计算机网络课件4

计算机网络

第1章计算机网络概述

计算机网络是计算机技术和通信技术紧密相结合的产物，始于20世纪50年代，在信息

社会起着举足轻重的作用。其发展不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术的水平，同

时也是衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。

本章主要讲述计算机网络的基础知识、网络类型与特点、网络拓扑结构及网络通信协议。

1.1计算机网络的基础知识

1.1.1计算机网络的发展

经历了三个阶段：

1.具有通信功能的批处理系统。

2.具有通信功能的多机系统。

3.计算机网络系统。

1.1.2计算机网络的定义

凡将地理位置不同，并具有独立功能的多台计算机系统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在网络中资源共享的系统，称之为计算机网络系统。

1.1.3计算机网络系统的组成

计算机网络系统由网络硬件和网络软件两部分组成。

1.硬件设备

（1）服务器（2）网络工作站（3）网络接口卡（4）通信介质

2.网络软件（1）网络操作系统（2）网络协议软件

1.1.4计算机网络的主要用途

（1）共享资源（2）数据通信（3）分步式数据处理

1.2计算机网络的类型与特点

1.2.1计算机网络的类型

＞按信息传输距离的长短划分：局域网、广域网

＞按配置划分：同类网、单服务器网、混合网

＞按对数据组织方式划分：分步式网络系统、集中式网络系统、分布集中式网络系统

＞按通信传播方式划分：点对点传播方式网、广播式传播结构网

1.2.2计算机网络的特点

1.数据通信2.自治性3.建网周期短4.成本低5.对技术要求不高

1.3计算机网络拓扑结构

1.3.1拓扑的概念

拓扑——抛开网络的具体设备，把工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中

的传输介质抽象为：“线”。这样从拓扑学的观点看计算机网络系统，从几何图形中抽象出

网络系统的具体结构。采用这种方法抽象出的网络结构为计算机网络的拓扑结构。

1.3.2基本术语

L节点：节点就是网络单元，是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和

数据终端设备。

2.链路：链路是两个节点间的连线。

3.通路：通路是从出发信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。

1.3.3常见的网络拓扑结构

1.总线结构2.环型结构

3.星型结构4.网状结构

1.4计算机网络通信协议

1.4.1协议的定义与组成

1.协议的定义：协议指连网和通信技术中正式规定的技术规范，它定义了数据发送和接

收工作中必须的过程。协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。

2.协议的组成：网络协议主要由语法、语义和同步3个要素组成。

3.协议的特点：网络系统的体系结构是有层次的，通信协议也被分为多个层次，在每个

层次内又可分成若干子层次，协议各层次有高低之分。

1.4.2开放式系统互连参考模型OSI

1.OSI的分层结构

OSI参考模型定义了不同计算机互连标

准的框架结构，得到国际上的承认。在OSI

模型中，下一层为上一层提供服务，而各层

内部的工作与相邻层是无关的。

2.OSI模型各层之间的关系

(1)物理层：物理层是OSI模型的最低层，是建立在通信介质基础上的，实现设备之

间的物理接口。

(2)数据链路层：数据链路层负责从网络向物理层发送数据帧，数据帧是存放数据的有

组织的逻辑结构。在接收端，将来自物理层的比特流打包为数据帧。

(3)网络层：负责信息寻址和将逻辑地址和名字转换为物理地址。

(4)传输层：传输层确保报文无差错、有序、不丢失、无重复地传输。传输层提供数据

流控制和错误处理，以及与报文传输和接收有关的故障处理。

(5)会话层：会话层允许不同计算机上的两个应用程序建立、使用和结束会话连接。会

话层也执行以安全性等功能，允许两个应用程序跨网络通信。

(6)表示层：确定计算机之间交换数据的格式，可称其为网络转化器。

