福建省高职单招计算机类课件4.ppt

第四章计算机网络技术 09高职 2 计2012年3月10日 第四章计算机网络技术 第0节要点简介第一节计算机网络概述第二节数据通信基础第三节网络体系结构与网络协议第四节计算机网络设备第五节局域网基础第六节Internet基础与应用 第0节要点简介1 第0节要点简介1 计算机网络的组成 发展 功能和拓扑结构 2 数据通信基本概念 数据传输方式和数据交换技术 3 网络协议和网络体系结构 OSI参考模型和TCP IP分层模型 IP地址与子网掩码 4 网络传输介质与常用网络设备5 局域网的主要特点和基本技术 第0节要点简介2 6 以太网标准和网络操作系统的基本概念 7 Internet的基本概念 常用术语及其主要应用 常用的Internet接入技术 8 域名系统和Web应用技术9 WindowsServer2003网络操作系统安装 配置与管理 10 局域网络的连通性测试方式和IP地址的配置方式 第一节计算机网络概述 计算机网络概念将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备 通过通信线路连接起来 在网络操作系统 网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下 实现资源共享和信息传递的计算机系统 Internet是最庞大的计算机网络 4 1 1计算机网络概述1 一 计算机网络概述1 计算机网络的产生与发展 1 面向终端的计算机通信网络时间 20世纪50年代特点 以单个计算机为中心的远程联机系统 构成面向终端的计算机网络 仅是计算机网络的雏形 2 多个主计算机通过通信线路互联的计算机网络时间 20世纪60年代中期特点 若干计算机互连的计算机网络系统 以美国的ARPAnet为代表 4 1 1计算机网络概述2 3 具有统一的网络体系结构 遵循国际标准化协议的计算机网络时间 20世纪70年代中期国际标准化组织 ISO 于1984年颁布了 开放式系统互连基本 OSI七层模型 4 新一代综合性 智能化 宽带高速计算机网络Internet的广泛应用 高速网络技术 网络计算机与网络安全技术的研究与发展 4 1 1计算机网络概述3 2 计算机网络的功能 主要表现在信息交换和资源共享 1 信息交换 通信功能 计算机网络为分布在各地的用户提供了强有力气通信手段 如即时通信 电子邮件 视频会议等 2 资源共享硬件资源共享 昂贵设备的共享 使用户节省投资 例如 打印机 高速处理器 大容量存储设备等 软件资源共享 各种语言处理程序和应用程序 例如 联机考试软件 办公管理软件等 数据资源共享 数据库 数据文件等 例如 电子图书 档案资料库 新闻等 4 1 1计算机网络概述4 3 计算机网络的分类 按地理范围划分局域网 LocalAreaNetwork LAN 覆盖范围一般在几公里以内 特点 配置容易 传输速率快 误码率低 连接范围窄 用户数量少 种类 以太网 Ethernet 令牌环网 TokenRing 光纤分布式接口网络 FDDI 异步传输模式网 ATM 以及无线局域网 WLAN 城域网 MAN 覆盖范围介于广域网和局域网之间 一般为几公里到十几公里 4 1 1计算机网络概述5 广域网 WideAreaNetwork WAN 覆盖范围比城域网更广 从几百分时到几千公里 一般是用于将城市间的LAN或MAN互连起来 Internet就是最大的广域网 4 1 1计算机网络概述6 4 计算机网络的组成计算机是由资源子网和通信子网构成的 资源子网 负责信息处理 向网络用户提供各种网络资源和网络服务 实现网络上的资源共享 包括所有的主机 I O设备 网络操作系统和网络数据库等 通信子网 负责全网中信息的传递 承担全网的数据传递 转接等通信处理工作 包括通信控制处理机 通信线路和其他通信设备组成 4 1 1计算机网络概述7 5 计算机网络的主要应用 1 企业信息化 2 个人信息服务 4 1 2计算机网络的拓扑结构1 计算机网络的拓扑结构概念计算机网络拓扑结构就是网络中各结点 计算机等硬件和网络设备 的连接形状和方法 二 计算机的拓扑结构总线型拓扑结构星形拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构混合型拓扑结构 总线型拓扑结构 1 总线型拓扑结构 采用一条公共数据通路 称为总线 所有站点都要通过相应的硬件接口直接连到该总线上 特点优点缺点 总线型拓扑结构的特点 特点1 总线型局域网的介质访问控制方法采用的是 共享介质 方式 