第3章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

第3章網(wǎng)絡(luò)技術(shù)3.1計算機網(wǎng)絡(luò)3.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議3.3TCP/IP協(xié)議13.1計算機網(wǎng)絡(luò)3.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)是利用通信線路將地理位置分散的、具有獨立功能的許多計算機系統(tǒng)連接起來，按照某種協(xié)議進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)資源共享的信息系統(tǒng)。23.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第一階段，以單計算機為中心的聯(lián)機網(wǎng)絡(luò)3第二階段：計算機通信網(wǎng)絡(luò)4第三階段：計算機－計算機網(wǎng)絡(luò)53.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的功能1.資源共享充分利用計算機資源是組建計算機網(wǎng)絡(luò)的重要目的之一。資源共享除了共享硬件資源外，還包括共享數(shù)據(jù)和軟件資源。資源共享使得網(wǎng)絡(luò)中分散的資源能夠互通有無，大大地提高了資源利用率。2.數(shù)據(jù)通信的能力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各計算機能快速可靠地相互傳遞數(shù)據(jù)及信息，根據(jù)需要可以對這些數(shù)據(jù)進行分散。63.均衡負載互相協(xié)作通過網(wǎng)絡(luò)可以緩解用戶資源缺乏的矛盾，使各資源的“忙”與“閑”得到合理調(diào)整，例如當某臺計算機的計算任務很重時，可以通過網(wǎng)絡(luò)將某些任務傳送給空閑的計算機去處理。4.分布處理在計算機網(wǎng)絡(luò)中，用戶可以根據(jù)問題的性質(zhì)，選擇網(wǎng)內(nèi)最合適的資源來處理，使問題得到快速而經(jīng)濟的解決。5.提高計算機的可靠性計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能實現(xiàn)對差錯信息的重發(fā)，從而增強了可靠性。提高可靠性還表現(xiàn)在計算機網(wǎng)絡(luò)中的各臺計算機可以通過網(wǎng)絡(luò)彼此互為后備機。73.1.4計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.用戶子網(wǎng)：負責數(shù)據(jù)處理，向用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務；包括主計算機、終端、通信控制設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)外設(shè)及各種軟件組成。2.通信子網(wǎng)：有節(jié)點處理器、通信線路及駐留在這些設(shè)備中的軟件組成，完成全網(wǎng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。893.1.5計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1.按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類：⑴局域網(wǎng)（LAN：Localareanetwork）連接方式：一般是有線，目前出現(xiàn)了無線局域網(wǎng)。通信距離：10公里以內(nèi)。傳輸速率：傳輸速率高，通常從幾百Kb/s到100Mb/s，甚至更高。局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展迅速，各種提速設(shè)備不斷產(chǎn)生。10⑵城域網(wǎng)（MAN：Metropolitanareanetwork）連接方式：與局域網(wǎng)類似。通信距離：10至100公里的區(qū)域。城域網(wǎng)設(shè)計的目的是耍滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機關(guān)、公司的多個局域網(wǎng)互聯(lián)的需求，以實現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。