(7)应用层：应用层为OSI模型的最高层，是应用程序访问网络服务的窗口。应用层处

理一般的网络访问、流量控制和错误恢复。

1.5计算机网络的主要性能指标

1.5.1带宽

带宽的本来意思是指某个信号具有的频带宽度，单位是Hz、KHz、MHz,相当于频率的概

念。对于数字信道，带宽是指在一个信道上能够传送的数字信号的速率，即数据率或比特率,

有时也叫吞吐量。所用带宽的单位是比特每秒(bit/s)。常见的带宽的单位有Kbit/s、Mbit/s、

Gbit/s、Tbit/s0

1.5.2时延

时延(Delay或Latency)是指一个报文或分组从网络的一端传送到另一端所需要的时

间。它由传播时延、发送时延、排队时延组成。

1.5.3服务质量

服务质量的英文全称为"QualityofService",缩写为QoS。QoS是网络的一种安全机

制，是用来解决网络延迟和阻塞等问题的一种技术。

QoS具有分类、标注和优先级设置3的功能。

1.分类：分类是指具有QoS的网络能够识别哪种应用产生哪种数据包。通过分类，网络

能确定对特殊数据包要进行的处理。

2.标注：在识别数据包之后，要对它进行标注，便于其他网络设备方便地识别这种数据。

3.优先级设置：确保较高优先级的业务可以在不受较低优先级业务的影响下通过交换机。

1.6多用户系统和分布式计算机系统

1.6.1多用户系统

传统的连机多用户系统是由一台中央处理机和多台终端通过通信控制器连接在一起，构

成多用户系统。在多用户系统中，所有终端计算机上的资源是不能提供给网上共享的，只有

中央处理机上的资源才能被网络系统共享。

1.6.2分布式计算机系统

分布式计算机系统是一种多处理器的计算机系统，各处理器通过互连网络构成统一的系

统。

1.6.3网络计算

＞移动计算：移动计算包括移动计算网络和移动Internet。移动计算网络是指主机或

局域网可在网中漫游，它支持通话、寻呼信息、高速数据与视频的多媒体业务，是

实现个人通信的重要途径。

＞网络并行计算：并行计算是使用多个CPU或者计算机来协同工作的计算模式。并行

计算的结构可以是上千个CPU组成的大型并行计算机，也可以是由网络互联的多台

计算机组成的虚拟超级计算机。

＞机群计算：机群计算的主要思想是将一些主机连接起来，通过网络互联，使得计算

机硬件、操作系统、中间件软件、各种系统管理软件有机结合起来，从而获得较高

的性能价格比。

＞网格计算：网格计算(gridcomputing)的目标是将广域网上一些计算资源、数据

源和其他设备等互联，形成一个大的可相互利用、合作的高性能计算网，用户可以

像登录一台超级巨型机一样使用它。

1.6.3分布式数据存储模式

1.RAID技术

RAID是RedundantArrayofIndependentDisks的缩写，中文意思是“独立磁盘冗余

阵列”，有时也简称磁盘阵列（DiskArray）oRAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）

按不同的方式组合起来形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和

提供数据备份技术。

2.网络存储

>存储区域网络SAN：存储区域网络（StorageAreaNetwork,SAN）允许服务器在共

享存储装置的同时仍能高速传送数据。

>网络连接存储NAS：网络连接存储（NetworkAttachedStorage,NAS）它是把计算机

的一些不需要的外部设备去掉，只留下主机和存储设备。它是一种特殊的专用数据

存储服务器，包括存储器件和内嵌系统软件，可提供跨平台文件共享功能。

3.网络数据的备份与恢复

>数据恢复：通过数据库软件的容错和自动恢复功能，服务器主机双机热备份，同时

通过建立容灾系统保证数据的安全性。双机热备份和容灾系统的目的在于保证系统

数据和服务的“在线性”，即当系统发生错误时，仍然能够正常地向网络系统客户

提供数据和服务，以使系统不致停顿。

>数据备份：备份就是“将在线数据转移成离线数据的过程”。其目的在于应付系统

数据中的逻辑错误和历史数据保存。

习题：

一、名词解释

1.什么是计算机网络？

2.什么是协议？

3.什么是拓扑结构？

4.什么是分布式计算机系统？

5.什么是RAID?

