第一部分 计算机网络基础

1、计算机网络实验计算机网络实验郑丽娜课程概况 实验学时：28 实验目标：深入理解计算机网络原理，通过实践掌握计算机网络的应用，熟悉计算机网络软件和硬件的操作与配置，提高实际操作能力及创新能力。 实验内容：基本操作与网络应用实验、网络设备操作实验以及网络工程与协议仿真实验。注意事项 实验时间：13:30-16:30 1、13:20开始进入实验室； 2、务必按照座次在签到表上签名！ 3、实验过程务必注意安全！ 4、16:30-16:50离开实验室，离开时务必关闭所使用计算机！数据处理 文件服务器：1 所有可下载资料存于文件服务器“资料”文件夹； 实验过程中产生的必要信息及报

2、告做好保存，所有数据存于F：盘； 最终的实验报告上传到文件服务器“作业”文件夹中,文件命名为“学号姓名一学号姓名二.扩展名”，例如：201100120001张三201100120002李四.doc；第一部分第一部分 网络基础网络基础 计算机网络概述 OSI参考模型 TCP/IP协议计算机网络概述计算机网络概述计算机网络定义计算机网络定义 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物 。 以共享资源（硬件、软件和数据等）为目的而连接起来的，在协议控制下由一台或多台计算机系统、若干台终端设备、数据传输设备等组成的系统之集合。计算机网络组成网络协议网络协议100085北京市海淀区上地东路5号神州数

3、码大厦神州数码网络有限公司 负责人 （收）北京市友华科技公司100088FROM: Room No。108, Bldg。F, Huiyuan International Apartment No。8 Anli Road Chaoyang District Beijing, PRC 100101TO: DigitalChina USA 5 Musick, Irvine CA,92718 U.S.A协议就是一套约定俗成国内信件需要按照此格式美国的信件需要按照此格式计算机网络的分类计算机网络的分类 按网络覆盖范围划分 局域网 按网络所支持的速率 10M网络 100M网络 1000M网络 城域网 广域

4、网以太网及互联网（Internet） 按拓扑类型划分 总线形网络 星形网络 环形网络 网状网络 按网络组建和管理部门和单位的不同 公用网 专用网 计算机网络业界有影响的组织计算机网络业界有影响的组织国际标准化组织(ISO)电子电气工程师协会(IEEE)美国国家标准局(ANSI)电子工业协会/电信工业联盟(EIA/TIA)国际电信联盟(ITU)INTERNET行动委员会(IAB)OSI参考模型参考模型物理介质物理介质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

5、层处理网络应用数据格式转换网络设备间通信管理端到端的连接寻址和最短路径的选择接入网络介质比特数据流传送OSI参考模型物理层参考模型物理层 提供为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性 如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等 在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理 主要指如何确保在物理媒体上的传输，保证发送“1”接收的还是“1”，速率是多少，是双向还是单向，接头有几根线OSI参考模型参考模型数据链路层数据链路层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层(LLC)介

6、质访问控制子层介质访问控制子层(MAC)IEEE802数据被拆分并封装成数据帧（DataFrame）介质访问控制子层介质访问控制子层目的： 完成发方占用信道的问题任务：控制介质访问 寻址(MAC寻址) 通道争用(CSMA/CD) 按确定方式发送(令牌传送)MAC子层子层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层介质访问控制子层介质访问控制子层(MAC)MAC地址地址3字节设备编号字节设备编号3字节厂商编号字节厂商编号逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层LLC子层： 目的： 保证帧传送的完整性与无误性 任务： 建立和释放LLC层的逻辑连接 提供与高层

7、(网络层)的接口 差错控制、流量控制逻辑链路控制子层(LLC)物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据链路层的重要规范数据链路层的重要规范规范名称规范名称描述描述IEEE802.1概述，局域网体系结构以及网络互连 IEEE802.2定义了逻辑链路控制(LLC)子层的功能与服务 IEEE802.3描述CSMA/CD总线式介质访问控制协议及相应物理层规范 IEEE802.4描述令牌总线(token bus)式介质访问控制协议及相应物理层规范 IEEE802.5描述令牌环(token ring)式介质访问控制协议及相应物理层规范 IEEE802

8、.6描述市域网(MAN)的质访问控制协议及相应物理层规范 IEEE802.7描述宽带技术进展 IEEE802.8描述光纤技术进展 IEEE802.9描述语音和数据综合局域网技术 IEEE802.10描述局域网安全与解密问题 IEEE802.11描述无线局域网技术 IEEE802.12描述用于高速局域网的介质访问方法及相应的物理层规范 路径选择OSI参考模型参考模型网络层网络层数据被拆分并封装成数据包/报（Packet）物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层提供端到端的连通保障数据完整传输OSI参考模型参考模型传输层传输层物理层物理层数据链路