2 所有结点都连接到一条作为公共传输介质的总线上 3 总线传输介质通常采用同轴电缆或双绞线 4 所有结点都可以通过总线传输介质以 广播 方式发送或接收数据 出现 冲突 collision 是不可避免的 冲突 会造成传输失败 5 必须解决多个结点访问总线的介质访问控制 MAC mediumaccesscontrol 问题 总线型拓扑结构的优 缺点 优点所需电缆数量少 价格便宜 安装容易 结构简单 连接方便 易实现 删除 易维护 易于扩充 增加或减少计算机比较方便 缺点传输距离有限 通信范围受限制 故障诊断和隔离较困难 当接入的计算机较多时冲突加剧 导致数据传输率下降 2 星型拓扑结构 是由中央结点和通过通信链路接到中央结点的各个站点组成的 优点缺点 星型拓扑结构 星型拓扑结构的优 缺点 优点控制简单故障诊断和隔离容易方便服务缺点电缆长度和安装工作量可观中央结点的负担较重 形成瓶颈 各站点的分布处理能力较低 环型拓扑结构 3 环型拓扑结构 由网络中若干中继器使用电缆通过点对点的链路首尾相连组成一个闭合的环 特点优点缺点 环型拓扑结构特点 特点 1 使用结点与结点间线路连接 构成闭合的物理环型结构 2 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输 3 在环形拓扑中 多个结点共享一条环通路 4 实现环的建立 维护 结点的插入与撤出 环型拓扑结构的优 缺点 优点电缆长度短增加或减少计算机时 仅需简单的连线操作抗故障性能好单方向通路的信息流使路由选择控制简单缺点结点的故障会引起全网故障故障检测困难环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式 在负载很轻时 信道利用率相对来说就比较低 树型拓扑结构 网状拓扑结构 第二节数据通信基础1 一 数据通信的概念1 信息 通信的目的是交换信息信息是人脑对客观物质的反映信息的载体可以是数字 文字 语音 图形和动画等 第二节数据通信基础2 2 数据把事件的某些属性规范化后的表现形式 分类 模拟数据 用来描述在某个区间内连续变化的数据 数字数据 用来描述在某个区间内不连续变化的量 即离散值的数据 注意 数据和信息的区别数据是独立的 是尚未组织起来的事实的集合 信息则是经过加工处理后的数据 第二节数据通信基础3 3 信号是数据的具体的物理表现 且有确定的物理描述 在计算机中 信息是用数据表示 并转换成信号进行传送的 模拟信号 指时间上和空间上连续变化的信号 数字信号 指一系列的时间上离散的信号 信号生产的方式电信号 通过铜线媒介传输电磁波信号 通过光缆 空气 真空等途径传播声波信号 通过空气 液体 固体等途径传播 第二节数据通信基础4 4 信道及信道类型信道是传输信号的通道 由传输线路及相应的附属设备组成 物理信道和逻辑信道有线信道和无线信道模拟信道和数字信道专用信道和公用信道 第二节数据通信基础5 5 模拟通信和数字通信通信的任务是将表示消息的信号从信源传递到信宿 模拟通信 是指以模拟信号传输为基础的通信方式 它利用模拟信号来传递信息 数字通信 是指以数字信号传输为基础的通信方式 它利用数字信号来传递消息 模拟通信系统数字通信系统 第二节数据通信基础6 二 数据通信的组成和主要技术指标1 数据通信系统的组成一个基本的数据通信系统由数据终端设备 DTE 和数据传输系统组成 数据终端设备 DTE 将发送的信息变换为数字信号输出 或者接收到数字信号转换为用户能够理解的信息形式 因此它具有编码和解码功能 数据传输系统由传输信道及两端的数据通信 讯设备 DCE 构成 第二节数据通信基础7 2 数据通信系统的主要技术指标数据传输速率简称数据速率或比特率 是指单位时间内传输的二进制位数的数据量 单位是bps 位 秒 调制速率即波特率 也称为波形速率或码元速率 表示在单位时间内信号波形的变换次数 即每秒通过信道传输的码元个数 单位是波特 Baud 误码率数据通信系统在正常工作情况下 信息传输的错误率 是衡量数据通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标 第二节数据通信基础8 带宽是指通信信道的宽度 代表信道传输信息的能力 在模拟信道中 带宽即传输信道的最高频率和最低频率的差 单位为Hz 在数字信道中 常用数据传输速率 比特率 表示信道的传输能力 带宽 所以单位为bps 信道容量 带宽决定了信道中能不失真地传输脉冲序列的最高速率 第二节数据通信基础9 补充 数据传输类型信号分为数字信号和模拟信号 