项目1家庭网络的组建.ppt

计算机网络技术基础安徽财贸职业学院电子信息系 主讲 耿家礼 教材特点 简单 基本 实用基于学习情境和项目驱动展开实践性 动手性很强 学习方法 自主学习为主多交流阅读相关的网络教材看一些与网络相关的文章充分利用网络资源 考核方式 出勤率实训过程表现和实训报告的质量笔试 在生活中 网络远处不在 试举例 学习情境一 构建小型对等网络 项目一 家庭网络 SOHO 的组建 计算机网络基本概念 物理层 计算机网络的分类 计算机网络的硬件组成 相关知识 OSI参考模型 TCP IP网络模型 网络中的传输介质 IP地址基础知识 计算机网络的概念 计算机网络的概念 计算机网络的功能 数据通信 实现资源共享 进行数据信息的集中和综合处理 均衡负载 相互协作 提高了计算机的可靠性和可用性 进行分布式处理 计算机网络的分类 1 按网络覆盖范围的分类局域网LAN LocalAreaNetwork 是一个小的地理区域 几百米到 千米左右 例如 办公室 大楼和方圆几公里远的地域 内的专用网络 城域网MAN MetropolitanAreaNetwork MAN通常使用与LAN相似的技术 它可能覆盖一个城市和地区 几十公里到上百公里左右 广域网WAN WideAreaNetwork WAN连接地理范围较大 为几十到几千公里左右 常常是一个国家或一个洲 其目的是让分布较远的各局域网互连成网 接入网AN AccessNetwork 又称本地接入网或居民接入网 城域网 城域网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 接入网 广域网 校园网 企业网 计算机网络的分类 2 按传输技术分类广播式网络 所有计算机共享公共通信信道 一个计算机发送信息 其它计算机都能收到 思考 接受到信息的计算机怎么判断此信息是发给自己的 网络的拓扑结构 总线型 星型 树型 环型 全网状 部分网状 计算机网络的演进 主机 主机互连 主机 主机 主机 主机 主机 主机 主机 局域网 因特网 Internet PSTN LAN LAN WAN LAN 互联网 internet ISP 企业 ISP 校园 ISP 计算机网络的硬件组成 网络中的计算机网络接口卡中继器和集线器网桥和交换机路由器 网络接口卡 网卡 网卡 网络适配器 是计算机和网络的接口 计算机通过网卡和网络进行数据的发送和接收 网卡需要安装驱动程序才能工作 一个计算机可以安装两块以上的网卡吗 网卡具有地址 网卡地址又称为硬件地址 物理地址或MAC地址 MediaAccessControl 介质访问控制地址 网卡地址是计算机在网络中的唯一标识符 它是全球唯一的 网卡的作用发送和接收数据缓存数据对本机应用程序过来的数据进行封装 叫帧 然后把帧发送出去 在接收端 再解封装 网卡发送数据前 就在数据前写入计算机源MAC地址 同时加上目的MAC地址 接收机器每收到一个帧 就首先用检查帧中的目的MAC地址 同时去掉地址 把数据交给其它应用程序处理 网卡的分类按接口类型分类 1 PCI总线网卡 2 PCMCIA网卡 笔记本电脑专用 3 USB UniversalSerialBus 网卡无线网卡和有线网卡 按网卡的传输速率分类 1 10Mbps网卡 2 100Mbps网卡 3 1000Mbps网卡传输速率 发送速率 是网卡把数据发送到线路上的速率 传输速率单位 传输速率 即每秒能传输的比特数 基本单位为比特 秒 bps或b s 注意 b表示比特数 bit 而B表示字节数 Byte 它们之间什么换算关系 1Byte 8b 在通信领域 更常用的数据传输速率单位还有 兆比特每秒 即kb s 1Kb s 103b s 千比特每秒 即Mb s 1Mb s 106b s 吉比特每秒 即Gb s 1Gb s 109b s 太比特每秒 即Tb s 1Tb s 1012b s 请注意 但在表示一个具体的数据量时 1KB 210B 1024B 1MB 220B 1GB 230B 1TB 240B 作业 1 三网融合中的三网指什么 融合什么含义 2 计算机网络是哪两种技术发展的结果 3 计算机网络从完成的功能划分可分为哪两种子网 4 预习下节课 通信和资源共享的关系 网络中不同的节点通信是否需要共同遵守一些约定 规则和标准 大小不同厂家不同性能不同操作系统不同处理能力不同 补充知识点 网络通信协议定义 为进行网络中的数据交换而建立的规则 标准或约定即网络协议 networkprotocol 简称为协议 协议的三要素 语义 需要发出何种控制信息 完成何种动作以及做出何种响应 做什么 语法 传输数据与控制信息的格式和结构 如何做 时序 事件实现顺序的详细说明 什么时候做 划分层次的概念举例 计算机1向计算机2通过网络发送文件 可以将要做的工作进行如下的划分 第一类工作与传送文件直接有关 确信对方已做好接收和存储文件的准备 双方协调好一致的文件格式 两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 剩下的工作由下面的模块负责 两个计算机交换文件 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的 把文件交给下层模块进行发送 