二、填空题

1.计算机网络的拓扑结构主要有、、、和o

2.RAID通常分为、、、和o

3.QoS的功能有：、和o

4.RAID级别的选择有3个主要因素：、和o

三、选择题

1.计算机网络最突出的优点是（）。

A.精度高B.内存容量大C.运算速度快D.共享资源

2.在组建广域网时，经常采用的拓扑结构是（）。

A.星型B.网状C.环型D.总线型

3.计算机网络按其所涉及范围的大小和计算机之间互连的距离，其类型可分为（）。

A.局域网、广域网和混合网B.分布的、集中的和混合的

C.局域网和广域网D.通信网、因特网和万维网

4.网络存储的类型有（）。

A.SNAB.INASC.SAND.IDE

5.下列哪个选项不是QoS分类方法（）o

A.协议B.目的IP地址C.源IP地址D.TCP和UDP端口号

四、简答题

1.什么是网络操作系统与一般操作系统有什么区别？

2.计算机网络是由什么组成的？

3.0SI模型及各层之间的关系是什么？

4.计算机网络有哪些特点？

5.如何选择网络拓扑结构？

答案：

一、名词解释

1.计算机网络：凡将地理位置不同，并具有独立功能的多台计算机系统通过通信设

备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现在网络中资源共享的系统，称之

为计算机网络系统。

2.协议：协议指连网和通信技术中正式规定的技术规范，它定义了数据发送和接收

工作中必须的过程。协议规定了网络中使用的格式、定时方式、顺序和检错。

3.拓扑结构：采用点和线表示网络节点设备和通信介质方法抽象出的网络结构称为

计算机网络的拓扑结构。

4.分布式计算机系统：是一种多处理器的计算机系统，各处理器通过互连网络构成

统一的系统。

5.RAID：独立磁盘冗余阵列，简称磁盘阵列，是一种把多块独立的硬盘按不同方式

组合起来形成一个硬盘组，从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份

技术。

二、填空题

1.总线型、环型、星型、树型、网状

2.RAIDO,RAIDKRAID10、RAID3、RAID5

3.分类、标注、优先级设置

4.可用性、性能、成本

三、选择题

1.D2,B3.C4.C5.B

四、简答题

1.网络操作系统（N0S）,是网络的心脏和灵魂，是向网络计算机提供网络通信和网络资

源共享功能的操作系统。它是负责管理整个网络资源和方便网络用户的软件的集合。

由于网络操作系统是运行在服务器之上的，所以有时我们也把它称之为服务器操作

系统。网络操作系统与运行在工作站上的单用户操作系统（如WIND0WS98等）或多

用户操作系统由于提供的服务类型不同而有差别。一般情况下，网络操作系统是以

使网络相关特性最佳为目的的。如共享数据文件、软件应用以及共享硬盘、打印机、

调制解调器、扫描仪和传真机等。一般计算机的操作系统，如DOS和OS/2等，其目

的是让用户与系统及在此操作系统上运行的各种应用之间的交互作用最佳。

2.计算机网络系统由网络硬件和网络软件两部分组成：

(1)硬件设备：服务器、网络工作站、网络接口卡、通信介质

(2)网络软件：网络操作系统、网络协议软件

3.OSI模型各层之间的关系

(I)物理层：物理层是OSI模型的最低层，是建立在通信介质基础上的，实现设备

之间的物理接口。

(2)数据链路层：数据链路层负责从网络向物理层发送数据帧，数据帧是存放数据

的有组织的逻辑结构。在接收端，将来自物理层的比特流打包为数据帧。

(3)网络层：负责信息寻址和将逻辑地址和名字转换为物理地址。

(4)传输层：传输层确保报文无差错、有序、不丢失、无重复地传输。传输层提供

数据流控制和错误处理，以及与报文传输和接收有关的故障处理。

(5)会话层：会话层允许不同计算机上的两个应用程序建立、使用和结束会话连接。

会话层也执行以安全性等功能，允许两个应用程序跨网络通信。

(6)表示层：确定计算机之间交换数据的格式，可称其为网络转化器。

(7)应用层：应用层为OSI模型的最高层，是应用程序访问网络服务的窗口。应用

层处理一般的网络访问、流量控制和错误恢复。

4.计算机网络特点：

(1)数据通信(2)自治性(3)建网周期短(4)成本低(5)对技术要求不高

5.网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。网络拓扑结构对网络采

用的技术、网络的可靠性、网络的可维护性和网络的实施费用都有重大的影响。在选择

拓扑结构时，主要考虑的因素有：安装的相对难易程度、重新配置的难易程度、维护的

相对难易程度、通信介质发生故障时受到影响的设备的情况等。

第2章Internet/Intranet概述

Internet（互连网，又称因特网）是一种计算机网络的结合，以TCP/IP（Transmission

ControlProtocol/InternetProtocol:传输控制协议/网际协议）协议进行数据通信，把世

界各地的计算机网络连接在一起，进行信息交换和资源共享。

本章主要介绍Internet的基本概念，了解Internet的由来、现状与发展过程，认识

Internet的基本应用范围掌握Internet的基本原理等。

2.1Internet的基础知识

2.1.1Internet的基本概念

Internet是建立在一组共同协议之上的路由器和线路的物理集合，或者是一组可共享的

资源集，甚至可以被认为是网间互连和互相通信的方法。

2.1.2Internet的发展历史

>1969年：Internet的形成阶段，主要用做网络技术的研究和试验。

>1983年：进入Internet的实用阶段，在美国和一部分发达国家的大学和研究部门中

得到广泛使用。

>1986年：NSF利用TCP/IP协议在5个科研教育服务超级电脑中心的基础上建立了

NSFnet广域网，以使在全美国实现资源共享。

>1989年：由CERN开发成功的WWW,为Internet实现广域网超媒体信息截取/检索奠

定了基础。从此，Internet开始进入迅速发展时期。

>1993年：NCSA发表的Mosaic以其独特的GUI赢得了人们的喜爱，紧随其后的网络

浏览工具Netscape的发表，以及WWW服务器的增长，掀起了Inteniet应用新的高

潮。

2.1.3Internet的应用

>远程登录（Telnet）：远程登录是指在网络通信协议telnet的支持下，使用户的计

算机暂时成为远程计算机终端的过程。一经登录后，在个人计算机与远程主机之间

建立在线连接，用户便可以实时使用远程计算机对外开放的全部资源。

>电子邮件（E-mail）：电子邮件是Internet上应用范围最为广泛的服务，它是通过

连网计算机与其它用户进行联络的快速、高效、廉价的现代化通信手段。

>文件传输（FTP）：文件传输是指在不同计算机系统间传输文件的过程，FTP:（文件

传输协议）是传输文件使用的协议。

>电子公告板（BBS）：BBS是Intemet上的电子公告板系统，BBS上开设了许多专题，

供感兴趣的人士进行讨论、交流等活动。

>全球信息网（WWW）：WWW是分布式超媒体系统，是融合信息检索技术与超文本技术而

形成的使用简单、功能强大的全球信息系统，也是基于Internet的信息服务系统。

2.1.4中国Internet的建设与发展

1.中国Internet的建设与发展历史

>1983年：我国于1983年第一次与国外计算机和网络进行通信，从此拉开了中国

Internet建设的帷幕。

>1986年：北京计算机应用技术研究所开始与国际联网，建立了中国学术网络。

>1989年：开始了中国国家计算与网络设施（NCFC）高技术信息基础设施项目的建设。

>1990年：CANET向InterNic申请注册了我国的最高域名“cn”.

