第1章 计算机网络基础.ppt

计算机网络技术与应用A 信息学院 邵华Email ise shaoh 2 课程说明 课件服务器 ftp 上机实验需要提交实验报告 考试成绩 试卷成绩 平时成绩 3 授课内容安排 第一章计算机网络基础 4学时 第二章数据通信基本技术 1学时 2 3数据传输方式2 4多路复用技术2 5数据交换技术第三章计算机局域网 1学时 3 1局域网概述3 2以太网技术3 3局域网组网技术第四章网络操作系统 2学时 4 1网络操作系统概述4 2Web服务器配置4 3FTP服务器配置 第五章网页制作 8学时 第六章脚本语言 6学时 第七章ASP程序设计 6学时 第九章网络安全技术简介 2学时 9 1网络安全概述9 2防火墙技术9 3网络病毒防护 4 懂得一点网络基础知识 那就是 1 什么是计算机网络 网络是如何发展而来的 2 计算机和计算机之间 即网络是如何通信的 3 要想组成一个计算机网络 网络设备是如何连接的 4 网络中的软件是如何设置呀 5 设置好网络连接 计算机和计算机之间就可以实现最基本的通信了 那么为了让大家都能访问我的系统 我还要做一些网络应用开发 那就是做网页 组网站 以及开发后台数据库了 计算机网络基础 第1章 1 1计算机网络概述1 2计算机网络的分类和组成1 3计算机网络的拓扑结构1 4计算机网络体系结构1 5计算机网络互连设备1 6计算机网络应用模式 本章内容 7 1 计算机网络的定义把分布在不同地理位置的计算机通过通信设备和线路连接起来 以功能完善的网络软件 网络通信协议 信息交换方式及网络操作系统等 实现互相通信及网络资源共享的系统 1 1 1计算机网络的定义和演变 计算机网络技术 计算机技术 通信技术 主机 既要进行数据处理 又要担负通信控制任务 1 诞生阶段 20世纪60年代中期之前 以传输信息为目的 实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统 2 计算机网络的演变 面向终端的计算机网络 第一代的改进版 专门负责用户与主机的通信 随着连接的终端数增加 为了减轻中心计算机的负担 在通信线路和中心计算机之间设置了一个前端处理机FEP FrontEndProcessor 或通信控制器CCU CommunicationControlUnit 专门负责与终端之间的通信控制 出现了数据处理与通信控制的分工 以便更好地发挥中心计算机的处理能力 10 2 形成阶段20世纪60年代中期至70年代 典型代表是ARPAnet 以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体 形成了计算机网络的基本概念 世界上公认的 最成功的第一个远程计算机网络是在1969年 该网络称为ARPAnet ARPAnet网是因特网的前身 特点 多个终端联机系统的互联 形成了多主机为中心的网络 网络结构从 主机 终端 转变为 主机 主机 弊端 各厂家提供的网络产品实现互连十分困难 这种自成体系的系统称为 封闭 系统 11 多个终端联机系统的互联 形成了多主机为中心的网络网络结构从 主机 终端 转变为 主机 主机 弊端 各厂家提供的网络产品实现互连十分困难 这种自成体系的系统称为 封闭 系统 12 主机 主机网络的演变 演变阶段1通信任务从主机中分离 由通信控制处理机 CCP 完成CCP 处理主机之间通信任务的专用计算机 13 由CCP组成的传输网络 通信子网 为主机提供信息传输服务建立在通信子网基础上的主机集合 资源子网 提供计算资源 CCP CCP HOST HOST T T T T T T CCP HOST T T T 通信子网 两层网络概念的出现 14 两层网络的概念结构 C C C H H H 资源子网 通信子网 在通信子网上可有多个资源子网 共享通信子网的服务 H H 15 通信子网规模逐渐扩大私有 社会公用公用数据通信网PSTN 公共交换电话网络 X 25 公用数据网 优点降低用户系统建设成本提高通信线路利用率兼容性好 演变阶段2 3 互联互通阶段70年代末至90年代 具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化 即TCP IP OSI体系结构 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力 国际标准组织ISO于1984年正式颁布了一个被称为开放系统互连基本参考模型 开放系统互连基本参考模型OSI模型分为七个层次 有时也称为OSI七层模型 ISO OSI 标准化网络结构示意图 18 4 高速网络技术阶段 20世纪90年代末至今 出现光纤及高速网络技术 多媒体技术 智能网络等 整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统 