計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)(曹建文)-第11章

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)(曹建文)-第11章目錄計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議局域網(wǎng)技術(shù)廣域網(wǎng)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與Internet應(yīng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述01發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了從20世紀(jì)60年代的ARPANET到如今的Internet的演變過程，其規(guī)模和復(fù)雜性不斷增加，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展。定義計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是指將地理位置不同，具有獨立功能的多個計算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)主要由計算機(jī)系統(tǒng)、通信設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)軟件三大部分組成。其中，計算機(jī)系統(tǒng)包括服務(wù)器、工作站等；通信設(shè)備包括路由器、交換機(jī)、集線器等；網(wǎng)絡(luò)軟件包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)通常分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩部分。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理和資源共享，通信子網(wǎng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)。組成結(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與結(jié)構(gòu)分類根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）和廣域網(wǎng)（WAN）。根據(jù)傳輸技術(shù)，可分為廣播式網(wǎng)絡(luò)和點對點網(wǎng)絡(luò)。信息傳遞網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)可以通過各種通信協(xié)議進(jìn)行信息傳遞。特點計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有以下特點分布式處理網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)可以協(xié)同工作，共同完成復(fù)雜的任務(wù)。資源共享網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)可以共享硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源。高可靠性網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)可以通過備份和容錯技術(shù)提高系統(tǒng)的可靠性。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與特點數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)0201數(shù)據(jù)通信的定義數(shù)據(jù)通信是指在不同計算機(jī)或終端之間，通過傳輸介質(zhì)和通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和共享的過程。02數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通常由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)發(fā)送設(shè)備、傳輸介質(zhì)、數(shù)據(jù)接收設(shè)備和數(shù)據(jù)宿五個部分組成。03數(shù)據(jù)通信的主要指標(biāo)數(shù)據(jù)通信的主要指標(biāo)包括數(shù)據(jù)傳輸速率、誤碼率、信道容量和帶寬等。數(shù)據(jù)通信的基本概念并行傳輸是同時傳輸多個比特，而串行傳輸是逐位傳輸比特。并行傳輸與串行傳輸同步傳輸以固定的時鐘頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，而異步傳輸則以字符為單位進(jìn)行傳輸，字符間插入起始位和停止位。同步傳輸與異步傳輸單工通信只允許數(shù)據(jù)在一個方向上傳輸；半雙工通信允許數(shù)據(jù)在兩個方向上傳輸，但不能同時進(jìn)行；全雙工通信則允許數(shù)據(jù)在兩個方向上同時傳輸。單工、半雙工和全雙工通信數(shù)據(jù)傳輸方式報文交換報文交換是一種無連接的交換方式，數(shù)據(jù)以報文為單位進(jìn)行存儲轉(zhuǎn)發(fā)，不需要預(yù)先建立連接。電路交換電路交換是一種面向連接的交換方式，在數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條專用的物理通路。分組交換分組交換是一種結(jié)合了電路交換和報文交換的交換方式，數(shù)據(jù)被分成多個分組進(jìn)行傳輸，每個分組都包含地址信息，可以獨立選擇路由進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。數(shù)據(jù)交換技術(shù)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議03網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián)互通的基礎(chǔ)，它規(guī)定了不同計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間如何進(jìn)行通信和交互。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的重要性網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述OSI參考模型的概念01OSI（OpenSystemsInterconnection，開放系統(tǒng)互聯(lián)）參考模型是一個網(wǎng)絡(luò)通信框架，由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出，用于描述網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的層次結(jié)構(gòu)和功能。OSI參考模型的七個層次02從下到上分別為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層。物理層03負(fù)責(zé)傳輸比特流，主要協(xié)議有EIA/TIA-232、EIA/TIA-499等。OSI參考模型數(shù)據(jù)鏈路層01負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)組合成數(shù)據(jù)幀，以及數(shù)據(jù)幀的發(fā)送和接收，主要協(xié)議有Ethernet、HDLC等。02網(wǎng)絡(luò)層負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)幀從源地址發(fā)送到目的地址，主要協(xié)議有IP、ICMP等。03傳輸層提供端到端的通信服務(wù)，主要協(xié)議有TCP、UDP等。OSI參考模型表示層負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的表示和轉(zhuǎn)換，主要協(xié)議有MIME、TLS等。會話層負(fù)責(zé)建立、管理和終止會話，主要協(xié)議有RPC、NFS等。應(yīng)用層提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口，主要協(xié)議有HTTP、FTP等。OSI參考模型TCP/IP協(xié)議族的概念網(wǎng)絡(luò)層傳輸層應(yīng)用層網(wǎng)絡(luò)接口層TCP/IP協(xié)議族的四個層次TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）協(xié)議族是一組網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的集合，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)通信的核心。