9、层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据被拆分并封装成数据段（Datagram）OSI参考模型参考模型会话层会话层管理通信实体间的会话物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据在这一层以上统称为协议数据单元（PDU）OSI参考模型参考模型表示层表示层表示层保证一个系统应用层发出的信息能被另一个系统的应用层读出物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI参考模型参考模型应用层应用层实现多个系统应用进程相互通信,提供应用程序接口物理层物理层数据链路层数据链

10、路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层OSI参考模型参考模型对等层通信对等层通信TELNET、HTTP*.doc、*.jpg 、*.mpg操作系统TCP、UDP、SPXIP、IPX、ICMP、ARPFrameRelay、PPP、HDLCV.35、X.21、RS-232C物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据的封装示意数据的封装示意用户数据协议数据单元（PDU）数据段（Segment）数据包（Packet）数据帧（Fram

11、e）位流（Bit Flow）物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层数据的解封示意数据的解封示意物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层用户数据数据解封TCP/IP协议层次结构协议层次结构TCP/IP协议提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输OSI参考模型物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层网际层网际层传输层传输层应用层应用层网络接入层网络接入层TCP/IP网际层网际层Internet协议协议 (I

12、P)Internet Control MessageProtocol (ICMP)网间控制报文协议网间控制报文协议Address ResolutionProtocol (ARP)地址解析协议地址解析协议Reverse Address Resolution Protocol (RARP)反向地址解析协议反向地址解析协议IP、ICMP、ARP、RARP网络层网络层传输层传输层应用层应用层网络接入层网络接入层IP协议概述协议概述IP如果发现错误，则通知ICMP协议发回错误信息ICMPIP:有错误，丢弃有错误，丢弃DataBAABABPC1PC2PC1到PC2的路径有两个，两个同时发出的数据包独立选择

13、各自的路径不可靠：没有纠错的功能不可靠：没有纠错的功能无连接：数据包独立选择路径无连接：数据包独立选择路径PC1PC1PC1PC2PC2PC2IP数据包结构数据包结构Bit 0Bit 15 Bit 16Bit 31版本版本 (4)总长度（总长度（16）字节数）字节数标识（标识（16）生存时间（生存时间（8）目标地址（目标地址（32）任选项任选项 数据数据 (上层协议数据上层协议数据,可变长可变长)源地址源地址(32)头部长度（头部长度（4）TOS字段（字段（8）标志（标志（3）片偏移（片偏移（13）协议（协议（8）头部校验和（头部校验和（16）IP的协议号的协议号表示数据包封装的上层协议类型P

14、rotocol (8)。传输层互连网络层TCPUDP协议号IP617IP地址与物理地址地址与物理地址 PC2与PC3不在同一个物理网络上，不能直接通信，要找到PC3则需要使用逻辑地址（IP地址）代表远方的一个物理设备 IP地址可以是物理地址的差异透明化 IP地址与物理地址一一对应令牌环网令牌环网总线总线/星形网络星形网络使用硬件地址通信（MAC）硬件地址的格式和定义不同，使用逻辑地址（IP）PC2PC1PC3IP地址结构地址结构32位的二进制数位的二进制数00001010000000011001000100011110IP地址的二进制表示MAC地址的二进制表示：0000000010100000

15、11010001110101010100011110111100IP 地址分类地址分类B类地址类地址:C类地址类地址:D类地址类地址:用于组播E类地址类地址:用于实验研究11网络号网络号主机号主机号 02311网络号网络号主机号主机号1 0A类地址类地址:070网络号网络号主机号主机号83115163123 243100IP地址的表示地址的表示点分十进制表示：点分十进制表示：00001010000000011001000100011110二进制十进制101145301100000000000000000000000000000111011111111111111111111111111110。

16、C类：类：19222302550255A类：类：0000000000000000000000000000000101111111111111111111111111111110。01270254B类：类：1000000000000000000000000000000110111111111111111111111111111110。12819102550254025411260：代表特殊的所有网络；127：代表本机系统网络掩码网络掩码 网络掩码： 32位的二进制值 通过使用网络掩码，可以使网络设备清楚的了解当前IP地址所在的网络 掩码中为1的位对应的IP地址位表示网络号 掩码中为0的位对应的I