信号在其传输的信道也相应的分为基带传输和宽带传输 基带传输指在传输介质上原封不动地传输由计算机或终端产生的0或1数字信号 基带是指基本频带 即数字信号占用的基本频带 特点 基带传输适合用于近距离通信 如局域网中的双绞线连网 第二节数据通信基础10 宽带传输 也称为频带传输 指将数字信号调制成模拟信号后 再发送和传输 到接收端时 再将模拟信号解调制成数字信号 用模拟信道传输数字信号的方法称为宽带传输技术 特点 宽带传输用于远距离通信 如Internet中的电话线上网 第二节数据通信基础11 三 数据传输方式1 并行通信和串行通信 数据传输顺序并行通信 数据以成组的方式在多个并行信道上同时进行传输 其特点 各数据位同时传输 传输速度快 效率高 多用在实时 快速的场合一次传输数据宽度大 但传输成本较高传输的数据宽度是以计算机字长为单位 即一次传输一个字长的数据传输方式只适用于近距离 30米 的通信 第二节数据通信基础12 串行通信 是指以串行方式在一条信道上传输数据 其特点 节省传输线适合远程通信数据传送效率低2 单工 半双工和全双工 数据传输方向单工通信方式只支持数据在一个方向上传输 第二节数据通信基础13 半双工通信 允许数据在两个方向上传输 但在某个时刻内 只允许数据在一个方向上传输 全双工通信 允许数据同时在两个方向上传输 因此每端都有发送和接收设备 第二节数据通信基础14 3 同步传输和异步传输同步传输 采用的是按位传输的同步技术 即当数据在进行同步传输时 字符间会有一个固定的时间间隔 这个时间间隔由数字时钟来确定 其特点是 以报文或分组为单位进行传输 其优点 传输效率高 缺点 实现较复杂 同步的意义 在传输数据前 发送端先发送一组同步字符 用于通知接收方准备接收数据 另外要求接收方调整时钟 确保接收方的接收数据的速度和发送方发送数据的速度保持一致 数据传送完毕还有一组结束字符 数据传送完毕 时钟同步结束 第二节数据通信基础15 异步传输 又称为起止式传输方式 采用的是群同步技术 传输的信息可以被分成若干个 群 发送方和接收方只保持一个 群 内的同步 其特点是 数据以字符为传输单位 而且字符的发送时间是异步的 优点 实现简单 缺点 传输效率很低 异步的意义 不需要发送方与接收方的时钟同步 因为发送方在发送数据时 会在数据前加入起始位 数据传送开始 在数据传送完毕会加入停止位 数据传送完毕 第二节数据通信基础16 四 数据编码和多路复用1 数据编码数字数据模拟信号发送 数字数据数字信号发送和模拟数据数字信号发送 都需要某种形式的数据表示或者编辑2 多路复用为了合理利用通信线路 让一个信道同时传输多路信号 其根据多路复用技术分为 频分多路复用 FDM 电话线路中语音和计算机信号将一条物理信道可以传输的频带分割成若干条较窄的频带 第个频带都可分配给用户形成数据传输子路径 第二节数据通信基础17 时分多路复用自动分配系统将一条传输信道按照一定的时间间隔分割成多条独立的 速率较低的传输信道 又包括同步时分多路复用和异步时分多路复用 波分多路复用 主要用于光纤传输介质在一条光纤中用不同颜色光波来传输多路信号 第二节数据通信基础18 五 数据交换方式1 电路交换 也称为线路交换计算机与计算机 终端 之间需要通信时 由交换机建立一条专用通道 物理连接 其过程 电路建立 数据传输和电路拆除三个过程 优点 传输延迟小 线路接通不会发生冲突 可靠性和实时响应能力很好 缺点 建立线路所需时间长 电路建立后 双方独占线路 造成信道浪费 第二节数据通信基础19 2 报文交换 存储 转发 方式报文 将用户要传送的数据称为报文 存储转发 发送方将报文上添加接收方的目的地址 然后将整个报文转发中间结点 中间结点暂存报文 同时根据目的地址和线路情况 再转发给下一个中间结点 直到报文到达目的地址 主要特点 传送方式采用 存储 转发 方式 不独占线路 多个用户的数据可以通过存储和排队共享一条线路 第二节数据通信基础20 3 分组交换 包交换分组 将用户传送的数据划分成一定的长度 每个部分叫作一个分组 分组交换 每个分组信息前加上分组头 其作用是指明该分组发往何目的地址 然后由交换机 路由器 将此分组转发到目的地 主要特点 线路利用率高 信息传输可靠性高 不同各类的终端可以相互通信 局域网中的以太网采用的分组交换方式 第三节网络体系结构与网络协议1 一 网络体系结构与网络协议的基本概念1 网络体系结构的基本概念网络体系结构是计算机网络应完成的功能的精确定义 2 网络协议的基本概念网络协议是为网络数据交换而制定的规则 约定与标准 网络协议三要素 语义 