win2003教委教材样本第1章.doc

第1章了解 TCP/IP 协议组第1章 了解 TCP/IP 协议组 本章概述本章将介绍开放系统互联（OSI，Open Systems Interconnection）参考模型和传输控制协议/Internet 协议（TCP/IP，Transmission Control Protocol/Internet Protocol）组。理解 TCP/IP 协议组，有助于确定网络上运行 Microsoft Windows Server2003的主机是否能和网络上的其他主机进行通信。了解 TCP/IP 协议组中每个协议的功能，并理解其内部各协议之间以及协议组和OSI模型之间的联系，是执行常见网络管理任务所必须具备的基本知识。教学目标l 掌握 OSI 模型的基本结构和各层的功能l 掌握 TCP/IP 协议组的四个层l 掌握 TCP/IP 模型的层与 OSI 模型的层之间的相互关系l 掌握 TCP/IP 协议组中每个协议的功能l 掌握 TCP/IP 协议之间的相互关系l 安装网络监视器l 使用网络监视器捕获并查看数据包教学重点l 介绍OSI模型：OSI网络模型各层次的概念和功能、各个层次之间的联系；l 介绍TCP/IP协议层次：TCP/IP模型与OSI模型的相互关系l 数据结构：帧格式，协议封装l 网络架构学习中常见的计算机名词：局域网、广域网、远程访问、内部网、外部网等常见名词注意：由于第一章作为本书的初始介绍，因此本章不必花费太多时间，很多具体概念可以放到后续章节中学习，通过后续网络环境的具体配置帮助学生进行理解。教学难点l 本章会需要一定的基础知识，还涉及一些技术术语（例如帧等等），需要花时间解释，但是请不要过于深入，因为后续章节会有完整的介绍。l 学生不一定具备大型或中型网络环境的概念。l 学生不具备分析帧的技巧，对使用网络监视器查看帧会觉得困难教学资源课本知识点1.1OSI 模型概述1.2TCP/IP 协议组概述1.3使用网络监视器查看帧习题课本习题1对应（1.1.1）课本习题2对应（1.2.1）课本习题3对应（1.3.7）课本习题4对应（1.3.7）课本习题5对应（1.3.2）课本习题6对应（1.3.6）教学指导手册包新版幻灯片教师光盘: Powerpnt/2276_2277_01.ppt多媒体视频OSI模型的层次结构Internet 协议 (TCP/IP) 属性IP数据包在TCP/IP协议簇中的传递过程实验与习题解答教师光盘: tPrep/Answer/Answer1.doc先修知识在正式开始学习本章内容以前，学生须具备下列知识基础。知识基础推荐补充网络基本概念、服务器基本应用和知识/china/windowsserver2003/sbs/evaluation/networking/default.mspx网络常见协议的概念和使用/china/technet/itsolutions/network/evaluate/technol/tcpipfund/tcpipfund.mspx服务器操作系统的安装、配置和管理Windows 2003 Server的安装配置和管理客户端操作系统的安装、配置和管理Windows XP 专业版的安装配置和管理设置网络连接/technet/prodtechnol/windowsserver2003/zh-chs/library/ServerHelp/582da8df-5cf1-4726-9ef5-0a64048765b3.mspx?mfr=trueInternet的使用和电子邮件服务/technet/prodtechnol/windowsserver2003/zh-chs/library/ServerHelp/c04313a6-9a01-4508-9299-ee07809ecf0d.mspx?mfr=true建议学时课堂教学2课时教学过程序言教学提示 ：序言部分主要达到以下目的。l 明确为什么要学这本书？学些什么？学完以后可以做什么？并激发学习动力。(略讲)l 明确课程的结构，以及学习方法。（精讲）教学内容教学活动教学提示讲授：现代企业对计算机网络的依赖性越来越强。