把收到的文件交给上层模块 再设计一个通信服务模块 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方 把文件交给下层模块进行发送 把收到的文件交给上层模块 通信服务模块 通信服务模块 再设计一个网络接入模块 文件传送模块 计算机1 计算机2 文件传送模块 通信服务模块 通信服务模块 网络接入模块 网络接入模块 通信网络 网络接口 网络接口 网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如 规定传输的帧格式 帧的最大长度等 分层的好处 各层之间是独立的 灵活性好 结构上可分割开 易于实现和维护 能促进标准化工作 层数多少要适当 若层数太少 就会使每一层的协议太复杂 层数太多又会在描述和综合各层功能的系统工程任务时遇到较多的困难 邮政通信系统模型 通信者活动 通信者活动 邮局服务业务 邮局转送业务 邮局转送业务 邮局服务业务 运输部门的邮件运输业务 发信 收信 书写 地址 贴邮票 投递 收集 盖邮戳 分拣 打包 送运输部分 选择路径 运输 接收邮包 送邮局 邮件拆包 分发邮件 信件投递 信件分拣 阅读 思考 通过邮政通信系统模型这个例子你能得到什么启发呢 结论 分层思想分层可将庞大而复杂系统所要实现的功能 分解为若干个容易处理和研究的子问题 然后分别去实现 计算机网络是一个十分复杂庞大的系统 要实现计算机之间的数据通信 对计算机网络系统进行分层也是实现复杂系统功能的方法之一 1 2 4OSI层次结构模型 OSI OpenSystemInterconnection 开放系统互联参考模型 由ISO InternationalStandardsOrganization 制定 目的是实现网络互连和计算机之间的通信 OSI参考模型的结构OSI参考模型由七层结构组成 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层 如下图 7 6 5 4 3 2 1 1 OSI的七层结构模型 2 各层功能 这些功能在计算机里是怎样实现的 通过协议软件和硬件来实现 分成七层后 数据是怎样从一台计算机传到另一台计算机的呢 又是怎样依次经过各层的呢 应用程序数据 3数据流向 应用程序数据 H7 应用程序数据 H5 H5 H4 H5 H4 H3 10100110100101比特流110101110101 H5 H4 H3 H5 H4 H5 H7 应用程序数据 应用程序数据 应用程序数据 是指网络结点将要传送的数据用特定的协议软件打包 有时候也可能加上尾部 4数据封装和解封装 1 2 5TCP IP层次网络模型 1 TCP IP的含义TCP IP本身指两个协议 TCP TransmissionControlProtocol 传输控制协议 IP InternetProtocol 网络互联协议 同时TCP IP又代表一组用于实现网络中计算机通信的协议集 2 TCP IP是四层结构模型 分为应用层 传输层 网络互连层 网络接口层 3 TCP IP各层功能 通过协议软件和硬件来实现 4 五层结构的层次模型 OSI模型过于复杂 并没有实践 TCP IP是四层结构的模型 最下面的网络接口层并没有具体内容 因此往往采取折中的办法 即综合OSI模型和TCP IP模型的优点 采用一种只有五层结构的TCP IP层次模型 我们后面学习都基于这种五层模型 数据链路层 5应用层 4运输层 3网络层 2数据链路层 1物理层 计算机1向计算机2发送数据 5 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 5 五层模型中的数据流向 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用层数据再传送到运输层 加上运输层首部 成为运输层报文 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 运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 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 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 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 数据链路层帧再传送到物理层 成为比特流 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 应用层 applicationlayer 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 物理传输媒体 计算机1 AP2 AP1 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2 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 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 