发展为以Internet为代表的互联网 Internet已经成为人类最重要的 最大的知识宝库 网络互连与高速网络的基本模型 19 资源硬件 计算机 输入 输出设备网络硬件通信硬件 网卡 通信线路 通信设备系统软件 网络操作系统软件资源应用软件 1 1 2网络硬件和软件 20 1 网络硬件 1 资源硬件服务器 server 工作站 workstation 共享的外围设备 2 通信硬件网卡 网络适配器 通信线路通信设备 21 服务器 一般需要一台或多台服务器 可以使用专用服务器或小型计算机 但通常采用高档微机 要求速度快 硬盘和内存容量大 处理能力强 网络中共享的资源大多集中在服务器上 如 高速打印机 数据库等等 服务器功能 具有网络管理 资源共享 管理网络通信 为用户提供网络服务的功能等 工作站 除服务器以外的联网计算机 网络对工作站的要求不高 各种档次的计算机都可以作为网络工作站 共享的外围设备 各种打印机 绘图仪 磁带机 硬盘 光盘驱动器 2 通信硬件 网卡 网络适配器 最重要的连接设备 计算机联入网络的入口 网卡是局域网中的必备设备 每一台接入网络的计算机都必须在扩展槽中插入网卡 通过网卡的电缆接头接入网络 ISA网卡 PCI网卡 24 完成的功能之一 计算机与电缆系统的物理连接 功能之二 提供数据传输功能 实现数据帧的封装 拆封 差错校验等 一方面它负责接收网络上传过来的数据包 解包后 将数据通过主板上的总线传输给本地计算机 另一方面它将本地计算机上的数据打包后送入网络 网络与网络节点处理器之间的速率并不匹配 为防止数据在传输过程中丢失 网卡必须设置数据缓存 网卡 网络适配器 25 通信线路 是网络的数据传输通路 包括传输介质 相应的接口插件 常用的传输介质有 双绞线和光缆 双绞线由两根相互绝缘的 均匀排列成螺旋的导线组成 网络中一般采用无屏蔽双绞线 UTP UTP分为三个等级 3类 5类 3类UTP在100米以内的数据传输速率达10Mbps 5类UTP在100米以内可达100Mbps 双绞线示意图 噪音 串扰 信号衰减 影响双绞线传输性能 27 屏蔽双绞线 STP 非屏蔽双绞线 UTP 以箔屏蔽以减少干扰和串音 3类 5类双绞线外没有任何附加屏蔽 28 通信线路 光缆是一种以光来传送信息的介质 由纤细柔软的玻璃纤维材料制成 光缆具有衰减小 寿命长 重量轻 传输速率高 抗干扰能力强 数据传输保密性 准确性高等优点 广泛应用在高速网络和骨干网中 在光缆和计算机之间必须使用光端设备 进行光 电信号的转换 29 玻璃封套 塑料外套 玻璃内芯 单芯光缆 多芯光缆 高传送速率通信容量大传输损耗小 适合长距离传输抗干扰性能好 保密性好轻便 光纤分为单模和多模两种 30 通信设备 网络中的通信设备主要用来延长传输距离和便于网络布线 中继器 对数字信号进行再生放大 以扩展总线型网络的传输距离 集线器 Hub 是一种集中完成多台设备连接的专用设备 可以提供多个网络连接端口 一个接口可以连接一台计算机 其它网络互连设备 网桥 路由器 交换机 网关等 中继器 集线器 交换机 路由器 31 2 网络软件 网络协议和协议软件 通过协议程序实现网络协议功能 网络通信软件 实现网络工作站之间的通信 网络操作系统它是最主要的网络软件 实现系统资源共享 管理用户对不同资源访问的应用程序 网络管理及应用软件管理软件是对网络资源进行管理和对网络进行维护的程序 应用软件是为用户提供服务并为用户解决实际问题的程序 客户机 网络工作站 上使用的应用软件通称为客户软件 它用于应用和获取网络上的共享资源 用在服务器上的服务软件则使网络用户可以获取这种服务 32 1 数据通信2 资源共享 共享软件 硬件和数据资源 3 分布式处理 1 1 3计算机网络的功能 22 33 1 数据通信 最基本的功能它用来快速传送计算机与终端 计算机与计算机之间的各种信息 包括文字信件 新闻消息 咨询信息 图片资料 报纸版面等 利用这一特点 可实现将分散在各个地区的单位或部门用计算机网络联系起来 进行统一的调配 控制和管理 2 资源共享 共享软件 硬件和数据资源 例如 某些地区或单位的数据库 如飞机机票 饭店客房等 可供全网使用 某些单位设计的软件可供需要的地方有偿调用或办理一定手续后调用 一些外部设备如打印机 可面向用户 使不具有这些设备的地方也能使用这些硬件设备 如果不能实现资源共享 各地区都需要有完整的一套软 硬件及数据资源 则将大大地增加全系统的投资费用 3 分布处理 分布式计算当某台计算机负担过重时 或该计算机正在处理某项工作时 网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成 这样处理能均衡各计算机的负载 提高处理问题的实时性 