17、P地址位表示主机号A类地址类地址:070网络号网络号主机号主机号831A类掩码类掩码:0711111111000000000000000000000000831255000网络地址和广播地址网络地址和广播地址网络地址网络地址 标识一个网络的方位标识一个网络的方位 主机位全为主机位全为0广播地址广播地址 代表一个物理网络的所有主机代表一个物理网络的所有主机 主机位全为主机位全为1。5我是网络，目标是网络发送这两个数据包，可以使用同一个下一跳步子网掩码子网掩码 可以根据网络的规模灵活使用网络掩码 不使

18、用标准的分类的网络掩码B类：类：1000000000000000000000000000000110111111111111111111111111111110。12819102550254一共可以有(65536-2)种组合即可以代表65534个主机新的需求：一个网络的节点数量在新的需求：一个网络的节点数量在250个以下个以下B类：类：1000000000000000000000000000000110111111111111111111111111111110。12819102550254一共可以有(256-2)种组合即可以代表254个主机网络位子网位主机位11111111111111110

19、00000000000000011111111111111111111111100000000掩码为掩码为子网掩码举例子网掩码举例主机地址：主机地址：20子网掩码：子网掩码： 20:10101011 00010000 00000010 01111000 :11111111 11111111 11111111 00000000 子网子网:10101011 00010000 00000010 00000000 171 16 2 0 子网地址子网地址:171.1

20、6.2.0主机地址主机地址: -54广播地址广播地址: 558位子网位子网 网络网络 子网子网 主机主机子网掩码举例子网掩码举例C类子网规划示例主机地址：主机地址：20子网掩码：子网掩码：92 20:11000110 00010000 00000010 01111000 92:11111111 11111111 11111111 11000000 子网子网:11000110 00010000 00000010 01000000 198 16 2

21、 64 子网地址子网地址:4主机地址主机地址: 5-26广播地址广播地址: 272位子网位子网 网络网络子网子网主机主机子网掩码举例子网掩码举例主机地址：主机地址：21子网掩码：子网掩码：48/5 21:11000000 10101000 00000101 01111 001 48/5:11111111 11111111 11111111 11111 000 子网子网:11000000 10101000 00000101

22、 01111 000 192 168 5 120 子网地址子网地址:20主机地址主机地址: 21-26广播地址广播地址: 275位子网位子网 网络网络 子网子网 主机主机ARP协议协议IP: 0800.115e.1200.45e1 我听到广播了，我听到广播了，是关于我的信息，是关于我的信息，这是我的以太网地址这是我的以太网地址IP: = ?我需要我需要的以太网地址的以太网地址IP地址映射映射Ethernet地址

23、本地本地ARP主机地址查询过程主机地址查询过程主机初次与某设备建立连接时1. 主机目前还没有IP地址与MAC地址的对应条目2. 当与某设备进行 过数据传输之后 在缓冲中即会保 存相应条目 Ethernet: 0800.0020.1111IP: RARP协议协议Ethernet: 0800.0020.1111 IP = ?我的我的IP地址地址是什么？是什么？我听到广播了我听到广播了你的你的IP地址是地址是 192.168.10. 1Ethernet地址映射映射IP地址 ICMP协议协议目的不可达目的不可达Echo (Ping

24、)其他其他Internet Control Message Protocol网间控制报文协议网间控制报文协议网际层的自我检测网络层网络层传输层传输层应用层应用层网络接入层网络接入层Ping功能的实现功能的实现ABICMP echo询问询问B 可达吗可达吗?ICMP echo reply 答复答复可达可达Trace功能的实现功能的实现ABC第一跳可达吗？第一跳可达吗？ICMP echo request(TTL=1)ICMP TTL-expired到达下一跳到达下一跳可达可达第二跳可达吗？第二跳可达吗？ICMP echo request(TTL=2)ICMP echo reply顺利到达顺利到达可

25、达可达TCP/IP传输层传输层建立端到端连接网络层网络层传输层传输层应用层应用层网络接入层网络接入层TCP协议：面向连接、可靠UDP协议：无连接、不可靠发送确认发送发送无确认TCP协议段结构协议段结构Bit 0Bit 15 Bit 16Bit 31源端口源端口 (16)目的端口目的端口 (16)序号序号 (32)确认号确认号 (32)保留保留 (6)代码位代码位 (6)窗口窗口 (16)校验和校验和 (16)紧急指示符紧急指示符 (16)任选项任选项 (0 or 32)数据数据 (上层协议数据上层协议数据,可变长可变长)报头长度报头长度(4)TCP协议端口号协议端口号端口号传输层协议应用层协议TCPFTPTELNETDNSHTTPSMTPNNTP2123255380119220023序号 (32)确认号 (32)保留 代码位窗口 (16