计算机网络教案(完成)

.PAGE."计算机网络技术根底"教案学校名称：汉江技工学校教研组算机教研组授课教师：慧敏目录TOC\o"1-2"\h\z\u第一章网络根底-5-1.1网络根本概念-6-1.2网络类型的分类-7-1.3对等式与主从式网络-7-1.4网络操作系统-8-1.50Sl模型-9-第二章数据通信-15-2.1数字与模拟-16-2.2基带传输与宽带传输-17-2.3基带编码技术-18-2.4宽带调制技术-18-2.5同步化-19-2.6单工与双工-19-2.7带宽-20-第三章网络的组成元件-21-3.1传输介质-22-3.2网络拓扑〔topology〕-23-3.3网络设备-25-第四章动手架设以太网，以以太网为例-27-4.1以太网简介-28-4.2以双绞线架设以太网-29-第五章局域网原理-30-5.1以太网的根本原理-31-5.2交换式以太网的原理-33-5.3令牌环网络简介-33-5.4AppleTaIk简介-35-第六章广域网-37-6.1广域网剖析-37-6.2广域网主干传输技术的物理层标准-38-6.3广域网主干传输技术的数据链路层标准-38-6.4整体效劳数字网络-39-6.5远程控制与远程访问效劳-40-6.6虚拟专用网络(VPN)-40-第七章无线网络-41-7.1无线传输技术介绍-41-7.2lEEE802.11-42-7.3HOmeRF-43-7.4蓝牙技术(Bluetooth)-44-第八章IP根底与地址-46-8.1IP根底与地址-47-8.2IP信息包的传递模式-49-8.3IP地址表示法-49-8.4IP地址的等级-50-8.5子网-52-8.6无等级的IP地址-53-8.7网络地址翻译-53-第九章ARP与ICMP-55-9.1ARP简介-55-9.2ARP工具程序-57-9.3ICMP简介-57-9.4ICMP工具程序-58-第十章ip路由-60-10.1什么是IP路由-60-10.2路由表简介-63-10.3Windows98路由表-65-10.4静态与动态路由-65-第11章udp与tcp-67-11.1UDP-67-11.2TCP的特性-69-11.3TCP传送机制-69-11.4TCP信息包-69-第十二章DNS和DHCP-70-12.1DNS根底-70-12.2DNS的构造-71-12.3DNS查询流程-71-12.4DNS资源记录-72-12.5DHCP根底-72-12.6DHCP运作流程-72-第十三章互联网-74-13.1互联网的构造-74-13.2上网的方式-75-13.3万维网-76-13.4文件传输效劳-77-13.5电子-78-13.6网络论坛-79-第十四章网络管理与平安-80-14.1概论-80-14.2管理机制-80-14.3管理标准-82-14.4与权限管理-83-14.5数据加解密与身份认证-83-14.6防火墙-85-15章网络规划-86-15.1以穿插双绞线连接两个节点-86-15.2以集线器或交换机连接多个节点-87-15.3以集线器连接多个局域网-88-15.4以交换机连接多个局域网-89-15.5以路由器分割网络-90-15.6LAN与WAN的连接-91-15.7主机代管-92-15.8大型局域网的规划-93-【第6层】表示层表示层确保一个系统应用层发送的信息可以被另一种系统的应用层读取。此层的主要工作包含以下3项：码转换表示层协议就可以在传输前或接收后，将数据转换为接收端所用的码系统，以免解读有误。压缩与解压缩为了提高传输效率，传送端可在传输前将数据压缩，而接收端那么在收到后予以解压缩。恢复为原来的数据加密与解密【第7层】应用层OSI参考模型中最靠近用户的一层，为用户的应用程序提供网络效劳。3、OSI的3个较高层可归纳为应用层，处理与用户接口〔telnet、〕、数据格式(ascii、jpeg)及应用进程访问〔操作系统/应用访问的日程安排〕有关的工作。OSI较低的4层规定了如何通过互联网设备把数据在一条物理线路上传输到目标终端站并最终到达应用层的过程。四、OSI模型七层的运作方式数据在传送端由上层到下层，每经过一层加上一些该层专用的信息〔即为报头或报尾〕，这个过程称为封装。到达接收端后，从最底层向上层传送，每过一层去掉该层所认识的报头〔报尾〕，传到最上层时恢复原貌，这个过程称为解封装。五、OSI模型的优点1、分工合作，贵任明确2、对等交谈所谓"对等〞是指所处的层级一样，"对等交谈〞意即同一层找同一层谈对于不同端、一样层的沟通约定，我们才称之为"协议〞；至于在同一端、不同层的沟通程序，那不叫做通讯协议，而是称为"接口〞3、逐层处理，层层负责1．6DoD模型一、DoD模型又称Tcp/Ip模型，是互联网的实际标准，由美国国防部制定。其实是先有了TCP／IP协议组合，后来才建立DoD模型，而OSI却是先有模型，后有协议。二、四层简介(有些层的名字虽然和OSI参考模型中的名字一样，但是意义不同，有不一样的功能)1、应用层定义应用程序如何提供效劳，并保证为下一层适当的讲述据分组。例如：浏览程序如何与效劳器沟通、软件如何从效劳器下载等。2、传输层又称为主机对主机(Host-To-Host)层，负责传输过程的流量控制、错误处理、数据重送等工作，TCP和UDP为此层最具代表协议。3、网络层又称为互联网(Intemet)层，决定数据如何传送到目的地，例如：编定地址、选择路径等。IP便是此层最著名的通讯协议。4、数据链路层又称为网络接口(NetworkInterface)层，负责对硬件的沟通。例如网卡的驱动程序或广域网的FrameRelay便属于此层。二、比拟DOD模型和OSI模型1、DoD模型与OSI模型有以下两点主要差异：>DoD模型的应用层相当于OSI模型的第5、6、7层。>DoD模型的数据链路层相当于OSI模型的第1、2层。2、DoD模型的分工比拟粗略，不像OSI模型那么精细与周详。在实际操作中，DoD模型比拟简单和有效率；在学习上，那么以参考OSI模型较容易理清各层的职责。第二章数据通信【学习目标】了解模拟信号和数字信号的特点及数据的数字化技术。理解基带编码技术与宽带调制技术了解同步技术理解单工与双工的工作模式理解带宽的含义【本章重点】数字信号和模拟信号基带传输与宽带传输基带的信号发送与接收载波信号的调制与解调宽带调制技术同步化带宽【本章难点】带宽同步基带的信号发送与接收讲授方式：面授，课时分配：4思考题：习题集二【讲授容】数据要通过传输介质(Media)从发送端传递到接收端，先按照传输介质的特性，将数据转换成传输介质上所承载的信号(Signal)。接收端自传输介质取得信号后，再将其复原成数据。不同传输介质所承载的信号类型各不一样，信号的物理特性也各异但无论各种信号之间的差异有多大，将数据转换成各类信号的方式却大致一样，有共通的脉络可循。2.1数字与模拟一、数字与模拟"数字〞泛指一切可数的信息，"模拟〞那么是那些只能通过比拟技巧进展区分的不可数信息。二、信号信号：指的是所需的电压、光模式或调制的电磁波模拟信号：可以用波形进展图示，因为他们是逐渐的持续的发生变化的，模拟信号是一种能持续变化的电磁波。〔系统〕【模拟信号具有以下特征】1、波动性2、持续变化的电压-时间图3、反映事物的本质特征4、在电信业已经被广泛使用了超过100年三、数字信号：几乎能瞬时的从一个状态转换为另一个状态。〔现代的局域网数字传输技术〕【数字信号具有以下特征】1、离散的、或跳跃的电压-时间图2、反映技术的本质特征而不是时间的本质特征四、数字信号和模拟信号通常数字信号是描述传输计算机数据的一种非常近似的格式，因此绝大多数网络使用数字信号的描述方法。【数字信号的优点】1、制造数字设备，较模拟设备廉价2、数字信号开启或关闭的离散状态不会像一个连续波形那样容易受到一个较小的失真的影响。