计算机网络技术与应用第章

第1章

计算机网络基础本章内容计算机网络的定义、组成和功能计算机网络的分类和组成计算机网络的拓扑结构计算机网络体系结构和分层原理IP地址的分类、子网掩码及IPv6协议计算机网络互联设备计算机网络应用模式：C/S模式和B/S模式1.1计算机网络概述计算机网络：就是把分布在不同地理位置的计算机通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现互相通信及网络资源共享的系统。演变：

大致划分为四个阶段世界上公认的、最成功的第一个远程计算机网络是在1969年，该网络称为ARPAnet1.1.1计算机网络的定义和演变1.1.1计算机网络的定义和演变诞生阶段20世纪60年代中期之前，以传输信息为目的，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统形成阶段20世纪60年代中期至70年代，典型代表是ARPAnet，以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体，形成了计算机网络的基本概念

互联互通阶段70年代末至90年代，具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的开放式和标准化。即TCP/IP、OSI体系结构。高速网络技术阶段20世纪90年代末至今，出现光纤及高速网络技术

资源硬件：计算机、输入/输出设备网络硬件通信硬件：在网络节点间提供数据帧的传输系统软件软件资源应用软件1.1.2网络硬件和软件1.1.2网络硬件和软件资源硬件①服务器（server）②工作站（workstation）③共享的外围设备通信硬件①网卡（网络适配器）②通信线路③通信设备资源硬件服务器一般需要一台或多台服务器，可以使用专用服务器或小型计算机，但通常采用高档微机，要求速度快、硬盘和内存容量大、处理能力强。网络中共享的资源大多集中在服务器上。如：高速打印机、数据库等等。服务器中装有网络操作系统的核心软件。具有网络管理、资源共享、管理网络通信、为用户提供网络服务的功能等。资源硬件②工作站除服务器以外的联网计算机。③共享的外围设备各种打印机、绘图仪、磁带机、硬盘、光盘驱动器。通信硬件网卡（网络适配器）计算机联入网络的入口。每一台接入网络的计算机都必须在扩展槽中插入网卡，通过网卡的电缆接头接入网络。完成的功能之一：计算机与电缆系统的物理连接功能之二：提供数据传输功能。实现数据帧的封装、拆封、差错校验等。网络与网络节点处理器之间的速率并不匹配，为防止数据在传输过程中丢失，网卡必须设置数据缓存。网卡主机传输介质帧网络编码信号网卡的工作示意图通信硬件②通信线路通信线路是网络的数据传输通路，包括传输介质、相应的接口插件，常用的传输介质有：双绞线和光缆双绞线由两根相互绝缘的，均匀排列成螺旋的导线组成。网络中一般采用无屏蔽双绞线（UTP）。UTP分为三个等级(3类~5类)。3类UTP在100米以内的数据传输速率达10Mbps5类UTP在100米以内可达100Mbps.双绞线示意图通信硬件②通信线路光缆一种以光来传送信息的介质。由纤细柔软的玻璃纤维材料制成。必须使用一对光纤实现双向传输，一个发射、一个接受。在光缆和计算机之间必须使用光端设备，进行光/电信号的转换。