第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)概述

第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)概述學(xué)習(xí)建議課程重點(diǎn)《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》重點(diǎn)是理論《組網(wǎng)技術(shù)》重點(diǎn)是實(shí)踐組成部分上課實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)課堂講的內(nèi)容請(qǐng)及時(shí)記錄談到的知識(shí)點(diǎn)分析的案例課堂涉及的作業(yè)發(fā)送的補(bǔ)充材料第2頁學(xué)習(xí)建議理論聯(lián)系實(shí)際；閱讀相關(guān)的文章、書籍；動(dòng)手實(shí)踐；有問題歡迎和我交流；信息工程學(xué)院209辦公ungao@;第3頁本章知識(shí)點(diǎn)－1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過程中提到的兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)OSI七層協(xié)議與TCP/IP五層協(xié)議；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能的四個(gè)指標(biāo)：延時(shí)、抖動(dòng)、丟包、亂序；多網(wǎng)融合的發(fā)展方向：電話、有線電視、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；按照覆蓋方式劃分網(wǎng)絡(luò)：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)；按通信傳輸技術(shù)劃分網(wǎng)絡(luò)：廣播式網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；第4頁本章重點(diǎn)－2按傳輸媒體劃分網(wǎng)絡(luò)：有線網(wǎng)絡(luò)包括雙絞線、同軸電纜、光纖；無線網(wǎng)絡(luò)包括微波、紅外等；按拓?fù)鋭澐志W(wǎng)絡(luò)：星形、總線型、環(huán)形、樹型、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；按交換方式劃分網(wǎng)絡(luò)：電路交換、報(bào)文交換、分組交換；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成：通信子網(wǎng)、資源子網(wǎng)；常見網(wǎng)絡(luò)硬件及對(duì)應(yīng)工作的網(wǎng)絡(luò)層：網(wǎng)卡、集線器、交換機(jī)、路由器、網(wǎng)關(guān)、計(jì)算機(jī)（服務(wù)器）第5頁本章知識(shí)點(diǎn)－2網(wǎng)絡(luò)軟件劃分：協(xié)議軟件、應(yīng)用軟件；Internet的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)：TCP/IP協(xié)議；Internet提供的服務(wù)：WWW、Mail、BBS、FTP、DNS、Search；廣域網(wǎng)的兩個(gè)組成部分：接入網(wǎng)、傳輸網(wǎng)；常見有線寬帶接入技術(shù)：基于電話線的ADLS、基于HFC的CableModem；基于雙絞線的以太網(wǎng)接入、光纖接入技術(shù)；第6頁本章知識(shí)點(diǎn)－3分析ADSL接入技術(shù)；常見無線寬帶接入技術(shù)：GSM、CDMA、WLAN、微波、衛(wèi)星；幾種信道復(fù)用技術(shù)：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用；廣域網(wǎng)的構(gòu)成：交換機(jī)以及連接交換機(jī)之間的鏈路；第7頁本章知識(shí)點(diǎn)－4廣域網(wǎng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制；廣域網(wǎng)的物理編制：IP地址的劃分、子網(wǎng)掩碼的使用；常見路由技術(shù)：靜態(tài)路由、動(dòng)態(tài)路由；路由表的構(gòu)成：目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼、下一跳地址；局域網(wǎng)的組成：服務(wù)器、工作站、傳輸媒體；第8頁本章知識(shí)點(diǎn)－5雙絞線的兩種劃分方式：屏蔽雙絞線STP、非屏蔽雙絞線UTP；同軸電纜的結(jié)構(gòu)：絕緣保護(hù)層、外導(dǎo)體屏蔽層、絕緣層、內(nèi)導(dǎo)體層；光纖的兩種劃分：?jiǎn)文９饫w、多模光纖；廣傳輸?shù)幕驹恚喝瓷?