11⑶廣域網(wǎng)（WAN：Wideareanetwork）廣域網(wǎng)又叫遠程網(wǎng)，它所覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里。廣域網(wǎng)覆蓋一個國家、地區(qū)或橫跨幾個洲，形成國際性的遠程網(wǎng)絡(luò)，廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)主要使用分組變換技術(shù)。廣域網(wǎng)的通信子網(wǎng)可以利用公用分組變換網(wǎng)、衛(wèi)星通信網(wǎng)和無線分組變換網(wǎng)，它將分布在不同地區(qū)的計算機系統(tǒng)互聯(lián)起來，達到資源共用的目的。122.按通信方式分類⑴點對點傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以點到點的方式在計算機或通信設(shè)備中傳輸。⑵廣播式傳輸網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在共用通信介質(zhì)線路中傳輸。133.1.6計算機網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)所謂“拓撲”就是拓撲學中一種研究與大小形狀無關(guān)的點、線特性的方法。就網(wǎng)絡(luò)而言，拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把工作站、服務器等網(wǎng)絡(luò)單元抽象為“結(jié)點”，把網(wǎng)絡(luò)中的電纜等通信介質(zhì)抽象為“線”。這樣，從拓撲學的觀點看計算機網(wǎng)絡(luò)就變成了點和線組成的幾何圖形，我們稱它為網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。141.星型拓撲結(jié)構(gòu)星型網(wǎng)是以中央結(jié)點為中心與各結(jié)點連接而組成的，各結(jié)點與中央結(jié)點通過點與點方式連接。15星型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點星型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，便于管理、集中控制，組網(wǎng)容易，網(wǎng)絡(luò)延遲時間短，誤碼率低，故障診斷、隔離容易，訪問協(xié)議簡單；星型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：網(wǎng)絡(luò)共享能力較差，通信線路利用率不高，擴展困難，對中央節(jié)點的依賴性強。162.環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)形網(wǎng)中各結(jié)點通過環(huán)路接口連在一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中。17環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)點是：信息在網(wǎng)絡(luò)中沿固定方向流動，兩個結(jié)點間僅有唯一的通路，大大簡化了路徑選擇的控制；某個結(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性較高，同時當網(wǎng)絡(luò)確定時，其延時固定、實時性強；環(huán)形網(wǎng)的缺點是由于信息是串行穿過多個結(jié)點環(huán)路接口，當結(jié)點過多時，使網(wǎng)絡(luò)響應時間變長、影響傳輸效率，同時由于環(huán)路封閉、擴充不方便，而且故障診斷、網(wǎng)絡(luò)重新配置較困難。183.總線拓撲結(jié)構(gòu)用一條稱為總線的中央主電纜，以線性方式將工作站連接起來的布局方式，稱為總線型拓撲。19總線拓撲的優(yōu)缺點總線拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單靈活、安裝使用方便、非常便于擴充，可靠性高、設(shè)備量少、價格低、共享資源能力強；總線拓撲結(jié)構(gòu)的缺點是通信介質(zhì)或中間某一接口出現(xiàn)故障，整個網(wǎng)絡(luò)隨即癱瘓。203.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（protocol）3.1.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的定義網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)服務器、計算機及交換機、路由器、防火墻等）之間通信規(guī)則的集合，它規(guī)定了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。

213.1.2OSI模型

OSI模型，即開放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型(OpenSystemInterconnection)，是國際標準化組織(ISO)提出的一個試圖使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標準框架，簡稱OSI。OSI將計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)(architecture)劃分為以下七層

22231.物理層

物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。物理層的媒體包括架空明線、平衡電纜、光纖、無線信道等。通信用的互連設(shè)備指DTE和DCE間的互連設(shè)備。物理層主要功能是為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路和傳輸數(shù)據(jù)。242.數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層在物理層之上，其目的是：屏蔽物理層的特征，面向網(wǎng)絡(luò)提供一條無差錯、高可靠性的傳輸鏈路，確保點對點數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡恼_性。鏈路層的主要功能一是為網(wǎng)絡(luò)層提供數(shù)據(jù)傳送服務，二是數(shù)據(jù)鏈路的建立，拆除，對數(shù)據(jù)的檢錯，糾錯。253.網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層是管理和控制制通信子網(wǎng)的關(guān)鍵層次，其主要功能是：路由的選擇和中繼、擁擠控制、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。264.傳輸層傳輸層匯聚下三層的功能，向高層（會話層）實體提供完整的、無差錯的、透明的、可按明尋址的、高效低費的通用數(shù)據(jù)通信服務，提供建立、維護和拆除傳送連接的功能，并在網(wǎng)絡(luò)層提供的網(wǎng)絡(luò)服務中選擇一種最合適的服務，從而起到承上啟下的作用。275.會話層會話層提供的服務可使應用建立和維持會話，并能使會話獲得同步。會話層使用校驗點可使通信會話在通信失效時從校驗點繼續(xù)恢復通信。這種能力對于傳送大的文件極為重要。主要的功能是對話管理，數(shù)據(jù)流同步和重新同步。

286.表示層這一層主要解決用戶信息的語法表示問題。它將欲交換的數(shù)據(jù)從適合于某一用戶的抽象語法，轉(zhuǎn)換為適合于OSI系統(tǒng)內(nèi)部使用的傳送語法。即提供格式化的表示和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)服務。數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮，加密和解密等工作都由表示層負責。297.應用層應用層向應用程序提供訪問網(wǎng)絡(luò)/OSI的接口服務。應用層的主要功能：文件傳輸，訪問和管理、虛擬終端協(xié)議(VTP)、電子郵件服務。具有應用層功能的協(xié)議：FTP、SMTP、POP。303.3TCP/IP

TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)的簡寫，中文譯名為傳輸控制協(xié)議/互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議）協(xié)議是Internet最基本的協(xié)議，簡單地說，就是由底層的IP協(xié)議和TCP協(xié)議組成的。313.3.1IP協(xié)議IP（InternetProtocol）：因特網(wǎng)協(xié)議。IP協(xié)議規(guī)定了數(shù)據(jù)傳輸時的基本單元和格式。如果比作貨物運輸，IP協(xié)議規(guī)定了貨物打包時的包裝箱尺寸和包裝的程序。除了這些以外，IP協(xié)議還定義了數(shù)據(jù)包的遞交辦法和路由選擇。同樣用貨物運輸做比喻，IP協(xié)議規(guī)定了貨物的運輸方法和運輸路線。

323.3.2TCP協(xié)議IP協(xié)議中定義的傳輸是單向的，也就是說發(fā)出去的貨物對方有沒有收到我們是不知道的。就好像8毛錢一份的平信一樣。那對于重要的信件我們要寄掛號信怎么辦呢？TCP協(xié)議就是幫我們寄“掛號信”的。TCP協(xié)議提供了可靠的面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)流傳輸服務的規(guī)則和約定。簡單的說在TCP模式中，對方發(fā)一個數(shù)據(jù)包給你，你要發(fā)一個確認數(shù)據(jù)包給對方。通過這種確認來提供可靠性。333.3.3IP地址及其分類

Internet的網(wǎng)絡(luò)地址是指連入Internet網(wǎng)絡(luò)的計算機的地址編號。所以，在Internet網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)地址唯一地標識一臺計算機。IP地址可確認網(wǎng)絡(luò)中的任何一個網(wǎng)絡(luò)和計算機，而要識別其它網(wǎng)絡(luò)或其中的計算機，則是根據(jù)這些IP地址的分類來確定的。一般將IP地址按節(jié)點計算機所在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小分為A，B，C三類

341.A類地址A類地址的表示范圍為：~55，A類地址分配給規(guī)模特別大的網(wǎng)絡(luò)使用。A類網(wǎng)絡(luò)用第一組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)本身的地址，后面三組數(shù)字作為連接于網(wǎng)絡(luò)上的主機的地址。分配給具有大量主機（直接個人用戶）而局域網(wǎng)絡(luò)個數(shù)較少的大型網(wǎng)絡(luò)。例如IBM公司的網(wǎng)絡(luò)。

352.B類地址B類地址的表示范圍為：~55，B類地址分配給一般的中型網(wǎng)絡(luò)。B類網(wǎng)絡(luò)用第一、二組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)的地址，后面兩組數(shù)字代表網(wǎng)絡(luò)上的主機地址。

363.C類地址C類地址的表示范圍為：~55，C類地址分配給小型網(wǎng)絡(luò)，如一般的局域網(wǎng)，它可連接的主機數(shù)量是最少的，采用把所屬的用戶分為若干的網(wǎng)段進行管理。C類網(wǎng)絡(luò)用前三組數(shù)字表示網(wǎng)絡(luò)的地址，最后一組數(shù)字作為網(wǎng)絡(luò)上的主機地址。

373.3.4TCP/IP提供的服務1.遠程終端訪問協(xié)議Telnet是一種因特網(wǎng)遠程終端訪問標準。它真實地模仿遠程終端，但是不具有圖形功能，它僅提供基于字符應用的訪問。Telnet允許為任何站點上的合法用戶提供遠程訪問權(quán)，而不需要做特殊約定。382.文件傳輸協(xié)議（FTP）

文件傳輸協(xié)議（FileTransferProtocol）用于Internet上的控制文件的雙向傳輸。FTP的主要作用，就是讓用戶連接上一個遠程計算機（這些計算機上運行著FTP服務器程序）察看遠程計算機有哪些文件，然后把文件從遠程計算機上拷到本地計算機，或把本地計算機的文件送到遠程計算機去。

393.簡單郵件傳輸協(xié)議（SMTP）

（SimpleMailTransferProtocol）它是一組用于由源地址到目的地址傳送郵件的規(guī)則，由它來控制信件的中轉(zhuǎn)方式。SMTP協(xié)議屬于TCP／IP協(xié)議族，它幫助每臺計算機在發(fā)送或中轉(zhuǎn)信件時找到下一個目的地。通過SMTP協(xié)議所指定的服務器,我們就可以把E－mail寄到收信人的服務器上。

404.網(wǎng)絡(luò)新聞傳輸協(xié)議（NNTP）

NNTP用于向Internet