>1993年：由国家计委投资、教育部主持的中国教育与科研计算机网络（CERNET）开

始进入规划阶段。

>1994年：由邮电部投资建设的中国公用计算机互联网CHINANET开始启动，1996年

该网经过联调测试后模拟开通，正式投入运行。

>2000年：CERNET的信息服务中心CERNIC在国内率先提供IPv6地址分配服务。

>2001年：中国十大骨干互联网签署了互联互通协议。

>2003年：国务院正式批复启动“中国下一代互联网示范工程”一CNGI

2.中国Internet的现状

（1）上网用户数（2）上网计算机数（3）国际出口带宽

（4）IPv4地址数（5）IPv6地址数

2.1.5信息化建设——金字工程

金桥工程：即国家公用经济信息网络。是中国信息高速公路的主体。

金关工程：即国家经济贸易信息网络工程。是金桥工程的•期工程。

金卡工程：即电子货币工程。是一项推广信用卡及其应用的社会工程。

2.1.6Intranet的基本概念

1.Internet的基本概念：Internet是基于Internet的TCP/IP协议，使用WWW工具，

采用防止外界侵入的安全措施，为企业内部服务，并有连接Intemet功能的企业内部网络。

2.Internet的特点

>Intranet是根据企业内部的需求而设置的，它的规模和功能是根据企业经营和发展

的需求确定的。

>Intranet必须方便地和外界连接，尤其是和Internet的连接。

>Intranet采用TCP/IP协议及相应的技术和工具，是一个开放的系统。

>Intranet根据企业的安全要求采取设置防火墙、安全代理等措施，以保护企业内部

的信息安全，防止外界侵入。

>Intranet广泛使用WWW的工具，使企业员工和用户能方便地浏览和采掘企业内部的

信息以及Intranet的丰富的信息资源。

3.Intejrnet的应用：电子邮件、信息发布系统、企业快报、系统用户手册、新闻组等。

2.1.7下一代互联网

>Internet?：Internet2是指由美国120多所大学、协会、公司和政府机构共同努力

建设的网络，它的目的是满足高等教育与科研的需要，开发下一代互联网高级网络

应用项目。但在某种程度上，Internet2已经成为全球下一代互联网建设的代表名词。

>CNGI：中国下一代互联网CNGI工程由8个部委联合发起，并经国务院批准启动，计

划投入经费14亿元人民币，于2005年底前建成一个由多运营商参与，覆盖全国的

世界最大的IPv6示范网。CNGI项目的启动，标志着中国政府作为国家战略全面推动

和加速IPv6产业发展已经明确。

>CERNET2：即第二代中国教育和科研计算机网，是“中国下一代互联网示范工程

CNGI”中最大的核心网和唯一学术网。

2.2Internet的基本技术

2.2.1Internet的体系结构

1.Internet体系结构的特点

(1)对用户隐蔽网络的底层节点，Internet用户不必了解硬件连接的细节；

(2)不指定网络互联的拓扑结构，尤其在增加新的网络时不要求全互连或严格的星形

连接；

(3)能通过各种网络收发据；

(4)网络的所有计算机共享一个全局的标识符；

(5)用户界面独立于网络，即建立通信和传输数据的--系列操作与低层网络技术和信

宿机无关。

2.应用TCP/IP技术实现网络互连

Internet通过TCP/IP技术实现互联。TCP/IP技术实质上是在低层网络技术与高层应用

程序之间增加一个中间软件层，以屏蔽和抽象硬件细节，这样互联的网络变以一个一致性的

大网的面目出现。

3.使用中间计算机实现网关

Internet中各种网络之间的连接是借助中间计算机实现的。在Internet中，中间计算

机就叫做Intemet网关，两个网络经网关互联。

2.2.2TCP/IP协议