從下到上分別為網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，主要協(xié)議有Ethernet、TokenRing等。負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的路由和轉(zhuǎn)發(fā)，主要協(xié)議有IP、ICMP、IGMP等。提供可靠的或不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，主要協(xié)議有TCP、UDP等。提供各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，主要協(xié)議有HTTP、FTP、SMTP、DNS等。TCP/IP協(xié)議族局域網(wǎng)技術(shù)04要點三局域網(wǎng)定義局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是一種在有限地理范圍內(nèi)（如同一建筑物、校園或工業(yè)園區(qū)內(nèi)）實現(xiàn)計算機(jī)之間、計算機(jī)與各種外部設(shè)備之間、計算機(jī)與數(shù)據(jù)庫之間以及計算機(jī)與Internet之間的互連與通信的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。要點一要點二局域網(wǎng)特點高數(shù)據(jù)傳輸速率（通常為10Mbps~10Gbps）、短距離通信（通常在幾百米到幾公里范圍內(nèi)）、低成本、易于管理和維護(hù)等。局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型、環(huán)型、總線型、樹型和網(wǎng)狀型等。要點三局域網(wǎng)概述以太網(wǎng)定義以太網(wǎng)（Ethernet）是一種基于IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)的局域網(wǎng)技術(shù)，采用CSMA/CD（載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測）訪問控制方法。以太網(wǎng)發(fā)展歷程從最初的10Base5、10Base2同軸電纜以太網(wǎng)，到后來的10BaseT雙絞線以太網(wǎng)，再到100BaseT快速以太網(wǎng)和1000BaseT千兆以太網(wǎng)等。以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)幀由前導(dǎo)碼、幀起始定界符、目的地址、源地址、類型/長度字段、數(shù)據(jù)字段和幀校驗序列（FCS）等部分組成。以太網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)技術(shù)無線局域網(wǎng)定義無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是指利用無線通信技術(shù)構(gòu)建的局域網(wǎng)，擺脫了有線網(wǎng)絡(luò)的束縛，具有靈活性和可移動性。無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11系列標(biāo)準(zhǔn)，包括802.11a、802.11b、802.11g、802.11n、802.11ac和802.11ax等。無線局域網(wǎng)組成無線接入點（AP）、無線網(wǎng)卡、計算機(jī)和有關(guān)設(shè)備組成。其中，AP相當(dāng)于有線網(wǎng)絡(luò)中的集線器或交換機(jī)，負(fù)責(zé)在無線工作站和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩沖存儲和傳輸數(shù)據(jù)。廣域網(wǎng)技術(shù)05廣域網(wǎng)概述廣域網(wǎng)被廣泛應(yīng)用于企業(yè)、政府、教育和科研等領(lǐng)域，為用戶提供遠(yuǎn)程訪問、數(shù)據(jù)傳輸、視頻會議等服務(wù)。應(yīng)用廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）是一種覆蓋廣闊地理區(qū)域的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，通常連接多個城市、國家甚至全球范圍內(nèi)的計算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。定義廣域網(wǎng)的主要特點是覆蓋范圍廣、傳輸距離長、通信容量大、傳輸速率相對較低。特點路由器路由器是廣域網(wǎng)中的關(guān)鍵設(shè)備，負(fù)責(zé)接收、存儲和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。它根據(jù)網(wǎng)絡(luò)層地址（IP地址）進(jìn)行路由選擇，將數(shù)據(jù)包從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)。路由表路由器使用路由表來決定數(shù)據(jù)包的下一跳地址。路由表包含了網(wǎng)絡(luò)地址、子網(wǎng)掩碼和下一跳地址等信息。路由選擇算法常見的路由選擇算法包括距離矢量路由算法（如RIP）和鏈路狀態(tài)路由算法（如OSPF）。這些算法根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜玩溌窢顟B(tài)信息計算最佳路徑，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的快速傳輸。路由器與路由選擇無線接入無線接入是一種通過無線通信技術(shù)連接到廣域網(wǎng)的方式，具有靈活性和便攜性的優(yōu)點，但傳輸質(zhì)量和穩(wěn)定性可能受到環(huán)境因素的影響。專線接入專線接入是一種通過租用專線電路連接到廣域網(wǎng)的方式，具有傳輸質(zhì)量穩(wěn)定、安全性高的優(yōu)點，但成本較高。撥號接入撥號接入是一種通過撥打電話號碼建立臨時連接的方式，適用于偶爾需要連接到廣域網(wǎng)的場景，成本相對較低。寬帶接入寬帶接入是一種通過DSL、電纜調(diào)制解調(diào)器或光纖等寬帶技術(shù)連接到廣域網(wǎng)的方式，具有傳輸速率高、連接穩(wěn)定的優(yōu)點，適用于家庭和企業(yè)用戶。廣域網(wǎng)接入技術(shù)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與Internet應(yīng)用06

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)概述網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的概念網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)是指將不同地理位置的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通過傳輸介質(zhì)和互聯(lián)設(shè)備連接起來，形成一個范圍更大的網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的層次網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)可分為物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層五個層次，各層次之間通過協(xié)議進(jìn)行通信。網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的類型根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模和范圍的不同，網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)可分為局域網(wǎng)互聯(lián)、城域網(wǎng)互聯(lián)和廣域網(wǎng)互聯(lián)等類型。IP地址是Internet上每臺主機(jī)的唯一標(biāo)識，由32位二進(jìn)制數(shù)組成，分為A、B、C、D、E五類地址。IP地址的概念I(lǐng)P地址由網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分組成，網(wǎng)絡(luò)號用于標(biāo)識主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)，主機(jī)號用于標(biāo)識該網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)。IP地址的組成域名系統(tǒng)是因特網(wǎng)的一項核心服務(wù)，它作為可以將域名和IP地址相互映射的一個分布式數(shù)據(jù)庫，能夠使人更方便的訪問互聯(lián)網(wǎng)，而不用去記住能夠被機(jī)器直接讀取的IP數(shù)串。域名系統(tǒng)的概念域名由多個單詞組成，單詞之間用