解释比特流的每一部分的意义语法 用户数据与控制信息的结构与格式 以及数据出现的顺序的意义时序 事件实现顺序的详细说明 第三节网络体系结构与网络协议2 几种著名的参考模型ISO的OSI七层模型是在理论上定义的标准 并没有应用到实际的生产中 其具有参考意义 即其他体系结构借鉴了OSI的七层模型的某些层次及其功能等 TCP IP四层模型实际应用的网络协议产品 目前互联网上的标准协议 第三节网络体系结构与网络协议3 二 ISO的OSI RM开放系统互连参考模型1 OSI参考模型的基本概念ISO 国际标准化组织 发布的计算机网络标准 开放式系统互连参考模型 即OSI RM 其作用是该体系结构标准定义了网络互连的七层框架 该体系结构标准详细规定了每一层的功能 该体系结构标准目的是为了实现开放系统环境中的互连性 互操作性和应用的可移植性 第三节网络体系结构与网络协议4 2 OSI参考模型各层的主要功能 物理层 PhysicalLayer 服务 利用传输介质为数据链路层提供物理连接 作用 通过传输介质发送和接收二进制比特流 协议数据单元 PDU 比特流 数据链路层 DataLinkLayer 服务 为网络层提供服务 作用 差错控制 通过校验 确认和反馈等手段 将不可靠的物理链路转换成对网络来说无差错的数据链路 流量控制 协调收发双方的数据传输速率 协议数据单元 PDU 数据帧 第三节网络体系结构与网络协议5 网络层 NetworkLayer 服务 为传输层提供服务 作用 路径选择算法 路由 数据包如何通过各结点传送 拥塞控制 对流入的数据包数量进行控制 网际互连 数据包如何跨越多个不同的通信子网 逻辑编址 协议数据单元 数据包或分组 传输层 TransportLayer 服务 为上层提供端到端的可靠和透明的数据传输服务 如 ftp 21 telnet 23 smtp 25 Http 80 dns 53作用 差错控制 流量控制 进程标识 利用端口标识进程 协议数据单元 数据段或报文 第三节网络体系结构与网络协议6 会话层 SessionLayer 主要功能 管理和协调不同主机上各种进程之间的通信 对话 即负责建立 管理和终止应用程序之间的会话 表示层 PresentationLayer 服务 向应用进程提供信息表示方式 作用 将计算机内部的多种数据表示格式转换成网络通信中采用的标准表示形式 如数据加密和压缩 应用层 ApplicationLayer 服务 是用户与网络的接口 作用 通过应用程序来完成网络用户的应用需求 如文件传输服务 FTP 收发电子邮件服务 Email 等 第三节网络体系结构与网络协议7 总结 OSI参考模型各层的名称 顺序 服务 下层为上层提供服务 协议数据单元 PDU 第1层至第4层主要作用或功能 第三节网络体系结构与网络协议8 三 TCP IP参考模型与协议1 TCP IP参考模型与层次网络接口层对应于OSI参考模型中的物理层和数据链路层 事实上 TCP IP本身未定义该层 而由参与互连的各网络使用自己的物理层和数据链路层协议 然后与TCP IP的网络接口层进行连接 网际互连层对应于OSI参考模型的网络层 主要解决主机到主机的通信问题 主要协议 IP R ARP IGMP ICMPIP是不可靠的 无连接的数据报传递服务 第三节网络体系结构与网络协议9 传输层 或运输层 对应于OSI参考模型的传输层 为实用层实体提供端到端的通信功能 主要协议 TCP和UDPTCP是一种可靠的 面向连接的数据传输服务 UDP是不可靠的 无连接的数据传输服务 应用层对应于OSI参考模型的高三层 为网络用户提供所需要的各种服务 如FTP Telnet DNS SMTP等 第三节网络体系结构与网络协议10 TCP IP协议的特点 开放的协议标准 并独立于特定的计算机硬件与操作系统 独立于特定的网络硬件 可运行于局域网 广域网 更适用于互联网中 统一的网络地址分配方案 IP协议 使得整个TCP IP设备在网络中都具有唯一的地址 标准化的高层协议 可以提供多种可靠的用户服务2 TCP IP的主要协议常见的协议族 簇 中英文名称TCP IP UDP ICMP SMTP FTP ARP等 第三节网络体系结构与网络协议11 IP 网际协议 网络层中最重要的协议 网络接口层向其提供服务 其向传输层提供服务 IP数据包是不可靠的 IP数据包中含有发送方的主机地址 源地址 和接收方的主机地址 目的地址 TCP 传输控制协议 TCP是一种可靠的 面向连接的数据传输服务 建立连接要经过三次握手 撤消连接要四次握手 常见服务有FTP Telnet SMTP