【模拟信号的优点】1、容易进展多路复用，也就是联合起来增加带宽。2、不容易衰减但放大信号时，噪声和信号也一起随之放大。五、数据的数字化模拟数据经过采样过程后就变成了数字信息，这种取样过程也常被称为"数字化〞(digitize)过程。2.2基带传输与宽带传输一、基带传输与宽带传输信号的传输方式分为两大类:"基带(BASEband)传输〞与"宽带(Broadband)传输〞。其中基带传输是"直接控制信号状态〞的传输方式；宽带传输那么是"控制载波(Carder)信号状态〞的传输技术。未经调制的电脉冲信号呈现方波形式，在直接和低频条件下就可传输，称为基带信号，在近距离围，根本信号功率衰减不大，故局域网都采用基带传输。而在远程传输中，必须经高频调制后才能在信道进展传输，称为数字基带信号的载波传输或宽带传输。二、基带的信号发送与接收基带(BASEband)传输是"直接控制信号状态〞的传输方式，是直接改变电位状态来传输数据(见图2-6)。三、载波信号的调制与解调载波是指"可以用来载送数据的信号〞。1、发送端的载波产生器输出正弦波信号给调制器。2、调制器根据数据容改变正弦波信号的物理特性，送出信号。3、解调器收到信号后，拿它跟接收端载波产生器所输入正弦波信号相比拟，过滤出物理特性上的变动。4、解调器根据信号物理特性上的变动，复原出数据容。上述将数据放上载波的操作称为"调制(Modulation)〞，执行调制操作的装置或程序称为"调制器(Modulator)〞；而将数据与载波别离的操作称为"解调(Demodulation)〞执行解调制操作的设备或程序称为"解调器(Demodulator)〞。四、载波传输不等于模拟传输、载波传输不等于单向传输2.3基带编码技术一、编码是指把1和0转换成某种真实的和物理的事务，比方：一条线路上的电脉冲一根光纤上的光脉冲进入空间的电磁波二、二阶基带信号的编码方式二阶信号:指信号上仅能区分出两种逻辑状态。以电流脉冲来说，便是两端电位的"高〞与"低〞。二阶基带信号的编码方式种类及每种的编码规那么〔p28-30〕三、多阶基带信号的编码方式就三阶的电流脉冲而言，信号通常区分成三种电位状态，分别为："正电位〞、"零电位〞、"负电位〞。【三阶的基带传输方式有】>BipolarAlternateMarkInversion(BiDolar-AMI，双极交替记号反转)：早期T-Carrier网络采用这种传输方式。>Bipolar-8-ZeroSubstitution(B8ZS，双极信号八零替换)：新式T-Cartier网络采用这种传输方式。>Highdensitybipolar3(HDB3，高密度双极信号3)：E-Carrier网络采用这种传输方式。2．4宽带调制技术一、调制：发送端根据数据容命令调制器(modulator)改变载波的物理特性使其能够携带信息。"调制〞常通过改变载波的"振幅、频率、相位〞三种物理特性来完成。控制载波振幅的技术称为"振幅调制〞技术；控制载波频率的技术那么为"频率调制〞技术；控制载波相位的技术便是"相位调制〞技术。二、振幅调制技术控制载波振幅的调制技术为"振幅调制〞(AmplitudeModulation，AM)技术，数字振幅调制技术称为"振幅键控〞(AmplitudeSlliftKeying，ASK)调制技术，它以振幅较弱的信号状态代表O，以振幅较强的信号状态代表1(p31图2-23)。三、频率调制技术控制载波频率的调制技术为"频率调制〞(FrequencyModulation，FM)技术，数字频率调制技术称为"频移键控〞(FrequencyshiftKeying，FsK)调制技术，它以频率较低的信号状态代表0，以频率较高的信号状态代表l(见p31图2-24)。四、相位调制技术控制载波相位的调制技术为"相位调制〞(PhaseModulation，PM)技术，调制相位调制技术那么称为"相移键控〞(PhaseShiftKeying，PSK)调变技术，它以信号相位状态的改变代表1，以信号相位状态不变代表O(见p32图2-25)五、正交幅度调制技术QAM是一种结合ASK与PSK的综合型调制技术，同时控制载波的"振幅强度〞与"相位偏移量〞，让同一个载波信号得以呈现出更多的逻辑状态。2．5同步化接收端要顺利将信号转换成原先的数据，必须知道两件事:"从哪个时间点开场检测信号的逻辑状态〞与"传输一位所占用的时间〞。为解决第一个问题，传输控制机制都会定义一种"闲置(Idle)状态〞。不传送数据时，传输介质便处于闲置状态下。一旦开场传送数据，便进入"数据传输状态〞，并开场检测信号的逻辑状态。要解决第二个问题，只需让发送端与数据端参考同一套时钟(Clock)即可。但除非传送端通过另一条传输线路将时序信号传送给接收端，让接收端得以随时修正时序。这个程序，便是"同步化〞。否那么只要双方的时钟有些微的误差，长时间传输累积下来，便会使得取样过程出错，解译出错误的数据。2．6单工与双工进展信号传送的数据通道有三种方式：单工、半双工、全双工一、单工：在此传输模式下，发送端只能发送信息出去，不能接收调制；接收端只能接收信息，不能发送信息出去。例:电视二、半双工(HaIfDUOIex)可在两个方向上传送流量，但某一时刻只能有一方进展传输。即半双工传输方式使信号能朝任一方向传送，但不能朝两个方向同时传送，例：对讲机三、全双工在此传输模式下通讯端可以同时进展数据的接收与发送操作。例：2．7带宽带宽：用来描述在一个给定的时间有多少信息能够从一个地方传输到另一个地方。包括模拟信号带宽和数字信号带宽。模拟信号：信号带宽——信号频率的变动围数字信号：线路带宽——线路传输速率〔重点〕信息的最根本单位是比特，时间的最根本单位是秒，所以线路带宽的单位为b／s(BitPerSecond，每秒传输位数)。第三章网络的组成元件【学习目标】1、掌握几种常用的传输介质如同轴电缆、双绞线和光纤的特点及使用方法，掌握网线在不同网络环境中的制作。2、掌握局域网的几种拓扑构造、特点及主要功能3、掌握几种重要的网络设备的特点及主要功能【本章重点】双绞线光纤网络拓扑网络设备VLAN【本章难点】路由器、交换机VLAN讲授方式：面授，实验课时分配：2+2实验容：实训二思考题：习题集三讲授容：3.1传输介质介质的根本功能是以比特的形式携带信息流通过一个局域网，一般情况下网络介质将网络信号限制在线缆、电缆或光纤中。网络传输介质是物理层的部件一、同轴电缆1、在局域网中，采用同轴电缆的网络以10BASE-2为代表，采用的是RG-58同轴电缆,构造见书p38。2、同轴电缆优缺点。【优】同轴电缆有双层的保护(金属铜网和绝缘外皮)，不易受外界(例如：电磁波和湿气)干扰，使用寿命也较长。【缺】同轴电缆和双绞线相比，价格比拟贵，而且也很重。二、双绞线1、双绞线(TwistedPair)是由成对外覆绝缘材料的铜线对绞而成"两两对绞〞可降低两条线路传送信号时所产生的电磁场相互干扰的影响，对绞的次数越多，抗干扰的效果越好。2、从整体构造来看，双绞线一般可分为两种：屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线。两者主要区别是在绞线和外皮间有无铜网或金属层的屏蔽。双绞线的分类见p40表3-1双绞线的颜色见p40表3-2双绞线的优缺点双绞线的优点就是廉价，再者，双绞线的维护和布线弹性也很好。但是比拟不耐用，而且较容易受到电磁干扰。三、光纤1、光纤(OpticalFiber)的材质是极细小的玻璃纤维(50～100μm)，弹性很好非常适合传输光波信号。2、光纤的优缺点：【优】>传输速度快>抗电磁干扰>传输平安性高【缺】架设不易，分接线路很麻烦，价格很高，不适合一般小型局域网使用。四、比拟三种常用传输介质：1、同轴电缆在宽带(Broadband)传输仍有较大发挥空间。