1.TCP/IP协议的基本概念

TCP/IP是Internet采用的协议标准，也是全世界采用的最广泛的工业标准。实际上

TCP/IP是一个协议系列，包含了100多个协议，用来将各种计算机和数据通信设备组成计算

机网络。

2.TCP/IP协议簇

在TCP/IP协议簇中，IP与TCP一起，组成了TCP/IP协议簇的核心。

(1)网际协议(IP)

网际协议是第三层主要的协议，是Internet最基本、最重要的协议，通常缩写为IP。

IP负责将数据单元从一个节点传到另一个节点。

IP提供了三个基本功能：

第一是基本数据单元的传送，规定了通过TCP/IP网的数据的格式；

第二是IP软件执行路由功能，选择传递数据的径；

第三是确定主机和路由器如何处理分组的规则，以及产生差错报文后的处理方法。

(2)地址转换协议(ARP)和反向地址转换协议(RARP)

在Internet中，目的地址是靠IP规定的地址来确定的。由于MAC地址与IP地址之间没

有直接关系，因此需要通过IP协议簇中另外两个协议动态地发现MAC和IP地址的关系，这

两个协议为：ARP(地址转换协议)和RARP(反向地址转换协议)。

(3)传输控制协议(TCP)

传输控制协议(TCP)是为了解决Internet上分组交换通道中数据流量超载和传输拥塞

的问题而设计的，使数据传输和通信更加可靠。TCP负责将数据从发送方正确地传递到接收

方，是端到端的数据流传送。

(4)用户数据协议(UDP)

UDP的报头格式只有源端口、目的端口、长度和校验和。它采用无连接的方式向高层提

供服务，与远方的UDP实体不建立端对端的连接，而将数据报送上网络或者从网络上接收数

据，它不保证数据的可靠投递。

OSI参考模型TCP/IP协议RJ

3.TCP/IP协议与OSI参考模型间的对应关系应用层

4.TCP与IP协同工作表小层FTP.Telnet.SMTP.NFS

会话层

IP提供了将数据分组从源计算机传送到目的计传输层TCP,IDP

而络展

算机的方法，TCP提供了解决数据在Internet中传IP,ICMP

敷据的路层ARP.RARP

送丢失数据报、重复传送数据报和数据报失序的方物理层

法，从而保证了数据的可靠传输。(IP提供了灵活性，TCP提供了可靠性。)

5.高层协议与TCP/IP连接

在TCP/IP协议簇中包含了许多高层协议提供的非常广泛的应用。如网络管理、文件传输、

终端仿真、电子邮件等。0~255的端口号称为公用端口号，许多操作系统将这些端口号当作

受保护的固定端口号。这些端口号只能被具有特殊操作系统权限的进程使用，剩余的端口才

能被普通的进程使用。

2.2.3IP地址

1.IP地址的组成

IP地址是一个32位的二进制无符号数，为了表示方便，国际通行一种“点分十进制表

示法”：即将32位地址按字节分为4段，高字节在前，每个字节用十进制数表示出来，并且

各字节之间用隔开。

IP协议的地址通常划分成两部分或者三部分：指定网络的地址，指定子网的地址，指定

主机的地址。

2.IP地址的类型

IP协议的寻址方式支持五种不同的网络类型，地址格式的最左边的一个或多个二进制位

通常用来指定网络的类型。

(1)A类网络地址：最高位为0主要是为大型网络而设计的，它提供的网络地址字段的

长度仅仅为7个二进制位，主机地址字段的长度达到24个二进制位，其格式为：

nnn.hhh.hhh.hhh(001.hhh.hhh.hhh~127.hhh.hhh.hhh)

(2)B类网络地址：最高位为10,分别为网络地址字段和主机地址分配了14个和16个

二进制位，这种分配方式在网络地址和主机地址之间提供了一种很好的组合，其格式为：

nnn.nnn.nnn.hhh(128.001.hhh.hhh〜191.254.hhh.hhh)