衰减小、寿命长、重量轻、传输速率高、抗干扰能力强、数据传输保密性、准确性高等优点通信硬件③通信设备中继器：对数字信号进行放大，以扩展总线型网络的传输距离。集线器：提供多个网络接口路由器：拥有整个网络的路由表，使用最有效的路由发送信息包。网络硬件的主要部件是：服务器、工作站、网卡、电缆系统网络软件网络协议和协议软件：通过协议程序实现网络协议功能网络通信软件：实现网络工作站之间的通信网络操作系统最主要的网络软件，实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的应用程序网络缎管理婶及应浑用软届件管理苹软件调是对治网络滚资源腊进行拜管理非和对头网络区进行聋维护踪蝶的程砍序。应用坡软件芳是为拉用户乌提供如服务支并为免用户兴解决抽实际篮问题遥的程谱序。网络视软件1.严1.犬3计算但机网祸络的唤功能数据孩通信答：最退基本犹的功笼能资源胶共享窄：网林络中尘的用尼户都羊能部损分或牛全部熊的享枕受软钞件、五硬件允和数醒据资目源。分布代处理劣：分盗布式答计算1.肉2计算变机网陪络的猫分类梢和组娇成1.虫2颜.1计算秆机网戚络的朝分类按网跃络的拔覆盖榴地理腊范围草划分误，分嚼为：局域吉网、吵城域伯网、版广域蕉网1.驴2酬.1计算脑机网飘络的唯分类局域卸网（LA盏N）应用屠最广常的一篇种网够络。烟在局恶部地拦区范掠围内拦的网香络，笼它所非覆盖侄的地梦区范下围较顿小。血地理扰距离肿一般喉可以托是几掏米~1汽0公里饭。特点蒸：连央接范莫围窄忌、用搂户数赴少、闹配置坊容易崖、连浮接速泥率高廊。典型敲代表约：以剃太网辰、令戴牌环你网1.季2全.1计算劳机网华络的粘分类城域灿网（MA累N）在一间个城凑市，旋但不怨在同艘一地良理小域区范孕围内鼓的计换算机建互联吊。连吐接距哲离在10库~1代00公里距。特点猾：是LA母N的一酬个延贴伸，霜连接呜距离浙更长轨，计贝算机浑数量棍更多溪，通糖常连朵接着略多个LA晌N。广域铁网（WA涝N）也称抬远程艇网，哀一般俊在不社同城从市之在间的LA固N和MA闹N网络那互联贿。连居接距屈离在专几百~几千持公里你。特点厘：速苗度慢宜、延旗迟长绵、入族网的劲站点缺不参烦与网蔑络的呢管理筑，管匠理工苹作由片复杂服的互技联设胖备（毯路由洒器、裂交换嗓机）馒处理膀。1.贱2室.1计算买机网仔络的那分类Internet1.绒2鼓.2计算粱机网出络的仍组成通信矩子网苦：负兽责数键据通鸦信的种设备稍与通雷信线典路，洋由物娃理通布道、恰通信逗设备阁、通列信控盖制软锐件组效成。要解资决的群两大穷问题肝：提锦高信求道利横用率挖；传塞输可无靠问蚁题。两种闪通信宴子网世类型抗：点岗对点韵、广誉播式资源窑子网洽：负按责数自据处必理以像实现流网络运资源千共享万的计肉算机质与终初端1.教3计算颤机网捏络的愈拓扑先结构将网捞络中乒的设逃备定誉义为权节点贼，把坏两个捎设备廉之间杂的连脚接线虑路定为义为哈链路饥。计算膝机网球络是恶由一驻组节唤点和宋链路挎组成偷的几率何图哑形，佣它反放映了都网络公中各鬼种实丝式体间昌的结防构关凭系。网络逢拓扑迎结构匀的设睬计是粱构建蔑计算物机网窗络的浓第一滑步，竭也是络实现申各种里网络值协议湿的基钞础。总线广拓扑星型彩拓扑树型瞒拓扑环型眠拓扑构成父混合衔拓扑游结构网络博拓扑师结构陡通常谦有以气下四拒种类径型：1.稿3.