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第一章 网络技术基础1.1.1 计算机网络的形成与发展1. 第一代_面向终端（50年代中-60年代末）v 1946年，第一台计算机问世，单机: 单个用户独占主机系统v 50年代中期，计算机技术和通信技术初次结合: 美国的半自动地面防空系统(SAGE)v 50年代末期，将多台终端通过通信线路连接到一台中心计算机上.共享中心计算机的资源. (1) 特点: 终端主机的通信.彼此间有明显的主从关系.终端无自主处理能力.v 典型代表:1963年,美国IBM公司的飞机订票系统SABRE-1. (2) 缺点:v 主机负担过重.既要承担数据处理任务,又要承担通信任务.v 线路利用率低.终端与中心计算机距离远时尤为明显.(3) 改进:v 增加一个前端机,专门处理通信任务.v 终端通过集中器访问主机.2. 第二代_计算机通信网络（60年代末-70年代中） 将多台计算机连在一起，用于传输信息的计算机的集合 .(1) 特点:v 是计算机计算机的通信.没有主从关系;v 以交换机为通信子网的中心,由若干主机和终端构成用户的资源子网;v 以通信为主要目的. (2) 缺点:体系结构差异较大,不利于互联.(3) 典型代表:1969年,美国的ARPA网.Internet发展历程: ARPANET(计算机的开端)-NSFNET- Internet3. 第三代_开放式标准化网络（80年代） 在协议控制下，以资源共享为主要目的,借助通信系统连接的多个计算机的集合。 特点:全网具有统一的体系结构,以资源共享为主要目的.v 1984年,国际标准化组织颁布了开放系统互联参考模型的国际标准ISO7498,简称OSI/RM.4.第四代_网络互联与高速化、综合化（90年代以后） 局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术、多媒体、智能网络，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。1.1.2 计算机网络的基本概念计算机网络是指利用通信设备和线路,将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机连接起来, 以功能完善的网络软件(网络操作系统和通信协议)实现网络中资源共享和信息传递的系统.要点:v 连入网络的计算机是独立自主的,是可以独立运行的系统。v 网络必须是互联的.物理上的.逻辑上的.要求遵守共同的协议.v 计算机网络的基本目的:资源共享.1.1.2 之计算机网络的功能1 资源共享硬件共享：； 软件共享：； 数据共享： 2 数据传输 3 实现分布式处理 v 通过不同地点的计算机共同完成一项任务.大型课题，分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。与分布式计算机系统的区别v 分布处理是指分布的多个处理器或计算机分工协同地完成某一任务，其目的是为了充分发挥系统的整体特性。v 在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录，明确地远程递交任务，明确地指定文件传输的源地址和目的地，并且要管理整个网络。与分布式计算机系统的区别v 在分布式系统中，用户面对一台虚拟主机,由系统对多台主机分配任务,不需用户指定，系统自动完成用户提交的任务。v 分布式系统是建立在网络上软件系统，它具有高度地整体性和透明性。因此网络和分布式系统的区别更多地取决于软件（尤其是操作系统），而不是硬件。v 但是二者之间也有许多共同之处，如都需要文件的传送，区别在于是谁发起传送，用户还是系统。分布式计算机系统4 实现集中的控制和管理。5 提高计算机的可靠性和可用性 6 提供系统的性能价格比1.1.2 之计算机网络的分类1)按网络覆盖的范围分局域网(Local Area Network-LAN) 特点: 短距离，高速率，低误码率广域网(Wide Area Network-WAN) 特点: 较低的速率，较高的误码率城域网(Metropolitan Area Network-MAN) 网络分类缩写大约分布距离处理机位于同一传输速率范围局域网LAN10m房间4Mb/s10Gb/s100m建筑物1km校园城域网MAN10km城市50kb/s1Gb/s广域网WAN100km1000km国家9.6 kb/s2Gb/s局域网的英文是 Local Area Network （LAN）, 顾名思义就是局部区域的计算机网络。局域网是一种小范围（几公里）的以实现资源共享为基本，其本质特征是分布距离短、数据传输速度快。较低速的局域网传输数据的速度大约为10Mb/s100Mb/s, 较高速的局域网传输数据的速度可达1000Mb/s目的而组建的计算机网络10Gb/s。左图所示的是一组相对功能较强的局域网交换机，右图所示的是一个WAN示意图。局域网的主要标准是IEEE 802.X 。局域网的主要类型包括：以太网（Ethernet）、异步传输模式（ATM）等。