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文档简介

1、计算机网络技术基础 安徽财贸职业学院 电子信息系 主讲:耿家礼教材特点简单、基本、实用 基于学习情境和项目驱动展开 实践性、动手性很强学习方法自主学习为主多交流阅读相关的网络教材看一些与网络相关的文章充分利用网络资源考核方式出勤率实训过程表现和实训报告的质量笔试在生活中,网络远处不在,试举例?学习情境一:构建小型对等网络项目一:家庭网络(SOHO)的组建计算机网络基本概念 物理层 计算机网络的分类计算机网络的硬件组成 相关知识OSI参考模型、TCP/IP网络模型网络中的传输介质 IP地址基础知识 组成计算机网络的基本要素? 至少有两个具有独立操作系统的计算机,且它们之间有相互共享某种资源的需求

2、。 两台独立的计算机之间必须用传输介质将其连接。 在网络中计算机之间要完成相互通信,必须还有相应的网络通信软件。计算机网络的概念概念 将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机用通信设备和通信线路连接起来,并配置网络软件,以实现计算机资源共享和信息传递的系统。计算机网络的概念计算机网络的功能 数据通信; 实现资源共享; 进行数据信息的集中和综合处理; 均衡负载,相互协作; 提高了计算机的可靠性和可用性; 进行分布式处理计算机网络的分类1.按网络覆盖范围的分类局域网 LAN (Local Area Network):是一个小的地理区域,几百米到千米左右(例如:办公室、大楼和方圆几公里远的地

3、域)内的专用网络。城域网 MAN (Metropolitan Area Network):MAN通常使用与LAN相似的技术。它可能覆盖一个城市和地区,几十公里到上百公里左右。广域网 WAN (Wide Area Network) :WAN连接地理范围较大,为几十到几千公里左右,常常是一个国家或一个洲,其目的是让分布较远的各局域网互连成网。接入网 AN (Access Network) 又称本地接入网或居民接入网。 城域网城域网接入网接入网接入网接入网接入网接入网广域网校园网企业网计算机网络的分类2.按传输技术分类广播式网络:所有计算机共享公共通信信道;一个计算机发送信息,其它计算机都能收到?

4、思考:接受到信息的计算机怎么判断此信息是发给自己的?网络的拓扑结构总线型星型树型环型全网状部分网状计算机网络的演进主机主机互连主机主机主机主机主机主机主机局域网 因特网(Internet)PSTNLANLANWANLAN互联网(internet)ISP企业ISP校园ISP计算机网络的硬件组成 网络中的计算机 网络接口卡 中继器和集线器 网桥和交换机 路由器网络接口卡网卡网卡(网络适配器),是计算机和网络的接口,计算机通过网卡和网络进行数据的发送和接收,网卡需要安装驱动程序才能工作。一个计算机可以安装两块以上的网卡吗?CPU高速缓存存储器I/O 总线计算机网络接口卡(网卡)连接外部网络网卡具有地

5、址,网卡地址又称为硬件地址,物理地址或 MAC地址(Media Access Control-介质访问控制地址) 网卡地址是计算机在网络中的唯一标识符,它是全球唯一的。网卡的作用发送和接收数据缓存数据对本机应用程序过来的数据进行封装,叫帧,然后把帧发送出去,在接收端,再解封装。 网卡发送数据前,就在数据前写入计算机源MAC地址,同时加上目的MAC地址;接收机器每收到一个帧,就首先用检查帧中的目的 MAC 地址,同时去掉地址,把数据交给其它应用程序处理。网卡的分类按接口类型分类: (1)PCI总线网卡 (2)PCMCIA网卡:笔记本电脑专用 (3)USB(Universal Serial Bus

6、)网卡无线网卡和有线网卡 按网卡的传输速率分类: (1)10Mbps网卡(2)100Mbps网卡(3)1000Mbps网卡 传输速率:发送速率,是网卡把数据发送到线路上的速率。传输速率单位: 传输速率,即每秒能传输的比特数,基本单位为比特/秒(bps或b/s). 注意:b表示比特数(bit),而B表示字节数(Byte),它们之间什么换算关系? 1Byte=8b在通信领域,更常用的数据传输速率单位还有:兆比特每秒,即 kb/s (1Kb/s=103 b/s)千比特每秒,即 Mb/s(1Mb/s=106 b/s)吉比特每秒,即 Gb/s(1Gb/s=109 b/s)太比特每秒,即 Tb/s(1Tb