扎1总线栋型结赚构是指光网络客中的壶计算叹机和巧其他育通信搜设备谷均连胸接到庸一条葬公用籍的总配线上御，所菌有结悠点共圆同使膨用这泛条总残线，扩共享炭总线素的全沃部带律宽。热拓扑拢结构蒸如上谈图所贿示特点：一盘个节片点向烫另一迫个节源点发父送数爱据时缩慧，所予有节肾点都神被动德的侦络听该铲数据题，只扭有目鲁标节徐点接写收并材处理运数据尊。由于区该拓棕扑结腥构容姻易实塌现，赠组建延成本胁低，龄但扩饼展性吗较差滋，容炕错能盯力较鞠差。1.般3.村2星型冬结构网络炸中的放每个泉节点御通过贤一个蛙中央层设备侵连接右在一冠起。尽中心丘节点啄是主轧节点党，网工络中该的各斧个节某点通这过点港到点岗的方警式连绕接到驻一个滑中心孝节点久上，狐再由丘中心仁节点卡向目踢的节测点传倾输信苍息。猎如图a所示特点吉：由步于使边用中掌央设刃备作洽为连椒接点蔽，星遗型拓艘扑结雷构可屑以很馆容易洪地移资动、寇隔绝娃或与犬其他草网络弟连接才，这浪使得惠星型疤结构诸更易偶于扩粗展。1.桑3.缓3树型量结构它将杆原来徐用单蛙独链亦路直邀接连孝接的仰节点遮通过爷多级寸处理敲主机途进行放分级呼连接乳。结糖构如荷图b所示特点充：与杠星型羞结构神相比间降低渡了通稠信线筑路的评成本封，但尽增加绵了网番络复刺杂性甘。网虾络中苹除最鲜低层挂节点侍及其套连线株外，套任一绿节点宴或连浮线的旗故障且均影杜响其流所在帝支路辣网络膏的正盟常工穴作。1.千3.透4环型杏结构每个垂节点腊与两瓜个最蛮近的雕节点胡相连队接以蜂使整是个网腿络形虑成一厘个环僚形，兽数据跳沿着亡环路区逐点娱传输公。结构租如图c所示特点薯：单菠纯的矩环型壁拓扑音结构艘非常年不灵愉活或击不易悉于扩叮展。不同吉的网殿络拓轮扑结凉构适六用于准不同府的网招络规横模。紫在一基个实的际的含网络识中，诞可能侵是上补述几浅种网瞎络构券型的救混合非。1.梨4计算灾机网明络体贱系结信构网络多体系挥就是掏为了真完成科计算蚀机之宴间的杠通信屡合作驱，把束计算瞎机互许联的颂功能吵划分脑成有肆明确潮定义烈的层楚次，梨规定仙同层鲜次通首信的瓶协议将及相锡邻层局之间柔的接挪口及令服务皂等。将这悼些同仁层进垫程通城信的羞协议枝及相幸邻层供之间感的接谈口统前称为词网络刮体系泄结构好。1.腊4.牺1网络术体系或结构网络系体系葵结构食的定典义为网茶络数岁据交芬换而浸制定辩的规吧定、烈约束沾与标勇准被波称为纪网络捞协议输（Pr成ot甩oc赌ol）。代表召着标逼准化旷，是俯一组叨规则肥的集江合。项主要母有三甲个要异素组胁成：语义驰是指轮构成情协议叠的元钓素含冷义的镇解释则，亦扔即“狼讲什径么”语法资料查与控蛛制信安息的泊结构摔或格追式，即润“怎古么讲纲”规则争协议病规则衣规定杰了事桂件的虽执行装顺序遥。网络夏体系很结构将计烦算机最网络递层次突结构傻模型纺和各基层协绕议的异集合盘定义您为计棍算机古网络观体系桨结构虾（Ne带tw晓or听k务Ar务ch庙it朝ec醋tu袍re）启，它是而关于遣计算姑机网姑络系新统应重设置谈多少漏层，百每个真层能势提供瘦哪些缎功能重的精娃确定逢义，兴以及征层之切间的晕关系杀如何理联系酒在一哀起。网络碧体系夹结构尝的分无层原犁理在网勇络分绞层当吸中，厘每一员层是溉其下贡一层预的用举户，撇同时梳又是万其上姿一层捧的服鸣务提菜供者奏。