據(jù)。在發(fā)送時，邊發(fā)邊繼續(xù)監(jiān)聽。若監(jiān)聽到?jīng)_突，則立即停止發(fā)送。等待一段隨機(jī)時間（稱為退避）以后，再重新嘗試。歸結(jié)為四句話：發(fā)前先偵聽，空閑即發(fā)送，邊發(fā)邊檢測，沖突時退避。CSMA/CD

帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問40CSMA/CD協(xié)議

1―堅持型若監(jiān)聽到信道“空閑”，則立即發(fā)送；若監(jiān)聽到信道“忙”，則繼續(xù)監(jiān)聽，一旦“空閑”，立即發(fā)送；若檢測到?jīng)_突發(fā)生，則等待一個隨機(jī)時間段后再繼續(xù)監(jiān)聽。 非堅持型若監(jiān)聽到信道“空閑”，則準(zhǔn)備就緒的站點立即發(fā)送數(shù)據(jù)幀；若監(jiān)聽到信道“忙”或發(fā)生沖突，則等待一個隨機(jī)時間段后再監(jiān)聽。

P―堅持型當(dāng)就緒站點監(jiān)聽到信道“空閑”，則以概率P立即發(fā)送出去；而以概率（1-P）推遲一個時間槽，然后繼續(xù)監(jiān)聽信道。若監(jiān)聽到信道“忙”，則等待下一個時間槽開始時繼續(xù)監(jiān)聽，開始新一輪的算法判斷。41以太網(wǎng)是應(yīng)用最廣、發(fā)展最成熟的一種LAN。遵循IEEE802.3協(xié)議的局域網(wǎng)，我們稱之為以太網(wǎng)或802.3局域網(wǎng)。

以太網(wǎng)特點：兼容性好、技術(shù)成熟、速度快標(biāo)準(zhǔn)化程度高價格低行業(yè)認(rèn)可按照數(shù)據(jù)的傳輸速率來劃分以太網(wǎng)：傳輸速率為10Mb/s的以太網(wǎng)稱之為傳統(tǒng)以太網(wǎng)速率為100Mb/s的稱之為快速以太網(wǎng)速率為1000Mb/s的稱為千兆以太網(wǎng)。以太網(wǎng)使用CSMA/CD介質(zhì)訪問控制協(xié)議，傳統(tǒng)以太網(wǎng)有四種傳輸介質(zhì)：10Base5、10Base2、10Base-T和10Base－F以太網(wǎng)（Ethernet）4210Base5粗同軸電纜10Base2細(xì)同軸電纜10BaseT雙絞線10BaseFMMF光纜100BaseT雙絞線100BaseFMMF/SMF1000BaseX屏蔽短雙絞線/MMF/SMF1000BaseT雙絞線數(shù)據(jù)率（Mbps）基帶或?qū)拵ase，Broad段最大長度（百米）或介質(zhì)類型（T，F(xiàn)，X）10

Base

5以太網(wǎng)的物理層43在以太網(wǎng)中無論使用什么樣的傳輸介質(zhì)，都要遵循IEEE802.3MAC的幀格式。字節(jié)712或62或62≥0≥04幀起始定界字段目的地址源地址長度LLCDATA填充FCS前導(dǎo)1010101010101011接受方和發(fā)送方的MAC地址數(shù)據(jù)字段中的字節(jié)數(shù)幀檢驗序列循環(huán)冗余碼有效幀：最短長度為64個字節(jié)MAC幀44MAC地址又稱為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備物理地址，簡稱為物理地址，它是網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中一個硬件設(shè)備的標(biāo)識符。

IEEE802.3中規(guī)定的MAC地址是一個長度為6字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)。

MAC地址的前3個字節(jié)（高24位）由IEEE（國際電工組織）統(tǒng)一分配給廠商，低24位由廠商分配給每一塊網(wǎng)卡。由于廠商在生產(chǎn)時通常已將MAC地址固化在設(shè)備中，因此，MAC地址也稱為硬件地址。網(wǎng)卡的MAC地址可以認(rèn)為就是該網(wǎng)卡所在站點的MAC地址。（ipconfig/all命令可以查看本機(jī)的MAC地址信息，也稱physicalAddress）。MAC地址45路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6路由器由于同時連接到兩個網(wǎng)絡(luò)上，因此它有兩塊網(wǎng)卡和兩個硬件地址。網(wǎng)卡上的硬件地址46Internet是一個具體的網(wǎng)絡(luò)實體，沒有特定的網(wǎng)絡(luò)疆界，泛指通過網(wǎng)關(guān)連接起來的網(wǎng)絡(luò)集合，即一個由各種不同類型和規(guī)模的獨立運行與管理的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)組成的全球范圍的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。組成Internet的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，包括局域網(wǎng)(LAN)、城域網(wǎng)(MAN)以及大規(guī)模的廣域網(wǎng)(WAN)等。這些網(wǎng)絡(luò)通過普通電話線、高速率專用線路、衛(wèi)星、微波和光纜等通訊線路，把不同國家的大學(xué)、公司、科研機(jī)構(gòu)和政府等組織的網(wǎng)絡(luò)資源連接起來，從而進(jìn)行通信和信息交換，實現(xiàn)資源共享。

