组网技术与配置(第3版)-(第1章)7-302-34697-5

1、计算机网络清华大学出版社清华大学出版社 ISBN 978-7-302-34697-5组网技术与配置组网技术与配置（第（第3版）版）计算机网络第第1章章 计算机网络基本技术计算机网络基本技术清华大学出版社清华大学出版社 ISBN 978-7-302-34697-5计算机网络第第1章章 计算机网络基本技术计算机网络基本技术 1.1 网络协议层次的绑定网络协议层次的绑定 1.2 网络拓扑中节点与网络协议层次的联系网络拓扑中节点与网络协议层次的联系 1.3 计算机网络中的寻址与路由计算机网络中的寻址与路由 1.4 网络互连及技术网络互连及技术 1.5 路由协议与层次路由路由协议与层次路由 1.6 网络

2、中的差错控制技术网络中的差错控制技术 1.7 网络中信道复用技术网络中信道复用技术 1.8 以太网技术以太网技术 1.9 Intranet组网采用的技术组网采用的技术 1.10 网络中的计算模式网络中的计算模式 1.11 组网软件基础组网软件基础计算机网络1.1 网络协议层次的绑定网络协议层次的绑定 1.1.1 网络协议层次在哪里网络协议层次在哪里 1.1.2 网络协议层次的绑定过程网络协议层次的绑定过程计算机网络1.1.1 网络协议层次在哪里网络协议层次在哪里 在具体配置计算机网络时在具体配置计算机网络时TCP/IP协议的层次在哪协议的层次在哪里呢？里呢？ 怎样可以看到网络协议层次的位置？怎

3、样可以看到网络协议层次的位置？ TCP/IP协议与底层网络协议之间又是怎样联系的协议与底层网络协议之间又是怎样联系的？ 网络协议层次的绑定是自下而上进行的网络协议层次的绑定是自下而上进行的 物理层与数据链路层，进行网络配置时由网络适物理层与数据链路层，进行网络配置时由网络适配器（网卡）描述配器（网卡）描述 网络协议层次中的应用层、网络协议层次中的应用层、TCP层、层、IP层协议包含层协议包含在操作系统中在操作系统中计算机网络1.1.2 网络协议层次的绑定过程网络协议层次的绑定过程 1）安装网络适配器（网卡）安装网络适配器（网卡） 2）安装网络适配器驱动程序，实现物理层和链路层协议）安装网络适配

4、器驱动程序，实现物理层和链路层协议 3）指定在操作系统中采用）指定在操作系统中采用TCP/IP协议，实现网络层、运输协议，实现网络层、运输层、应用层协议层、应用层协议 4）设置网络接口的）设置网络接口的IP地址、子网掩码、网关地址、地址、子网掩码、网关地址、DNS服服务器地址务器地址 5）进入命令行工作方式，用）进入命令行工作方式，用PING命令测试本机网络协议命令测试本机网络协议栈当否安装成功，栈当否安装成功，Ping 6）用）用PING命令测试本机到计算机网络中的其它节点的连命令测试本机到计算机网络中的其它节点的连通性通性计算机网络网络协议层次的绑定图示网络协议层次的绑

5、定图示可以在相应的操作系统中，指定所采用的网络协议为可以在相应的操作系统中，指定所采用的网络协议为TCP/IP协议协议要清楚网络协议层次绑定的概念，绑定是按自底向上的顺序进要清楚网络协议层次绑定的概念，绑定是按自底向上的顺序进行的行的计算机网络1.2 网络拓扑中节点与网络协议层次的联系网络拓扑中节点与网络协议层次的联系 1.2.1 网络拓扑中网络协议层次的作用范围网络拓扑中网络协议层次的作用范围 1.2.2 网络协议层次提供的服务网络协议层次提供的服务计算机网络1.2.1 网络拓扑中网络协议层次的作用范围网络拓扑中网络协议层次的作用范围1）用园括号中数字标识网络协议层次，例如（）用园括号中数字

6、标识网络协议层次，例如（2）标识第）标识第2层层数据链路层数据链路层2）端节点的层次包括：应用层、运输层、网络层、数据链路层、）端节点的层次包括：应用层、运输层、网络层、数据链路层、物理层物理层3）访问节点和交换节点的层次包括：网络层、数据链路层、物）访问节点和交换节点的层次包括：网络层、数据链路层、物理层理层计算机网络1.2.2 网络协议层次提供的服务网络协议层次提供的服务 1）应用层（）应用层（5），处在端节点主机上，以客户机），处在端节点主机上，以客户机/服务器方式提供网络应用服务服务器方式提供网络应用服务 2）运输层（）运输层（4），处在端节点之间，屏蔽下面通信），处在端节点之间，屏蔽