网络悬体系粱分层岗有以储下好堵处：独立纺性强懂：每渐一层耗都具蛋有相庄对独森立的检功能功能应简单叔：各计层完损成其贪特定植的功毯能，倡每一队层都嗓为上慈一层稻提供画某种种服务适应巩性强神：只镜要层蹈间接纺口不滤变，获变化蕉不会铺影响送别层易于哀实现厌和维门护：1.深4.元2开放夕系统扇互联睛参考难模型(O勇SI首/R背M)OSI参考模型1.替4.馒2开放污系统继互联勉参考雾模型(O福SI瓜/R幻玉M)国际霜标准稿化组川织（IS解O）制定敢了开润放系摊统互揉联参鱼考模侨型OS林I/吧RM（Op坦en淹S吧ys岗te册m全In欺te并rc背on驴ne炼ct剃io篮n有Ba佣si浩c晃Re批fe慈re贡nc菊e呢Mo奥de册l），从而侍形成梅了网卖络体病系结陈构的雹国际还标准倘。OS专I构造都了七芦层模附型，需即物扮理层格、数粥据链摧路层龄、网皆络层者、传农输层鲜、会秩话层校、表岗示层按、应驶用层.不同校系统啄对等消层之堪间按脾相应呢协议叫进行战通信到，同喊一系蛇统不顽同层砖之间袍通过瞧接口跪进行容通信.1物理廉层物理供层是燃所有斜网络衣的基公础。抄物理失层处源在OS眠I的最瓜低层粪，为窜信息星流提纯供物倚理传飘输通笛道，沫是有木关物耳理设卖备通吹过传刮输介罢质进共行互驳联的劝描述贩和规怪定这一蛾层比病特流掉被转括换成靠媒体味易于兔传输杜的电巴、光午等信婆号。2数据惊链路遇层数据意链路讽层的羽一个抄主要指功能辜就是脉通过垮校验暂、确缝认和挨反馈伍重发吼等手台段将虎原始忌的物把理连题接改沫造成凉无差看错的溉数据失链路射。数情据链当路层方传输弱数据耳的单尝位是瞧帧数据摘链路丙层利泡用物六理层裂所建跳立的如链路顶，将港报文默从一川个节披点传尚输至卵另一府个节叨点。3网络芦层网络李层传巧送的男数据摇单位幕是报傅文、非分组糠或包盟。网仓络层限的主兰要任辨务是很在通梅信子扯网中体选择说适当园的路弦径。4传输犬层传输盾层通蛮过通硬信线探路在除不同剩机器染之间惑进行采程序架和数资据的浸交换仰。传本输层昂一个帽很重阿要的功能是数胀据的雄分段捏和重仔组5会话岭层会话咏层实献现各援个进摘程之井间的寇建立避、维邪护和洲结束梯会话用连接胶的功静能6表示飘层7应用搜层表示雀层是剩在网耐络内猾部实幻玉现不渔同语洪句格滔式和顽编码偷之间柱的转河换和掏表示亿，为如应用址层提否供服董务应用菜层是OS攀I的最傍高层世，是男网络肤与用菌户应证用软味件之滴间的数接口1.司4.糖3票TC惩P/赛IP体系置结构牢（协欧议）TC屯P:仔Tr座an耻sf呀er嘱C奸on戴tr辜ol拖P蝇ro讲to然co继l,传输茄控制后协议IP音:馒In炼te个rn械et尽P阅ro塔to阴co件l,网际奏协议TC闪P/组IP层次锈结构OSI模型结构TCP/IP模型TCP/IP协议簇应用层应用层HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telent、RPC、DNS、Ping、……表示层会话层传输层传输层TCP、UDP网络层网络层IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP数据链路层网络接口层Ethernet、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring物理层从层诞次结欣构图爱中可伶以看统出，TC孕P/加IP是一陆个四育层的请体系辈结构护，包裤括应在用层午、传谢输层抄、网叉络层斜、网喘络接脚口层领。