例如：目前方兴未艾的缆线调制解调器(CableModem)市场，从有线电视部门到用户家中，都一律使用同轴电缆。2、双绞线是基带传输介质的主流。是网络安装中经常使用的介质3、由于光线价格昂贵与施工困难，通常只在铺设网络主干线时使用。4、无线传输介质激光、红外线、无线电，微波3．2网络拓扑〔topology〕网络拓扑规定了网络的组织构造。拓扑的定义包括两局部：物理拓扑〔即网线的实际布局〕和逻辑拓扑〔即主机如何访问介质〕1、常用的物理拓扑包括：总线型、星型、环型、扩展星型、层次、网络。2、总线型：所有节点都连到一条主干电缆上【缺点】故障诊断困难，总线故障会引起整个网络瘫痪。〔早期常用的拓扑构造〕星型：将所有电缆连到一个中心点上，这一点通常是一台集限器或者交换机。【优点】构造简单、建网易，故障诊断易，系统较稳定。缺点：安装费用多。目前已成为小型局域网的趋势。3、环型：各节点形成闭合的环，可实现任意两点间通信。缺点：环中任意一处故障都会造成网络瘫痪。扩展星型拓扑通过集线器/交换机把独立的星型拓扑构造连到一起，可以扩展网络的规模。层次拓扑构造与扩展星型拓扑类似，只是把主计算机连到一起。网络拓扑每台主机都具有与其他所有主机的连接，应用于绝对不能出现通信中断的情况下，如核电厂。混合式网络实际应用中，通常不会只用到一种拓扑构造，而是多种拓扑构造的结合。例如：目前最常见的总线型和星型网络的集合。比拟几种拓扑构造的优缺点及应用。3.3网络设备一、网卡〔NIC〕功能：控制主机对介质的访问，使主机设备能适用于网络介质。能够把计算机所产生的串行信号转换成可以在网络电缆上传送的串行格式。网卡工作于OSI第二层：数据链路层〔即实现数据链路层的三大功能：同步、保证正确、制定介质访问控制方法)，每块网卡都有一个独一无二的代码，称为mac地址，即介质访问控制地址。该地址用于控制主机在网络上的数据通信。3、网卡的分类：网卡可采用以下3种方式来分类>以接头种类区分。>以总线(Bus)接口区分。>以带宽(Bandwidth)区分。见p48二、中继器功能：可以对由于电缆距离过长而衰减的信号进展去除、放大、及重传。中继器位于OSI参考模型的最底层物理层。三、集线器集线器工作在物理层，可分为有源集线器和无缘集线器，无源集线器的功能是集中线路。有源集线器本质上是一种中继器，又称为多端口中继器，功能是对信号进展再生并且把它放大到所有的网络连接上。后者多用于以太网中。特点：共享带宽。同一时间只能有一对port在工作。集线器的种类：按端口数量分：按带宽分：4、扩大局域网时应遵循5-4-3原那么。5、集线器(Hub)在10BASE-T和100BASE-TX网络中经常被用到。四、网桥功能：过滤局域网上的流量，确保本地通信在本地进展。但不能过滤播送包。工作在数据链路层(即实现数据链路层的三大功能：同步、保证正确、制定介质访问控制方法)。根据mac地址做出判断，可以维护地址表。路由器〔路径选择器〕功能：检查进入的数据，为他们选择通过网络的最正确路径，然后把他们交换到适宜的输出端口上。还可以过滤播送包。工作在第三层网络层。使得任何类型的计算机都可以与世界上的任何地方的计算机进展通信。可路由的传输协议tcp/ip,ipx/spx；不可路由的传输协议netbuei第二层交换机同时具备集线器和网桥的功能，他把来自输入端口的帧交换到输出端口，同时能够为每个端口提供完全的带宽。工作在数据链路层第三层交换机工作在第三层，除了具有第二层交换机的功能外，还能进展路由工作。通常和路由器搭配使用。增加路由速度。调制解调器1、接收一串数据位，并根据这些比特流调制载波的硬件线路称为调制器；而接收载波，并重建调制在载波上的数据的硬件线路称为解调器。2、调制解调器可以采用以下两种分类方式：>以连接方式区分。调制解调器与计算机的连接方式可分为置和外置：>以上网带宽区分。那么还可细分为窄带和宽带俩种类别。窄带指的是带宽在56Kb/s以下的调制解调器，也就是传统的调制解调器。宽带那么是指电缆线调制解调器和ADSL调制解调器这两种当红的宽带上网设备。九、VLANVLAN实际是与位置无关的局域网。由一个站点发送的播送信息帧只能发送到具有一样虚拟网号的其它站点，而其它虚拟局域网的站点那么接收到该播送信息帧。因此，在同一VLAN，用户能高效地进展通信原因：具有交换能力技术特点：1、借助子网络管理软件2、大大降低网络的播送风暴。第四章动手架设以太网，以以太网为例学习目标：1、了解以太网的开展及不同标准以太网的几种不同分类。2、掌握安装网卡，制作网线的技术现在使用的最为广泛的局域网技术包括：以太网、光纤分布式数据接口〔FDDI〕和令牌环网络。本章以以太网为例介绍如何架设一个局域网。本章重点：以太网的概念与开展以双绞线架设以太网网卡的安装与设置本章难点：独立动手较熟练的安装一个以太网讲授方式：面授，实验课时分配：2+2实验容：实训三思考题：习题集四讲授容：4．1以太网简介一、以太网的开展1973年xerox公司首先建立了实验性的以太网体系。1982年DIX联盟推出了EV2规格1983年iEEE802.3公布了802.3CSMA/CD规格今天以太网常用来指所有符合以太网规〔包括IEEE802.3〕的载波监听多路访问/冲突检测〔CSMA/CD〕的网络。二、10MB/s以太网规格简表项目10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-F线材同轴电缆同轴电缆双绞线光缆接头DBl5BNCRJ-45ST网段最大长度500m185m100m2000m最大扩展围2500m925m500m500m最大节点数1003010242或33拓扑总线总线星型星型缆线电阻50Ω50Ω100Ω-100MB/s以太网规格简表工程100base-TX100Base-T4100base-2100Base-T2线材双绞线双绞线光纤双绞线接头RJ-45RJ-45ST、MIC、SCRJ-45网段最大长度100m100m2／10kmlOOm网络拓扑星型星型星型星型1000Mb／s以太网规格简表项目1000BASE-SX1000BASE-LX1000BASE-CX1000BASE-T线材光缆光缆光缆双绞线接头SCSCSC、DB9RJ-45网段最大长度275／550m550／5000m25m100m网络拓扑星型星型星型星型4.2以双绞线架设以太网一、安专网卡1、根本概念:IRQ：在PC上连接的各式输出、输入设备，如键盘、鼠标、驱动器等，我们统称为"I／0Device〞，这些I／ODevice工作时都需要CPU的支持，因此会先送出特定信号引起CPU的注意，这个特定信号便是所谓的"中断请求〞(InterruptReQuest，IRQ)信号。I/Oport地址：I／OPort地址等于是"CPU与I／ODevice之间联络管道的地址〞。BASEmemory地址：BASEMemory地址就是网卡上存的地址，其中也包含了BootROM的地址。何为pnp功能即插即用，前提要求主板支持PnP操作系统支持PnP接口卡支持PnP安装网卡及驱动程序，见p69-74二、使用材料介绍认识RJ-45接头,8个凹槽，8个金属接点〔8p8c〕。接头的脚位顺序。布线与连接所需工具：>斜口钳、剥线器、压线钳、双绞线、RJ-45接头、护套三、制作网线，具体制作过程见p77-80第五章局域网原理学习目标：掌握掌握典型共享介质局域网Ethernet的根本工作原理了解交换局域网的根本工作原理。3、了解令牌环网络及appletalk本章重点：局域网概念以太网的根本原理中继器、集线器、网桥什么是交换式以太网本章难点：CSMA／CD(CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection，载波监听多重访问冲突检测)的方式讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集五讲授容：本章主要讨论网络的物理层到链路层的局部。