；無線電波的頻率范圍：300Mhz～300Ghz；第9頁本章知識(shí)點(diǎn)－6常見無線通信使用的頻率：GSM、WLAN；網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式：C/S模式、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)模式；第10頁1、OSI七層協(xié)議與TCP/IP協(xié)議第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)，它具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循國際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議。標(biāo)準(zhǔn)化使得不同的計(jì)算機(jī)能方便地互聯(lián)在一起。20世紀(jì)70年代后期人們認(rèn)識(shí)到第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的不足后，已開始提出發(fā)展新一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的問題。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardsOrganization）下屬的計(jì)算機(jī)與信息處理標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（TechnicalCommittee）TC97成立了一個(gè)專門研究此問題的委員會(huì)（Sub-Committee）。經(jīng)過若干年卓有成效的工作，ISO制定并在1984年正式頒布了一個(gè)稱為開放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel，OSI/RM）的國際標(biāo)準(zhǔn)。第11頁20世紀(jì)80年代，以O(shè)SI模型為參照，ISO以及當(dāng)時(shí)的國際電話電報(bào)咨詢委員會(huì)CCITT等為各個(gè)層次開發(fā)了一系列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組成了一個(gè)龐大的OSI基本標(biāo)準(zhǔn)集。CCITT是聯(lián)合國國際電信聯(lián)盟（InternationalTelecommunicationUnion，ITU）下屬的一個(gè)組織，目前已被撤消，該組更名為IYU-TSS（TelecommunicationStandardizationSector，國際標(biāo)準(zhǔn)化部）或簡(jiǎn)稱為ITU-T。由CCITT制定的標(biāo)準(zhǔn)都稱為建議（Recommendation）。雖然現(xiàn)在已沒有了CCITT，但有些資料習(xí)慣上仍稱其為CCITT建議。最著名的CCITT建議是在公用數(shù)據(jù)網(wǎng)中廣泛采用的，它們是X.25、X.3、X.28、X.29和X.75。第12頁另一個(gè)開放式標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)的著名例子就是因特網(wǎng)（Internet也譯為國際互聯(lián)網(wǎng)）。它是在原ARPAnet技術(shù)上經(jīng)過改造而逐步發(fā)展起來的，它對(duì)任何計(jì)算機(jī)開放，只要遵循TCP/IP協(xié)議套的標(biāo)準(zhǔn)并申請(qǐng)到IP地址就可以通過信道接入Internet。這里TCP和IP是Internet采用的一套協(xié)議中最核心的兩個(gè)，分別稱為傳輸控制協(xié)議（TransmissionControlProtocol，TCP）和網(wǎng)際協(xié)議或互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（InternetProtocol，IP）。它們雖然不是某個(gè)國際官方組織制定的標(biāo)準(zhǔn)，但由于被廣泛采用，已成為事實(shí)上的國際標(biāo)準(zhǔn)。第13頁OSI參考模型第14頁物理層OSI的物理層規(guī)范是有關(guān)傳輸介質(zhì)的特性標(biāo)準(zhǔn)，這些規(guī)范通常也參考了其他組織制定的標(biāo)準(zhǔn)。連接頭、針腳的使用、電壓、電流、編碼及光調(diào)制等都屬于各種物理層規(guī)范中的內(nèi)容。物理層常用多個(gè)規(guī)范完成對(duì)所有細(xì)節(jié)的定義。示例：RJ45，RJ11等。