对解决复杂问题来讲 多台计算机联合使用并构成高性能的计算机体系 这种协同工作 并行处理要比单独购置高性能的大型计算机便宜得多 1 1 3计算机网络的功能 给你发E mail 打印文件1mail 共享资源 实现数据通信 我的东西丢失了 没关系 35 分布式处理 通过一定的算法将任务分交给不同的计算机 达到均衡使用网络资源 实现分布处理的目的 分布式数据处理 我的机器快 负责运行程序 我的机器慢负责编写程序 36 1 2计算机网络的分类和组成 局域网 LAN 应用最广的一种网络 在局部地区范围内的网络 它所覆盖的地区范围较小 地理距离一般可以是几米 10公里 特点 连接范围窄 用户数少 配置容易 连接速率高 典型代表 以太网 令牌环网 1 2 1计算机网络的分类 在一个城市 但不在同一地理小区范围内的计算机互联 连接距离在10 100公里 特点 是LAN的一个延伸 连接距离更长 计算机数量更多 通常连接着多个LAN 城域网 MAN 广域网 WAN 也称远程网 一般在不同城市之间的LAN和MAN网络互联 连接距离在几百 几千公里 特点 速度慢 延迟长 入网的站点不参与网络的管理 管理工作由复杂的互联设备 路由器 交换机 处理 网络的分类 39 1 2 2计算机网络的组成 1 通信子网负责数据通信的设备与通信线路 由物理通道 通信设备 通信控制软件组成 要解决的两大问题 提高信道利用率 传输可靠问题 两种通信子网类型 点对点 广播式 2 资源子网负责数据处理以实现网络资源共享的计算机与终端 计算机网络组成示意图 计算机网络是由一组结点和链路组成的几何图形 它反映了网络中各种实体间的结构关系 网络拓扑结构通常有以下四种类型 总线型拓扑 星型拓扑 树型拓扑 环型拓扑 1 3计算机网络的拓扑结构 1 3 1总线型结构 网络中的计算机和其他通信设备均连接到一条公用的总线上 所有结点共同使用这条总线 共享总线的全部带宽 一个结点向另一个结点发送数据时 所有结点都被动的侦听该数据 只有目标结点接收并处理数据 特点 该拓扑结构容易实现 组建成本低 但扩展性较差 容错能力较差 B向D发送数据 D A E B C 1 3 2星型结构 网络中的每个节点通过一个中央设备连接在一起 中心节点是主节点 网络中的各个节点通过点到点的方式连接到一个中心节点上 再由中心节点向目的节点传输信息 特点 单个结点故障不会影响其它结点 中心结点是一个瓶颈 易于扩展 HUB 1 3 3树型结构 树型结构实际上是星型结构的一种变形 它将原来用单独链路直接连接的结点通过多级处理主机进行分级连接 特点 与星型结构相比降低了通信线路的成本 但增加了网络复杂性 网络中除最低层节点及其连线外 任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作 45 1 3 4环型结构 每个节点与两个最近的节点相连接以使整个网络形成一个环形 数据沿着环路逐点传输 特点 单纯的环型拓扑结构非常不灵活或不易于扩展 单个结点或一处线缆发生故障将会造成整个网络的瘫痪 网状 细胞状 不同的网络拓扑结构适用于不同的网络规模 例如 在组建局域网时 常采用星型 总线型 树型结构在广域网中比较常见 但在一个实际的网络中 可能是上述几种网络构型的混合 47 1 4计算机网络的体系结构 了解网络体系结构及协议的概念和组成了解计算机网络层次结构的基本概念理解OSI参考模型结构和各层功能了解TCP IP体系结构 48 网络体系结构 网络体系结构发展的背景 网络的状况多种通信媒介 有线 无线 不同种类的设备 通用 专用 不同的操作系统 Unix DOS Windows 不同的应用环境 固定 移动 不同种类业务 分时 交互 实时 宝贵的投资和积累 有形 无形 用户业务的延续性 不允许出现大的跌宕起伏它们互相交织 形成了非常复杂的系统应用环境 这种状态称为网络的异质性 49 问题 异质环境中任意两台计算机之间如何通信 网络体系结构定义了一个框架 它使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作性 并满足各种业务的需求 它营造了一种 生存空间 任何厂商的任何产品 以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则 就能够在其中生存并发展 网络体系结构解决异质性问题采用的是分层方法 把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的 单一的问题 在不同层上予以解决 50 寄信人 邮政局 运输部门 收信人 邮政局 运输部门 用户层 邮政系统层 运输层 邮政系统分层模型 通信模型的特点 模型有三个层次相同层次的交流都是独立进行的 不受其他层次影响上下相邻两个层次之间通过接口进行联系 