7、下面通信子网的差异子网的差异 3）网络层（）网络层（3），处在源主机节点与目的主机节点），处在源主机节点与目的主机节点之间，提供分组的寻址和路由之间，提供分组的寻址和路由 4）数据链路层（）数据链路层（2），处在相邻节点之间），处在相邻节点之间，提供提供相邻节点之间的可靠传输相邻节点之间的可靠传输 5）物理层（）物理层（1），处在节点之间，每一个节点都要），处在节点之间，每一个节点都要提供物理接口提供物理接口计算机网络1.3 计算机网络中的寻址与路由计算机网络中的寻址与路由 1.3.1 计算机网络寻址方法计算机网络寻址方法 1.3.2 网络地址及与网络协议层次的对应网络地址及与网络协议层次的对

8、应 1.3.3 网络地址之间的映射网络地址之间的映射 1.3.4 特殊特殊IP地址和专用地址和专用IP地址地址计算机网络1.3.1 计算机网络寻址方法计算机网络寻址方法 1计算机网络中的寻址计算机网络中的寻址 2IP地址的描述地址的描述 3怎样得出网络标识和主机标识怎样得出网络标识和主机标识 4IP地址的改进地址的改进计算机网络IP地址中网络标识和主机标识的作用地址中网络标识和主机标识的作用IP地址由网络标识字段地址由网络标识字段(net-id)和主机标识字段和主机标识字段(host-id)组成，组成，网络标识用来标识一个计算机设备属于哪一个网络，主机标网络标识用来标识一个计算机设备属于哪一个

9、网络，主机标识用来标识一个网络中的哪一个计算机设备识用来标识一个网络中的哪一个计算机设备IP地址可以标识为：地址可以标识为：IP地址地址:,计算机网络IP地址的改进地址的改进 1）分类的）分类的IP地址，地址，1981年制订出基本编址年制订出基本编址协议标准协议标准 2）子网划分技术，在协议地址结构中增加）子网划分技术，在协议地址结构中增加子网标识子网标识 3）可变长度子网掩码，增加）可变长度子网掩码，增加IP地址使用的地址使用的灵活性，实现路由汇聚灵活性，实现路由汇聚 4）无分类的）无分类的IP地址技术地址技术CIDR，用网络前缀，用网络前缀标识标识IP地址的网络标识的位数，实现路由汇地址的

10、网络标识的位数，实现路由汇聚和超网聚和超网计算机网络1.3.2 网络地址及与网络协议层次的对应网络地址及与网络协议层次的对应 1计算机网络中有哪些地址计算机网络中有哪些地址 计算机网络中的地址有计算机网络中的地址有4种种，按网络协议功能考虑，分别，按网络协议功能考虑，分别与网络协议层次对应与网络协议层次对应 2网络中的地址及与层次的对应图示网络中的地址及与层次的对应图示计算机网络1.3.3 网络地址之间的映射网络地址之间的映射 1）域名地址通过域名解析协议）域名地址通过域名解析协议DNS，把域，把域名地址转换为对应的名地址转换为对应的IP地址地址 2）IP地址通过地址解析协议地址通过地址解析协

11、议ARP，把，把IP地地址转换为对应的址转换为对应的MAC地址（网卡地址）地址（网卡地址） 3）应用进程通过端口地址区分不同的网络）应用进程通过端口地址区分不同的网络应用，端口地址与应用，端口地址与IP地址组成套接字地址组成套接字 用来唯一区分一个节点主机的不同应用进程用来唯一区分一个节点主机的不同应用进程计算机网络1.3.4 特殊特殊IP地址和专用地址和专用IP地址地址 1特殊特殊IP地址地址 2专用专用IP地址及用途地址及用途为了组建为了组建Intranet（也称为内联网），（也称为内联网），ICANN规定了在规定了在Intranet内内可以使用的可以使用的IP地址的三个地址范围，称为专用