HTTP POP3等 第三节网络体系结构与网络协议12 UDP 用户数据报协议 UDP是不可靠的 无连接的数据传输服务 主要用于不要求按分组顺序到达的数据传输 分组传输顺序检查与排序由应用层完成 常见服务有DNS SNMP等 第三节网络体系结构与网络协议13 四 IP地址与子网掩码1 IP地址的定义Internet采用一种Internet通用的地址格式 为全网的每一个网络和主机分配一个Internet地址 IP地址具有固定 规范的格式 IPv4地址长度为32位 即4个字节 IP地址唯一地标识一台计算机 通常采用 点分十进制 表示方式 将32位平均分成四段 每8位为一段 且每段转换成十进制表示 段间点 分隔 第三节网络体系结构与网络协议14 IP地址采用网络 主机这样的二级层次结构 即IP地址又可分为网络号和主机号网络号 NetworkID 表示网络规模的大小 用于区别不同的网络 主机号 HostID 表示网络中主机的地址编号 用于区分同一网络中的不同主机 2 地址分类按照网络规模大小 IP地址可以分为A B C D E五类 常用的是A B C类地址 D类为组播地址 E类为扩展备用地址 第三节网络体系结构与网络协议15 IPv4地址分类A类1 0 0 0至126 255 255 255第一段是网络号 第二至四段是主机号 最大主机数量为16777214 B类128 0 0 0至191 255 255 255第一至第二段是网络号 第三至第四段是主机号 最大主机数量为65534 C类192 0 0 0至223 255 255 255第一至第三段是网络号 第四段是主机号 最大主机数量为254 D类224 0 0 0至239 255 255 255 组播地址E类240 0 0 至255 255 255 254 扩展备用地址 第三节网络体系结构与网络协议16 3 特殊的IP地址网络地址 包含一个有效的网络号和一个全 0 的主机号 作用 用于表示一个具体的网络 广播地址 直接广播地址 包含一个有效的网络号和一个全 1 的主机号 作用 网络上主机向其他网络广播信息 有限广播地址 32位全 1 的IP地址 255 255 255 255 作用 用于本网广播 第三节网络体系结构与网络协议17 回送地址 LoopbacAddress 也称环回地址A类地址中127网段是一个保留地址 作用 用于网络软件测试以及本地机器进程间通信 但我们常用127 0 0 1这个地址 并赋给它一个名字 别名 localhost 本地地址 更多称为私有地址作用 在本地的内部网络中使用这些地址 即局域网中 A类 10 0 0 0 10 255 255 255B类 172 16 0 0 172 31 255 255C类 192 168 0 0 192 168 255 255 第三节网络体系结构与网络协议17 4 网关地址 Gateway 互连 接 将两个完全不同的网络连接起来 互通 信 将本地网络的信息发送到外部网络 或者代本地网络接收外部网络信息 所以 它是网络间相连的通道 为了使TCP IP协议能够寻址 该通道被赋予一个IP地址 即网关地址 第三节网络体系结构与网络协议18 5 子网掩码 SubnetMask或NetMask 作用 由IP地址中获得网络编码 网络号和主机号 子网掩码默认值 A类 255 0 0 0或8位 11 0 0 1 8 B类 255 255 0 0或16位 133 0 0 1 16 C类 255 255 255 0a或24位 192 168 0 1 24 第四节计算机网络设备1 一 传输介质1 同轴电缆结构与分类 按用途上分 分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆 基带同轴电缆用于计算机网络 50 宽带同轴电缆用于有线电视网 CATV 对于基带同轴电缆 按直径的不同 分为粗缆 10Base5 和细缆 10Base2 主要特性 连接距离 粗缆最大传输距离500米 细缆最大传输距离185米 第四节计算机网络设备2 安装维护粗缆 安装难度大 造价高 一般用于总线的主干 细缆 安装较简单 造价低 容易产生接触不良 一般用于总线的分支 抗干扰能力 有较强的抗干扰能力 有屏蔽层 拓扑结构 用于总线型拓扑结构 2 双绞线结构和分类接插头 两对线型的接插头称为RJ 11 四对线型的接插头称为RJ 45 是否有屏蔽层 屏蔽双绞线STP 非屏蔽双绞线UTP 第四节计算机网络设备3 传输特性 分为七类 主要特性 接线方式接线标准 EIA TIA568A和EIA TIA568B 