可以用 使用服务 和 提供服务 来进行说明 铁路航空 运输部门间约定 邮政间约定 用户间约定 上海 北京 思考 同一系统不同层次之间如何实现通信 不同系统相同层次之间如何实现通信 1 网络体系结构的定义 网络协议对计算机网络是不可缺少的 一个功能完备的计算机网络需要指定一整套复杂的协议集 对于结构复杂的网络协议来说 最好的组织方式是利用层次结构 网络体系就是为了完成计算机之间的通信合作 把计算机互联的功能划分成有明确定义的层次 规定同层次通信的协议及相邻层之间的接口及服务等 将这些同层进程通信的协议及相邻层之间的接口统称为网络体系结构 52 网络协议 为在网络中进行数据交换而制定的规定 约束与标准被称为网络协议 Protocol 网络协议代表着标准化 是一组规则的集合 主要有三个要素组成 语法资料与控制信息的结构或格式 即 怎么讲 语义协调通信完成某些动作或操作 如需要发出何种控制信息 完成何种动作以及做出何种响应 亦即 讲什么 时序 规则 规定了事件的执行顺序 53 2 网络体系结构的分层原理 在网络分层当中 每一层是其下一层的用户 同时又是其上一层的服务提供者 网络体系分层有以下好处 独立性强 每一层都具有相对独立的功能 功能简单 各层完成其特定的功能 每一层都为上一层提供某种服务 适应性强 只要层间接口不变 变化不会影响别层 易于实现和维护 54 1 4 2开放系统互联参考模型 OSI RM 国际标准化组织 ISO 制定了开放系统互联参考模型OSI RM OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel 从而形成了网络体系结构的国际标准 OSI构造了七层模型 即物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 不同系统对等层之间按相应协议进行通信 同一系统不同层之间通过接口进行通信 7层中只有最底层物理层完成物理数据传输 其他对等层之间的通信称为逻辑通信 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用进程数据先传送到应用层 加上应用层首部 成为应用层数据 6 5 7 6 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 应用层数据再传送到表示层 加上表示层首部 成为表示层报文 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 表示层报文再传送到会话层 加上会话层首部 成为会话层报文 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 会话层报文再传送到传输层 加上传输层首部 成为传输层报文 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 传输层报文再传送到网络层 加上网络层首部 成为IP数据报 或分组 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 IP数据报再传送到数据链路层 加上链路层首部和尾部 成为数据链路层帧 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 数据链路层帧再传送到物理层 最下面的物理层把比特流传送到物理媒体 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 数据链路层帧再传送到物理层 最下面的物理层把比特流传送到物理媒体 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 应用层 applicationlayer 物理传输媒体 电信号 或光信号 在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 物理层接收到比特流 上交给数据链路层 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分 上交给网络层 计算机1向计算机2发送数据 7 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 6 5 7 6 应用层剥去首部 取出应用程序数据上交给应用进程 我收到了AP1发来的应用程序数据 计算机1向计算机2发送数据 物理层 Ph 数据链路层 DL 网络层 N 传输层 T 会话层 S 表示层 Pr 应用层 A 每一层使用下一层提供的服务 并向它的上一层提供一定的服务 提供用户与用户应用软件之间的接口服务 如文件的传送 访问 管理等 提供通信双方数据格式的表示和转换数据服务等 