TC乞P/萌IP专门傍设置马了网香络层挎，它果是整垦个模众型中恒的核泳心和敌关键吃，该都层运香行的震协议锤就是IP协议筹。网络艺接口踩层TC菊P/呀IP与各庙种物蒸理网齿络的锐接口震称为泪网络胞接口脏层，厚网络险接口展层负咱责接廉收数熊据报插，并些把数闪据报捎发送步到指移定的软网络仇上。网络芽层网络斧层是节整个TC壮P/侵IP体系唯结构柔的关含键部运分，较它解决侨两个酷不同IP地址叔的计笔算机猾之间能的通我信问滴题。其中IP协议规是In狮te止rn辞et中的晒基础钻协议亲和重尽要组尝成部保分。遥主要忌功能主是进行滥寻址贷和路锅由选衫择，圈并将周数据掉包从陪一个颂网络弯转发赔到另辰一个炒网络劣。传输阵层传输批层（TC臣P层）咏的作保用是阀负责承将源益主机惯的报铅文分屡组发殊送到惩目的拥主机型，源科主机答和目舒的主挑机可常以在桥一个扮网上紧，也娘可以血在不投同的拍网上齐。有站两个骆协议勿：传输刑控制惩协议TC贡P（TC奔P忧Tr夸an前sm戴is翠si漂on膝C狗on释tr休ol捎P越ro蓝to低co沸l），是一园个面备向连朱接的星协议根。用户确数据轧报协以议UD旬P（Us史er舒D夸at瘦ag梯ra浸m昆Pr朝ot字oc饼ol）定义剩了两始台计凭算机料之间携进行涌可靠嘉的数散据传斗输所晶交换枝的数金据和贿确认何信息膨的格抚式，撇及确蛾保数露据正分确到免达而绪采取疫的措塑施。UD贵P提供翅协议厌端口党号，上以保燥证进千程通蚁信。TC技P建立层连接猴时要降分三饺步走惕，即翼三次挡握手付。第一咽次握奴手是A进程森向B进程直发出姥连接依请求凡，包蛋含A端的赌初始际序号X。第二慎次握腊手是B进程泛收到顷请求可后，嫁发回睬连接壳确认林，包封含B端的委初始治序号Y和对A端的稳初始奥序号X的确宇认。第三诱次握秘手是A进程秀收到B进程撤的确舟认后续，向B进程失发送X＋1号数饭据，罚包括鸭对B进程移初始侵序号Y的确对认。IP协议河负责酒数据简的传慰输，荷而TC辨P协议掘负责阳数据畅的可嘴靠传饱输应用母层TC躺P/黄IP的应驴用层逐将OS健I的高思三层挥合并沟为一盈层。溪它为逮用户肢提供佳调用从和访描问网发络上新的各省种应吐用程慎序的接口鸦，并向宗用户芹提供劝各种托标准猴的应用饺程序及相羽应的协议IP地址与子网掩码在In别te盏rn宽et中的之所有找主机五和路糊由器都分威配了鼠一个基地址，IP地址类别IP地址由：网络号主机号IP康:君20兔2.晃99晶.9能6.膛14浙0略(必11东00挺10粗10盐.0返11坛00妄01观1.版01雁10说00繁00仰.1罩00孔01都10云0)IP地址吸：是已由四剃个字辈节组易成（32位二矮进制能），发分成杂四组强，每组柏一个李字节钓（8位二是进制溪），忠中间骡用.隔开11屡00僻10输10籍.0伙11菜00渐01娱1.攻01诵10华00黎00侍.1谣00减01锋10累020亩2.予99迈.9友6.萝14棚0（a.巧b扭.斜c.详d守)点分趋十进趁制表砍示法IP地址与子网掩码IP地址径由网螺络标烦识和杏主机堪标识倦两部偷分组胁成，IP地址轨结构绕如图兄所示付，网死络标售识相妨同的极计算目机处朝于同扛一个村网络掏之中刃。网络标识主机标识IP地址旧一般污划分禽为五桂类：A、B、C、D、E，目前饲常用散的为惕前三词类。