网络互联及应用第2章计算机网络组成

1、网络互联及应用计算机网络组成2022-5-8网络互联及应用2IP地址与MAC地址；局域网的组成；网络互连设备。主要知识点教学目标教学目标掌握MAC地址与IP地址的概念及应用了解局域网的组成掌握不同网络互联设备的特点及应用场合 计算机网络基础2022-5-8网络互联及应用4IP地址 IP地址 Internet是由遍布全球的许许多多局域网和计算机互相连接而成的，那么在网络通信时是如何区分每一台计算机的呢？实际应用中是根据计算机的IP地址来进行区分的。IP地址是Internet中节点身份的标识符。每一台运行TCP/IP协议的计算机都需要配置一个标识自身的地址，这个地址就叫做IP地址，也叫逻辑地址 。

2、 2022-5-8网络互联及应用5计算机上的每块网卡都有一个唯一的地址标识物理地址，主要用于设备的物理寻址。物理地址是网卡出厂时被固化了的，又被称为网卡地址、MAC地址或硬件地址。MAC地址是全球唯一的，通常不能修改，它的长度、格式等与具体的物理网络有关，例如，以太网卡和ATM网卡有着不同的物理地址格式。2022-5-8网络互联及应用6MAC地址目前计算机中使用较多的是以太网卡，其物理地址是一个长度为48位的二进制数，地址的前24位表示生产厂商，是网络硬件制造商的编号，它是由IEEE统一分配的，后24位是厂家分配给本网卡的产品序列号。为便于表示，通常把48位MAC地址表示成12位十六进制数。2

3、022-5-8网络互联及应用7MAC地址2022-5-8网络互联及应用8下图描述了网络接口与MAC地址、IP地址的关系 IP地址的点分十进制表示法IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，也就是4个字节。由于32位二进制数太长不便于记忆，人们就将每8位用一个十进制数来表示，因此IP地址就可以用4个十进制数表示，中间用小数点分开，这叫做点分十进制标记法，形式为x.x.x.x，每个x的取值在0到255之间。例如，某个设备的IP地址是11010010100010000010110100001011，采用点分十进制可表示为210.136.45.11。2022-5-8网络互联及应用9标准分类的I

4、P地址 根据实际应用需要通常把IP地址分成不同的类别，这种编址方法称为有类分址法。有类分址法用一个IP地址中最高的1位或几位来标识该地址的类别，并把一个IP地址分成网络地址和主机地址两部分 2022-5-8网络互联及应用10标准IP地址的分类 标准的IP地址分类法把IP地址分成A、B、C、D、E五大类 2022-5-8网络互联及应用11计算机网络的分类 特殊的IP地址及含义如表所示：特殊IP地址 特 点含 义主机号部分全为0网络地址主机号部分全为1直接广播地址255.255.255.255受限广播地址网络号部分全为0本网中的主机127.*.*.*回送地址私有私有IP地址地址 A、B、C三类IP

5、地址中各保留了一部分地址作为私有IP地址，供内部组建IP网络时使用。这些保留的私有IP地址如表所示 。2022-5-8网络互联及应用13地址类别保留的私有IP地址范围A类10.0.0.0-10.255.255.255B类172.16.0.0-172.31.255.255C类192.168.0.0-192.168.255.255计算机网络基础划分子网的三级地址结构 标准分类的IP地址设计虽然有很多优点，但是也存在着明显的问题，那就是IP地址的有效利用率较低。引入子网划分技术可以提高IP地址的利用率，从一定程度上缓解IP地址资源匮乏的问题，并优化网络性能，提高网络的安全性 。为创建子网，网络管理员

6、需要从标准IP地址的主机地址部分借出若干位作为子网标识，据此进行子网划分，而且借位要从主机地址的最高位开始连续进行 子网划分的意义子网划分的意义进行子网划分前，必须要明确实际所需的子网个数和各子网中的主机数量，由此确定借出几位作为子网标识。下表给出了所借位数与子网数量之间的对应关系，其中有效子网是指除去子网位全0和全1后的可用子网。 子网划分的方法子网划分的方法 子网位数划分的子网数量有效的子网数量121=22-2=0（无意义）222=44-2=2323=88-2=6424=1616-2=14525=3232-2=30626=6464-2=62727=128128-2=126828=25625

7、6-2=254929=512512-2=51010210=10241024-2=1022.划分子网后的IP地址结构 划分子网后在IP地址中又增加了一个中间层次，地址由原来的二级层次结构变成了三级层次结构 。子网掩码 子网掩码是网络的一个重要属性，它具有两大功能：一是用来区分IP地址中的网络部分和主机部分，二是将网络划分为若干子网段。 子网掩码本身也是一个32位的二进制数，其中对应网络号的部分全部取“1”，对应主机号的部分全取“0”。子网掩码 子网掩码的表示方法有两种形式： 一种是用二进制或十进制直接写出子网掩码，如IP地址192.168.1.18，子网掩码255.255.255.0；另一种是在