(3)C类网络地址：最高位为110,分别为网络地址字段和主机地址分配了22个和8个

二进制位，这种分配方式在很大程度上限制了同--网络中所能容纳的主机数目，其格式为：

nnn.nnn.nnn.hhh（192.000.001.hhh~223.255.254.hhh）

（4）D类网络地址：四个最高的二进制位按顺序分别设置为1110,在RFC1112中规定，

即将其留作IP多路复用组使用，如224.0.0.5和224.0.0.6分配给了0SPF。

（5）E类网络地址：按IP协议规定也是留做将来使用，其中4个最高的二进制位按顺

序分别设置为1111。

3.子网

如果网段内的主机数目不多，可以用主机的某些地址把网段划分成更小的单元，即子网。

4.子网掩码

子网掩码使用了与IP地址相同的格式和表示方法，它将IP地址格式中除了被指定为主

机地址之外的所有二进制位均设置为lo

2.2.4域名

IP地址用数字表示不易记忆，TCP/IP为人们方便记忆而设计了一种字符型的计算机命名

机制，便形成了网络域名系统。

1.计算机的命名

给计算机命名基于以下三个因素：（1internet允许每个用户为计算机命名。（2）Internet

允许用户输入计算机名字。（3）Internet提供了一种将计算机的名字翻译成计算机地址的服

务。

2.域名系统的结构

域名系统的结构是层次型的，域下面按领域又分子域，子域下面又有子域。在表示域名

时，自右到左越来越小，用分开。一个计算机也可以命名，称为主机名。在表示一台计

算机时把主机名放在其所属域名之前，用圆点分隔开，就形成了主机地址，便可以在全球范

围内区分不同的计算机了。一台计算机的全名应是局部名字后跟一个点号，再后面是其公司

或组织的名字。为了防止重名，Internet的命名机制给出了用户所属组织的类型的约束名字。

计算机名由三部分组成，局部名、组织名和组织类型名。

3.域名系统与IP地址的关系

>域名系统与IP地址有映射关系，它也实行层次型管理。在访问一台计算机时，既可

用IP地址表示，也可用域名表示。

>一般情况下，一个域名对应一个IP地址，但并不是每个IP地址都有一个域名和它

对应，对于不需要他人访问的计算机只有IP地址，没有域名。还有时一个IP地址

对应几个域名。

4.域名服务器（DNS）

DNS实际上是一个服务器软件，运行在指定的计算机上，完成域名——IP地址的转换。

2.2.5网络地址翻译技术

接入Internet受到IP地址的许多限制。NAT（网络地址）翻译解决问题的办法是：在

内部网络中使用内部地址，通过NAT把内部地址翻译成合法的IP地址，在Internet上使用。

NAT有三种类型：静态NAT、NAT池和端口NAT。

1.NAT池：使用NAT池，可以从未注册的地址空间中提供被外部访问的服务，也可以从

内部网络访问外部网络，而不需要重新配置内部网络中的每台机器的IP地址。采用

NAT池意味着可以在内部网中定义很多的内部用户，通过动态分配的办法，共享外部

IP地址。

2.使用PAT：PAT在远程访问产品中得到了大量的应用，特别是在远程拨号用户使用的

设备中。PAT可以把内部的TCP/IP映射到外部注册IP地址的多个端口上。

3.基于NAT的负载平衡：路由器或其他NAT设备把需要负载平衡的多个IP地址翻译成

一个公用的IP地址，每个TCP连接被NAT送到一个IP地址，而后续的TCP连接则被

NAT送到下一个IP地址。真正实现了负载平衡。

2.2.6动态主机配置协议

动态主机配置协议（DHCP）是在TCP/IP网络上使客户机获得配置信息的协议，它是基于

BOOTP协议，并在BOOTP协议的基础上添加了自动分配可用网络地址等功能。

DHCP向网络主机提供配置参数，它由两个基本部分组成：一部分是向网络主机传送专用

的配置信息，另•部分是给主机分配网络地址。

2.2.7IP组播技术

在Internet上实现的视频点播（VOD）、可视电话、视频会议等音视频业务有着数据量大、

时延敏感性强、持续时间长等特点。因此采用最少时间、最小空间来传输和解决视音频业务

所要求的网络利用率高、传输速度快、实时性强的问题，就要采用不同于传统单播、广播机

制的转发技术及QoS服务保证机制来实现，而IP组播技术是解决这些问题的关键技术。

LIP组播技术的概念：IP组播（也称多址广播或多播）技术，是一种允许一台或多台

主机（组播源）发送单一数据包到多台主机（一次的，同时的）的TCP/IP网络技术。

组播作为一点对多点的通信，是节省网络带宽的有效方法之一。

2.IP组播地址和组播组：IP组播通信必须依赖于IP组播地址，在IPv4中它是一个D