0网络作号主机依号017831A类1网络验号主机望号0115163102B类编址乔范围宝：1.秧0.拜0.苍1—匙12学6.勤25构5.认25县5.趴25黎5。主依要用霉于拥透有大绩量主泳机的迁网络.特点吃是网坚络数改量少徐，而塑拥有盲的主讯机数驴量多编码炎范围省：12锄8.货0.咸0.棉1—每19摄1.淹25讲5.厕25寺5.恋25辜5。主吃要用社于中眼等规姻模的腊网络.特点竭是网造络相软对比季较多退，网膜络的石主机晴数也秀多编码被范围仆：19趣2.松0.小0.酱1—护22柳3.蠢25拢5.便25起5.略25绿5。主膏要用报于小理型网漠络特点暑是网幸络数进多，诱而主东机数居量少1网络骆号主机烟号012324310213C类IP地址与子网掩码将主性机地志址部常分划磨分出彼一定辨位数佣作为纷网络刘地址妄，剩送余的属位数扯作为大主机那地址站。划骗分子航网后到的IP地址福结构然如图网络标识子网标识主机标识子网宵掩码述是32位的翻数字晚，把IP地址结中表青示网修络的再部分瓦置为1，表摄示主昆机的倘部分类置为0，这北样用蜘户就情可以贩通过彼子网材掩码泻来找畅到IP地址视的网催络部徐分从说而完捧成路婚由选填择。例如忆：IP地址音为“19促2.迎16液8.师1.劳1”和子载网掩期码为劝“25哲5.毙25雾5.混25桐5.著0”的主辨机子网孔掩码右：屏忌蔽掉鼓主机莫的ID部分591子网跃掩码25问5.朱25息5.值25挠5.敬0与运窃算与运乐算20说2.锈19纽奉4.同64暖.020墙2.疑19刚4.仪64诵.0Ip季v6协议IP锋v6是“In仰te滑rn高et巷P盗ro班to全co功l雷Ve刃rs显io散n蒜6”的缩叫写，流它是IE宜TF设计棉的用侧于替柱代现船行版雷本IP协议IP能v4的下姜一代IP协议悠。IP至v6具有琴长达12旷8位的隐地址惨空间类，可菜以彻夕底解舱决IP承v4地址磨不足幻玉的问屯题。12针8位地识址被辞划分僻成8个16位的助部分壤，每捏部分躺用16进制虽表示1.仓5计算贼机网梳络互喊联设面备中继尊器，呼也称亿转发杰器或粗收发桨器集线爸器，雪也是勾一种扰中继猎器。物理刘层的谋互联挺设备每可以厚将一尤个传构输介萌质传覆输过因来的刺二进牌制信吸号位粒进行爪复制巷、整悄形、踏再生亚和转及发。1.洒5.欠1物理气层互寨联设灿备1.嫩5.倚2数据布链路贪层互悲联设叮备作用眯于物验理层客和数垃据链室路层井，用温于网摘络中铅节点辰的物苗理地锦址进纪行过坛滤、之网络是分段映以及碰跨网饲段数典据侦堂的转窑发。网段稀：局晨域网横中机牺器一逃多的赠话产衰生的蒸冲突犬就会设增多我们定将局祖域网候分段获，如堵果10裙0台机脑器我毒们分听成50台的生两个刊段，贩那么筒整个豪冲突地就会虾减少挎一半烂。网段网段网桥（LAN）（LAN）交换拨机为通手信双甲方提轰供一注条独驻立的酿线路减，减少泥冲突丝式的发躬生，滔效率油高于却集线阀器交换仙机（愤集线收器）路由招器路由壶器在抓网络狸互联野上起洗着至末关重坛要的还作用悔，通订过路蓝由器赚设备脉可以餐把不意同的块网络掌连接怜成一舍个范邻围更唤大的填网络角。路由盘器的凳主要陪功能耐是路在由选求择和唇数据末交换浮。“路朗由选畅择”:当一抗个数娃据包疏到达使路由验器时轻，路嫁由器垮根据浙数据蚁包的笼目标菊逻辑优地址慨，查汽找路嘉由表晓，如怀果存仙在一翻条到匙达目爱标网术络的娃路径再，路搞由器鞋将数贸