见课本P133的表4 3和4 4 直连线 两端的线序一至 一般是EIA TIA568B 用于连接不同类型的设备 交叉线 一端用EIA TIA568A 另一端用EIA TIA568B 用于连接相同类型的设备 相同类型的设备 计算机和路由器是同类设备 交换器和集线器是同类设备 第四节计算机网络设备4 3 光纤结构和传输原理 发送端 将要传输的电信号通过发光二极管转换为光信号发送到光纤中 接收端 将从光纤中接收到的光信号 使用光电二极管还原为电信号 分类 单模光纤 只传输单一基模的光 光信号没轴路径直线传输 速率高 传输距离远 成本高 多模光纤 可传输多种模式的光 光信号在光纤壁之间反射 传输距离较近 损耗大 成本低 主要特性 第四节计算机网络设备5 无线传输介质无线电波 微波 卫星和红外线等 二 常用网络设备1 调制解调器 Modem 也称为数模转换器 调制 计算机发送数据 经过Modem把数字信号转换为模拟信号 解调制 经由Modem把调制后的模拟信号还原为数字信号 分类 外置式和内置式 第四节计算机网络设备6 2 网卡 也称为网络适配器 网卡是工作在数据链路层的网络设备 主要功能数据的封装与解封装 链路管理 主要是CSMA CD 带冲突检测的载波监听多路访问 协议的实现 编码与译码 曼彻斯特编码与译码 种类 支持的计算机种类 标准以太网卡 PCMCIA网卡传输速率 电缆接口 RJ 45 BNC AUI等 第四节计算机网络设备7 物理地址 MAC地址 48位二进制数组成 前24位为企业标识 后24位是企业给网卡的编号 实际用12位十六进制数表示 3 集线器 Hub 主要功能 对接收到的信号进行再生整形放大 目的 扩大网络传输距离 把所有结点集中在以它为中心的结点上 采用CSMA CD访问方式 工作在OSI参考模型的物理层 分类 传输速率 第四节计算机网络设备8 可否堆叠是否支持网管功能工作特点 不能识别源地址和目的地址 没有地址过滤功能 采用广播方式 多站点共享总线 共处于一个冲突域中 任意时刻只能有一个站点发送数据 其他站点只能接收数据 半双工模式 总线带宽被多个站点均分 在物理上是星型拓扑 在逻辑上看是总线型拓扑 第四节计算机网络设备9 4 中继器 Repeater 是工作OSI参考模型的物理层上的设备 适用网络类型 完全相同的两类网络的互连 主要作用 通过对数据信号的重新发送或者转发来扩大网络传输的距离 分类 直接放大式 放大输入信号 信号再生式 将输入信号恢复到发送时的状态 第四节计算机网络设备10 5 网桥 Bridge 能将网络互连起来 使之相互通信 工作在OSI参考模型的数据链路层 主要作用 隔离局域网间的冲突 提高网络性能 提高网络的安全性 扩展网络覆盖范围 第四节计算机网络设备11 6 交换机 Switch 主要用于连接终端设备 局域网交换机也可以连接两个或两个以上的局域网 组成更大的网络 工作于OSI参考模型的数据链路层 交换机与集线器的区别 某交换机端口 20端口 速率为100Mbps 是指其每个端口的速率都为100Mbps 它的背板带宽就是 20 x100Mbps 2000Mbps 如果此交换机端口为全双工模式 则其每个端口的速率为200Mbps 输入和输出的速率都为100Mbps 其背板带宽就是20 x200Mbps 4000Mbps 理论背板带宽 端口数量x2x交换机传输速率 第四节计算机网络设备12 分类网络覆盖范围 局域网交换机和广域网交换机 传输介质或传输速率 工作原理 根据所接收帧的源MAC地址构造转发表 根据所接收帧的目的地址进行过滤和转发操作 与网桥相比 交换机转发延迟比网桥小 端口数量比网桥多 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输 每个端口可视为独立的网段 连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽 第四节计算机网络设备13 主要功能学习 通过接收数据帧中的源MAC地址 并将此MAC地址同相应的端口映射起来 存放在缓存中的MAC地址表中 转发 过滤 当数据帧的目的地址在MAC地址表中有映射时 此数据帧被转发到连接目的地址的端口 消除回路 当交换机存在一个冗余回路时 通过生成树协议避免回路的产生 同时允许存在后备路径 交换机工作原理 工作原理 交换机开机 MAC表为空 以计算机A要传输数据给D为例 注意 交换机只能通过源MAC地址来更新MAC表 创建MAC记录 读取从端口1接收到的数据帧 交换机知道源MAC和目的MAC 并以端口1和源MAC地址建立第一条MAC记录 