以太网是目前使用最广泛、发展最迅速和建网成本最低的局域网。广域网的英文是 Wide Area Netword （WAN），广域网是指分布在不同的国家、地域、甚至全球范围的各种局域网互联而成的大型计算机通信网络。广域网中的主机和工作站的物理分布一般在几公里以上。例如，像IMB、SUN 等计算机公司都建立了自己企业的广域网，它们通过通信部门的通信网络来连接分布在全球的各子公司。广域网的传输速度相对局域网来说较低，一般在几kb/s2Mb/s左右。WAN主要功能是在较大范围的区域内提供数据通信服务，主要用于互连局域网。WAN可分类为公用电话网PSTN、综合业务数字网ISDN、数字数据网DDN、X.25共用分组交换网、帧中继Frame Relay、异步传输模式ATM等。 目前LAN的主要用途有：（1）共享局域网中的资源，如打印机、绘图仪等。（2）共享服务器上数据库中的数据。（3）共享服务器上的多媒体数据，如音乐、电影等。（4）向用户提供电子邮件等服务。（5）用户间的数据拷贝与存储。 组建局域网使用的主要设备为，集线器、交换机、路由器和ATM交换机等，如图所示。组建广域网使用的主要设备为，调制解调器、广域网交换机、接入服务器、路由器和防火墙等，如图所示。 带宽指在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量，通常用bps、kbps和mbps表示，有时也用BPS、KBPS和MBPS表示。 以太网带宽有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等，电话拨号上网带宽通常为56kbps，ADSL带宽通常为500Kbps8Mbps。2)按网络的拓扑结构分1 总线型拓扑结构v 所有入网机器共用一条物理传输信道。2 星形拓扑结构 （中心节点）v 以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。3 环形拓扑结构： v 入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路，所有的转发器构成了环状的网络。3)按通信方式分类 通信信道的类型有两类：v 广播通信信道: 多个结点共享一个通信信道， 某个结点广播信息，其他结点都能接收信息。v 点-点通信信道: 一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那么它们的通信只能通过中间结点转接。 显然，网络要通过通信信道完成数据传输任务，因此网络所采用的传输技术也只可能有两类，即广播(Broadcast)方式与点-点(Point-to-Ponint)方式。1 广播式传输网络v 所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会收听到这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。如果与本结点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。如总线型、无线通信与卫星通信等。2 点到点传输网络 v 每条物理线路连接一对计算机。假如两台计算机之间没有直连线路，它们之间的分组传输就要通过中间结点接收、存储、转发，直至目的结点。由于连接多台计算机之间的线路可能很复杂，因此从源结点到目的结点可能存在多条路由。因此路由算法非常重要。如星型、树型、环型和网状型。4)按管理性质分类v 公用网 专用网 利用公用网组建专用网互联网 因特网 内部网 外部网 5)按交换方式分类交换方式: 信息在网络设备中的传输方式1 电路交换网 v 采用电话工作方式，具有建立链路、数据传输和释放链路三个阶段；通信过程中，自始自终占用该条线路，且不允许其它用户共享其信道容量。 v 2 报文交换网 v 交换机采用具有存储-转发能力的计算机，用户数据可以暂时保存于交换机内，等待线路空闲时，再进行用户数据的传输。v 3 分组交换网v 类同报文交换技术,规定了交换机处理和传输的数据长度（分组长度）,不同用户的数据分组可以交织地在网络的物理链路上传输。v 目前，大多数计算机网络（包括广域网和局域网）都采用了分组交换技术， 只是分组的大小有所不同。 1.1.3 计算机网络的基本组成 由通信子网和资源子网组成v 通信子网： 网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合，主要支持用户数据的传输；包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬软件设施。v 资源子网： 网络中面向数据处理的资源集合,主要负责数据处理,支持用户的应用；由用户的主机资源组成，包括接入网络的用户主机，以及面向应用的外设（例如：终端）、软件和可共享的数据（例如：公共数据库）等。通信子网和资源子网1.2 计算机网络的拓扑结构v 计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的首步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。