7、/s=1012 b/s)请注意:但在表示一个具体的数据量时: 1KB = 210B= 1024B , 1MB= 220B, 1GB = 230B, 1TB = 240B。作业: 1.三网融合中的三网指什么?融合什么含义? 2.计算机网络是哪两种技术发展的结果? 3.计算机网络从完成的功能划分可分为哪两种子网? 4.预习下节课通信和资源共享的关系?网络中不同的节点通信是否需要共同遵守一些约定、规则和标准? 大小不同 厂家不同 性能不同 操作系统不同 处理能力不同补充知识点:网络通信协议定义:为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即网络协议(network protocol),简称为协议。

8、 协议的三要素:语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及做出何种响应。 (做什么)语法:传输数据与控制信息的格式和结构(如何做)时序:事件实现顺序的详细说明(什么时候做)划分层次的概念举例计算机 1 向计算机 2 通过网络发送文件。可以将要做的工作进行如下的划分。第一类工作与传送文件直接有关。确信对方已做好接收和存储文件的准备。双方协调好一致的文件格式。两个计算机将文件传送模块作为最高的一层 。剩下的工作由下面的模块负责。两个计算机交换文件文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的把文件交给下层模块进行发送把收到的文件

9、交给上层模块再设计一个通信服务模块文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块再设计一个网络接入模块文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口网络接入模块负责做与网络接口细节有关的工作例如,规定传输的帧格式,帧的最大长度等。分层的好处各层之间是独立的。灵活性好。结构上可分割开。易于实现和维护。能促进标准化工作。层数多少要适当若层数太少,就会使每一层的协议太复杂。层数太多又会在描述和综合各层功能的

10、系统工程任务时遇到较多的困难。邮政通信系统模型通信者活动通信者活动邮局服务业务邮局转送业务邮局转送业务邮局服务业务运输部门的邮件运输业务发信收信书写、地址、贴邮票、投递收集、盖邮戳、分拣打包、送运输部分选择路径、运输接收邮包、送邮局邮件拆包、分发邮件信件投递、信件分拣阅读思考: 通过邮政通信系统模型这个例子你能得到什么启发呢?结论:分层思想分层可将庞大而复杂系统所要实现的功能,分解为若干个容易处理和研究的子问题,然后分别去实现。计算机网络是一个十分复杂庞大的系统,要实现计算机之间的数据通信,对计算机网络系统进行分层也是实现复杂系统功能的方法之一。1.2.4 OSI层次结构模型OSI(Open

11、System Interconnection):开放系统互联参考模型,由ISO(International Standards Organization)制定,目的是实现网络互连和计算机之间的通信。OSI参考模型的结构 OSI参考模型由七层结构组成:应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层,如下图:物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层7654321的七层结构模型2.各层功能这些功能在计算机里是怎样实现的? 通过协议软件和硬件来实现 分成七层后,数据是怎样从一台计算机传到另一台计算机的呢?又是怎样依次经过各层的呢?计算机 1AP17564321计算机2AP275643

12、21应用程序数据物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层3 数据流向计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用层首部H7应用程序数据物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H7应用程序数据H6表示层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5会话层首部物理层数据链路层网络层传输层会话

13、层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4传输层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3网络层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3H2数据链路层首部T2尾部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示

14、层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP2756432110100110100101 比 特 流 110101110101物理传输媒体比 特 流 物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3数据链路层首部H2T2尾部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4H3网络层首部物理

15、层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5H4传输层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H6H7应用程序数据H5会话层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321H7应用程序数据H6表示层首部物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层

16、数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用层首部H7应用程序数据物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321应用程序数据物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层计算机 1AP17564321计算机2AP27564321物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层物理层数据链路层网络层传输层会话层应用层表示层封装解封装 是指网络结点将要传送的数据用特定的协议软件打包,有时候也可能

17、加上尾部.4 数据封装和解封装1.2.5 TCP/IP层次网络模型的含义TCP/IP本身指两个协议: TCP (Transmission Control Protocol-传输控制协议;IP(Internet Protocol)-网络互联协议;同时TCP/IP又代表一组用于实现网络中计算机通信的协议集。2.TCP/IP 是四层结构模型,分为应用层、传输层、 网络互连层、 网络接口层。各层功能通过协议软件和硬件来实现4.五层结构的层次模型OSI模型过于复杂,并没有实践;TCP/IP 是四层结构的模型,最下面的网络接口层并没有具体内容,因此往往采取折中的办法,即综合 OSI 模型和 TCP/IP模

18、型 的优点,采用一种只有五层结构的TCP/IP层次模型,我们后面学习都基于这种五层模型。 数据链路层5 应用层4 运输层3 网络层2 数据链路层1 物理层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部,成为应用层数据5.五层模型中的数据流向计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层数据再传送到运输层加上运输层首部,成为运输层报文计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部,成为 I