网络结构也随之越来越复杂。随着网络的发展一些管理问题和需求也就凸现出来，并且因此催生出了各种相应的网络服务。例如，如何有效管理和分配网络中诸多计算机的IP地址？DHCP服务可以解决这个问题，来进行IP地址的自动分配；如何用方便易记的名字帮助用户找到服务器或者网络上的某个共享文件夹？名字解析服务可以，帮助员工访问网络资源。公司网络如何与Internet连接？员工想在家办公远程连接到公司局域网如何实现？管理和配置远程访问服务，可以解决这些问题。作为网络管理员面对企业网络的需求，需要能够灵活应用和配置相应服务来进行解决。本课程主要介绍了在Windows 2003 环境下如何有效地管理服务器的基本知识，包括DHCP、WINS、 DNS、IPSEC、RAS、路由器配置等多项服务器管理内容。学完这些章节可以成为一名企业IT 部门的系统管理和服务器支持工程师，能够完成企业中上述服务器的搭建、管理和故障排除。因为通过前面网络环境的学习，大家很多都只是作为客户端的应用，通过本课程的学习，大家会发现本书的每一章都可以独立学习，也可以互相配合起来进行应用，因此会感觉非常有成就感，下面我介绍一下，本书对于学生的实际意义，本书介绍了在企业常见的网络服务配置，例如网站服务器配置、域名服务器的配置，你能够在家里远程访问公司（学校）里的资源，你能够远程进行管理、而且通过掌握使用Windows 2003进行网络配置的知识和技能，你能够解决网络管理疑难问题，同时还可以具备实现不同操作系统间网络互联的能力。课程主要内容主要包含以下方面：l DHCP 服务器的配置l DNS服务器的配置l WINS的配置l 网络安全性协议的配置l 使用PKI配置网络安全l 使用IPSec配置网络安全l 支持网络远程访问l 使用IAS扩展远程访问能力l Windows 2003路由服务的配置l Internet访问的配置 l Web服务器的配置l 网络连接问题的识别和解决方法通过以上知识点学习你能够具备一个企业网络工程师所必备的技能，但是你也会发现很多陌生的名词，因此建议学习的时候一定要动手操作，一定要掌握每个网络服务或网络环境搭建的方法。希望大家在学习过程中不要仅仅限于你会把本书的学习内容用到你将来的学习中，你可以考虑用在现有生活学习中，例如搭建一个网站服务器、配置一个论坛、配置一个web学习的开发网站。幻灯：第页通过场景学习或者介绍与学生相关的内容更能引起学生的共鸣。这里教师可以根据前面学过的内容结合本书的内容给出一张拓扑图（可以使用VISIO软件来实现），帮助学生掌握本书的知识结构并明确完成本书的学习后可以实现拓扑图中哪些部分，具体内容可以参考我们最后的大作业的要求。安排讨论：演示幻灯片询问大家对于这几种网络架构的了解。考试要点：内部网络的配置管理、远程网络服务的配置和应用以及分支机构间的网络连接都是我们考试的重点，希望教师这里可以提醒学生。推荐教师授课时候以如下的方式进行：比如在讲到服务的安装配置的时候，首先指明服务配置的目的，接下来讲解如何安装服务，安装完成后，演示如何配置服务，之后介绍如何配置客户端，最后讲解如何验证配置的正确性以及配置过程中常见问题都有哪些。讲授：在正式开始学习这本书以前，我们必须先掌握一些学习方法。我们的课主要分为两种：理论课和实验课。理论课：我们主要在教室里学习课本内容。实验课：我们会把书上的实验到机房里去上机操作一下。我们手上有如下的一些材料课本l 学生光盘l 幻灯片（和上课演示的PPT是一样的）l 多媒体视频和交互练习l 实验部分（每次实验的时候操作依据）l 实验文件（每次实验会用到一些文件）l 综合作业l 课外阅读学习方法l 课前可以使用幻灯片结合书，做一些预习。这样上课听起来会更轻松。l 认真完成好每章后面的习题和每次上机。l 自己在家里或寝室中做一些相关的试验。光靠听讲是无法学会故障排除的。上机的时间也是不够的。l 和同学多交流一些学习和操作的经验，如果有时间也可以参加微软免费举办的一些论坛活动，如微软IT实战论坛，相关活动内容介绍可以参考微软网站（/china/technet）。借助他人的经验帮助自己成长。