v 网络拓扑结构: 网络上的通信链路，以及各个计算机应用之间的相互连接的几何排列或物理布局（点线拓扑图）。 点计算机或网络设备线通信线路v 网络拓扑结构和网络传输方式、传输数率、传输介质及网络性能等相关1.2 计算机网络的拓扑结构1)总线型拓扑结构v 所有入网机器共用一条物理传输信道。特点：v 多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高； v 同一时刻只能有两台计算机通信； v 对信道故障敏感；v 网络的延伸距离有限，结点数有限 适用于局域网 1.2 计算机网络的拓扑结构2)星形拓扑结构：v 以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。特点:v 网络结构简单，便于管理（集中式） v 每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低 v 处理机负载重（需处理所有的服务），两台入网机之间交换信息，必须通过中心处理机 v 入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处理机的故障将导致网络的瘫痪（备份/容错）1.2 计算机网络的拓扑结构3)环形拓扑结构： v 入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路，所有的转发器构成了环状的网络。特点： v 实时性较好（信息在网中传输的最大时间固定） 每个结点只与相邻两个结点有物理链路，传输控制机制比较简单； v 某个结点的故障将导致物理瘫痪 结点数有限 适用于局域网，实时性要求较高的环境1.2 计算机网络的拓扑结构4)树型拓扑结构 ：星型网络的扩展特点： 网络易扩展 故障容易隔离 对根的依赖大1.2 计算机网络的拓扑结构5)网状拓扑结构 ：v 利用专门负责数据通信和传输的结点机构成。 入网设备直接接入结点机进行通信。 两个结点之间的连接不唯一，完整性、可靠性高 v 主要用于地理范围大、 入网主机多（机型多）的环境 常用于构造广域网2.4 网络体系与层次结构2.4.1 协议分层1网络协议计算机网络中不同系统的两实体间只有在通信的基础上，才有可能相互交换信息，共享网络资源。一个网络协议主要由以下三个要素组成：(1) 语法。(2) 语义。(3) 同步， 2协议分层 层次结构如图2-18所示。 2.4.2 服务与协议1服务类型在计算机网络协议的层次结构中，层与层之间具有服务与被服务的单向依赖关系，下层向上层提供服务，而上层则调用下层的服务。因此，我们可称任意相邻两层的下层为服务提供者，上层为服务调用者。下层为上层提供的服务可分为两类，它们是面向连接的服务(Connection-oriented Service)和无连接服务(Connectionless Service)。面向连接的服务类似电话系统的服务模式。无连接服务类似邮政系统的服务模式。我们用可靠性这一指标来衡量不同服务类型的质量和特性。 多数无连接服务不支持确认重传机制，因此多数无连接服务可靠性不高。2服务原语相邻层之间通过一组服务原语(Service Primitive)建立相互作用，完成服务与被服务的过程。服务原语可划分为四类，分别是请求(Request)、指示(Indication)、响应(Response)和确认(Confirm)。由不同层发出的每条原语完成各自确定的功能，参见表2-3。 3服务与协议服务和协议是两个不同的概念。服务描述两层之间的接口，定义了该层能够代表它的调用者所完成的操作。下层是服务提供者，上层是服务调用者。它们之间通过一组服务原语完成服务过程，但并不涉及如何实现操作的细节。协议是有关对等实体间交换数据的格式和意义的一组规则。通信的两实体利用协议来实现它们的服务定义。只要不改变提供给服务调用者的服务，实体就可转换它们之间的协议。即协议关系到服务的实现，但对服务调用者来说是透明的。协议与服务的分离，使得在计算机网络中采用新通信技术替换落后的通信手段更容易，增加了所设计的计算机网络的适应性。2.5 ISO/OSI开放系统互连参考模型1OSI参考模型层次划分原则OSI开放系统互连参考模型如图2-20所示。 网络分层按下述规则进行：(1) 根据不同层次的抽象分层。(2) 每层应当实现一个定义明确的功能。(3) 每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准。(4) 各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量。(5) 层数应足够多，以避免不同的功能混杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大，并将增加各层服务的开销。2. OSI参考模型的七层协议及其功能1) 物理层 (Physical Layer)物理层完成的主要功能：（最底层）(1) 二进制在线路上的表示和传输二进制“位”信号 (2) 指定传输方式的要求。