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 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 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 网络层剥去首部 取出数据部分上交给运输层 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 运输层剥去首部 取出数据部分上交给应用层 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用层剥去首部 取出应用程序数据上交给应用进程 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 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 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用程序数据 10100110100101比特流110101110101 注意观察加入或剥去首部 尾部 的层次 应用程序数据 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 10100110100101比特流110101110101 计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层 H2 T2 H3 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层 H4 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层 应用程序数据 H5 应用程序数据 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程 计算机1向计算机2发送数据 5 4 3 2 1 5 4 3 2 1 计算机1 AP2 AP1 计算机2 我收到了AP1发来的应用程序数据 总结 协议及协议的三要素OSI模型和TCP IP模型我们建议的TCP IP五层模型在通信过程中 应用程序的数据经过应用层 传输层 网络层 数据链路层和物理层时 经过协议软件处理打包后名称分别称为什么 网络层次模型结构是抽象的 而实现则是具体的 是真正在运行的计算机硬件和协议软件去实现的 作业 1 协议的含义和三要素2 OSI模型和TCP IP模型的含义和区别3 上网查询计算机网络是怎么诞生的 以及它的发展史 物理层是OSI模型的最低层 它向下直接与传输介质相连接 是计算机和传输介质的接口层 物理层同时把比特流转化为电信号或光信号在传输介质上传播 1 2 6物理层 双绞线 同轴电缆 光纤 1 2 7网络中的传输介质 双绞线 双绞线 双绞线分类 双绞线有非屏蔽双绞线UTP UnshieldedTwistedPair 和屏蔽双绞线STP ShieldedTwistedPair 两种 主要特点 非屏蔽双绞线易弯曲 易安装 具有阻燃性 布线灵活 屏蔽双绞线价格高 安装困难 抗干扰性好 传输的是信号 传输距离可达到100m用于到桌面的连接 价格便宜 双绞线的连接器件 RJ 45信息插座 RJ 45水晶头 双绞线的线序标准 EIA TIA规定的线序标准 8条小铜线从左到右排线标准 568A 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕色568B 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕色 端1 端2 白橙 白橙 橙 橙 白绿 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 直通线线序 直通线一般用来连接不同设备不同端口或接口 如计算机和交换机之间的连接 用双绞线制作网线的类型 端1 端2 白橙 白绿 橙 绿 白绿 白橙 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 交叉线线序 交叉线一般用来连接同种设备同种类型端口 如两台计算机之间的连接 交换机之间连接 端1 端2 白橙 棕 橙 白棕 白绿 绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 白蓝 蓝 白绿 白橙 全反线线序 全反线主要用于路由器或交换机的Console端口与计算机COM口的连接 橙 光纤 光纤通信中 传输的信号是激光 即光信号 光纤中光的传输 光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射 光电转换 按照传输的总模数来分 单模光纤 多模光纤 光纤的分类 与光连接的设备 光纤收发器光接口网卡带光纤接口的交换机 光纤收发器 同轴电缆 同轴电缆 按导体粗细的不同 按阻抗的不同 粗缆 直径为1 27cm 细缆 直径为0 635cm 基带同轴电缆 