物理层所要讨论的局部是设备的连接及其信号传输的方式，而链路层要说明的局部是介质访问控制(Me~umAccessControl，MAC)的方法。5.1以太网的根本原理一个以太网在网络设备之间传送数据，认为以太网是一种共享介质的技术，也就是说，所有的设备都与一样的传输介质或电缆相连接。一、以太网最大的特性在于信号是以播送的方式传输。在网络上任一部计算机送出的信号，其他相连的计算机都会收到。在这种情况下，如果A传数据给B时应使用定址(Addressing)的方法来解决。二、1、在数据中记录目的端与来源端的地址〔mac地址〕，以决定数据的接收及响应对象，这就是所谓的定址(Addressing)。注：mac地址是全球独一无二的。2、数据在传输到介质之前，会划分为特定大小的数据单元，称为帧(frame)。帧中除了要传输的数据外还参加一些控制用的数据，以提供管理的功能。三、1、冲突：来自两台不同通信计算机的信号在同一时刻位于同一共享介质时，造成信号意义无法识别，这就是所谓的冲突。2、以太网技术中，冲突是一个正常组成局部，但过度冲突会降低网络速度或者使网络停顿运行。因此许多网络设计通过网络最小化和冲突本地化尽量防止冲突。3、以太网中采用"介质访问控制〞来防止冲突。四、以太网是以CSMA／CD(CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection，载波监听多重访问冲突检测)的方式来进展介质访问控制，其目的是为了防止发生冲突。CSMA/CD传输过程：见p84图5-6总结：CSMA／CD属于竞争式(Contention)的网络访问方式。由于每一个工作站使用介质的权力相等，一旦有许多的工作站需要输出时，那么看谁先送出信号，谁就能占用介质进展传输，因此也称为抢占式传输。五、冲突域冲突域：是帧送出时，会遭到冲突的围。〔网络部，数据分组和发生冲突的区域称为冲突域，所有的共享介质环境都是冲突域，例：一条线路通过的电缆、收发器、接插面板、中继器、集线器与另一条线路相连。那么这些都是冲突域的一局部〕最小帧限制：在传输介质线路的最大距离F，信号在介质来回一次的时间，称为"来回时间〞。在送出帧后，必须持续检测一段"来回时间〞，才能确定帧不会遭到冲突。为防止在还未确定之前，帧就已经发送完毕而开场发送下一个帧，所以帧不能太小。以太网帧的最小限制为64Bytes=512Bits。因此512Bits的最小帧限制，意味着必须持续检测512BitTime，以10Mb／s来说，就是51．2us。提示：请注意，51．2"s并非绝对，假设带宽为100Mb／s，那么512BitTime。5．12us其限制的冲突围会相对地缩小。六、中继器、集线器、网桥中继器、集线器只能对信号进展再生和重定，但是不能进展过滤，所以两者的使用相当于延长了冲突域，扩展了冲入围。网桥能过滤转送帧，所以能把局域网分成两个独立的冲突域。七、全双工和半双工以太网卡能否到达全双工的功能，除了双绞线的使用外，还得使用点对点的连接方式，实际上网卡是以连接交换机来到达全双工的功能。5.2交换式以太网的原理一、什么是交换式以太网"使用交换机来作集线器的以太网，称为交换式以太网。二、独享贷款交换式以太网最明显的好处就是能独享带宽交换式以太网不会有冲突检测，所以也不会有冲突延迟，这样能更有效地使用带宽。三、1、由于交换机能像网桥一样分隔出独立的冲突围，因此可提供全双工的传输模式。2、当网卡接通交换机或集线器时，会送出特定的信号，并判断送来的信号，以决定是否能提供全双工的传输模式，在交换机这一边也由网卡送来的信号来判断对方是否能承受全双工的模式，这就是自动协调。自动协调是为了保有向下兼容性，全双工的网卡万一只连接到集线器时，可改成半双工的模式。5.3令牌环网络简介令牌环(Token-Ring)网络是由IBM在1970年开展的局域网技术。后来IEEE将它小幅度修改即成为IEEE802．5的标准。一、令牌环网络拓扑令牌环网络通常使用双绞线，起初是以环状拓扑的方式来布线。原始版的令牌环网络中每一部计算机必须连接2条电路，一条用来接收前一部计算机的信号，而另一条那么输出信号给下一部计算机，如此头尾相接成为一个环状的电路连接。二、令牌传递令牌环网络利用令牌传递(TokenPassing)来进展介质访问控制。它的作法如下：1．在令牌环网络中，每个工作站以固定的顺序，传递一个称为"令牌(Token)〞的帧，收到此令牌的计算机，如果需要传输数据，那么会检查令牌是否闲置。假设为闲置那么将数据填入令牌中，并设置为忙碌，接着将令牌传给下一部计算机。2．由于令牌已经设置为忙，所以接下来的工作站只能将帧传给下一部计算机。一直传到目的端时，目的端的计算时机将此令牌的容复制下来，并设置令牌为已收到，并传向下一部计算机。3．当令牌绕了一圈回到原来的来源端时，来源端在知道数据己被接收后，会去除令牌中的数据，接着将此令牌设置为闲置并传给下一部计算机，接下来的计算机又可以使用这个令牌来发送它要发的数据。令牌传递还能提供优先权的管理，具有较高优先等级的工作站能优先取得令牌。将各部计算机设置不同的优先等级，使因此，优先等级高的工作站能有较多的时机进展数据的传输。三、令牌环网络的设备令牌环网络可通过各种网络设备来扩大网络规模。以下介绍几种常用的设备：1、多工作站访问单元令牌环网络以MSAU(MulfiStafionAccessUnit，多工作站访问单元)作为集线器，连接网络上的计算机。MSAU实体连接方式为星型拓扑，但其部电路仍是以环状拓扑运作。2、网桥网桥两端的令牌环网络，分别传递两个不同的令牌。当令牌中数据的目的端在网桥的另一端时，令牌中的数据会通过网桥转送到另一端的空闲令牌中，以传输到另一端的计算机。3、交换机令牌环网络交换机与以太网交换机相当类似，可将根据目的地址，直接将帧中继到目的端，让令牌不必逐一通过网络上的每一台计算机。5.4AppleTaIk简介AppleTalk是苹果(Apple)计算机公司在80年代初期所开发的通讯协议组合，其主要目的是让局域网中的用户，能共享彼此的资源，包括文件、打印机等。AppleTalk可架构在以太网、令牌环网络、FDDI网络或是苹果计算机专属的LocalTalk网络上。一、LocalTalk简介1、LocalTalk的设计主要是以廉价、简单为出发点。2、LocalTalk一般使用双绞线，拓扑那么采取总线(Bus)的方式。二、CSMA／CA在LocalTalk中的介质访问方式使用CSMA／CA(CartierSenseMultipleAccess／CollisionAvoidance，载波检测多重访问肿突防止)，其运作方式说明如下：1．当有帧需要送出时，需等介质上持续400us(1us=10*秒)都没有信号之后，再等一小段随机时间。如果在这段时间中发现介质上有信号，那么整个过程重头再来，反之那么送出"要求发送〞信息包给目的端。2．送出后如果在200ps收到目的端返回的"发送许可〞信息包，那么表示完成Hand．shake(协调)的过程。Handshake成功后，会在200us开场送出帧。如果Handshake失败，那么重新同到步骤1。CSMAJCA利用Handshake来检测冲突。一旦Handshake成功，即可防止在传输帧时发生冲突。CSMA／CA使得网络的传输性能较差。但CSMA／CA所用的电路技术较为简单，因此可降低软件制造本钱。