8、IP地址后面声明子网掩码中1的位数，如202.129.145.46/26表示IP地址是202.129.145.46，子网掩码中含有26个1，即网络部分的长度为26位。子网掩码能够告知主机或路由设备，IP地址的哪一部分代表网络号，哪一部分代表主机号。具体的计算方法是：将IP地址和子网掩码作逻辑“与”运算，得出的结果就是网络地址（包括子网地址）。 子网掩码 计算机网络基础2022-5-8网络互联及应用21局域网的组成网络硬件服务器和客户机网络传输介质联网设备2022-5-8网络互联及应用22网络系统软件网络应用软件 网络软件计算机网络基础2022-5-8网络互联及应用24网络设备的连接及技术传输介

9、质双绞线同轴电缆光纤微波 红外线激光 2022-5-8网络互联及应用25双绞线双绞线是目前局域网中最常用的传输介质。它的内部由若干对绝缘铜线组成，一般为4对，每一对都是由两根铜线按一定规则缠绕在一起的，成对缠绕的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响 。双绞线根据其有无屏蔽层可分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）两类。 光纤光纤是目前最先进的网络传输介质。光纤是以光信号作为信息载体的传输介质，它使用用光脉冲形成的数字信号进行通信。光纤的优点是体积小，重量轻，支持极高的频带宽度和数据传输速率，信号衰减极低，传输距离远，抗干扰能力强，安全保密性好。但是线缆成本较高并且连接比较复杂

10、 网络接入设备 网卡 网卡又称为网络适配器，英文全称为Network Interface Card，简称NIC。网卡是LAN的接入设备，充当计算机和网络之间的物理接口 。2022-5-8网络互联及应用28网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。对于网卡而言，每块网卡都有一个惟一的网络节点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM(只读存储芯片)中的，我们把它叫做MAC地址(物理地址)，且保证绝对不会重复。 我们日常使用的网卡都是以太网网卡。目前网卡按其传输速度可分为10M网卡、10/100M自适应网卡以及千兆(1000M)网卡。如果只

11、是作为一般用途，如日常办公等，比较适合使用10M网卡和10/100M自适应网卡两种。如果应用于服务器等产品领域，就要选择千兆级的网卡。 网络接入设备 调制解调器 调制解调器不属于局域网组网设备，只因目前家庭电脑上网普遍采用，因此在这里作为网络接入设备加以简单介绍。 2022-5-8网络互联及应用31网络互联设备 中继器和集线器 网桥和交换机 路由器 网关 2022-5-8网络互联及应用32中继器（中继器（RepeaterRepeater）：在物理层中实现透明的二进制）：在物理层中实现透明的二进制比特复制，以补偿信号衰减。中继器是物理层联网设比特复制，以补偿信号衰减。中继器是物理层联网设备，其功

12、能是将一个备，其功能是将一个LANLAN的连接范围扩大。在一个网的连接范围扩大。在一个网络中，使用中继器的数量是有限的。例如，在一个以络中，使用中继器的数量是有限的。例如，在一个以太网中，最多能够有太网中，最多能够有4 4个中继器。个中继器。集线器（集线器（HubHub）是一个多口中继器。）是一个多口中继器。网桥（网桥（BridgeBridge）：在相同或相似的网络之间存储和转）：在相同或相似的网络之间存储和转发帧，提供数据链路层上的协议转换。网桥是数据链发帧，提供数据链路层上的协议转换。网桥是数据链路层设备，实质是在路层设备，实质是在MACMAC子层进行互联。其功能是把子层进行互联。其功能是

13、把多个多个LANLAN互联成一个网。二层交换机就是一台多端口互联成一个网。二层交换机就是一台多端口网桥，当然它的功能比网桥设备要强。网桥，当然它的功能比网桥设备要强。路由器（路由器（RouterRouter）：工作在网络层，在不同的网络间）：工作在网络层，在不同的网络间存储并转发分组，根据信息包的地址将信息包发送到存储并转发分组，根据信息包的地址将信息包发送到目的地，必要时进行网络层上的协议转换。目的地，必要时进行网络层上的协议转换。网关网关( (协议转换器协议转换器) ) （GatewayGateway）；指对高层协议）；指对高层协议( (包包括传输层及更高层次括传输层及更高层次) )进行转换的网间连接器。它允进行转换的网间连接器。它允许使用不兼容的协议，如许使用不兼容的协议，如IBM SNAIBM SNA，SPXSPXIPXIPX和和TCPTCPIPIP的系统和网络互联。的系统和网络互联。 网络所采用的协议的差别越大，进行互联的层次就越网络所采用的协议的差别越大，进行互联的层次就越高，互联设备的实现就越复杂。高，互联设备的实现就越复杂。OSI层互联设备用 途物理层中继器、集线器在电缆段间复制比特流数据链路层网桥、第二层交换器在LAN之间存储转发帧网络层路由器、第三层交换器在不同网间存储转发分组传输层以上网关提高供不同体系间互联接口互联设备所在