宽带同轴电缆 同轴电缆的分类 粗缆连接器 AUI连接器 细缆连接器 BNC连接器BNCT型接头 1 2 8IP地址基础知识 Internet 网络1 网络2 网络n 注意 不同网络中计算机要通信 发送数据的主机要在发送的应用程序数据前加上目的主机的标识 这种标识能让数据首先到达目的网络 然后再找到目的网络中的目的主机 IP地址可以帮助我们完成此功能 目的ip地址可以让数据首先到达目的网络 再根据目的ip地址到目的MAC的映射 获得目的主机MAC地址 就可以把数据发送目的主机了 1 IP地址的含义 IP地址就是给每个连接在因特网上的每个主机 或路由器 分配一个在全世界范围是唯一的32bit的标识符 IP地址是主机或路由器在网络层的唯一标识符 2 IP地址表示方法 采用点分十进制记法则进一步提高可读性 128 11 3 31 12811331 将每8bit的二进制数转换为十进制数 3 IP地址的二级结构 IP地址都由两个固定长度的字段组成 其中一个字段是网络号net id 它标志主机 或路由器 所连接到的网络 而另一个字段则是主机号host id 它标志网络中某主机 或路由器 两级的IP地址可以记为 P地址表示为 根据网络号和主机号所占比特数不同 IP地址可分为A类 B类 C类 D类和E类IP地址 net id24bit host id24bit net id8bit 0 A类地址 C类地址 0 1 1 D类地址 1110 多播地址或组播地址 E类地址 保留为今后使用 1111 10 注意 网络标识不能出现全0或全1比特组合 主机标识不能出现全0或全1比特组合 常用三种类别的IP地址总结 给你一个IP地址 怎样判断网络类别 通过类别比特通过网络号的范围 例子 例1 221 125 34 1 187 45 0 12 111 23 34 245例2 上面三个IP地址的网络号 主机号 网络地址分别是多少 网络号主机号网络地址221 125 341221 125 34 0187 450 1217 45 0 011123 34 245111 0 0 0 1 网络地址 用于表示网络本身 网络号正常 主机号全部为0 例如 98 0 0 0 163 234 0 0 202 182 10 0都是网络地址 2 广播地址 用于向网络中所有主机广播分组 网络号正常 主机号全为1例如 122 255 255 255 212 0 23 255 139 48 255 255都是广播地址 5特殊含义的地址 每个网络拥有IP地址数减2的原因 1 主机号比特数全为0除去 因为主机号比特数全为0时是标识某个网络地址2 主机号比特数全为1除去 因为主机号比特数全为1标识某个网络所有主机 相当于广播地址 3 回送地址 127 0 0 1 127 255 255 255用于本机回路测试地址 测试本机TCP IP协议安装是否正确和相关参数配置是否正确 A类网络数减2的原因 27 2 126 01111111 0 0 1 01111111 255 255 2550 0000000 X X X 网络号字段为全0的IP地址是个保留地址 意思是本网络的某个主机 4 私有地址 也称为内部地址 只在本网络内部使用 目的地址为私有地址的分组 网络一律不予转发到外部网络 4 子网掩码 subnetmask 子网掩码定义 由前面是连续的1 后面是连续的0 总共32比特组成 连续1的位数对应于网络号位数 连续的0对应于主机号位数 net id 24位 net id 8位 host id 24位 net id 16位 A类网络 A类地址 默认掩码255 0 0 0 B类网络 B类地址 默认掩码255 255 0 0 C类网络 C类地址 默认掩码255 255 255 0 111111111111111111111111 000000000000000000000000 1111111111111111 0000000000000000 11111111 00000000 host id 8位 host id 16位 网络掩码作用 网路掩码同IP地址相 与 可得出该IP地址所在网络的网络地址与运算特点 二进制与运算 1and0 0 0and0 0 1and1 1十进制与运算 255andx x 0andx 0 例子 现有一个网络中的主机IP地址为156 34 129 45 网络掩码为255 255 0 0 问此主机所在网络的网络地址为多少 什么类型地址 网络号占多少位 总结 1 物理层特点2 传输介质3 IP地址表示 结构 分类4 特殊含义的IP地址广播地址网络地址回送地址私有地址 内部地址 5 子网掩码的含义和作用6 IP地址和MAC的区别和联系 作业 1 怎么查看本机IP地址和子网掩码 有那些方法 2 同一网络中的主机IP地址网络号相同吗 它们之间可以直接通信吗 不同网络中的主机呢 3 IP地址和MAC地址的区别和联系4 完成书本P46 P47的题目 I 地址是主机在网络层的标识 地址是主机在数据链路层的标识 IP地址是逻辑地址 每个主机在不同网络中获得的IP地址是不同的 MAC地址是物理地址 不论在何时何地 MAC地址是不变的网络层的分组包含源IP地址和目的IP地址 目的IP地址可以让分组首先转发到目的网络 再通过目的IP地址到目的MAC地址的映射 让