如数据解压缩 加密解密 语法转换等 提供建立和维护应用之间通信的机制 如会话的建立释放 数据传送方式 单 半 双工 等 数据分段成报文并负责数据的寻址 多路复用 流量差错控制等 把数据分组封装成数据包 组包 拆包 路由选择 实现网络连接 拥塞控制以确保传送 实现端对端通信 把数据包封装成数据帧 对数据链路的建立 维持 拆除 对数据的检错 纠错 流量控制等 实现相邻节点间的通信 提供物理连接的建立 维持和拆除 并把数据包对应的比特流转化成光电信号在物理媒体中传输 实现四大特性匹配 低层 通信 面向通信 实现网络功能 即提供电信传输 是点到点的通信 高层 资源 面向信息处理 实现用户功能 即提供网络与用户的通信 OSI参考模型 1 4 3TCP IP体系结构 协议 TCP IP常被称为事实上的 defacto 国际标准 注 TCP IP是一组国际互连的通信协议 不是两个协议 它主要考虑异种网络之间的互连问题 70 两种模型的对比 从层次结构图中可以看出 TCP IP是一个四层的体系结构 包括应用层 传输层 网络层 网络接口层 网络接口层是TCP IP与各种物理网络的接口 它与OSI模型中的数据链路和物理层相对应 网络接口层负责接收数据分组 并把分组封装成数据帧 再将数据帧发送到指定的网络上 TCP IP专门设置了网络层 它是整个模型中的核心和关键 该层运行的协议就是IP协议 网络层网络层是整个TCP IP体系结构的关键部分 它解决两个不同IP地址的计算机之间的通信问题 其中IP协议是Internet中的基础协议和重要组成部分 主要功能是进行寻址和路由选择 并将数据包从一个网络转发到另一个网络 73 网络1 网络2 网络3 路由表网络1接口A1网络2接口A2网络3接口B1 接口A1 接口A2 接口B1 接口B2 路由表网络1接口A2网络2接口B1网络3接口B2 1 1 1 3 1 2 2 3 2 2 2 1 3 3 3 2 3 1 传输层传输层 TCP层 的作用是数据的分段和重组 发送方在传输层将收到的上层的较大的数据进行分段 然后交给网络层进行传输 有两个协议 传输控制协议TCP TCPTransmissionControlProtocol 是一个面向连接的协议 用户数据报协议UDP UserDatagramProtocol 定义了两台计算机之间进行可靠的数据传输所交换的数据和确认信息的格式 及确保数据正确到达而采取的措施 UDP提供协议端口号 UDP可以根据端口号对许多应用程序进行多路复用如IP电话 网络会议 可视电话 视频点播 IP协议负责数据的传输 而TCP协议负责数据的可靠传输 TCP协议可确认A发送到B的数据包的完整性 若数据包丢失或有错误 则要求A重发 直到正确为止 通过IP协议 A发出的数据最后送到B 但不确认数据包的完整性 TCP协议是面向连接的协议 当计算机双方通信时必须经历三个阶段 即先建立连接 然后进行数据传输 最后拆除连接 TCP在建立连接时也要分三步走 即三次握手 被动打开 主动打开 确认 确认 主机B 主机A 第一次握手 连接请求 第二次握手 第三次握手 77 应用层 应用层为用户提供调用和访问网络上的各种应用程序的接口 并向用户提供各种标准的应用程序及相应的协议 功能是使应用程序 应用进程与协议相互配合 发送或接收数据 78 2 IP地址与子网掩码 IP地址 给每个连接在Internet上的主机和路由器分配的一个全球唯一的地址 IP地址有IPv4和IPv6两个版本 分别是用32位和128位二进制数表示 网络标识 机器标识 同一物理网络上的所有主机都用同一个网络标识 即为某个网络中特定的计算机号码 IP地址由网络标识和主机标识两部分组成 网络部分标志主机 或路由器 所连接到的网络 而主机部分标志该主机 或路由器 IP地址的组成 80 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 81 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 82 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 在同一个局域网上的主机或路由器的IP地址中的网络号必须是一样的 图中的网络号就是IP地址中的net id 83 互联网中的IP地址 B 222 1 1 222 1 1 1 222 1 1 2 222 1 1 3 222 1 1 4 R1 222 1 2 5 222 1 2 2 222 1 2 1 222 1 2 3 222 1 2 4 222 1 2 222 1 6 1 222 1 5 1 222 1 5 2 222 1 6 2 222 1 4 1 222 1 4 2 222 1 3 3 222 1 3 2 