查找目的MAC 交换机向所有端口发送广播帧 要求目的MAC的计算机回复 回复交换机 计算机D发送回复数据帧给交换机 交换机读取从端口4接收到的回复数据帧中 获得计算机D的MAC地址 并建立第二条MAC记录 交换机将计算机A的数据帧 传到端口4 交给计算机D 第四节计算机网络设备14 7 路由器 Router 路由器是工作在OSI参考模型的网络层 作用 连接不同的网络 即异种网络互连或多个子网互连都应采用路由器 选择信息传送的线路 即为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳的传输路径 并将该数据包有效地传送到目的站点 分类 功能上划分 核心层 骨干级 路由器 企业级路由器和访问层 接入层 路由器 第四节计算机网络设备15 路由器和三层交换机比较三层交换机 由于路由器的端口数量有限且路由速度较慢 从而限制了网络的规模和访问速度 因此三层交换机应运而生 三层交换机 即拥有二层交换机的数据传输速率高 端口多 支持VLAN等优点 但其在对路由协议的支持上不完整 只能使用简单的路由协议 如RIP OSPF等 因而在复杂的网络连接环境还是必须用到路由器 综上所述 三层交换机一般用于大型局域网内的数据交换和路由 路由器一般用于较复杂的网络环境的连接 如局域网和广域网 Internet 的连接 第五节局域网基础1 一 局域网基本概念概念 在一个局部地理范围内 将各种计算机及其外围设备互相连接起来组成的计算机通信网络 英文缩写LAN 1 局域网的主要特点是一种实现各独立设备互连的通信网络 覆盖的地理范围较小 具有较高的数据传输率 具有较低的误码率和较低的时延 通过物理通信媒体组成 第五节局域网基础2 2 局域网拓扑结构常见的局域网拓扑结构有 专用性非常强 具有比较稳定和规范的拓扑结构 星型 树型 总线型和环形等 3 局域网体系结构按照IEEE802标准 局域网体系结构由三层协议构成 即物理层 PHY Physical 媒体访问控制层 MAC 和逻辑链路控制层 LLC 局域网体系结构的物理层相当于OSI的第一层 物理层 媒体访问控制层和逻辑链路控制层相当于OSI的第二层 数据链路层 第五节局域网基础3 4 局域网介质访问控制方法介质访问控制方法 指在网络中控制多个结点利用公共传输介质 即共享介质 发送和接收数据的方法 普遍采用的介质访问控制方法 载波监听多路访问 冲突检测 CSMA CD 方法令牌环 TokenRing 方法令牌总线 TokenBus 方法CSMA CD介质访问控制方法该协议应用于OSI的第二层 数据链路层 采用IEEE802 3标准 第五节局域网基础4 作用 提供寻 MAC地 址和媒体存取的控制方式 使得不同设备或网络上的结点可以在多点的网络上通信而不相互冲突 工作原理 发送数据前首先侦听信道 如果信道空闲 立即发送数据并实时进行冲突检测 如果信道忙 继续侦听 直到信道变为空闲 如果在发送数据过程中检测到冲突 它将立即停止发送数据并等待一个随机长的时间 重复上述过程 总结 先听后发 边发边听 冲突停止 随机延迟后重发 第五节局域网基础5 二 以太网 Ethernet 以太网指的是由Xerox公司创建并由Xerox Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规范 以太网包括 标准以太网 10Mbps 快速以太网 100Mbps 千兆以太网 1000Mbps 和10G以太网 采用的是CSMA CD访问控制法 1 IEEE802 3标准该标准规定了物理层的连线 电线号和介质访问层协议的内容 第五节局域网基础6 2 传统以太网 10Mbps以太网是最先稳定并得到成功应用的LAN技术 包括以下子类型 10Base 5直径10mm 阻抗为50 欧姆 的粗同轴电缆 最大网段长度500m 基带传输 总线型拓扑结构 10Base 2直径5mm 阻抗为50 细同轴电缆 最大网段长度185m 基带传输 总线型拓扑结构 10Base T双绞线电缆 最大网段长度为100m 星形拓扑结构 第五节局域网基础7 10Base F光纤传输介质 传输速率为10Mbps 3 快速以太网 802 3u 100Mbps快速以太网标准又分为 100Base T4 3类UTP 需要用到四对双绞线 只支持半双工 100Base TX 5类UTP 只需使用两对双绞线 支持全双工 100Base FX 光纤传输介质 传输速率为100Mbps 支持全双工 第五节局域网基础8 千兆以太网 有两个标准IEEE802 