类IP地址，范围从224.0.0.0到239.255.255.255,并被划分为局部链接组播地址、

预留组播地址和管理权限组播地址三类。

3.组播协议：组播协议主要包括组管理协议（IGMP）和组播路由协议。

2.2.8IP安全性

IPSec提供了两种安全机制：认证和加密。认证机制使IP通信的数据接收方能够确认数

据发送方的真实身份以及数据在传输过程中是否被修改。加密机制通过对数据进行编码来保

证数据的机密性，以防数据在传输过程中被窃听。IPSec协议组包含AuthenticationHeader

（AH）协议、EncapsulatingSecurityPayload（ESP）协议和InternetKeyExchange（IKE）

协议。

2.3IPv6基础知识

2.3.1IPv6的新特性

（1）巨大的地址空间（2）全新的报文结构（3）全新的地址配置方式

（4）更好地QoS支持（5）内置的安全性（6）全新的邻居发现协议

2.3.2IPv6地址

1.IPv6地址表示：IPv6地址有3种格式，即首选格式、压缩格式和内嵌格式。

2.IPv6地址类型：IPv6地址有单播、组播和任播（Anycast）三种类型。

2.3.3IPv4向IPv6的过渡

1.过渡周期：IPv4向IPv6的过渡会需要相当长的时间才能完成。IPv4向IPv6的演进

应该是平滑渐进的。

2.过渡方案：有三种技术：隧道技术、双栈技术和地址翻译技术。

＞隧道技术：是目前国际IPv6试验床6bone所采用的技术。利用隧道技术可以通过现

有运行IPv4协议的Internet骨干网络（即隧道）将局部的IPv6网络连接起来。因

而是IPv4向IPv6过渡的初期最易于采用的技术。

＞双栈技术：是在路由器和交换机的内部让IPv4和IPv6协议栈同时存在。如果一台

主机同时支持两种协议，那么该主机既能与支持IPv4协议的主机通信，又能与支持

IPv6的主机通信。

＞地址翻译技术：NAT-PT是附带协议转换器的网络地址转换器，通过修改协议报文头

来转换网络地址，使它们能够互通。NAT-PT只要求在IPv4与IPv6网络的转换设备

上启用。

2.4连入Internet

2.4.1窄带拨号方式

窄带拨号主要是利用电话线作为上网载体，灵活方便，但其速率一般只有儿十Kbps到上

百Kbpso主要包括传统的PPP拨号和ISDN拨号两种方式。

1.硬件连接:选择这种方式入网用户所需

要的硬件设备包括一台微型计算机、一根电话服务器

线、一台调制解调器（MODEM）＞一根RS232

电缆。匚事坦号步访问器

Modem

2.申请账号：当以PPP方式入网时，需飞Mode中

电话电话

向Internet服务提供商（ISP）申请PPP账号。,_,曲曲通，电话交换网.—I

选择ISP时用户应考虑电话中继线数量、登录便携机IIPC

方式、上网费用、传输速率等因素。

3.安装软件：Windows98/2000/XP内置有TCP/IP协议，提供了现成的拨号网络软件。

4.设置拨号网络参数：从ISP申请到上网的账户后，用户会从ISP处得到一些必需的参

数，主要有：用户名、口令、拨号上网用的电话号码、ISP的主机DNS、电子邮件地址等。

5.拨号登录上网：软件的配置都完成后，就可以进行拨号接入Internet网。

6.下网断线：当上网的工作完成之后，想要断开连接，只需要在图标上点击鼠标右键,

从弹出菜单中选择“断开”命令，即可退出与Internet网的连接并切断电话线。

2.4.2准宽带方式

准宽带方式是指上网的单向数据传输速率在几百Kbps到几Mbps之间的上网方式，主要

包括ADSL、Cab1eModem,PLC等方式。ADSL利用电话线作为载体，CableModem利用有线电视

电缆，而PLC利用电力线。

共同特点：

＞利用了用户家中现有线路资源，免去了布线施工的麻烦。

＞由于采用了频率复用技术，在利用原有线路的同时，ADSL不会影响打电话，

CableModem不会影响看电视，而PLC更不会影响我们用电。

＞不再需要电话拨号的过程，但一般ISP都会要求用户进行账号和密码的认证，以实

现计费。

＞连接简单。计算机通过网卡或USB接口与外置的各种MODEM相连，再通过各种不同

线缆将MODEM与电话插座、有线电视插座或电源插座相连即可。

1.ADSL简介：ADSL（非对称数字用户环路）是运行在原有普通电话线上的一种新的高

速宽带技术，它利用现有的一对电话铜线，为用户提供上、下行非对称的传输速率（带

宽）。

2.硬件连接：ADSL安装包括局端线路调整和用户端设备安装。在局端方面，由服务商

在用户原有的电话线中串接入ADSL局端设备；用户端的ADSL安装也非常简易方便，