(3) 当建立、维护与其他设备的物理连接时，提供需要的机械、电气、功能特性和规程特性。物理层是OSI模型的第1层，该层传输以“位”为单位的数据流，其主要功能用一句话表示就是“确定如何使用物理传输介质，实现两个节点间的物理连接，透明地传送比特位流。”。 说明：第一，物理层直接与物理信道相连接，因此物理层是7层中惟一的“实连接层”；而其他各层由于都间接地使用到物理层的功能，因此为“虚连接层”。第二，由于计算机网络中有许多物理设备和各种传输介质，因此物理层对上层的的真正作用是要尽可能地屏蔽掉各种媒体和设备的具体特性，使得数据链路层感觉不到其差异的存在。 2) 数据链路层 (Data Link Layer)数据链路层完成的主要功能有：(1) 数据链路的建立、维护与释放的管理工作。(2) 将传输数据增加的同步信息、校验信息及地址信息封装成数据帧。(3) 数据帧传输顺序的控制。(4) 差错检测与控制。(5) 数据流量控制。数据链路层是OSI模型的第2层，该层传输以“帧”为单位的数据单元，其主要功能用一句话表示就是“在物理层服务的基础上，通过各种控制协议，将有差错的实际物理信道变为无差错的、能可靠传输数据的数据链路”。通常又将该层分为介质访问控制（MAC）和逻辑链路控制（LLC）两个子层。MAC子层的主要任务是解决共享网络中多用户对信道竞争的问题，完成网络介质的访问控制；LLC子层的主要任务是建立和维护网络连接，执行差错校验、流量控制和链路选择。 3) 网络层 (Network Layer)网络层完成的功能如下：(1) 通过路径选择将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。(2) 防止通信子网信息流量过大造成网络阻塞。(3) 网络连接的建立和管理。网络层是OSI模型的第3层，该层传输以“分组”为单位的数据单元 4) 传输层(Transport Layer )传输层主要完成的功能有：(1) 分割和重组报文。(2) 提供可靠的端到端的服务。(3) 传输层的流量控制。(4) 提供面向连接的和无连接数据的传输服务。 传输层是OSI模型的第4层，该层传输以“报文”为单位的数据单元 一般，OSI模型下3层的主要任务是数据通信，上3层的任务是数据处理。由于传输层（transport layer）位于OSI模型的第4层，因此，也是计算机通信体系结构中最关键的一层，它是通信子网和资源子网的接口和桥梁，起到承上启下的作用。 5) 会话层(Session Layer)会话层完成的主要功能如下：(1) 允许用户在设备之间建立、维持和终止会话。(2) 管理会话。(3) 使用远程地址建立连接。6) 表示层(Presentation Layer)综上可知，表示层可提供以下服务：(1) 数据转换：编码和字符集的转换。(2) 格式变换：修改数据位的组合格式。(3) 语法选择：根据所用的转换形式进行初始选择和后继修改。表示层完成的主要功能有：(1) 对数据编码格式进行转换。(2) 数据压缩与恢复。(3) 建立数据交换格式。(4) 数据的安全与保密。(5) 其他特殊服务。7) 应用层(Application Layer)(最高层)应用层完成的主要功能如下：(1) 作为用户应用程序与网络间的接口。 (2) 使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系。小结：由于OSI是一个理想的模型，因此一般的网络系统只涉及其中的几层，很少有系统能够具有所有的7层，并完全遵循它的规定。在7层模型中，每一层都提供一个特殊的网络功能。从网络功能呢功的角度观察：下面4层（物理层、数据链路层、网络层和传输层）主要提供数据传输和交换功能，即以节点到节点之间的通信为主；第4层作为上下两部分的桥梁，是整个网络体系结构中最关键的部分；而上3层（会话层、表示层和应用层）则以提供用用户与应用程序之间的信息与数据处理功能为主。简而言之，下4层主要完成通信子网的功能，上3层主要完成资源子网的功能。 。2.6 TCP/IP协议综述 2.6.1 开放的TCP/IP协议环境各种计算机网络都有各自特定的通信协议，如Novell公司的IPX/SPX、IBM公司的SNA、DEC公司的DNA(DECnet)等，这些通信协议相对于自己的网络都具有一定的排它性。在很多情况下，需要把不同的系统连接在一起，以提高不同网络之间的通信能力，但上面的通信协议由于其专用性，使得不同系统之间的连接变得十分困难。 TCP/IP协议很好地解决了这一问题。TCP/IP协议提供了一个开放的环境，它能够把各种计算机平台，包括大型机、小型机、工作站和微型计算机很好地连接在一起，从而达到了不同网络系统互连的目的。 由于TCP/IP协议的开放性，使得各种类型的网络都可以容易地连入Internet，并且随着Internet的发展，将会有越来越多的网络连入Internet，使用其丰富的资源。 可以说，TCP/IP协议是一个很好的实现了国际网络工业标准的协议。随着TCP/IP协议的大量使用，它已成为国际事实上的网络标准。