小结：计算机学习的特点就是多练，但是一定要有目的的练习，只要做过了，相关概念就很好理解。大家千万不要做理论英雄。演示：学生光盘内容明确学生手头的资料建立正确的学习方法和观念关于学生光盘内容各部分作用参见本课程教学大纲的相关部分提醒学生经常阅读一些报刊杂志如计算机世界都是一些了解目前计算机发展和企业计算机应用比较好的途径小结：通过前面介绍，我们了解到在一个企业中会有具体的网管管理人员，这个网络管理员的日常工作之一就是配置网络服务器，他需要完成一系列相关的工作，这些工作如何做，如何能够正式成为一名ITPRO的业内人士，本书就是一个非常好的教材。学完相关内容以后，大家就可以成为一名合格的网络系统工程师。阅书：浏览目录教学提示：相关企业技术解决方案可以参考微软网站企业解决方案。/china/technet/itsolutions/smbiz/default.mspx讲授：下面我们进入本章内容的学习：1.1 OSI 模型概述教学提示 ：本节主要达到以下目的：l 了解OSI模型的体系结构l 掌握 OSI 模型各层的功能l 了解什么是帧以及封装 (略讲+演示)l 了解网络管理员是怎样应用OSI体系结构的教学内容教学活动教学提示讲授：OSI 模型是一种描述网络通信的体系结构模型。将计算机组建成为网络的主要原因是要实现彼此之间的通信。诸如在计算机A上访问计算机B的共享文件夹中的电影文件。这就是一种通信。就和人与人之间进行交流那样。说话需要遵循一定的规则。例如，一句话说多长，怎样断句。哪里是主语，哪里是谓语和宾语。只有大家的规则一致，说话才能听懂，通信才有效。同样，在网络中计算机之间通信也遵循通信规则，这样的规则叫做协议。计算机必须使用相同的协议才能进行通信。比如SMTP协议负责计算机之间传递邮件，HTTP协议负责计算机之间传递网页。在网络中有很多不同的协议，各自完成不同的功能。不仅如此，协议还分成了不同的层。为什么协议会有多种，并且还要分层呢？大家都有这样的一个经验。在生活中使用家用电器。一个电器的功能越是多也就越复杂而且容易坏。而功能单一的家电往往操作容易，也不太容易损坏。比如将饭锅和洗碗机结合在一起。那从实现上就很困难，而且使用起来很不方便。不如做饭就做饭，洗碗就洗碗。这样功能简单，实现起来也很方便。如果一次性实现所有的功能这样会非常难以实现。因此，基于类似家电的思维方式，人们把这一个复杂的功能切分成若干个简单的功能来实现。在网络中，诸多协议也按照功能不同分成层次。它们统称为协议栈。网络上计算机之间的通信发生在多个层次上，因此，网络协议开发人员把基本的功能分为若干层，由彼此独立的协议来实现。协议为通信提供了多个层次，这些层次分别负责不同的功能。要想进行通信，两台计算机协议栈的对应层中必须运行相同的协议。举例：使用分层的观点，实际上是让多个系统可以协调工作，比如寄一封从上海到北京的信件可以分为三层：运输系统、邮政系统、用户，很显然各个层次所要做的事情是不同的：用户需要明确对方用户的地址，但是对这封信应该如何邮寄到对方是不用管的，用户只需要知道投到邮局就可以了；邮局需要对信按照目的地进行分类，至于这封信的具体运输这封信是给哪个人邮局是不会看的；运输系统呢，它需要运输的货物很多，信只是一部分，所以它只需要搞清楚货物的目的地就可以了，至于到底信是给谁的，它不用知道。这样就体现了分层的功能和层次的合作。而通信的过程则是从一方的协议栈自顶向下进行，到了对方再自下至顶进行。就像例子中先从栈的顶端也就是用户投递信件开始，依次往下是邮局分拣、运输投递。到了对方之后再自下至顶。运输投递收到，邮局分拣，发到用户。同层的数据能够被直接识别。诸如，用户写的信，对方用户可以识别。但用户写的信传输系统不关心。协议栈最常见的是一个7层结构，这就是我们首先要给大家介绍的OSI（Open Systems Interconnection，开放系统互连）模型的概念： ISO 七层模型由“应用层”、“表示层”、“会话层”、“传输层”、“网络层”、“数据链路层”和“物理层”组成。OSI模型是两个独立工程合并的结果，这两个工程分别由“国际标准化组织 (ISO)”和“国际电报电话咨询委员会 (CCITT)”制定。