19、P 数据报(或分组)计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部,成为数据链路层帧计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层帧再传送到物理层,成为比特流最下面的物理层把比特流传送到物理媒体计算机 1 向计算机 2 发送数据 应用层(application layer) 5432154321物理传输媒体计算机 1AP2AP1电信号(或光信号)在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层计算机 2计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154

20、321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流,上交给数据链路层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分,上交给网络层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部,取出数据部分上交给运输层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去首部,取出数据部分上交给应用层计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去首部,取出应用程序数据上交给应

21、用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据!计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H5比 特 流 注意观察加入或剥去首部(尾部)的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2比 特 流 计算机 2 的物理层收到比特

22、流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1A

23、P2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据!5432154321H3物 理 传 输 媒 体数 据 部 分数 据 部 分数 据 部 分数 据 部 分10100110100101 比 特 流 11 010111010T2计算机 1H5H4H2首部尾部AP2AP1

24、应 用 程 序 数 据计算机 2比特帧分组报文段总结协议及协议的三要素OSI模型和TCP/IP模型我们建议的TCP/IP五层模型在通信过程中,应用程序的数据经过应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层时,经过协议软件处理打包后名称分别称为什么?网络层次模型结构是抽象的,而实现则是具体的,是真正在运行的计算机硬件和协议软件去实现的。作业1.协议的含义和三要素2. OSI模型和TCP/IP模型的含义和区别3.上网查询计算机网络是怎么诞生的?以及它的发展史物理层是OSI模型的最低层,它向下直接与传输介质相连接,是计算机和传输介质的接口层,物理层同时把比特流转化为电信号或光信号在传输介质上传播。 1

25、.2.6 物理层双绞线同轴电缆 光纤1.2.7 网络中的传输介质双绞线 铜导线为什么两两绞缠在一起呢?抵消相邻线对之间的信号干扰双绞线双绞线分类双绞线有非屏蔽双绞线UTP (Unshielded Twisted Pair) 和 屏蔽双绞线 STP(Shielded Twisted Pair)两种。主要特点:非屏蔽双绞线易弯曲、易安装,具有阻燃性,布线灵活。屏蔽双绞线价格高,安装困难,抗干扰性好。传输的是信号。传输距离可达到100m用于到桌面的连接,价格便宜。双绞线的连接器件RJ-45信息插座RJ-45水晶头双绞线的线序标准EIA/TIA规定的线序标准(8条小铜线从左到右排线标准)568A:白绿

26、、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕色568B:白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕色端1端2白橙白橙 橙 橙 白绿 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 蓝 白蓝 绿 白棕 棕直通线线序直通线一般用来连接不同设备不同端口或接口,如计算机和交换机之间的连接。用双绞线制作网线的类型端1端2白橙白绿 橙 绿 白绿 白橙 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 蓝 白蓝 橙 白棕 棕交叉线线序交叉线一般用来连接同种设备同种类型端口,如两台计算机之间的连接,交换机之间连接。端1端2白橙 棕 橙 白棕 白绿 绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 白蓝 蓝 白绿 白橙全反线线序全反线主要用于路由器或交换机的Console端口与计算机COM

27、口的连接。橙光纤光纤通信中,传输的信号是激光,即光信号。光纤纤芯包层涂覆层光纤纤芯包层涂覆层光纤的结构折射角入射角 包层(低折射率的媒体) 包层(低折射率的媒体) 纤芯(高折射率的媒体) 包层纤芯光纤中光的传输光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射终端终端发送器接收器电信号电信号光信号光电转换按照传输的总模数来分 单模光纤多模光纤光纤的分类输入脉冲输出脉冲多模光纤输入脉冲输出脉冲单模光纤与光连接的设备 光纤收发器 光接口网卡 带光纤接口的交换机 光纤收发器中央铜导线绝缘层金属屏蔽层塑料保护外皮同轴电缆同轴电缆按导体粗细的不同按阻抗的不同粗缆(直径为)细缆(直径为)基带同轴电缆宽带同轴电缆同轴电缆

28、的分类粗缆连接器AUI连接器 细缆连接器 BNC连接器 BNC T型接头1.2.8 IP地址基础知识Internet网络1网络2网络n 注意:不同网络中计算机要通信,发送数据的主机要在发送的应用程序数据前加上目的主机的标识,这种标识能让数据首先到达目的网络,然后再找到目的网络中的目的主机。 IP地址可以帮助我们完成此功能,目的ip地址可以让数据首先到达目的网络,再根据目的ip地址到目的MAC的映射,获得目的主机MAC地址,就可以把数据发送目的主机了。1、IP地址的含义IP 地址就是给每个连接在因特网上的每个主机(或路由器)分配一个在全世界范围是唯一的 32 bit 的标识符,IP地址是主机或路

