第1讲(1) 网络基础回顾

1、网络互连技术与网络工程网络互连技术与网络工程沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程课程内容与教学目标n综合布线基础n交换技术n虚拟局域网（VLAN）n局域网中的冗余链路nIP协议及子网规划n路由概念nRIP路由协议nOSPF路由协议n点对点协议（PPP）n园区网安全n网络地址转换（NAT）nWLANn网络规划与设计n常见网络故障分析与处理交换、路由、组网沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程参考书目n路由与交换技术 邓秀慧 电子工业出版社 2012n网络设备互连学习指南 高峡 科学出版社 2009n网络工程技术与实验教程张新有 清华大学出版社2005沈阳航空航天大学

2、 计算机学院 网络互连技术与网络工程第 1讲（1） 网络基础回顾计算机网络基础计算机网络模型重点协议介绍数制转换沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程学习目标n理解计算机网络的基本概念n掌握网络的拓扑结构和常用介质n掌握OSI七层参考模型的功能和作用n掌握TCP/IP参考模型的功能和作用n掌握重点的网络协议n掌握不同数制之间的转换沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程课程议题计算机网络基础计算机网络基础沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络概述n分散在不同地点的多台计算机、终端和外部设备通过通信线路互联在一起实现资源共享（包括软件、硬件、数据

3、等）、数据交换沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络的发展n第一代计算机网络n20世纪50年代中后期n地理上分散的多个终端n通过通信线路n连接到一台中心计算机上n以传输信息为目的而连接起来，以实现远程信息处理或进一步达到资源共享的计算机系统沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络的发展n第二代计算机网络n20世纪60年代后期n实现远程资源共享n以通信子网为中心n分组交换网络n分层的网络协议n1969年出现的ARPAnet是第一个现代意义上的计算机网络n以能够相互共享资源为目的，互连起来具有独立功能的计算机的集合体 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络

4、互连技术与网络工程计算机网络的发展n第三代计算机网络n网络应用越来越广泛、网络规模越来越大、通信更加复杂n大计算机公司纷纷制定了自己的网络技术标准n1977年，ISO开始制定开放系统互联参考模型n具有统一网络体系结构，并遵循国际标准的开放式和标准化的网络 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络的发展n第四代计算机网络n20世纪90年代末到现在n以互联网为代表n以太网的高速发展n20世纪90年代以后internet的建立n下一代计算机网络n多种业务的融合n统一协议、统一网络平台、统一管理n云计算？物联网？大数据？沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网

5、络的分类n依据网络的交换功能n电路交换网络n报文交换网络n分组交换网络n依据网络的拓扑结构n集中式网络n分布式网络n依据网络的作用范围n局域网LANn城域网MANn广域网WANn依据网络的传输介质n有线网络n无线网络沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程互联网n通过一个WAN将多个LAN组织起来，即把多个不同的网络相互连接起来的时候，就构成了一个互联网 nInternet（因特网）：特定的、世界范围内的互联网沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络拓扑结构n星形拓扑沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络拓扑结构n总线形拓扑沈阳航空航天

6、大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络拓扑结构n环形拓扑沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机网络拓扑结构n网状拓扑沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络传输介质n双绞线沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络传输介质n双绞线沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络传输介质n同轴电缆沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络传输介质n光纤包层包层纤芯纤芯入射角入射角折射角折射角折射角大于入射角折射角大于入射角光波在纤芯中传播光波在纤芯中传播沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络传输

7、介质n无线传输沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程LAN、WAN、WLANnLANn传输速度通常在10Mb/s1000Mb/s之间 n通常是针对于一座建筑物内 nWANn一个较大的地理范围内 n传输速度相对要慢的多 nWLANnIEEE 802.11标准沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程课程议题计算机网络模型计算机网络模型沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络分层模型n解决异种网络互连时所遇到的兼容性问题 n将服务、接口和协议这三个概念区分开来n使网络的不同功能模块分担起不同的职责 n减轻问题的复杂程度 n在各层分别定义标准接口， 各层相对独

8、立n能有效刺激网络技术革新 n便于研究和教学 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程OSI七层参考模型n开放系统互连参考模型 4.4.传输层传输层 2. 2.数据链路层数据链路层3.3.网络层网络层1.1.物理层物理层5.5.会话层会话层 6. 6.表示层表示层面向用户应用面向数据传输 7. 7.应用层应用层沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程OSI七层参考模型设备设备A设备设备B中间节点中间节点中间节点中间节点沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程OSI七层参考模型设备设备A设备设备B沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程物理层n为设

9、备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备n包括激活物理连接、传送数据、终止物理连接这3个步骤 n为数据传输提供可靠的环境 n正确地传输比特流n常见协议nEIA/TIA 232（RS-232-C ）n典型设备n中继器：连接两个（或多个）网段，信号中继放大，延长网络n集线器：将多台设备以星形的拓扑结构连接起来，组成共享型的网络 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程数据链路层n数据链路的建立、拆除n对数据进行检错、纠错n将数据分成帧，以数据帧为单位进行传输 n典型设备n网桥：连接两个局域网，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信 n交换机：