CCITT 现在被称为“国际电信联合会 (ITU-T) 电信标准部”。这两个组织的名称大家以后会多次接触到。OSI 参考模型把网络协议栈分为7层。模型的顶层表示运行在计算机上的应用程序，模型的底层表示连接计算机的网络媒质。每一层都包含对通信过程起一定作用的特定功能。还有一个重要的理念叫做数据封装。对网络上发送的每个数据，我们会在数据的前面加一点额外的说明：说明这些数据是来自何处、发送到哪里、数据需要实现怎样的功能、数据的大小等等。这种方式我们就称之为封装，加上的额外说明称为数据头部。需要注意的是，不同的网络协议在说明后面的数据时肯定是不同的，这也就是为什么不同的网络协议有着不同功能的原因。在协议栈中数据自顶向下时会经历一个不断封装的过程。然后到达目的地又不断拆封。这个就好比是用户寄信。这个时候数据的形式是一封信。到了邮局分拣的时候，将送到同一个地方的信都放到一个大口袋里面，此时数据的形式是封装在了大口袋中。在运输时则会把这些大口袋封装进了运输车。到达目的地的时候，这个过程又反了过来直到用户手中又还原为一封信。对应于OSI的7层结构，数据从应用层开始，每一层都会进行一次封装，给数据加上一个头部，显然，联系到分层的观点，不同的层有不同的功能，这些就是由每一层的封装完成的。这里需要补充说明的是，对应于每一层的封装后的数据，我们都定义了相应的名称，在上三层我们称之为数据，在传输层，将数据分割并封装为数据段（Segment），在网络层加上IP数据报头封装为数据包，在数据链路层封装为数据帧，最后在物理层封装为比特流。稍后我们将使用windows 2003内置的网络监视器查看捕捉到的数据帧，然后再回顾这些内容就会更加方便。阅书：1.1幻灯：第12页教学提示：这部分内容比较枯燥，教师可以通过一些常见场景如邮局、两个人打电话介绍为什么需要有OSI模型。关键在于建立层次结构的概念。注意形象的对封装进行说明。讲授：讲授各层的功能OSI 模型的价值是作为教学和参考工具来使用。在一些文章中，经常可以看到有关执行 OSI 模型中某一特定层功能的网络协议或网络组件的内容，这有助于把数据联网这样一个非常复杂的过程分解成更加容易管理和理解的单元。OSI的每一层都可以在我们身边的网络应用上看到。l 应用层：我们上网使用的各种应用软件都属于应用层；比如打开IE浏览器浏览网页。l 表示层：JPEG这种网络图片格式就是在这一层定义的。这一层说明了网络上传输的数据是以什么格式表示出来的。另外一个例子是网络上的加密数据和明文数据。l 会话层：当你在网络邻居中点一个邻居电脑，实际上就是两个操作系统建立了会话。这一层的功能主要通过操作系统完成。l 传输层：主要负责信息可靠和不可靠的传输。简单的说就是如果传输的数据发生了意外，我们怎么处理，是丢掉还是重新传。为什么IP电话有时候会断断续续呢，因为出于不可靠的传输在网络拥塞的时候会丢失一部分数据。l 网络层：大家都用过的IP地址，就在这一层，我们还会接触一个常用命令ping。这一层主要负责在网络中将数据通过IP地址送到相应的主机。这一层涉及一个重要设备路由器，我们将在第三章谈到它。l 数据链路层：网卡是数据链路层的重要设备，这个大家都接触过，还有一个用途相当广泛的数据链路层设备是交换机，交换机是局域网的主要连接设备。此外，ADSL上网前，Modem会花时间进行拨号连接，这就是在进行数据链路层的连接。这一层进行另外一个主要功能是验证你的上网的用户名和密码。l 物理层：网线、集线器的概念的规范。需要注意的是，OSI是逻辑模型，并不涉及具体的那根线，只定义相关的规范如电压、速率等等。集线器是物理层的重要设备，在网络中可以对数字信号进行中继放大。讲解课本：1.1.1幻灯：第13页重点并不是全面的掌握每一层，而是了解层次模型的整体运作。小结：通过引入OSI参考模型的概念，帮助学生学习相关网络概念内容，而且后面很多网络排错都可以利用该模型进行学习，同时提醒学生如果参加一些外资企业的面试可能会考到相关分层的概念，因为这是一个网络管理员必备的知识。