三、比拟三种局域网┏━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━┓┃局域网┃以太网┃令牌环网络┃LoealTalk┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃软件规格种类┃多┃少┃一种┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃设备本钱┃由┃高┃低┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃优先权管理┃无┃有┃无┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃使用桥接┃可┃可┃不可┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃带宽的利用率┃中┃高┃低┃┗━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━━━━━┛第六章广域网学习目标：了解了解关于广域网的一些根本概念2、了解广域网主干传输技术的物理层标准3、掌握广域网主干传输技术的数据链路层标准，比方帧中继、ATM4、了解ISDN了解远程控制与远程访问效劳了解虚拟专用网络本章重点：广域网主干传输技术的物理层标准广域网主干传输技术的数据链路层标准整体效劳数字网络ISDN远程控制与远程访问效劳虚拟专用网络(VPN)本章难点：远程控制与远程访问效劳讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集六讲授容：6.1广域网剖析一、常见的运行类型向提供连线效劳的电信公司租用广域网连线。〔专线〕二、末端用户与传输主干电信公司开放给群众租赁的线路通称为"专线〞(DedicatezlLine)或"租线〞(LeasedLine)。从连线用户到电信公司机房之间的广域网连线，我们通称为末端用户连线。电信公司机房之间的连接，我们那么称为传输主干连接。6.2广域网主干传输技术的物理层标准在众多广域网主干传输技术中属于物理层规格的有"T-Carrier〞与"SONET〞，运行围向上包含链路层的标准那么有"FrameRelay〞(帧中继)与"ATM〞(非同步传输模式)。一、T-CarrierAT&T公司开展T-Carrier(TrunkCarrier，主干传输媒体)传输技术，最初的目标是希望通过数字传输技术，在一条传输线路上传递多个即时语音通讯，所以便通过"分时多工〞(TimeDivisionMultiplexing，TDM)技术同时进展多道语音通话。模拟的语音信号经过取样过程转换成数字数据，再传递出去。二、SONET电信公司各自开展高速连线技术，使各种高速连线之间难以互通。为了顺利衔接各种不同的高速光纤连线，Bellcore(现今的Telcordia)公司推出了soNET(synchrollollsOpticalNETwork，同步光纤网络)传输标准，划分出各种OC(Optic址calTler，光学媒体)等级的光纤连线传输速率，让各家光纤连线互连时有参考的根据。6.3广域网主干传输技术的数据链路层标准一、帧中继1、帧中继(FrameRelay)是一种常见的数据交换通讯协议，通过可变动长度的帧来传递数据。2、帧中继不负责检查或修改数据传递过程的错误，这类工作改由更高层的通讯协议负责。3、多台帧中继路由器的互连，形成了传输距离更长且传输围更为广阔的大型帧中继公众网络，可以将更多远距离的局域网串联起来。二、非同步传输模式1、ATM(AsynchronousTransferMode，非同步传输模式)是另一种高速数据交换传输技术。ATM传输技术所采用的特殊帧称为"传输细胞〞(Cell)，即信元，是一种长度固定为53-byte的根本传输单位。2、ATM采用固定长度的信元(Cell)传递数据，不但数据的传输效率更高(传输延迟低)，还能够实现1-bit的错误修正功能。3、多台ATM网络交换机的互连，形成传输距离更长且传输围更为广阔高大型ATM公众网络，可以将更多远距离的局域网串联起来。〔不需路由器〕6.4整体效劳数字网络ISDN(IntegratedServicesDigitalNetwork，整体效劳数字网络，或称整合效劳数字网络)，原本目的，是将语音、数据和图像等多种不同效劳的数据传输，都整合到同一个数字线路上。一、lSDN的构造1、信道ISDN将可用来传输数据的传输线路称为信道。lSDN定义了6种不同信道，比拟常见的只有2种：B信道(BearerChannel)和D信道(DmaChannel)2、接口将不同的信道组合起来，就是一个可供用户使用的接口(Interface)，或者说是访问ISDN效劳的方式，目前常见接口有：BRI(BasicRateInterface)和PRI(PrimaryRateInterface)3、参考点与设备参考点有时也称为接口，为防止与BRI、PRI接口混淆，称为参考点，用来描述不同功能群组间的接口，或是边界(Boundary)。参考点共有R、S、T、U、V等5种。设备种类也可称为功能群组(FunctionalGroup)，指的是一组ISDN运行的程序，如将信息格式化、多工化等。ISDN将设备分为几类：见书p103ISDN的运行环境以及各参考点所代表的意义见书p104二、ISDN传输方式ISDN所用的传输方式称为281Q(2Binary，lQuatemary)，每个信号代表2位的数据，所以共有4种不同的表示方式。〔见书p104表6-5〕三、lSDN的优点1、ISDN的目的是要整合多种形式的效劳在同一线路上传输，多种效劳同时进展互不影响。2、快速连接3、支持PPPML(Point-to-PointProtocolMultilink)4、动态配置信道四、ISDN可视为将传统传输线路升级为数字化线路的操作，除了有2个B信道以及使用设备的不同外，其他都和使用类似。6.5远程控制与远程访问效劳一、远程控制(RemoteControI)通过数据传输连线操作远程计算机的功能，称做"远程控制〞(RemoteContr01)。二、远程访问效劳局域网外的用户假设要访问局域网网络资源，就得通过远程访问效劳(RemoteAccessService，RAS)。三、远程控制与远程访问的差异1、通过远程控制方式操作远程的计算机时，所下达的指令、所执行的程序，都是在远程受控制计算机上执行的。2、通过远程访问方式获取远程计算机上的资源时，所下达的指令、执行的程序，都是在客户端计算机上执行。6.6虚拟专用网络(VPN)一、虚拟专用网络可通过互联网之类的公共网络，连接远程的计算机或局域网。二、信道技术是虚拟专用网络的核心，常见的虚拟专用网络技术支持两种信道技术协议：PPTP与L2TP。三、虚拟专用网络在应用上可分为Point-to-LAN(单机对局域网)与LAN-to-LAN(局域网对局域网)两种第七章无线网络学习目标：了解无线局域网中所使用的传输技术2、了解无线通讯的规格3、了解homeRF、蓝牙技术、GSM&GPRS、WAP根本概念及原理本章重点：无线传输技术lEEE802.11蓝牙技术(Bluetooth)GPRSWAP(WirelessApphcafionProtocol，无线应用协议)本章难点：蓝芽技术的标准讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集七讲授容：7.1无线传输技术介绍无线网络的传输技术可分为两大类：光学传输和无线电波传输。目前以光为传输介质的技术有红外线(Infrared，IR)和激光(Laser)，利用无线电波传输的技术那么包括窄频微波(NarrowbandMicrowave)、直接序列展频(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)、跳频式展频(FrequencyHoppingSpreadSpectrum，FHSS)、HomeRF以及蓝芽(Bluetooth)等多项技术。