第15頁數(shù)據(jù)鏈路層他定義了在單個(gè)鏈路上如何傳輸數(shù)據(jù)。這些協(xié)議與被討論的各種介質(zhì)有關(guān)。示例：PPP、HDLC、以太網(wǎng)等；包含端到端的物理地址；第16頁網(wǎng)絡(luò)層這層對(duì)端到端的包傳輸進(jìn)行定義，他定義了能夠標(biāo)識(shí)所有結(jié)點(diǎn)的邏輯地址，還定義了路由實(shí)現(xiàn)的方式和學(xué)習(xí)的方式。為了適應(yīng)最大傳輸單元長(zhǎng)度小于包長(zhǎng)度的傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)層還定義了如何將一個(gè)包分解成更小的包的分段方法。示例：IP,IPX等；MTU以及PATHMTU的概念；第17頁傳輸層這層的功能包括是否選擇差錯(cuò)恢復(fù)協(xié)議還是無差錯(cuò)恢復(fù)協(xié)議，及在同一主機(jī)上對(duì)不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)流的輸入進(jìn)行復(fù)用，還包括對(duì)收到的順序不對(duì)的數(shù)據(jù)包的重新排序功能。示例：TCP，UDP，SPX。第18頁會(huì)話層他定義了如何開始、控制和結(jié)束一個(gè)會(huì)話，包括對(duì)多個(gè)雙向小時(shí)的控制和管理，以便在只完成連續(xù)消息的一部分時(shí)可以通知應(yīng)用，從而使表示層看到的數(shù)據(jù)是連續(xù)的，在某些情況下，如果表示層收到了所有的數(shù)據(jù)，則用數(shù)據(jù)代表表示層。示例：RPC，SQL等。第19頁表示層這一層的主要功能是定義數(shù)據(jù)格式及加密。例如，F(xiàn)TP允許你選擇以二進(jìn)制或ASII格式傳輸。如果選擇二進(jìn)制，那么發(fā)送方和接收方不改變文件的內(nèi)容。如果選擇ASII格式，發(fā)送方將把文本從發(fā)送方的字符集轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的ASII后發(fā)送數(shù)據(jù)。在接收方將標(biāo)準(zhǔn)的ASII轉(zhuǎn)換成接收方計(jì)算機(jī)的字符集。示例：加密，ASII等。HTTP傳輸過程中所有內(nèi)容轉(zhuǎn)換成ASCII碼；第20頁應(yīng)用層與其他計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊的一個(gè)應(yīng)用，它是對(duì)應(yīng)應(yīng)用程序的通信服務(wù)的。例如，一個(gè)沒有通信功能的字處理程序就不能執(zhí)行通信的代碼，從事字處理工作的程序員也不關(guān)心OSI的第7層。但是，如果添加了一個(gè)傳輸文件的選項(xiàng)，那么字處理器的程序員就需要實(shí)現(xiàn)OSI的第7層。示例：telnet，HTTP,FTP,WWW,NFS,SMTP等。第21頁TCP/IP協(xié)議第22頁OSI與TCP/IP的對(duì)應(yīng)第23頁協(xié)議數(shù)據(jù)封裝第24頁報(bào)文格式以幀為單位進(jìn)行傳輸以太網(wǎng)（重點(diǎn)）PPP（參考計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)教程）第25頁以太網(wǎng)報(bào)文分析實(shí)驗(yàn)一的內(nèi)容通過Etheral進(jìn)行報(bào)文分析或者通過Sniffer進(jìn)行報(bào)文分析第26頁2、按交換方式劃分網(wǎng)絡(luò)電路交換（電話）報(bào)文交換（現(xiàn)在基本不用）分組交換（計(jì)算機(jī)）本課程主要學(xué)習(xí)基于分組交換的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第27頁3、按拓?fù)鋭澐志W(wǎng)絡(luò)星形總線型環(huán)形樹型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)第28頁4、按傳輸媒體劃分網(wǎng)絡(luò)有線網(wǎng)絡(luò)雙絞線同軸電纜光纖；無線網(wǎng)絡(luò)微波紅外等；第29頁5、按通信傳輸技術(shù)劃分網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò)以太網(wǎng)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)PPP第30頁6、按照覆蓋方式劃分網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)城域網(wǎng)廣域網(wǎng)第31頁7、多網(wǎng)融合的發