10、按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发 ，转发延迟小，将网络分成小的冲突网域，为每个工作站提供更高的带宽 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程网络层n进行路由选择和中继n激活、终止网络连接，实现数据链路的复用n排序、流量控制n典型设备n路由器：决定最优路由和转发数据包沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程传输层n实现端到端的可靠传输n进行流量控制、差错控制、虚电路管理n在通信子网和高层之间起承上启下的作用沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程会话层n建立和维持会话n使会话获得同步 n数据传输和连接释放 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技

11、术与网络工程表示层n对上层数据或信息进行变换，以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解 n数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程应用层n为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口 n包含了各种各样的协议，这些协议往往直接针对用户的需要 ，如：nHTTPnFTPnSMTP沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程OSI七层参考模型允许接入网络资源应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层建立、管理和终止会话将分组从源端传送到目的端；提供网络互联在媒体上传输比特；提

12、供机械的和电气的规约对数据进行转换、加密和压缩提供可靠的端到端的报文传输和差错控制将分组数据封装成帧；提供节点到节点方式的传输沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程TCP/IP参考模型n在20世纪60年代末为ARPAnet而开发n因传输控制协议TCP和网际协议IP而得名n包含多个协议n四层的体系结构沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程TCP/IP协议栈应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层IPICMPIGMPRARPARPUDPTCP各种应用程序层各种应用程序层SMTPFTPDNSSNMPNFSTFTP由底层网络定义的协议由底层网络定义的协议Etherne

13、t,Token-Ring,FDDI,X.25,Wirless,ATM沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程TCP/IP和OSI模型的对应关系沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程OSI和TCP/IP模型的比较n都以协议栈的概念为基础n各层功能大体相同nOSI模型严格区分了各层的服务、接口和协议；而TCP/IP模型在设计之初并没有明确区分这三者nOSI模型先于其协议出现，模型更通用；而TCP/IP协议先于模型出现，因此不能描述其他协议栈nOSI的网络层提供面向连接和无连接的服务，传输层只提供面向连接的服务；而TCP/IP在网络层只提供无连接的服务，在传输层提供面向连接

14、和无连接的服务沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程课程议题重点协议介绍重点协议介绍沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程IP协议n一种不可靠的协议，提供尽力而为的服务 n不提供数据的校验 n一种无连接协议，为使用数据报的分组交换网而设计 n当可靠性很重要时，IP必须与可靠的协议（如TCP）配合起来使用 nIP层的分组叫做数据报或数据包（Packet） 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程IP报文格式沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程端口号n定义主机中运行的进程的标识符n在TCP/IP协议栈中，端口号是065535之间的整数 nTC

15、P/IP模型中传输层的两个协议TCP和UDP依靠端口号区分不同的进程IP协议的作用范围协议的作用范围TCP或或UDP协议的作用范围协议的作用范围进程进程（运行的应用程序）（运行的应用程序）进程进程（运行的应用程序）（运行的应用程序）沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程端口号nIANA（Internet Assigned Numbers Authority ，互联网地址指派机构）将端口号划分为3个范围：熟知的、注册的和动态的（或私有的）。n熟知端口：01023，由IANA指派和控制。n注册端口：102449151，IANA不指派也不控制。它们只能在IANA注册以防止重复。n动态端

16、口：4915265535，既不用指派也不用注册。它们可以由任何进程来使用，是临时的端口。沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程常见的熟知端口号沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程TCP协议nTCP是一个可靠的、面向连接的协议 ，为应用提供了如下功能 ：n流型数据传输n可靠性n流控n多路复用n逻辑连接n全双工沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程TCP报文格式沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程UDP协议nUDP协议（User Datagram Protocol），用户数据报协议n用于支持那些需要在计算机之间快速传输数据（相应的对传输可

17、靠性要求不高）的网络应用 n不考虑流量控制、差错控制，在收到一个坏的数据段之后也不重传所有这些工作都留给用户进程 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程UDP报文格式源端口号源端口号(16(16比特比特) )目的端口号目的端口号 (16(16比特比特) )长度（长度（1616比特）比特）数据数据校验和校验和 (16(16比特比特) )8字节沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程课程议题数制转换数制转换沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程计算机中的常用数制n二进制数n基数为2：0、1，逢2进1n八进制数n基数为8：0、1、2、3、4、5、6、7，逢8进1n十六进制数n基数为16：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F，逢16进1沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程十进制到二进制的转换n整数部分采用除2取余法：沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程十进制到二进制的转换n小数部分采用乘2取整法：沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程二进制到十进制的转换n将二进制数按权重展开，再求和 沈阳航空航天大学 计算机学院 网络互连技术与网络工程二进制到十六进制的转换n二进制整数，从低位到高位每4位