一、以光为传输介质光作为传输介质，特性有两点：光无法穿透大多数的障碍物，就算穿透了也会出现折射和反射的情况。光的行进路径必须为直线，不过这点可以通过折射及反射的方式解决。1、红外线红外线传输标准制定目的是为了建立互通性佳、低本钱、低耗能的数据传输解决方案，目前几乎所有笔记本电脑都各有红外线通讯端口。红外线传输有3种模式：直接红外线连接(Direct-BeamIR，DB/IR)、反射式红外线连接(DiffuselR，DF/lR)、全向性红外线连接(OmnidireclionallR，Omni／IR)无线局域网中，红外线传输不受到重视的原因：传输距离太短及易受阻隔2、激光激光和红外线同属光波传送技术，激光无线网络的连接模式只有直接连接一种。几乎不会产生反射现象，在许多需要平安的连接环境中，激光极佳的选择。二、无线电波无线电波的穿透力强，全方位传输，不局限于特定方向，和光波传输相比拟之下，无线电波传输特别适合用在局域网。而且布线和维护线路的本钱可以省去。以无线电波作为传输介质的技术有窄频微波、直接序列展频、跳频式展频、HomeRF、Bluetooth7.2lEEE802.11IEEE802.11是无线网络的标准规格。在这份文档中，除了说明无线网络的标准外，还规了3种传输技术：直接序列展频(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)跳频式展频(FrequencyHoppingSpreadSpectrum，FHSS)红外线(Infrared，IR)直接序列展频1、直接序列展频是通过展频码(SpreadingCode)，也称为虚拟噪音码(PseudoNoiseCode，PNCode)，将原本窄频高能量的信号扩展为原本的数倍带宽，而且将能量变小，以低于背景杂音值(BackgroundNoise)，然后才把信号发送出去。当接收端收到此信号时，会再用展频码演算一次，将信号复原成窄频高能量，取得传送的信息。2、优点：抗干扰、防窃听二、跳频式展频跳频式展频是利用一个很宽的频带，将其细分成数十个小频道，然后把数据塞到频道上送出去，而且每次传送数据所使用的频道都不一样。更清楚地定义是：在一个很宽的频带，先由连线的两端协议好要使用哪些频道，然后轮流使用这些频道传送数据直接序列展频相比拟之下，速度慢，但是具有高容错能力。三、IEEE80211aIEEE802．11a是使用5GHz的频带，又称为U-NII(UnlicensedNationalInformationInfrastructure)频带。IEEE802lla所使用的传输技术为OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)，能更有效的防止干扰，并通过特殊的频道分割方式，到达更快速地传输性能。四、IEEE802lib是使用高速直接序列展频(HR／DSSS)的传输技术，利用2.4G7.3HOmeRFHomeRF(HomeRadioFrequency)：是由国际电信协会(InternationalTelemunica—fionUnion，ITU)所推行的一种家用无线网络标准，目的是为了提供一个低本钱、低性能，并可以同时传输语音和数据资料的家庭网络。一、HomeRF的标准HomeRF是以共享无线访问协议(SharedWirelessAccessProtocol)整合在一起传输。二、高速HomeRFHomeRF2．0的几个重要特点：传输速率最高达10Mb／s，也支持5Mb／s、16Mb／s和0．8Mb／s。兼容于HomeRF1．2的设备。耗电量比市面上任何无线设各还要低。同时最多可以有8个连线。7.4蓝牙技术(Bluetooth)一、什么是蓝牙技术1、蓝牙技术的目的：短距离、低功率、低本钱，且运用无线电波来传输的技术，通过这个标准，将所有信息设备互相连通2、蓝芽的功能蓝芽技术同时具备语音和数据通讯的能力，最高传输速率达1Mb／s，他的应用围包括：语音及数据资料的即时传输取代右形线路快速方便地网络连接3合1二、蓝芽技术的标准蓝芽抟输的围最远达10m，假设接上放大器那么可达100m，使用2．4GHz公用频带，采用的无线传输技术是跳频式展频，和IEEE802．11雷同，不过其跳跃的频率很高，每秒1600次。三、带宽恶霸当蓝芽开场发出无线电波时，整个频带就像是被它霸占了一样。这是导致蓝牙技术不能推广的重要原因。五、GSM&GPRS1、GSM:GSM是欧洲电信标准协会(EuropeanTelemunicationsStandardInstitute，ETSI)于1990年底所制定的数字移动网络标准，该标准主要是说明如何将模拟式的语音转为数字的信号，再通过无线电波传送出去。在GSM系统中，信号的传送方式和传统有线的方式一样，都采用电路交换(CircuitSwitch)的信息传输技术缺点：GSM数据传输的速度只有9．6Kb／s2、GPRSGPRS是建基于现有的GSM构造，将信息传输技术改变，以到达高速传输的功能。GSM采用的是电路交换技术。GPRS它采用的是报文分组交换(PacketSwitch)技术。六、WAPWAP(WirelessApphcafionProtocol，无线应用协议)：新一代的移动网络协议，通过WAP，手机可以访问互联网的信息。2、WAP的标准WAP的功能协议，但主要是用在无线通讯设备(这指的多为手机，但也可以是PDA之类的设备)上。在互联网里，采用的是超文本标记语言(HyperTextMarkupLanguage，HTML)，但在WAP上，那么是采用无线超语言(WirelessMarkupLanguage，WML)。WDP并非是要取代TCP／IP，而是为了让WAP能使用TCP／IP来访问互联网。3、WAP和GPRS的关系WAP主要是说明数据如何在无线通讯网络中传输，包括如何进展的操作，如何将数据压缩以减少带宽的损耗。以及如何在手机上正确的显示出所要求的信息。GPRS那么是GSM系统的扩展(或说是强化功能)，主要是把原本GSM系统只能用电路交换(CircuitSwitch)的信息传输方式，改为支持报文分组交换(PacketSitch)的传输模式，让传输的速度由GSM的9.6Kb／s跃升到GPRS的171.2Kb／s。第八章IP根底与地址学习目标：理解网络层的重要性理解ip协议、IP地址掌握ip地址的表示方法，等级了解关于子网的一些根底知识本章重点：IP根底与地址信息包的传递模式IP地址表示法子网网络地址翻译本章难点：子网信息包的传递模式讲授方式：面授课时分配：4思考题：习题集八讲授容：从本章开场后续三章将介绍网络层的协议。网络层负责引导数据包正确的通过网络，网络层的主要功能如下：≯定址(Addressing)：为网络设各决定名称或地址的机制。≯路由(Routing)：决定信息包在数个网络之间的传送路径。网络层中有很多协议，例如：TCP/IP的IP(InternetProtocol)-Netware的IPX(InternctworkPacketExchange)等。我们以大家最常见的IP为例，说明网络层的功能8-1IP根底与地址InteractProtocol(IP，互联网协议)是整个TCP~P协议组合的运作核心，也是构成互联网的根底。IP位于DoD模型的网络层(相当于OSI模型的网络层)．对上可载送传输层各种协议的信息，例如：TCP、UDP等；对下可将IP信息包放到链路层，通过以太网、令牌环网络等各种技术来传送。IP所提供的效劳大致可归纳为两项：>IP信息包的传送>IP信息包的分割与重组一、传送IP信息包IP是负责网络之间信息传送的协议，可将IP信息包从来源设备(例如：您的计算机)传送到目的设备(例如：教育部的效劳器)。