Internet網(wǎng)絡(luò)互連采用的基本協(xié)議是TCP/IP協(xié)議。4.3Internet47TCP/IP與OSI參考模型的對應(yīng)關(guān)系Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等TCP/IP支持所有標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)鏈路層和物理層協(xié)議應(yīng)用層表示層會話層傳輸層物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層7654321OSI參考模型應(yīng)用層傳輸層子網(wǎng)層網(wǎng)際層TCP/IP概念層次48●IP●ICMP●ARP●RARPTCP/IP網(wǎng)際層的四個主要協(xié)議應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)際層物理層數(shù)據(jù)鏈路層IP（InternetProtocol）本層提供無連接的傳輸服務(wù)（不保證送達(dá),不保序）,本層的主要功能是尋找一條能夠把數(shù)據(jù)報送到目的地的路徑。通過IP地址標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的各種物理設(shè)備，數(shù)據(jù)分段和重新組裝，把相互獨立的局域網(wǎng)連接在一起。

ICMP（InternetControlMessageProtocol）提供控制和傳遞消息的功能；

ARP（AddressResolutionProtocol）為已知的IP地址確定相應(yīng)的MAC地址；

RARP（ReverseAddressResolutionProtocol）根據(jù)MAC地址確定相應(yīng)的IP地址。49應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)際層TCPUDP傳輸層提供了兩種傳輸協(xié)議物理層數(shù)據(jù)鏈路層TransmissionControlProtocol傳輸控制協(xié)議，面向連接的服務(wù)UserDatagramProtocol無連接用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議傳輸層50TCP/IP與應(yīng)用層應(yīng)用層協(xié)議支持了文件傳輸、電子郵件、遠(yuǎn)程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用。文件傳輸

●FTP、TFTP、NFS電子郵件

●SMTP、POP3WWW應(yīng)用

●HTTP遠(yuǎn)程登錄

●Telnet、rlogin網(wǎng)絡(luò)管理

●SNMP域名系統(tǒng)

●DNS應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層物理層數(shù)據(jù)鏈路層51如何訪問因特網(wǎng)？——接入技術(shù)ISP（InternetServerProduct）Internet服務(wù)提供商是用戶進(jìn)入Internet的入口點。問題:用戶采用什么設(shè)備、什么樣的方式連接到ISP？或者如何連接主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)邊緣路由器?三類用戶：家庭用戶訪問網(wǎng)絡(luò)單位用戶訪問網(wǎng)絡(luò)(學(xué)校,公司)移動用戶訪問網(wǎng)絡(luò)52ISP所提供的電話中繼線數(shù)目決定著用戶連接的成功率。通過調(diào)制解調(diào)器接入53數(shù)據(jù)通信子網(wǎng)：ISDN，ADSL，DDN，X.25與幀中繼通過局域網(wǎng)接入54因特網(wǎng)移動用戶訪問網(wǎng)絡(luò)基站移動主機(jī)主要是指將移動接入設(shè)備（筆記本電腦、PDA、手機(jī)等）通過全球移動通信系統(tǒng)GSM（GlobalSystemforMobileCommunication）和CDMA聯(lián)入到Internet中。無線局域網(wǎng):無線電頻譜代替了電纜廣域無線訪問CDPD:通過蜂窩無線網(wǎng)絡(luò)訪問ISP的路由器55IP地址IP地址是Internet中用來標(biāo)識主機(jī)以及通信設(shè)備的一種邏輯地址。IP網(wǎng)絡(luò)中每臺主機(jī)都必須有一個惟一的IP地址。IP是層次性地址：網(wǎng)絡(luò)號+主機(jī)號。網(wǎng)絡(luò)號用來標(biāo)識不同的網(wǎng)絡(luò)，而主機(jī)號用來標(biāo)識同一個網(wǎng)絡(luò)中的不同主機(jī)。因特網(wǎng)上的IP地址具有全球唯一性(由國際網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC（NetworkInformationCenter）分配和管理的。)。32位二進(jìn)制數(shù)，4個字節(jié)，常用點分十進(jìn)制標(biāo)記法：如00001010000000100000000000000001記為IP地址劃分為五類：A-E類，常用的為A、B、C類56017152331071523310網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)

主機(jī)

主機(jī)10網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)

主機(jī)0127152331110網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)

網(wǎng)絡(luò)

主機(jī)0123311110

多目的廣播地址（28位）012343111110

實驗使用（27位）A類地址B類地址C類地址D類地址E類地址

網(wǎng)絡(luò)號

主機(jī)號57

地址類型特征位值網(wǎng)絡(luò)號位數(shù)可包容網(wǎng)絡(luò)數(shù)主機(jī)號位數(shù)可包容主機(jī)數(shù)地址范圍A類07位126個(27-2)24位1,677,214(224-2)