222 1 3 1 R3 R2 222 1 3 LAN3 N3 N2 222 1 4 222 1 5 222 1 6 N1 LAN2 LAN1 互联网 路由器总是具有两个或两个以上的IP地址 路由器的每一个接口都有一个不同网络号的IP地址 两个路由器直接相连的接口处 可指明也可不指明IP地址 如指明IP地址 则这一段连线就构成了一种只包含一段线路的特殊 网络 现在常不指明IP地址 84 点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的IP地址是32bit二进制代码 net id24bit host id24bit net id16bit net id8bit IP地址的分类 0 A类地址 host id16bit B类地址 C类地址 0 1 1 D类地址 1110 多播地址 E类地址 保留为今后使用 11110 0 1 有效范围为 1 0 0 1 127 255 255 254 有效范围为 128 0 0 1 191 255 255 254 有效范围为 192 0 0 1 223 255 255 254 有效范围为 224 0 0 0 239 255 255 255 有效范围为 240 0 0 0 255 255 255 255 特殊IP地址 127 0 0 1 清华大学IP地址 166 111 4 100 86 划分子网 32位IP地址中的网络地址是有限的 要想扩充网络地址可采用划分子网的技术 即将主机地址部分划分出一定位数作为网络地址 剩余的位数作为主机地址 这样在IP地址中又增加了一个 子网号字段 使两级的IP地址变成为三级的IP地址 这种做法叫作划分子网 subnetting 划分子网已成为因特网的正式标准协议 提示 在划分子网时最少用2位 最多用14位作为子网号 87 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 所有到网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 我的网络地址是145 13 0 0 R1 R3 R2 一个未划分子网的B类网络 划分为三个子网后对外仍是一个网络 145 13 3 10 145 13 3 11 145 13 3 101 145 13 7 34 145 13 7 35 145 13 7 56 145 13 21 23 145 13 21 9 145 13 21 8 子网145 13 21 0 子网145 13 3 0 子网145 13 7 0 所有到达网络145 13 0 0的分组均到达此路由器 网络145 13 0 0 R1 R3 R2 89 子网掩码 从一个IP地址并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分 使用子网掩码 subnetmask 可以找出IP地址中的子网部分 子网掩码也是一个32位地址 它的功能就是区分某个IP地址的网络地址和主机地址 判断任意两台计算机的IP地址是否属于同一子网络 90 IP地址的各字段和子网掩码 网络号net id 主机号host id 两级IP地址 网络号 net id host id 三级IP地址 主机号 子网掩码 因特网部分 本地部分 因特网部分 本地部分 划分子网时的网络地址 net id subnet id host id为全0 91 IP地址 AND 子网掩码 网络地址 网络号net id 主机号host id 两级IP地址 网络号 三级IP地址 主机号 子网号 子网掩码 因特网部分 本地部分 因特网部分 本地部分 划分子网时的网络地址 AND 子网掩码 子网掩码的作用就是分出IP地址中哪些是网络ID 哪些是主机ID 202 194 64 55 202 194 64 191 子网掩码255 255 255 0 与运算 与运算 202 194 64 0 202 194 64 0 若相同 则属于同一个网络 可以直接 互通 否则就不属于同一个网络 需要通过网关 Gateway 才能通信 93 主机H1要发送分组给H2 128 30 33 1 0 R1的路由表 128 30 33 13 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 要发送的分组的目的IP地址 128 30 33 138 请注意 H1并不知道H2连接在哪一个网络上 H1仅仅知道H2的IP地址是128 30 33 138 因此H1首先检查主机128 30 33 138是否连接在本网络上如果是 则直接交付 否则 就送交路由器R1 并逐项查找路由表 94 128 30 33 1 0 R1的路由表 未给出默认路由器 H1 子网1 网络地址128 30 