(fā)展方向電話有線電視計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第32頁8、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)性能的四個(gè)指標(biāo)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的基本工作方式（計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)）盡力轉(zhuǎn)發(fā)由傳輸層保證數(shù)據(jù)的可靠性性能的四個(gè)基本指標(biāo)延時(shí)抖動(dòng)丟包亂序第33頁9、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成通信子網(wǎng)資源子網(wǎng)第34頁10、常見網(wǎng)絡(luò)硬件及對(duì)應(yīng)工作的網(wǎng)絡(luò)層集線器物理層交換機(jī)鏈路層路由器網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)關(guān)（代理）傳輸層、應(yīng)用層計(jì)算機(jī)（服務(wù)器）應(yīng)用層第35頁第36頁第37頁第38頁11、網(wǎng)絡(luò)軟件劃分以計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的角度分析協(xié)議軟件應(yīng)用軟件第39頁12、Internet的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)TCP/IP協(xié)議第40頁13、Internet提供的服務(wù)WWWMailBBSFTPDNSSearch第41頁14、廣域網(wǎng)的兩個(gè)組成部分接入網(wǎng)接入網(wǎng)介于本地交換機(jī)和用戶之間，主要完成使用戶接入到核心網(wǎng)的任務(wù)；使用不同的物理介質(zhì)，并進(jìn)行相應(yīng)的邏輯控制，完成用戶接入廣域網(wǎng)的目的；傳輸網(wǎng)傳輸網(wǎng)分為長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)和本地中繼傳輸網(wǎng)兩個(gè)等級(jí)。長(zhǎng)途傳輸網(wǎng)包括省際骨干網(wǎng)和省內(nèi)干線網(wǎng)，用作本地網(wǎng)間的信息傳輸，支持各種業(yè)務(wù)在本地網(wǎng)的網(wǎng)間互聯(lián)。中繼傳輸網(wǎng)用作本地網(wǎng)內(nèi)各局端或交換節(jié)點(diǎn)間的中繼電路，支持構(gòu)建本地網(wǎng)。第42頁15、常見有線寬帶接入技術(shù)硬件角度基于電話線的ADLS基于HFC的CableModem基于雙絞線的以太網(wǎng)接入光纖接入技術(shù)軟件角度PPPoEWEB認(rèn)證802.1X第43頁16、ADSL接入技術(shù)ADSL的全稱是AsymmetricDigitalSubscriberLine，中文意思是“非對(duì)稱數(shù)字用戶線路”。它是DSL（DigitalSubscriberLine，即數(shù)字用戶線路，是以銅質(zhì)電話線為傳輸介質(zhì)的傳輸技術(shù)組合）技術(shù)的一種。ADSL是一種通過現(xiàn)有普通電話線為家庭、辦公室提供寬帶數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的技術(shù)。ADSL即非對(duì)稱數(shù)字信號(hào)傳送，它能夠在現(xiàn)有的銅雙絞線，即普通電話線上提供高達(dá)8Mbps的高速下行速率，遠(yuǎn)高于ISDN的速率；而上行速率有1Mbps，傳輸距離達(dá)3～5km。ADSL技術(shù)的主要特點(diǎn)是可以充分利用現(xiàn)有的銅纜網(wǎng)絡(luò)（電話線網(wǎng)絡(luò)），在線路兩端加裝ADSL設(shè)備即可為用戶提供高寬帶服務(wù)。ADSL的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于它可以與普通電話共存于一條電話線上，在一條普通電話線上接聽、撥打電話的同時(shí)進(jìn)行ADSL傳輸而又互不影響。第44頁ADSL與其它技術(shù)的比較ADSL與CableModem的比較（有線通）即使在理想狀態(tài)下，HFC只相當(dāng)于一個(gè)10Mbps的共享式總線型以太網(wǎng)，而ADSL接入方案在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上較為先進(jìn)，因?yàn)槊總€(gè)用戶都有單獨(dú)的一條線路與ADSL局端相連，它的結(jié)構(gòu)可以看作是星型結(jié)構(gòu)，它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬是由每一用戶獨(dú)享的。