12、地址的三个地址范围，称为专用IP地址，有时也称地址，有时也称为私有为私有IP地址地址计算机网络1.4 网络互连及技术网络互连及技术 1.4.1网络互连模型和互连规则网络互连模型和互连规则 1.4.2 网络互连设备网络互连设备计算机网络1.4.1网络互连模型和互连规则网络互连模型和互连规则 1网络互连类型网络互连类型 1）LAN-LAN。 2）LAN-WAN。 3）LAN-WAN-LAN。 4）LAN-高性能计算机高性能计算机 2网络互连模型网络互连模型 3网络互连的规则网络互连的规则计算机网络网络互连层次模型网络互连层次模型 模型中仅考虑与互连层次模型中仅考虑与互连层次N的层次接口有联系的的层

13、次接口有联系的N+1层和层和N-1层。同一层次上的层。同一层次上的N与与N是不同的是不同的 N与与N表示采用不同的协议表示采用不同的协议 网络网络1和网络和网络2可以是任意类型的网络可以是任意类型的网络计算机网络网络互连时需要遵循的规则网络互连时需要遵循的规则 1）网络在第）网络在第N层上实现互连，第层上实现互连，第N层可以对层可以对应网络体系结构的任何一个层次应网络体系结构的任何一个层次 2）要求进行互连的两个网络的）要求进行互连的两个网络的第第N+1层及层及以上层的协议必须相同，以上层的协议必须相同，N层及以下层两个层及以下层两个网络的协议可以不同网络的协议可以不同 3）互连后的信息流在第

14、）互连后的信息流在第N层上跨越至对方层上跨越至对方 4）互连设备应能够提供连接两个不同网络）互连设备应能够提供连接两个不同网络的接口（硬件接口或物理接口）的接口（硬件接口或物理接口）计算机网络1.4.2 网络互连设备网络互连设备 有四种互连设备，分别对应不同的网络层次有四种互连设备，分别对应不同的网络层次，自顶向下依次为：，自顶向下依次为： 协议转换器协议转换器(gateway)、路由器、路由器(router)、桥接、桥接器器(bridge)、中继器、中继器(repeater) 网络互连设备之间的关系为包含关系网络互连设备之间的关系为包含关系 即对应高一层次上的互连设备，可以完成较低对即对应高

15、一层次上的互连设备，可以完成较低对应层次互连设备完成的功能应层次互连设备完成的功能计算机网络互连设备功能的包含关系互连设备功能的包含关系 四种互连设备和所对应的网络层次及实现功四种互连设备和所对应的网络层次及实现功能的包含关系能的包含关系计算机网络1.5 路由协议与层次路由路由协议与层次路由 1.5.1 路由协议与逐跳路由路由协议与逐跳路由 1.5.2 默认路由和层次路由默认路由和层次路由计算机网络1.5.1 路由协议与逐跳路由路由协议与逐跳路由 1路由协议和路由选择路由协议和路由选择 路由协议用来进行网络协议包在计算机网络中的路由协议用来进行网络协议包在计算机网络中的路由选择。路由发生在网络

16、层路由选择。路由发生在网络层 2路由表路由表 路由表是一个数据结构，路由表在使用时调入内路由表是一个数据结构，路由表在使用时调入内存，路由表包含若干个路由表项存，路由表包含若干个路由表项 因特网中的节点的路由表项一般有四项内容：目因特网中的节点的路由表项一般有四项内容：目的的IP地址；子网掩码；下一跳位置；生命期地址；子网掩码；下一跳位置；生命期TTL 3IP分组在网络中是逐跳转发的分组在网络中是逐跳转发的计算机网络网络中网络中IP分组的逐跳路由分组的逐跳路由 IP分组在网络中是逐跳转发的，路由器仅确定分组在网络中是逐跳转发的，路由器仅确定IP分分组的下一跳转发路径，这类似于组的下一跳转发路径

17、，这类似于400米接力赛跑米接力赛跑计算机网络逐跳路由的要点逐跳路由的要点 计算机网络中计算机网络中IP分组的逐跳路由涉及到物理层、数分组的逐跳路由涉及到物理层、数据链路层和网络层据链路层和网络层 在逐跳路由过程中，在网络（在逐跳路由过程中，在网络（IP）层，不会涉及到）层，不会涉及到数据链路层的数据链路层的MAC地址地址 在数据链路层看不到封装在帧中的在数据链路层看不到封装在帧中的IP分组的分组的IP地址地址 在在IP分组的逐跳路由过程，源分组的逐跳路由过程，源IP地址和目的地址和目的IP地址地址一直没有改变一直没有改变 由于在数据链路层进行了帧的拆封，逐跳时的由于在数据链路层进行了帧的拆封