3z 制定了光纤和短程铜线连接方案的标准 IEEE802 3ab 制定了五类双绞线上较长距离连接方案的标准 万兆以太网IEEE802 3ae中 扩展了IEEE802 3协议和MAC规范 使其支持10Gbps的传输速率 第五节局域网基础9 三 网络操作系统1 网络操作系统 NOS 的基本概念利用局域网底层提供的数据传输功能 为高层网络用户提供资源共享等网络服务的系统软件 它具有对整个网络资源进行协调管理 实现计算机之间高效可靠通信 提供各种网络服务和为网络上用户提供便利的操作与管理平台等功能 2 网络操作系统的功能较强的系统服务丰富的应用程序 第五节局域网基础10 对用户端的支持分布式服务3 常用网络操作系统Windows系统WindowsNT4 0erver Windows2000Server WindowsServer2003 WindowsServer2008Netware系统主要对无盘站的支持较好 我国早期用于教学网络 目前已很少使用 第五节局域网基础11 Unix系统功能强大 性能全面的多用户 多任务操作系统 是应用面最广 影响最大的操作系统 Linux系统开源的 免费的 多用户 多任务的网络操作系统 局域网连通性测试方式1 PingPing命令的功能 测试网络的连通情况Ping命令的格式ping目的IP 域名 DNS的FQDN名PING192 168 0 1PINGQIMENGXING COM CNPINGSRV1 QIMENGXING COM CNPING等命令可与 联合使用 以查询命令的用法 局域网连通性测试方式2 ping命令提示信息网络正常超时主机不可达 局域网连通性测试方式3 IpconfigIpconfig命令的功能 查看计算机IP地址配置信息Ipconfig命令的格式IpconfigIpconfig allIpconfig renewIpconfig releaseIpconfig displaydnsIpconfig flushdns 局域网连通性测试方式4 ipconfig all详细信息解释 配置客户机网卡IP地址 DHCP分配 自动分配IP地址备用IP地址手动配置固定IP地址单网卡 多个IP地址 第六节Internet基础与应用1 一 Internet概述1 Internet发展历程 如下四个阶段 ARPAnet的诞生及TCP IP协议的产生 TCP IP协议的产生NSFnet的出现万维网技术的出现2 Internet的技术管理机构国家科学基金会 NSF Internet协会 ISOC 第六节Internet基础与应用2 Internet体系结构委员会 IAB Internet工程任务组 IEIFInternet工程指导委员会 IRTFInternet研究部 IRTF Internet网络信息中心 InterNIC Internet赋号管理局 IANA WWW联盟独立于其他Internet组织 是国际性的工业联盟 致力于Web有关协议的制定 第六节Internet基础与应用3 3 Internet在中国的发展第一阶段 1986 6 1993 3是研究试验阶段第二阶段 1994 4 1996是起步阶段第三阶段 1997至今是快速增长阶段二 Internet的主要应用1 Internet提供的基本服务电子邮件服务 E mail 常见的协议SMTP协议 简单邮件传输协议 TCP25端口 用于邮件服务器之间传输邮件信息 第六节Internet基础与应用4 MIME协议 多用途网际扩充协议 允许在发送邮件时附加多媒体数据 POP3协议 邮局协议 允许用户从服务器上把邮件存储到本地主机上 同时删除邮件服务器上的邮件 TCP110端口 IMAP协议 报文存取协议 用于下载邮件 在用户未发出删除邮件的命令前 IMAP服务器邮箱中的邮件一直保存 远程登录服务 Telnet 利用远程登录 可使用户的计算机暂时成为另一台远程计算机的虚拟终端 并实时地使用远程计算机上全部对外开放的资源 第六节Internet基础与应用5 文件传输服务 FTP 允许用户将本地计算机中的文件上传到远程计算机中 或将远程计算机中的文件下载到本地计算机 即FTP服务为计算机之间双向文件传输提供一种有效的手段 FTP服务采用典型的客户机 服务器 C S 即Client Server 工作模式 FTP客户端应用程序通常有三种类型 传统的FTP命令行浏览器FTP下载工具 第六节Internet基础与应用6 2 WWW服务 也称Web服务 WWW服务使用的是超文本标记语言 HTML 超文本与超媒体是管理多媒体数据信息的一种技术 是W