2.6.2 TCP/IP协议的层次结构和作用 TCP/IP协议集将各个通信协议分配到以下4层中：网络接口层（主机网络层）、网际层（IP层，或互连层）、传输层和应用层。其中最主要的两个协议层是：网际协议（IP）和传输控制协议（TCP）。 OSI模型结构TCP/IP模型结构TCP/IP模型中的协议群TCP/IP模型各层的作用应用层应用层FTP、HTTP、HTML、POP3、SMTP、Telnet、SNMP、RPC、NNTP、Ping、MIME、MIB、XML向用户提供调用和访问网络中各种应用和实用程序接口。表示层会话层传输层传输层TCPTCP、UDP提供在网络节点之间的预定通信和授权通信的能力，并将数据上传到应用层或下传到Internet层。网络层网络层IPIP、ARP、RARP、ICMP负责数据打包、选择路由和主机之间的通信数据链路层网络接口层Ethernet、FDDI、ATM、PPP、Token-Ring负责管理物理层和数据链路层的设备，并负责与各种物理网络之间进行数据交换物理层1）网络接口层网络接口层为TCP/IP协议的底层，也被称为链路层或主机网络层。它与OSI模型的下两层相对应，即物理层与数据链路层。网络接口层负责把数据传输到网络介质上，并从网络上接收数据。这一层涉及网络适配器（网卡）和网络传输介质等物理层和数据链路层的网络设备。因此网络接口可能会有许多种，例如可以与局域网LAN接口，如与IEEE802支持的各种局域网连接；又如还可以与广域网WAN接口，如与X.25网络接口；此外还可以与城域网MAN连接。TCP/IP协议在这一层并未定义具体的接口协议，其目的在于可以灵活的与各种类型的网络进行连接。从这个意义上讲，TCP/IP协议可以运行在任何网络之上。 （1）网络接口层的功能：该层负责管理设备和网络之间的数据交换，即同一设备与网络之间的数据交换，它通过网络接口，从网络的介质上接收数据后，进行处理，并抽取IP数据报交给网际层即IP层；或者是接受和处理上一层（IP层）的数据报，并通过特定的网络向外发送。 （2）网络接口层的协议：如前所述，网络接口层没有定义自己的协议，但是支持多种逻辑链路控制和媒体访问协议，如各种局域网和广域网协议中能够用于IP数据报交换分组传输协议。注意，位于这一层的常用网络设备之一的以太网卡使用MAC地址标识。MAC地址即介质访问控制地址，它是12个字符的十六进制数，如B5-40-03-21-D4-65。 2）网际层（IP）TCP/IP协议的网际层，也称internet层、IP层或网间网络层。他与OSI模型的网络层相对应。网际层的功能网际层负责为主要传输的数据分配地址，进行数据打包，并选择合适的路由将其发送到目的地。它有以下3个基本功能。 (1) 负责处理来自传输层的分组发送请求，将分组形成（IP）数据包，并为该数据包进行路径选择。数据打包和路由：即将传输层的数据分组装入数据报，填充报头，形成IP数据包，选择去往目的地的主机的路径，并将数据包发往适当的网络接口。(2)负责处理从网络接口层收到的数据包。先检查其合理性，然后，去掉报头，并将剩余部分交给传输层。(3)处理网间差错、控制报文ICMP、处理路径、流量控制和拥塞等问题。网际层的协议网际层包括以下4个核心协议。IP（internet protocol，网际协议）协议：其主要任务就是对数据包进行寻址和路由，并从一个网络转发到另一个网络中。即为要传输的数据分配地址、打包、确定收发端的路由，并提供端到端的“数据报”传递。IP协议还规定了计算机在internet通信时所必须遵守的一些基本规则，以确保路由的正确选择和报文的正确传输。ICMP（internet control message protocol，网际控制报文协议）协议：为IP协议提供差错报告。ICMP用于处理路由，协助IP层实现报文传送的控制机制。ARP（address resolution protocol，地址解析协议）协议：该协议用于完成IP地址向物理地址的转换，即把远程网的IP地址映射到局域网的硬件地址。RARP（reverse address resolution protocol，逆向地址解析协议）协议：该协议用于完成物理地址向IP地址的转换。3）传输层（TCP）TCP/IP协议的传输层在IP层的之上，与OSI模型中的传输层的功能相对应。传输层协议为TCP（transmission control protocol），因此传输层也被称为TCP层。传输层的功能传输层提供端到端的通信服务。它能够提供在网络节点之间的预定通信和授权通信的能力，并可以将数据上传到应用层或下传到internet层。此外，它还指出数据所传递的应用程序的唯一标识符。传输层的主要协议该层包含的两个主要协议都是建立在IP协议的基础上的，其功能如下所述。TCP传输控制协议：提供面向连接的可靠数据传输服务。它通过认证方式，重传机制等确保数据的可靠传送。它适合每个分组仅含少量字符的交互式终端的应用，也适合大量数据量的文件传输。UDP用户数据报协议：采用无连接的数据报传送方式，提供不可靠的数据传送。UDP方式与TCP相比，更加简单，数据传送速率也较高。