要达成这样的目的，必须依赖以下两种机制：IP定址与IP路由器。lP定址：IP规定网络上所有的设备都必须有一个独一无二的iP地址(IPAddress)来识别,每个IP信息包都会记载目的设备的IP地址，信息包才能正确地送达目的地注意：IP地址与MAC的关系lP路由：传送IP信息包网络之间还必须有一定的传送机制，才能将IP信息包通过一个个的网络，送到目的地。此种传送机制称为lP路由。在IP路由的过程中，是由路由器负责选择路径，至于IP信息包那么是处于被动的状态。非连接式的传送特性：IP信息包传送时另一项很重要的特性，即是使用非连接式(Connecfioniess)的传送方式。〔例：邮局〕对应的有TCP即是使用连接式的传送方式二、分割与重组IP信息包IP必须将信息包放到链路层传送。IP信息包在传送过程中，可能会经过许多个使用不同技术的网络。所以路由器必须有IP信息包分割与重组(Fragmentation＆Reassembly)的机制，将过长的信息包加以分割，以便能在最大传输单位〔MTU〕较小的网络上传输。分割后的IP信息包，会由目的设备重组，恢复成原来IP信息包的模样三、IP信息包的构造一个IP信息包主要由两局部所组成：报头(Header)：记录有关IP地址、路由、信息包识别等信息。IPPayload：载送上层协议(例如：TCP、UDP等)的信息包。报头格式如以下图所示版本字段记录了数据报属于哪个版本的协议。IHL字段是IP分组头部长度字段。效劳类型字段使主机可以告诉子网它想要什么样的效劳。总长包括数据报中的所有信息〔头部和数据〕的长度。标识字段用来让目的主机判断新来的分段属于哪个分组，所有属于同一分组的字段包含有同样的标识值。紧跟着的是2个未用的位，然后是2个1位字段。DF代表不要分段。MF代表还有进一步的分段。除了最后一个分段外，所有的分段都设置了这一位。它是用来标志是否所有分组都已到达。分段偏移说明分段在当前数据报的什么位置。生命期字段是同一个用来限制分组生命周期的计数器。推荐以秒来计数，最长生命周期是255秒。协议字段便是说明将它送给哪个传输进程的。协议的编号在整个因特网上是全球通用的。头部校验和仅用来校验头部。源地址和目标地址指明了网络号和主机号。可选项是用来提供一个余地，以允许后续版本的协议中引入最初版本中没有的信息，以及防止为很少使用的信息分配头部位。8-2IP信息包的传递模式传送IP信息包时，来源地址只有一个，目的地址却可能代表单一或多部设备。根据目的地址的不同，区分为3种传递模式：单点传送、播送传送，以及多点传送。一、单点传送：一对一的传递模式。在互联网上传送的信息包，绝大多数都是单点传送的IP信息包二、播送传送：一对多的传递模式。由于某些协议必须通过播送来运作，例如：ARP(第9章会说明)，因此局域网会有不少的播送信息包三、多点传送(Multicast)多点传送是一种介于单点传送与播送传送之间的传送方式。多点传送也是属于一对多的传送方式，但是它与播送传送有很大的不同。播送传送必定会传送至某一个网络的所有设备，但是多点传送却可以将信息包传送给"一群〞指定的设备。同一个网络进展多点传送没有技术上的问题，假设要通过互联网，那么沿途的路由器必须都支持相关的协议。这是多点传送所面临的瓶颈。8-3IP地址表示法一、IP地址每个因特网上的主机和路由器都有一个IP地址，它包括网络号和主机号。没有也不允许两台机器有一样的IP地址。所有的IP地址都是32位的。为了方便起见，一般使用以下方式来转换这一长串的0／1数值：1首先以8Bits为单位，将32Bits的IP地址分成4段：I100101101001010ll00ll0l011011112将各段的二进制数值转换成十进制，再以"〞隔开以利阅读：11二、下一代IP协议IPv6现在使用的IP版本是IPv4，IPv6是IPv4的改进而不是革新。IPv4的一些有用特征被IPv6继承，不太有用的局部那么被舍去。按照IPv6规，从IPv4到IPv6的变更可分为以下几类：〔1〕扩大了寻址能力。IPv6中IP地址围由32位增加到128位。〔2〕简化了分组头格式。〔3〕改善了各种扩展与选项的支持。〔4〕增加了标签能力。〔5〕参加了审计与能力。8-4IP地址的等级IP地址包括网络地址和主机地址为了适合各种不同大小规模的网络需求，IP地址被分为A、B、C、D、E五大类，其中A、B、C类是可供Internet网络上的主机使用的IP地址，而D、E类是供特殊用途的IP地址。A类：A类的IP地址适合于超大型的网络B类：B类的IP地址适合于大、中型网络C类：C类的IP地址适合于小型网络D类：D类的NetworkID用于多点播送E类：这是一个用于将来扩展用的NetworkIDIP地址格式图关于IP地址说明如下：第A类地址格式允许最多有126个网络，每个网络可有1600多万个主机；第B类地址格式允许最多有16382个网络，每个网络可有65534个主机；第C类地址格式允许最多有200多万个网络，每个网络可有254个主机。网络号由网络信息中心NIC〔NetworkInformationCenter〕分配，以防止冲突。32位的网络地址通常用带点十进制标记法书写。在这种格式下，每字节以十进制记录，从0到255。例如，十六进制地址C0290614被记为0。最低的IP地址是，最高为55。值0和255有特殊的意义。值0表示本网络或本主机。值255表示一个播送地址，它代表网络中的所有主机。以0作为网络号的IP地址代表当前网络。这些地址可让机器引用自己的网络而不必知道其网络号〔但必须知道是哪一级网络，以确定用几个0〕。全部由１组成的地址代表部网络上的播送，通常是一个局域网。例如，代表网络号为20的一个A类网络，也可称之为是一个A类网络地址，55代表网络号为20的网络中的所有主机，也可称之为是一个A类播送地址。所有形如127.x.y.z的地址都保存作回路〔loopback〕测试。发送到这个地址的分组不输出到线路上，它们被部处理并当作输入分组。这一特性也用来为网络软件查错。在每一类地址中还有一些部保存的私有IP地址供用户的部局域网使用。如：10.x.y.z，172.16.y.z～172.31.y.z，192.168.y.z。用户在其部局域网中使用这些地址不会与因特网发生冲突。8.5子网一、1、一个网络上的所有主机都必须有一样的网络号。当网络增大时，这种IP编址特性会引发问题。可让网络部可以分成多个局部，但对外像任何一个单独网络一样动作，这些网络都称作子网。例如，如果我们原来用的是B类地址，当第二个局域网参加时，可将16位的主机号分成一个6位的子网号和一个10位的主机号，如以下图所示。这种分解法可以使用62个局域网，每个局域网最多有1022个主机。图将B类网分成假设干子网的一种方法2、在网络外部，子网是不可见的，因此分配一个新子网不必与NIC联系或改变程序外部数据库。当一个IP分组到达时，就在路由选择表中查找其目的地址，如果分组是发给远程网络的，它就被转发到表中所提供接口上的下一个路由器；如果是本地主机，它便被直接发送到目的地。如果目的网络没找到，分组就被转发到有更多扩大表的默认路由器。这一算法意味着每一个路由器仅需要保存其他网络和本地主机的记录，不必全记住所有〔网络，主机〕对，从而大大减少了路由表的长度。3、子网的技术，让原先只有3种等级的IP地址更加具有灵活性二、子网掩码1．利用子网掩码获得IP地址的NetworkID和HostID当TCP/IP网络上的主机相互通信时，可以利用子网掩码得知这些主机是否处在一样的网络区段，即NetworkID是否一样。2．利用子网掩码切割子网子网掩码的另一个作用就是将一个网络切割为几个以IP路由器连接的子网，如果单位有多个分散的网络，那么每个网络都需要有一个单独的NetworkID。