ADSL與普通撥號(hào)Modem及N-ISDN的比較。比起普通撥號(hào)Modem的最高56kbps速率，以及N-ISDN128kbps的速率，ADSL的速率優(yōu)勢(shì)是不言而喻的。與普通撥號(hào)Modem或ISDN相比，ADSL更為吸引人的地方是：它在同一銅線上分別傳送數(shù)據(jù)和語音信號(hào)，數(shù)據(jù)信號(hào)并不通過電話交換機(jī)設(shè)備，減輕了電話交換機(jī)的負(fù)載。這意味著使用ADSL上網(wǎng)并不需要繳付另外的電話費(fèi)。第45頁ADSL接入類型專線入網(wǎng)方式：用戶擁有固定的靜態(tài)IP地址，24小時(shí)在線。虛擬撥號(hào)入網(wǎng)方式：并非是真正的電話撥號(hào)，而是用戶輸入帳號(hào)、密碼，通過身份驗(yàn)證獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)的IP地址，可以掌握上網(wǎng)的主動(dòng)性。第46頁ADSL原理及特點(diǎn)ADSLModem在電話線上產(chǎn)生了獨(dú)立的三個(gè)信道一個(gè)為標(biāo)準(zhǔn)電話服務(wù)的通道64K；一個(gè)速率為640kbps～1.0Mbps的中速上行通道；一個(gè)速率為1Mbps～8Mbps的高速下行通道為了在電話線上分隔有效帶寬，產(chǎn)生多路信道，ADSL調(diào)制解調(diào)器一般采用兩種方法實(shí)現(xiàn)：頻分多路復(fù)用（FDM）或回波消除（EchoCancellation）技術(shù)。FDM在現(xiàn)有帶寬中分配一段頻帶作為數(shù)據(jù)下行通道，同時(shí)分配另一段頻帶作為數(shù)據(jù)上行通道。下行通道通過時(shí)分多路復(fù)用（TDM）技術(shù)再分為多個(gè)高速信道和低速信道。同樣，上行通道也由多路低速信道組成。而回波消除技術(shù)則使上行頻帶與下行頻帶疊加，通過本地回波抵消來區(qū)分兩個(gè)頻帶。（了解）第47頁ADSL接入模型ADSL的接入模型主要由中央交換局端模塊和遠(yuǎn)端模塊等部分組成中央交換局端模塊。中央交換局端模塊包括在中心位置的ADSLModem、接入多路復(fù)用系統(tǒng)，處于中心位置的ADSLModem被稱為ATU-C（ADSL中心傳送單元）。接入多路復(fù)用系統(tǒng)中心的Modem通常被組合成一個(gè)接入節(jié)點(diǎn)。遠(yuǎn)端模塊。遠(yuǎn)端模塊由用戶ADSLModem、濾波器組成。用戶ADSLModem通常被稱為ATU-R（ADSL遠(yuǎn)端傳送單元）。第48頁ADSL設(shè)備的安裝ADSL安裝包括局端線路調(diào)整和用戶端設(shè)備安裝。在局端方面，由服務(wù)商將用戶原有的電話線串接入ADSL局端設(shè)備，只需兩三分鐘；用戶端的ADSL安裝也非常簡(jiǎn)易方便，只要將電話線連上濾波器，濾波器與ADSLModem之間用一條兩芯電話線連上，ADSLModem與計(jì)算機(jī)的網(wǎng)卡之間用一條交叉網(wǎng)線連通即可完成硬件安裝，再將TCP/IP協(xié)議中的IP、DNS和網(wǎng)關(guān)參數(shù)項(xiàng)設(shè)置好便完成了安裝工作。第49頁17、常見無線寬帶接入技術(shù)GSMCDMAWLAN微波衛(wèi)星第50頁18、幾種信道復(fù)用技術(shù)頻分復(fù)用時(shí)分復(fù)用碼分復(fù)用第51頁20、廣域網(wǎng)的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制第52頁21、廣域網(wǎng)的物理編址IP地址的劃分ABC類劃分方法CIDR劃分方法子網(wǎng)掩碼的使用子網(wǎng)的計(jì)算第53頁22、常見路由技術(shù)靜態(tài)路由動(dòng)態(tài)路由RIP/OSPFBGP第54頁23、路由表的構(gòu)成目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)地址子網(wǎng)掩碼下一跳地址第55頁24、局域網(wǎng)的組成服務(wù)器工作站傳輸媒體第56頁第57頁25、雙絞線的兩種劃分方式雙絞線電纜分為兩類屏蔽型雙絞線（STP）和非屏蔽型雙絞線（UTP）銅線聚氯乙烯

套層絕緣層非屏蔽雙絞線UTP銅線聚氯乙烯套層屏蔽層絕緣層屏蔽雙絞線STP（a）（b）圖1-9非屏蔽雙絞線與屏蔽雙絞線的示意圖第58頁26、同軸電纜的結(jié)構(gòu)由一根空心的外圓柱導(dǎo)體和一根位于中心軸線的內(nèi)導(dǎo)線組成，兩導(dǎo)體間用絕緣材料隔開，如圖1-10所示。同軸電纜既可以用于基帶傳輸，又可以用于寬帶傳輸。用于局域