当通信网络可靠性较高时，UDP方式具有更高的优越性。4）应用层TCP/IP协议的应用层与OSI模型的上三层对应，该层提供了各种应用程序使用的协议。应用层的功能应用层向用户提供调用和访问网络中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。用户还可以根据需要建立自己的应用程应用层的协议应用层的协议有很多种，主要包括以下几类。(1) 依赖于面向连接的TCP协议的应用层协议有以下几种。Telnet 虚拟终端服务，使用缺省端口23，它允许一台主机上的用户登录到另一台远程主机，并在该主机上进行工作，用户所在主机仿佛是远程主机上的一个终端。SMTP 电子邮件服务，使用缺省端口25，以电子数据的方式，使用户可以快捷，方便得传送信息。FTP 文件传输协议，使用缺省端口21，为文件的传输提供了途径。它允许将数据从一台主机上传输到另一台主机上，也可以从FTP服务器上下载文件，或者向FTP服务器上传文件NetBIOS 对话服务(2) 依赖于无连接的UDP协议的应用层协议以及socket程序为基础的应用程序。SNMP 简单网络管理协议，提供网络管理功能。DOMAIN 域名服务程序。NetBIOS-NS ,NetBIOS名字服务程序。RPC 远程过程调用协(3) 既依赖于TCP协议也依赖于UDP协议的应用层协议有以下几种。CMOT 通用管理信息协议。 DNS 域名系统服务协议，使用缺省端口53。HTTP 超文件传输协议，使用缺省端口80，用于实现internet中各种客户机和Web服务器之间的数据传输。(4) 非标准化协议。即属于用户自己开发的专用应用程序，他们建立在TCP/IP协议簇基础之上，但无法标准化的程序。 2.7 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较OSI模型对这三个概念之间的区分是非常明确的：(1) 每一层都为它上面的层提供哪些服务，服务定义该层做什么，而不管上面的层如何访问它或该层如何工作。(2) 某一层的接口告诉上面的进程如何访问它，定义需要什么参数以及预期结果是什么样的。同样，接口也和该层如何工作无关。(3) 某一层中使用的对等协议是该层的内部事务。可以使用任何协议，只要能完成工作(例如提供承诺的服务)，也可以改变某一层使用的协议而不会影响到它上面的层。OSI参考模型产生在具体协议之前。这意味着该模型没有偏向于任何特定的协议，因此非常通用。但不利之处是设计者在协议方面没有太多的经验，因此不知道该把哪些功能放到哪一层最好。 而TCP/IP却正好相反，首先出现的是协议，模型实际上是对已有协议的描述，因此不会出现协议不能匹配模型的情况，它们配合得相当好。惟一的问题是该模型不适合于任何其他协议栈。因此，它对于描述其他非TCP/IP网络并不特别有用。现在我们从一般问题转向更具体一些的问题，两个模型间明显的差别是层的数量：OSI模型有7层，而TCP/IP模型只有4层。它们都有网络层(网间网层)、传输层和应用层，但其他层并不相同。TCP/IP和OSI的另一个差别是面向连接的和无连接的通信。OSI模型在网络层支持无连接和面向连接的通信，但在传输层仅有面向连接的通信，这是它所依赖的(因为传输服务对用户是可见的)。然而TCP/IP模型在网间网络层仅有一种通信模式(无连接)，但在传输层支持两种模式，给了用户选择的机会。这种选择对简单的请求-应答协议是十分重要的。第一章 Chapter 1.5 网络操作系统1.5 网络操作系统概述Windows 2000操作系统主要为:Windows 2000 Professional 取代Windows 98 作为客户机的操作系统Windows 2000 Server 部门或中小企业服务器操作系统Windows 2000 Advanced Server 大型企业服务器操作系统Windows 2000 Data center Server 数据服务器操作系统Unix操作系统 Unix 于20世纪60年代问世，是一种多用户、多任务分时操作系统。对普通的网络用户来说，Unix不容易掌握，小型局域网基本不使用Unix。Linux 操作系统 Linux 是由芬兰赫尔辛基大学研究生LINUS率先开发并于1991年正式在Internet 上发布的一种免费的自由使用的操作系统。 根据规定任何人都可以复制和使用该产品，但是不能涉及商业行为。Linux 可在单机上使用，也可在服务器上当作网络操作系统使用。虽然 Linux 存在缺乏服务保障、尚没有足够的软件支持的缺点，但随着人们对它不断研究和开发，一定会在个人计算机和网络服务器操作系统领域有所作为。网络操作系统的选择 选择网络操作系统时应当考虑如下问题： 符合国际标准和工业标准 兼容性能 网络规模 能获得众多的应用软件并支持现有的应用 应具有良好的管理功能和方便的开发平台 安全保证 对远程通信的支持 总的来说，对于高级应用场合，或者安全性能和稳定性要求较高的大型网络，应当选择UNIX。而对于中小型企业来说，由于Windows NT/2000具有简单易用、界面友好、管理方便和功能日益强大等特点，并且它可以运行几乎所有的新版大众化软件，并且支持多处理器操作，对网络提供了极高的扩展性，还能够为用户的应用程序提供更多的内存，因此受到人们的青睐。