8.6无等级的IP地址一、如果单位所申请的IP地址数不够使用，那么如何让公司部网络所有的计算机都能够使用TCP/IP协议来沟通，并连接到Internet并访问Internet上的资源呢？或者因为平安性的考虑，不让某些主机直接与外界沟通。利用无等级IP地址〔私有IP地址〕是一个较好的方法。在前面所介绍的IP属于公用IP地址，这些地址可以直接用来连接Internet，但是专用IP〔参见下表〕是不能直接对外的IP地址，只能够在公司部的Intranet〔企业部网〕中使用。无等级的IP地址表CIDR(超网)CIDR又称为超网(Supernet)，与子网是一体的两面，两者其实都是使用一样的概念与技术，只是在应用上略有不同，其概念差异如下：子网：利用子网掩码重新定义"较长〞的网络地址，以便将现有的网络加以分割成2、4、8、16等2幂方数的子网。超网：利用子网掩码重新定义"较短〞的网络地址，以便将现有2、4、8、16等2幂方数的网络，"合并"成为一个网络。8.7网络地址翻译"网络地址翻译"(NetworkAddressTranslation，NAT)机制，可以解决IP地址缺乏的问题，让许多台计算机可以共用一个合法的IP地址。一、网络地址翻译原理当使用专用IP地址的计算机对外传送口信息包，首先会送至具有网络地址翻译功能的路由器，并在此将IP信息包的来源地址，从专用地址转为合法的IP地址后，再送到外界。IP信息包从外界送入时，网络地址翻译会先判断信息包目的地，然后将目的地址从合法的IP地址转为私人地址，再送到局域网。当局域网许多部计算机的专用地址都对应到同一个IP地址时，网络地址翻译机制主要是通过客户端TCP／UDP连接端口哪个IP信息包该送给哪一台计算机。换言之，只有使用TCP／UDP协议的应用程序才能通过网络地址翻译与外界连接。二、考前须知1、无法使用某些加密协议2、增加效劳器的运算负担3、文外界主动访问时，设置较为复杂第九章ARP与ICMP学习目标：了解ARP与ICMP两种协议的作用及运作方式了解ARP与ICMP的工具程序本章重点：地址分辨协议〔ARP〕ARP工具程序ICMP〔InternetControlMessageProtocol〕本章难点：ARP工具程序ICMP〔InternetControlMessageProtocol〕讲授方式：面授,实验课时分配：2+2思考题：习题集九讲授容：除了用于数据传送的IP协议外，因特网还有多个用于网络层的控制协议，包括ICMP，ARP，RARP以及BOOTP。本章主要介绍有关ARP与ICMP的容。9.1ARP简介一、地址分辨协议〔ARP〕虽然因特网上的每个机器都有一个或多个IP地址，却不能真正用它们来发送分组，因为主机名和IP地址都是逻辑地址，数据链路层硬件不能识别它们。如今，大多数主机都是通过一个只识别局域网地址的网络接口卡连上局域网的。例如，每个出厂的以太网卡都有一个48位以太网地址。以太网卡的生产商向一个权威机构申请一大批地址，以保证没有两个一样地址的网卡，防止当两个网卡用于同一个局域网时出现冲突。这些网卡发送和接收基于48位的以太网地址的帧，它们完全不知道32位IP地址。真正通信时是要使用物理地址经过物理网络〔如以太网〕来完成的，那么，IP地址如何映射到数据链路层的物理地址上。地址分辨协议〔ARP，AddressResolutionProtocol〕就是用来将IP地址翻译成物理网络地址的。当应用程序把IP分组交给网络接口驱动程序时，由接口驱动程序完成IP地址到物理地址的映射请求，假设在本地映射表中找不到，该接口驱动程序就播送一个ARP分组给本地网所有主机。这时网络上所有支持ARP的主机便会收到ARP请求分组，但是只有ARP分组中IP地址和自己的IP地址一致的主机才会响应，将它的物理地址告诉给请求者。值得注意的是，ARP只适应于具有播送功能的网络，如以太网，不适应点到点网络。ARP是TCP/IP协议的一局部，它一般由TCP/IP核来完成，用户和应用程序不直接与ARP打交道。几乎因特网上的每台机器都运行它。二、ARP运作的方式：整个过程是由ARP请求(ARPRequest)与ARP应答(ARPReply)两种信息包所组成。由于ARP在解析过程中，ARP请求信息包为以太网播送信息包，即ARP请求无法通过路由器传送到其他网络。因此ARP仅能解析同一网络的MAC地址，无法解析其他网络的MAC地址。三、ARP与IP路由由于ARP只能解析同一网络的MAC地址，因此，在整个IP路由过程中，会出现屡次的ARP地址解析，见以下图：四、ARP高速缓存可以对ARP进展各种优化以使其更有效率。例如高速缓存的设计，一旦某机器运行ARP，它便将映射结果缓存起来，以备后用。下一次与同一机器联系时，就可以直接在其缓存中找到映射关系，因此不需再发一次播送。实际上，所有以太网上的机器都可以将这一映射结果参加到自己的ARP缓存中。当以太网卡撤除并换上新卡〔新以太网地址〕时，为了使地址映射可变，ARP缓存区中的项每过几秒钟就会刷新一次。9.2ARP工具程序大局部操作系统都会提供ARP工具程序。以下介绍2种ARP工具程序：Win_dows98的ARP．EXE与Linux的ARPWATCH。一、ARP方便用户查看与编辑ARP高速缓存的容。ARP．EXE主要提供3项功能，说明如下。1、查看目前记录。语法：arp-a2、添加记录在ARP高速缓存中添加一条静态记录。语法：arp-s[IP地址][MAC地址]删除记录删除ARP高速缓存中制定的记录。语法：arp–d[IP地址]二、ARPWATCHLinux的ARPWATcH可检测与记录局域网中的ARP信息包，并通过电子将结果报告给管理员，或直接将结果显示在屏幕上执行arpwatch后，假设检测到新的ARP记录，即通过电子来报告2、假设要直接在屏幕上显示结果，执行：arpwatch-d9.3ICMP简介因特网的操作被路由器严密监视。当发生意外事故时，这些事件由ICMP〔InternetControlMessageProtocol〕报告，它也可以用来检测因特网。以下图中列出了最重要的ICMP消息类型。每个ICMP消息类型都被封装于IP分组中。主要的ICMP消息类型9.4ICMP工具程序大局部操作系统都会提供一些ICMP工具程序，方便用户测试网络连线状况。以下以Windows98为例，介绍数种常见的ICMP工具程序一、1、PING工具程序可用来发出ICMP响应请求信息包。网管人员可利用PING工具程序，发出响应请求给特定的主机或路由器，以诊断网络的问题。2、利用PING来诊断网络问题具体步骤如下：ping127．0．0．1主要是用来测试TCP／IP协议是否正常运作。ping本机IP地址假设步骤1中本机TCP/lP设置正确，接下来可试试看网络设备是否正常。假设网络设备有问题(例如：旧式网卡的IRQ设置有误)，那么不会响应。ping对外连接的路由器就是PING"默认网关〞的IP地址。假设成功，代表部网络与对外连接的路由器正常。．ping互联网上计算机的IP地址随便找一台互联网上的计算机，PING它的IP地址。如果有响应，代表IP设置全部正常。ping互联网上计算机的网址您可以随便找一台互联网上的计算机，PING它的网址，例如：．Sina．．〔Sina的效劳器)。如果有响应，代表DNS设置无误。3、PlNG的语法与参数PING的语法如下：PING[参数][网址或Ip地址]表9-1PING的参数参数意义-a行执行DNS反向查询(由IP地址查出FQDN，详见第12章)，默认不会执此查询。-i<存活时间>设置IP信息包的存活时间，默认为32。-n<次数>．每次执行时，发出响应请求信息包的数目，默认为4次。-t持续发出响应请求直到按ctrl+