29、由器在网络层的唯一标识符。2、IP地址表示方法10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址是 32 bit 二进制代码10000000 00001011 00000011 00011111 每8个 bit 作为一个部分可提高可读性采用点分十进制记法则进一步提高可读性128.11.3.31 128 11 3 31 将每 8 bit 的二进制数转换为十进制数net-idhost-id网络标识主机标识IP 地址3、IP地址的二级结构IP地址都由两个固定长度的字段组成,其中一个字段是网络号 net-id,它标志主机(或路由器)所连接到的网络,而另一个字段则

30、是主机号 host-id,它标志网络中某主机(或路由器)。两级的 IP 地址可以记为: P 地址表示为:= , 根据网络号和主机号所占比特数不同,IP地址可分为A类、B类、C类、D类和E类IP地址:net-id24 bithost-id24 bitnet-id8 bit0A 类地址C 类地址011host-id8 bitD 类地址1 1 1 0多 播 地 址或组播地址E 类地址保 留 为 今 后 使 用1 1 1 1net-id16 bithost-id16 bitB 类地址10网络 最大 第一个 最后一个 每个网络类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (

31、27 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254注意:网络标识不能出现全0或全1比特组合; 主机标识不能出现全0或全1比特组合。常用三种类别的 IP 地址总结给你一个IP地址,怎样判断网络类别?通过类别比特通过网络号的范围例子: 例1:, , 例2:上面三个IP地址的网络号、主机号、网络地址分别是多少? 网络号 主机号 网络地址221.125.34 1 (1) 网络地址:用于表示网络本身,网络号正常,主机号全部为0。 例如:98,163.234

32、., 202.182.10.0都是网络地址(2)广播地址:用于向网络中所有主机广播分组,网络号正常,主机号全为1 例如: 122.,212.0.23.255,139.48.都是广播地址 5 特殊含义的地址每个网络拥有IP地址数减2的原因:1.主机号比特数全为0除去。因为主机号比特数全为0时是标识某个网络地址 2.主机号比特数全为1除去,因为主机号比特数全为1标识某个网络所有主机,相当于广播地址3.回送地址: 用于本机回路测试地址,测试本机TCP/IP协议安装是否正确和相关参数配置是否正确。 A类网络数减2的原因 (27 -2 =126) ?01111111.0.0.1011111110(000

33、0000).X.X.X,网络号字段为全0的IP地址是个保留地址,意思是本网络的某个主机 10.0.0.110.255.255.254 (A类) 172.16.0.1172.31.255.254 (B类) 192.168.0.1192.168.255.254 (C类)4.私有地址,也称为内部地址,只在本网络内部使用,目的地址为私有地址的分组,网络一律不予转发到外部网络。网络部分主机部分地址类型用 途任意任意127全0全1任意全0全1网络地址广播地址回送地址所有网络广播地址代表一个网段或网络某一网络的所有主机回送测试本网络本主机本网络所有主机4.子网掩码(subnet mask)子网掩码定义:由前

34、面是连续的1,后面是连续的0,总共32比特组成,连续1的位数对应于网络号位数,连续的0对应于主机号位数。net-id (24位)net-id (8位)host-id (24位)net-id (16位)A类网络A类地址默认掩码B类网络B类地址默认掩码C类网络C类地址默认掩码1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1

35、1 1 1 10 0 0 0 0 0 0 0 host-id (8位)host-id (16位)网络掩码作用:网路掩码同IP地址相“与”,可得出该IP地址所在网络的网络地址 与运算特点: 二进制与运算: 1 and 0=0, 0 and 0=0, 1 and 1=1 十进制与运算: 255 and x=x, 0 and x=0例子:现有一个网络中的主机IP地址为,网络掩码为255.255.0.0,问此主机所在网络的网络地址为多少,什么类型地址?网络号占多少位?总结1、物理层特点2、传输介质3、IP地址表示、结构、分类4、 特殊含义的IP地址 广播地址 网络地址 回送地址 私有地址(内部地址)5、子网掩码的含义和作用6、IP地址和MAC的区别和联系?作业1、怎么查看本机IP地址和子网掩码,有那些方法?2、同一网络中的主机IP地址网络号相同吗?它们之间可以直接通信吗?不同网络中的主机呢?3、IP地址和MAC地址的区别和联系4、完成

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