目前，人们广泛使用Windows NT/2000来组建办公网、工商企业网和校园网等中、小型的Intranet网络，因此它成为当前最流行的网络操作系统之一。 第二章 网络传输设备与介质2.1 双绞线 双绞线（TP：Twisted Pairwire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。把两根绝缘的铜导线按一定密度互相绞在一起,可降低信号干扰的程度,每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。与其他传输介质相比,双绞线在传输距离、信道宽度和数据传输速度等方面均受到一定限制,但价格较为低廉。目前,双绞线可分为非屏蔽双绞线（UTP:：Unshilded Twisted Pair）和屏蔽双绞线（STP：Shielded Twisted Pair）。2.1 双绞线双绞线分类 双绞线有UTP和STP两种。 非屏蔽双绞线（UTP）可分为3类、4类、5类和超5类等多种。屏蔽双绞线（STP），可又分为3类、5类、超5类等多种。双绞线分类 主要特点：（1）非屏蔽双绞线易弯曲、易安装，具有阻燃性，布线灵活。（2）屏蔽双绞线价格高，安装困难，需连结器，抗干扰性好。 主要用途:3类线用于语音传输及最高传输速率为10Mbps的数据传输；4类线和5类用于语音传输和最高传输速率为16Mbps的数据传输；超5类线和6类线用于语音传输和最高传输速率为100Mbps的数据传输。双绞线分类 (4）网络距离每网段100米，接4个中继器后最长可达到500米。每干线最大节点数：无限制。2.2 光纤光缆的特性 概念 光缆是由一组光导纤维组成的用来传播光束的、细小而柔韧的传输介质。与其它传输介质相比较，光缆的电磁绝缘性能好，信号衰变小，频带较宽，传输距离较大。光纤的组成结构如图所示。 光缆分类：传输点模数类（又可分为多模光纤和单模光纤两类）；折射率分布类（又可分为跳变式光纤和渐变式光纤两类）。 主要特点：传输频带宽，通信容量大；传输距离远；抗干扰能力强；抗化学腐蚀能力强。 主要用途：长距离传输信号，局域网主干部分，传输宽带信号。 网络距离：一般为2000米。 每干线最大节点数：无限制光纤跳线连接 在1000M局域网中，服务器网卡具有光纤插口，交换机也有相应的光纤插口，连接时只要将光纤跳线进行相应的连接即可。在没有专用仪器的情况下，可通过观察让交换机有光亮的一端连接网卡没有光亮的一端，让交换机没有光亮的一端连接网卡有光亮的一端。光纤通信系统组成 光纤通信系统是以光波为载体、光导纤维为传输介质的通信方式，起主导作用的是光源、光纤、光发送机和光接收机。下图为光纤通信系统组成方框图。2.3 网卡 网卡(Network Interface Card，NIC)也叫网络适配器，是连接计算机与网络的硬件设备。 网卡插在计算机或服务器扩展槽中，通过网络线（如双绞线、同轴电缆或光纤）与网络交换数据、共享资源。2.4 网络互联概论 所谓网络互联是指用网络互联设备将两个以上的计算机网络（LAN或WAN）联接起来，构成更大的网络系统，实现网络间信息交换和资源共享。 网络互联主要解决各计算机网络之间的联通性和互操作性。联通性是指将各网络通信用的“信息高速公路”联接起来，一般对应于OSI模型的低三层协议。互操作性是指互联网上的一个网络用户与另一个网络用户相互透明交换信息的能力，而不管这两个网络上的硬件、软件的差异，互操作性对应于OSI模型的高层协议。 网络互联可分为以下四种形式：（1）局域网之间的互联（LAN-LAN）；（2）局域网与广域网之间的互联（LAN-WAN）；（3）广域网之间的互联（WAN-WAN）；（4）通过广域网实现局域网之间的互联（LAN-WAN-LAN）。1）网络互联的层次 由于网络体系结构上的差异，实现网络互联可在不同的层次上进行。按OSI模型的层次划分，可将网络互联分为四个层次，与之对应的网络互联设备分别是：2.4 网络互联概论 （1）中继器(Repeater)：实现物理层的互联，在不同的电缆段之间复制位信号； （2）网桥(Bridge)：实现数据链路层的互联，在局域网之间存储转发数据帧； （3）路由器(Router)：实现网络层的互联，在不同的网络之间存储转发数据分组； （4）网关(Gateway)：实现网络高层的互联，在网络高层使用协议转换完成网络段互联。 按不同网络互联接口特性划分，也可将网络互联分为节点级互联和主机级互联。节点级互联相当于在网络层及以下进行互联，主机级互联相当于在网络层以上的层次进行互联，即使用网关进行的互联。 2）网络互联的益处 网络互联给整个网络系统带来的益处有： （1）提高系统的可靠性。（2）改进系统的性能。（3）增强系统的保密性。（4）建网方便。（5）增加地理覆盖范围。2.5 网络互联设备 为使处于不同网络的用户能够相互通信，实现资源共享，须将若干性质相同或不同的网络互连在一起。这时，往往要用到网间连接设备。 