33 0子网掩码255 255 255 128 128 30 33 130 R1 1 R2 子网2 网络地址128 30 33 128子网掩码255 255 255 128 H2 128 30 33 13 128 30 33 138 0 1 128 30 33 129 H3 128 30 36 2 子网3 网络地址128 30 36 0子网掩码255 255 255 0 128 30 36 12 与运算 255 255 255 128AND128 30 33 138的计算 255就是二进制的全1 因此255ANDxyz xyz 这里只需计算最后的128AND138即可 128 10000000138 10001010 逐比特AND操作后 10000000 128 H1的网络地址 IP地址 11000000101010000000101000000010子网掩码 11111111111111111111111111110000AND运算 11000000101010000000101000000000则可得其网络标识为192 168 10 0 主机标识为2 将IP和子网掩码分别转换成二进制 然后进行与运算即可 例1 设IP地址为192 168 10 2 子网掩码为255 255 255 240求其网络标识和主机标识 例2 设IP地址为192 168 10 5 子网掩码为255 255 255 240用 与 运算 将十进制转换成二进制进行与运算 IP地址 11000000101010000000101000000101子网掩码 11111111111111111111111111110000AND运算 11000000101010000000101000000000则可得其网络标识为192 168 10 0 主机标识为5 从以上两个例子可以得出 只要这个IP地址和以上的子网掩码运算后得到192 168 10 0 那么这些IP地址就在同一个子网中 子网掩码是255 255 255 24016个工作组 每个工作组有256 240 2 14个主机地址 全0和全1一般不使用 子网掩码是255 255 255 224有8个工作组 每个工作组有256 224 2 30个工作站 分割子网 98 A B C类默认的子网掩码 99 3 IPv6协议简介 IPv6是 InternetProtocolVersion6 的缩写 它是IETF设计的用于替代现行版本IP协议IPv4的下一代IP协议 IPv6具有长达128位的地址空间 可以彻底解决IPv4地址不足的问题 128位地址被划分成8个16位的部分 每部分用16进制表示 中间用冒号隔开 100 1 5计算机网络互连设备 网络设备是维持计算机网络的运行和工作的基础 了解网络设备的作用和性能 为组网打下了一个良好的基础 利用网络设备可将多个计算机系统通过传输介质等连接构成计算机网络 或将两个或两个以上相同或相近或不同的网段连接在一起 构成一个更大范围的网络 实现更大范围的信息传输和资源共享 101 1 5 1物理层互连设备 物理层互连设备只作用于物理层 主要有中继器 Repeater 和集线器 Hub 物理层的互连设备可以将一个传输介质传输过来的二进制信号位进行复制 整形 再生和转发 物理层互连设备连接具有相同物理层协议的局域网 1 中继器 作用是信号的放大和中转 增加信号的有效传输距离 2 集线器 是一种基于星型结构的设备 作用同中继器 是一种多端口中继器 集线器的所有端口共享集线器带宽 在局域网中常以集线器为中心 将所有分散的工作站与服务器连接在一起 形成星形拓朴结构的局域网系统 集线器的所有端口共享集线器带宽 即用集线器组网时 连接的计算机越多 网络速度越慢 103 1 5 2数据链路层互连设备 作用于物理层和数据链路层 用于对网络中结点的物理地址进行过滤 网络分段以及跨网段数据帧的转发 网段 局域网中机器一多的话产生的冲突就会增多 我们将局域网分段 如果100台机器我们分成50台的两个段 那么整个冲突就会减少一半 数据链路层互连设备主要有网桥和交换机 1 网桥 网桥也称桥接器 可以根据网卡的物理地址对数据帧进行过滤和存储转发 当一个数据帧通过网桥时 网桥检查数据帧的源和目的物理地址 如果这两个地址属于不同的网段 则网桥将该数据帧转发到另一个网段 否则不转发 网桥是一个存储转发设备 105 2 交换机 交换机 Switch 属于数据链路层互连设备 它是更高级的集线器 传统的集线器是将某个端口传送过来的信号经过放大以后传输给所有其他端口 而交换机能够通过检查数据包中的目标物理地址来选择目标端口 交换机之所以能够直接对目的节点发送数据包 而不是像集线器一样以广播方式对所有节点发送数据包 最关键的技术就是交换机可以识别连在网络上的节点的网卡MAC地址 并把它们放到一个叫做M