教学提示：相关授课内容可以参考下列链接：/china/technet/itsolutions/techguide/msm/smf/smfnetadm.mspx1.2 TCP/IP 协议组概述教学提示 ：本节主要达到以下目的。l 了解TCP/IP协议组（略讲）l 掌握TCP/IP协议和OSI层次模型的关系教学内容教学方法教学提示讲授：在上一节中我们学习了OSI参考模型，相信大家对于协议和分层的观点已经有了一定的认识。接下来我们看看网络上真正实用的一个模型TCP/IP模型。TCP/IP 协议组使得具有不同硬件和软件的计算机能够进行网络通信。Windows Server2003的 TCP/IP 提供了标准的、可路由的企业联网协议，使用户能够访问万维网并收发电子邮件。本节描述了 TCP/IP 协议组的四层概念模型，并指出了它与 OSI 模型的对应关系。 TCP/IP层次结构和OSI七层模型有明确的对应关系。将OSI的上面三层合并为应用层，因为上面三层的功能可以通过目前的主流操作系统集成加以实现；同时将最下面两层合并为链路层，因为下面两层的很多技术并不是将物理层和数据链路层分开实现的。因此TCP/IP的四层结构依次是：应用层、传输层、Inernet层、链路层。这样TCP/IP是更为简洁、实用的一个层次结构，也是目前真正在世界范围内广泛使用的一个层次模型。还需要注意的是，TCP/IP虽然应用广泛，但是实际上并没有OSI模型那样结构严谨，进行简化的目的是为了方便商业化的推广，方便大家的使用。讲解课本：1.2.1阅书：1.2幻灯：第21页注意：TCP/IP 是在 Windows2003安装过程中默认自动安装的网络协议。教学提示：提醒，作为一个工业标准不仅仅微软系统需要遵循TCP/IP层次结构，而且例如其他公司，例如Cisco、华为等同样支持讲授： 下面将根据TCP/IP的各层对每层的主要协议进行讲解。应用层： TCP/IP体系结构中的应用层存在大量实用的应用层协议，很多在我们的日常生活中经常用到。l HTTP超文本传输协议。这个协议是大家用的最多的一种，用来指导Web浏览器和Web服务器之间的客户端/服务器通信过程l FTP 文件传输协议。执行文件传输和远程计算机上的基本文件管理任务，被大量用来在Internet上上传和下载应用程序以及文档l SMTP简单邮件传输协议。在服务器间或从客户端到服务器传输电子邮件。大家如果使用的是Outlook Express就需要对SMTP进行设置。l DNS域名系统。将 Internet 主机名解析成可供网络通信的IP地址，客户端如果需要进行浏览网页，必须配置该服务器的地址。比如使用就可以访问微软的服务器而不需要IP地址。传输层：传输层定义了TCP/IP中的两个重要协议TCP和UDP，其主要作用是保证网络中的应用程序进行可靠和不可靠的数据通信，这一层和Internet层联系很紧密。Internet层主要负责将数据按照地址送到目的地。他只管送而不管传输的保障。保障有传输层决定。就好比公路系统中，司机和汽车进行具体的运营，这好比是网络层，但是我们还需要一些人对汽车进行调度和监管，这就是传输层了。l 可靠和不可靠传输层提供了可靠传输和不可靠传输的机制。所谓可靠，指的是对发出去的数据，会确认一下对方是否收到，如果没有收到或者发送错误，就进行重传。不可靠是指对发出去的数据不需要确认。TCP是一个可靠的协议，UDP是不可靠的。但是，并不是说，可靠就是好，这需要根据实际应用来进行。比如，打IP电话，说了一句话12345678，如果在传输中3出了问题，没有传过去，在不可靠的情况下接收到的是12-45678（-表示无声音），也就是说听到的声音是断断续续的；但是如果用可靠传输是不是一定好呢，答案是否定的，比如你可能会听到1233-45-6-78，因为重传是需要时间的，这样不能保证声音的实时传输。所以在IP电话系统中大部分是使用UDP进行不可靠的传输。简单的说可靠传输质量高，不可靠传输效率高。l 面向连接与无连接面向连接的通信要求在数据传输前先建立连接，确认对方已经连上了再进行数据传输，否则就是无连接的。大家经常使用的通信工具QQ在发送信息的时候不需要对方在线，这是典型的无连接的方法。