18、，逐跳时的MAC地址地址一直在变化，通过一直在变化，通过ARP地址解析模块软件实现，对网络地址解析模块软件实现，对网络用户是透明的用户是透明的计算机网络1.5.2 默认路由和层次路由默认路由和层次路由 1默认路由默认路由 局域网内的网络节点（计算机）通过默认路由，局域网内的网络节点（计算机）通过默认路由，连接到路由器，通过路由器连接到外部网络连接到路由器，通过路由器连接到外部网络 在所有路由表项都不能适配目的网络时，路由器在所有路由表项都不能适配目的网络时，路由器就会按默认路由转发到来的就会按默认路由转发到来的IP分组分组 2层次路由层次路由 因特网中的路由层次为：因特网；自治系统（因特网中的

19、路由层次为：因特网；自治系统（AS）；区域）；区域(zone)；链路或网段；链路或网段计算机网络因特网中的层次路由因特网中的层次路由 对于比较大的自治系统（对于比较大的自治系统（AS），还可以把），还可以把AS进一步划分成进一步划分成区域区域(zone)，一个自治系统仅有一个主干区域，主干区域，一个自治系统仅有一个主干区域，主干区域一般标识为区域一般标识为区域0。一般区域可以有多个。一个区域内可以。一般区域可以有多个。一个区域内可以包括多个网络，也称为链路或网段包括多个网络，也称为链路或网段计算机网络1.6 网络中的差错控制技术网络中的差错控制技术 1.6.1 差错控制技术分类差错控制技术分类

20、 1.6.2 差错检测过程差错检测过程计算机网络1.6.1 差错控制技术分类差错控制技术分类 差错控制方法通常采用编码的方法，分为检错编码差错控制方法通常采用编码的方法，分为检错编码和纠错编码和纠错编码 按照差错控制规则，在发送端，对发送的数据信息按照差错控制规则，在发送端，对发送的数据信息位位(k)进行处理，计算出校验码位进行处理，计算出校验码位(r)，校验码位放，校验码位放在发送的数据信息位后构成校验序列在发送的数据信息位后构成校验序列(n)，也称为，也称为码字码字 数据信息位和校验位一起发送数据信息位和校验位一起发送 在接收端，根据同样的差错控制规则进行计算，对在接收端，根据同样的差错控

21、制规则进行计算，对计算结果进行判断，确定传输是否正确计算结果进行判断，确定传输是否正确计算机网络1.6.2 差错检测过程差错检测过程 差错控制方法分为前向纠错差错控制方法分为前向纠错(FEC)和自动请和自动请求重发求重发(ARQ)计算机网络1.7 网络中信道复用技术网络中信道复用技术 1.7.1 频分复用和时分复用频分复用和时分复用 1.7.2 波分复用和码分复用波分复用和码分复用计算机网络1.7.1 频分复用和时分复用频分复用和时分复用 1信道可以复用的条件信道可以复用的条件 信道的传输能力大于传输一路信号的需求信道的传输能力大于传输一路信号的需求 2信道复用技术的分类信道复用技术的分类 1

22、）频分复用）频分复用(Frequency Division Multiplexing, FDM) 2）时分复用）时分复用(Time Division Multiplexing, TDM) 3）统计复用，统计复用是对时分复用的改进，）统计复用，统计复用是对时分复用的改进，也称为统计时分复用也称为统计时分复用(Statistic Time Division Multiplexing, STDM)计算机网络1.7.2 波分复用和码分复用波分复用和码分复用 1. 波分复用波分复用 波分复用波分复用(Wave Division Multiplexing, WDM)，在光纤信道上采用波分复用。，在光纤信道

23、上采用波分复用。WDM是是FDM的的一个变种，波分复用是光的频分复用一个变种，波分复用是光的频分复用 2. 码分复用码分复用 码分复用码分复用(Code Division Multiplexing Accese, CDMA)，CDMA的设计思想是，可以利用编码的设计思想是，可以利用编码技术将多个并发的传输过程分离开，允许每个移技术将多个并发的传输过程分离开，允许每个移动站任何时候都可以在整个频段范围内发送信号动站任何时候都可以在整个频段范围内发送信号，允许多个信号线性叠加，允许多个信号线性叠加计算机网络1.8 以太网技术以太网技术 1.8.1 以太网技术概述以太网技术概述 1.8.2 以太网的