～

55B類1014位16,382個(214-2)16位65,534(216-2)

～

55C類11021位2,097,150個(221-2)8位254(28-2)

～

55IP地址分類58D類地址是一種群組地址。一般的IP通信是對每個IP地址進(jìn)行的，而使用D類地址，單個信息可以有選擇地發(fā)送給群組內(nèi)的所有計算機(jī)。它的范圍在

～

55D類地址的特征是前4位數(shù)是1110。如某個地區(qū)的消防站都被賦于一個D類地址，當(dāng)發(fā)生火警時，可將信息發(fā)送到相應(yīng)的D類地址，以實現(xiàn)快速的通信聯(lián)系。

E類地址是保留的地址，E類地址的前5位是11110。它的范圍在

～

55。E類地址不用于實際的工作環(huán)境，主要用于實驗使用。59A、B、C三類地址總共可以有3,724,541,700臺主機(jī)。目前已經(jīng)提出IP地址不夠用的問題。出路是新的IP協(xié)議：IPv6。IPv6地址采用128位二進(jìn)制數(shù)；采用16位數(shù)的形式來書寫，即寫成8個4位十六進(jìn)制數(shù)。4位十六進(jìn)制數(shù)之間用‘：’號隔開。60Internet提供的服務(wù)本節(jié)要點：遠(yuǎn)程登錄Telnet電子郵件E-MAILFTP服務(wù)WWW服務(wù)DNS服務(wù)61遠(yuǎn)程登錄：將用戶計算機(jī)與遠(yuǎn)程主機(jī)連接起來，并作為該遠(yuǎn)程主機(jī)的終端來使用?；赥elnet協(xié)議且使用Telnet命令進(jìn)行遠(yuǎn)程登錄，故稱為Telnet遠(yuǎn)程登錄。用戶必須在這個遠(yuǎn)程主機(jī)上擁有合法的帳號和相應(yīng)的密碼，否則遠(yuǎn)程主機(jī)將會拒絕登錄。公眾Telnet服務(wù)，只是知道遠(yuǎn)程主機(jī)的地址，無需密碼就能登錄到這個遠(yuǎn)程主機(jī)上。

遠(yuǎn)程登錄62電子郵件是人們在Internet上最先使用的服務(wù)。電子郵件系統(tǒng)有它自己的獨特之處：方便性、快捷性、廉價Internet的電子郵件地址由兩部分組成：用戶名（或別名）和郵箱所在的郵件服務(wù)器的主機(jī)域名，中間用“@”隔開，如下所示：

用戶名@主機(jī)域名如

LZQ@電子郵件（E-mail）63SMTP發(fā)送服務(wù)器POP3接收服務(wù)器電子郵件服務(wù)器信箱信箱信箱郵件服務(wù)器中包含了眾多用戶的電子信箱，電子信箱實質(zhì)上是郵件服務(wù)提供機(jī)構(gòu)在服務(wù)器的硬盤上為用戶開辟的一個專用存儲空間。處理電子郵件的計算機(jī)，稱為郵件服務(wù)器，郵件服務(wù)器包括發(fā)送郵件服務(wù)器和接收郵件服務(wù)器。64發(fā)送方使用SMTP協(xié)議接收方使用POP3協(xié)議電子郵件收發(fā)示意POP3接收方信箱信箱InternetSMTP發(fā)送方發(fā)送郵件服務(wù)器接收郵件服務(wù)器65文件傳輸協(xié)議（FileTransferProtocol，F(xiàn)TP）是一個用于簡化IP網(wǎng)絡(luò)上主機(jī)之間文件傳送的協(xié)議。采用FTP協(xié)議可使Internet用戶高效地從網(wǎng)上的FTP服務(wù)器下載（download）大信息量的數(shù)據(jù)文件，將遠(yuǎn)程主機(jī)上的文件拷貝到自己的計算機(jī)上，也可以將本機(jī)上的文件上傳（upload）到遠(yuǎn)程主機(jī)上，達(dá)到資源共享的目的。FTPFTP服務(wù)器FTP客戶機(jī)上載下載Internet文件傳輸協(xié)議FTP66FTP服務(wù)器包括匿名FTP服務(wù)器和非匿名FTP服務(wù)器兩類。匿名FTP服務(wù)器是任何用戶都可以自由訪問的FTP服務(wù)器，當(dāng)用戶登錄時，使用“anonymous”（匿名）用戶名和一個任意的口令就可以訪問了。非匿名FTP服務(wù)器，用戶必須首先獲得該服務(wù)器系統(tǒng)管理員分配的用戶名和口令，才能登錄和訪問（例如，作業(yè)服務(wù)器）。FTP服務(wù)器67萬維網(wǎng)WWW是WorldWideWeb的簡稱，是Internet發(fā)展中的一個非常重要的里程碑。W