TCP是面向连接的，UDP是无连接的。l TCP（Transport Control Protocol，传输控制协议）其主要功能是：1）TCP提供可靠的、面向连接的数据报传递服务，以确保 IP 数据报的成功传递。 2）对程序发送的大块数据进行分段和重组。确保正确排序以及按顺序传递分段的数据。3）通过计算校验和，进行传输数据的完整性检查。TCP是基于两个网络主机之间的端对端的通讯。TCP 从应用程序接收数据并将数据分成“段”（Segment），然后 TCP 对“段”进行编号和排序以便传递。在两个 TCP 主机可以交换数据之前，必须先相互建立连接。TCP会话通过“三次握手”的过程来进行初始化。“三次握手”可以说是TCP最经典的过程，TCP需要通过完成三次通信建立连接，然后才能传输数据。第一次握手，发送方发出同步数据段，同时标明顺序号为n（n表示发送的第n个数据段），第二握手，接收方对刚才收到的同步数据进行回应，同时标明确认号为n+1，表示刚才的第n个数据段我已经收到了，最后发送方进行的三次握手，发送一个确认信息给接收方，顺序号为n+1，表示刚才的确认已经收到。通过这个过程可以说明两台主机已经连接上了。l UDP用户数据报协议。提供无连接通信，不能保证数据包会被送达，依靠应用层来保证可靠性。使用 UDP 可以更快速地通信，所需的网络开销也比使用 TCP 要少。使用 UDP 时，应用程序一般每次只传送少量的数据。Internet层： 本层负责将IP数据包通过网络传递到目标主机，关于IP地址和IP路由的概念我们将在后续章节说明。链路层：本层TCP/IP模型遵循网络中的标准协议，包括我们经常使用的以太网卡、ADSL等等，这些在第十三章会涉及到。讲解课本：1.2.2分层进行讲解，注意对比说明各层与OSI各层。重点放在TCP和UDP功能和概念的讲解。教学演示：教师可以通过网络监视器演示数据包传输过程，介绍著名的三次握手。小结：通过前面的学习，我们了解了目前网络中最常用的TCP/IP协议。在我们现在使用的网络中，到处都需要使用IP来进行，可以说Everything over IP！其重要性是不言而喻的。不了解TCP/IP的工作原理，就不可能成为一个优秀的网络工程师。 参考资源：Microsoft Windows 的 TCP/IP 基础知识/china/technet/itsolutions/network/evaluate/technol/tcpipfund/tcpipfund.mspx1.3 使用网络监视器查看帧教学提示 ：本节主要达到以下目的。l Ping命令的原理（略讲）l 使用网络监视器（演示+实验）教学内容教学方法教学提示讲授：本节我们将通过网络上的一些应用对于前面提到的概念进行实践体会。首先，我们通过一个网络层的相关命令看看网络层的功能是如何运作的。这里我们要学习的Ping命令是网络中最常用的一个故障诊断命令。我们经常遇到这样的情况，当需要进行网络应用程序连接的时候，比如你想访问另外一台电脑上的共享资源时，发现怎么也无法连接上。这时，大部分的网络管理员会首先说，先ping一下看通不通。使用这个命令可以验证两台电脑在网络层是否可以连通，你所需要知道的仅仅是对方的IP地址。运行 Ping 的语法为：ping target，其中 target 指目标计算机的计算机名或 IP 地址。通过该命令，计算机会发送一个Echo消息到目标计算机；目标计算机收到Echo消息以后会产生一个回应Echo Reply；发出Echo消息的计算机接收Echo Reply消息，并生成输出。通过输出我们可以辩明计算机同目标之间已经连通。如果出现超时或者目标不可达，则说明网络中存在连接问题需要进行排除。最后需要补充说明的是，ping命令使用了网络层的协议ICMP（Internet Control Message Protocol，因特网消息控制协议），该协议主要用于在网络上传递各种关于网络状态的信息。讲解课本：1.3.1阅书：1.3幻灯：第34页Ping命令作为一个重要的命令行工具是必须要掌握的，学生对于命令行可能还不熟悉，将来会出现更多的命令行工具。示