网络互连的复杂程度不同，对应的也有如下几种互联设备：中继器（Repeater）、网桥(Bridge）、路由器（Router）、网关（Gateway）、集线器（HUB或Concentrator）、交换机（Switch）。 集线器 集线器(HUB)是局域网中计算机和服务器的连接设备，是局域网的星型连接点，每个工作站是用双绞线连接到集线器上，由集线器对工作站进行集中管理。最简独立型集线器有多个用户端口（8口或16口），用双绞线连接每一端口和网络站（工作站或服务器）的连接中继器 中继器（Repeater）用于延伸同型局域网，在物理层连接两个网，在网络间传递信息，中继器在网络间传递信息起信号放大、整形和传输作用。当局域网物理距离超过了允许的范围时，可用中继器将该局域网的范围进行延伸。很多网络上都限制了工作站之间加入中继器的数目，例如在以太网中最多使用四个中继器。中继器 中继器（Repeater）又称转发器，是在物理层上实现局域网网段互联的设备。（1）中继器的功能：（a）中继器具有接收、放大、整形和转发网络信息的作用，因此，可以降低传输线路对信号的干扰影响，起到扩充网络规模的作用；（b）使用带有不同接口的中继器，可以连接两个使用不同的传输介质、不同类型的以太网段。（2）中继器的使用规则： 大多数网络都对用来连接网段的中继器的数目有所限制。在10Mb/s以太网中，这个限制规则称为5-4-3规则。此规则规定，在以太网中最多允许有5个网段、使用4个中继器，而这些网段中只有3个是可以连接客户计算机的网段。 （3）中继器的特点 优点：安装简单、可以轻易地扩展网络的长度、使用方便、价格相对低廉。 缺点：中继器用于有条件同构型局域网之间的连接；不能提供网段之间的隔离功能，不能进行通信分段，多个网络连接后，将增加网络的信息量，易发生阻塞；许多类型的网络对使用中继器扩展网段和网络距离的数目都有所限制；不能控制广播风暴。 网桥 网桥（Bridge）则是指数据层连接两个局域网络段，网间通信从网桥传送，网内通信被网桥隔离。网络负载重而导致性能下降时，用网桥将其它分为两个网络段，可最大限度地缓解网络通信繁忙的程度，提高通信效率。例如把分布在两层楼上的网络分成每层一个网络段，用网桥连接。网桥同时起隔离作用，一个网络段上的故障不会影响另一个网络段，从而提高了网络的可靠性。 网桥（Bridge）是一种数据链路层上的网络互联设备，负责在数据链路层（LLC层）将信息帧进行存储转发，一般不对转发帧进行修改。 网桥可用于联接同构型LAN，也可用于联接异构网。按路由选择算法不同，可分为透明网桥（Transparent Bridge）和源路由选择网桥（Source Routing Bridge）两种。透明网桥技术主要用于以太网环境，源路由桥接技术主要用于令牌环网。 网桥的作用：网络分段；延伸网络距离；可以连接两个物理层或数据链路层不同的网络。 网桥的基本工作原理如图5所示，表示一个网桥连接两个LAN的情况。这两个LAN运行相同的MAC和LLC协议。当MAC帧的目标地址和源地址属于不同的LAN时，该帧被网桥捕获、暂时缓冲，然后传送到另一个LAN。当两个站之间有通信时，两个站中的对等LLC实体之间就有对话，而网桥不需要知道LLC地址，网桥只是传输MAC帧。 路由器 路由器(Router)用于连接网络层、数据层、物理层执行不同协议的网络，协议的转换由路由器完成，从而消除了网络层协议之间的差别。路由器适合于连接复杂的大型网络。路由器的互连能力强，可以执行复杂的路由选择算法，处理的信息量比网桥多，但处理速度比网桥慢。 路由器（Router）是网络层的互联设备，能实现LAN之间、LAN与WAN之间的互连，在不同的网络之间存储转发分组。因此，它实现的是OSI参考模型的下三层功能： 选择最佳传输路由。 支持多种协议的路由选择，可连接异构型LAN。 流控，分片和重装。 网络管理。 （1）路由器的工作原理 路由器的工作原理可通过图6所示的例子中数据通过路由器的传输过程来说明。图6所示是使用路由器连接多个局域网的例子。 每个网络都由一个网络地址，如LAN1、LAN2、LAN3、LAN4的网络地址分别是1000、2000、3000、4000。网络上每台主机也有一个地址，如1、2、3等。而一个完整的主机地址就是由主机所在的网络地址和主机本身地址组合而成，如LAN1上的1001、1002等。现在，假如主机1001要发送一个信息给主机2002，当主机1001准备好信息包后，首先比较源网络地址（1000）和目标网络地址（2000）是否相同，若不同则说明接收主机和发送主机不在同一个LAN上，而必须经过路由器转发到2000的网络上。 路由器（2）路由选择协议 路由器是通过使用路由选择协议完成信息交换的，常用的路由选择协议有RIP（Routing Information Protocol）、OSPF（Open Shortest Path First）等。路由器根据路由选择协议建立路由表，并根据网络的运行情况动态调整和更新路由表。 网关 网关（Gateway）是传输层及传输层以上的网络互联设备。联接两个或多个不同的网络，使之能相互通信。网关可用来联接异构网络，因此被称作协议转换器。由于