24、帧格式以太网的帧格式 1.8.3 以太网技术的主要特征以太网技术的主要特征计算机网络1.8.1 以太网技术概述以太网技术概述 以太网技术是以太网技术是1975年由施乐公司研制的，用年由施乐公司研制的，用于组建局域网（于组建局域网（LAN） 1980年年9月由施乐月由施乐(Xerox)、DEC、Intel三家三家公司成立以太网联盟，并制定出以太网规范公司成立以太网联盟，并制定出以太网规范DIX版本版本1，之后又进行修改，在，之后又进行修改，在1982年给年给出以太网规范出以太网规范DIX版本版本2 IEEE 802委员会用以太网规范委员会用以太网规范DIX版本版本2为为基础，在基础，在1983年

25、制定出年制定出IEEE 802.3总线型局总线型局域网标准域网标准计算机网络1.8.2 以太网的帧格式以太网的帧格式 以太网以太网V2的的MAC帧格式为例进行讨论，以帧格式为例进行讨论，以太网太网MAC帧由帧由5个字段组成个字段组成计算机网络1.8.3 以太网技术的主要特征以太网技术的主要特征 以太网的组网结构在逻辑上采用总线型结构，采用以太网的组网结构在逻辑上采用总线型结构，采用以太网交换机组网时物理上是星型结构以太网交换机组网时物理上是星型结构计算机网络IEEE 802.3系列组网技术标准系列组网技术标准计算机网络1.9 Intranet组网采用的技术组网采用的技术 1.9.1 Intra

26、net与与Internet、Extranet 1.9.2 Intranet组网的三层结构组网的三层结构 1.9.3 Intranet组网采用的技术组网采用的技术计算机网络1.9.1 Intranet与与Internet、Extranet Intranet也称为内联网，有时也称为企业网也称为内联网，有时也称为企业网 Intranet是是Internet的延伸和发展的延伸和发展 Intranet通常建立在一个企业或组织的内部并为其通常建立在一个企业或组织的内部并为其成员提供信息的共享和交流等服务成员提供信息的共享和交流等服务 Extranet是与是与Intranet相关的一个网络，相关的一个网络，

27、Extranet也称为外联网也称为外联网计算机网络1.9.2 Intranet组网的三层结构组网的三层结构 三层网络架构依次分为：核心层、汇聚层以及接入三层网络架构依次分为：核心层、汇聚层以及接入层三个层次。三层网络架构设计时的顺序是：先设层三个层次。三层网络架构设计时的顺序是：先设计接入层，接着是设计汇聚层、最后设计核心层计接入层，接着是设计汇聚层、最后设计核心层计算机网络用交换机构建用交换机构建Intranet的层次结构的层次结构 Intranet中的三层设计多采用交换机组网，采用支中的三层设计多采用交换机组网，采用支持三层路由功能的交换机进行网络之间的互连持三层路由功能的交换机进行网络之

28、间的互连计算机网络1.9.3 Intranet组网采用的技术组网采用的技术 1）以太网技术、无线局域网技术、城域网技术）以太网技术、无线局域网技术、城域网技术 2）TCP/IP协议协议 3）双绞线、光纤、无线传输介质）双绞线、光纤、无线传输介质 4）Internet的的Web、FTP、DNS、电子邮件应用、电子邮件应用技术技术 5）接入）接入Internet技术技术 6）网络安全技术）网络安全技术 7）网络管理技术）网络管理技术 8）IPv6技术技术计算机网络一个典型的一个典型的Intranet网络网络 Intranet网络设计采用三层结构，有核心层、汇聚网络设计采用三层结构，有核心层、汇聚层和接入层组成，具有很好的可扩展性层和接入层组成，具有很好的可扩展性计算机网络1.10 网络中的计算模式网络中的计算模式 1.10.1 网络中计算模式的演变和分类网络中计算模式的演变和分类 1.10.2 计算模式的比较计算模式的比较计算机网络1.10.1 网络中计算模式的演变和分类网络中计算模式的演变和分类 计算模式（计算模式（calculation model）是计算机）是计算机与计算机网络提供信息处理的构成和形态与计算机网络提供信息处理的构成和形态 计算模式的演变经历了：终