只要将室内电话线插座与ADSLModem之间用一条电话线连上，ADSLModem与计算机

的网卡之间用一条网线连通即可完成硬件安装，也有的ADSLModem是通过USB口与

计算机相连。

3.软件安装：如果ADSLModem是通过网线与PC连接的，PC端无需安装Modem驱动程

序;如果是通过USB方式与PC连接的,PC端需要安装Modem驱动程序。然后再将TCP/IP

协议中的IP、DNS等参数设置好，便完成了软件安装工作。

4.系统设置：通过新建连接向导对连接属性进行设置。大多数情况下，ADSL都被设置

为自动获得IP地址和DNS服务器地址。

5.连接上网：ADSL不需要拨号，只需接上ADSL电源，就可以享受高速的网络服务了。

ADSL连通后，会在窗口右下角的任务栏中出现图标。需要断开连接时，点击该图

标，然后在打开的窗口中，点击“断开”按钮，即可结束上网。

2.4.3宽带方式

宽带方式是指上网的单向数据传输速率在10Mbps以上的方式，主要包括有线局域网和无

线局域网两种方式。有线局域网需要将光缆和双绞线铺设到要使用网络的用户办公室或家中，

而无线局域网也需要用无线信号覆盖用户所要上网的区域。

1.无线局域网简介：简称WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）,是计算机网络与无线

通信技术相结合的产物。与常规局域网中使用的双绞线或光纤作为传输介质不同，WLAN通过

电磁波来传送和接收数据。

2.硬件条件：所在地必须已经被无线覆盖，可能被一个信号源也可能被多个信号源交

叉覆盖。上网的计算机必须有无线网卡。

3.系统设置：安装好无线网卡驱动程序后，在WindowsXP的网络连接中就能看到无线

网络连接了。同时，在系统右下角任务栏也能看到图标，单击打开该图标，就能看到无线

网络连接状态窗口。点击“属性”按钮，可以对无线网络连接属性进行设置。

习题：

一、名词解释

1.什么是Internet?

2.什么是TCP/IP?

3.什么是WLAN?

二、填空题

1.Internet的主要应用包括：、、、和。

2.和一起，构成了TCP/IP协议簇的核心。

3.IPv4向IPv6过渡的主要方案有、和。

三、选择题

1.Internet上各种网络和各种不同类型的计算机相互通信的基础是（）的协议。

A.HTTPB.IPXC.X.25D.TCP/IP

2.www.bjtu.edu.cn是Internet上一台计算机的（

A.域名B.IP地址C.非法地址D.协议名称

3.合法的IP地址是（）0

A.202:144:300:65B.202.112.144.70

C.202,112,144,70D.202.112.70

4.以下IPv6地址中，不合法的是（）□

A.2001:0250:0000:0001:0000:0000:0000:4567

B.2001:250:0:1::4567

C.2001:250::1::4567

D.::202.112.114.70

四、简答题

1.”三金工程”是指什么？

2.IP地址与域名的关系是什么？

3.解释ARP、NAT、ADSL、NAT-PT的含义。

4.什么是DHCP,它所支持的三种IP地址分配方法分别是什么？

答案：

一、名词解释

1.Internet：是建立在一组共同协议之上的网络设备和线路的物理集合，是一组可共

享的资源集。

2.TCP/IP：是Internet采用的协议标准，是世界上最广泛的工业标准，TCP/IP是一

个协议系列，用来将各种计算机和数据通信设备组成计算机网络。

3.WLAN：无线局域网，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物，WLAN通过电磁波

来传送和接收数据。

二、填空题

1.远程登录（Telnet）,电子邮件（E-mail）.文件传输（FTP）、电子公告板（BBS）、全

球信息网（WWW）

2.TCP、IP

3.隧道技术、双栈技术、地址翻译技术

三、选择题

1.D2.A3.B4.C5.

四、简答题

1.三金工程：

金桥工程：即国家公用经济信息网络。是中国信息高速公路的主体。

金关工程：即国家经济贸易信息网络工程。是金桥工程的一期工程。

金卡工程：即电子货币工程。是一项推广信用卡及其应用的社会工程。

2.域名系统与IP地址的关系

>域名系统与IP地址有映射关系，它也实行层次型管理。在访问一台计算机时，既可

用IP地址表示，也可用域名表示。

>一般情况下，一个域名对应一个IP地址，但并不是每个IP地址都有一个域名和它

对应，对于不需要他人访问的计算机只有IP地址，没有域名。还有时一个IP地址

对应几个域名。

3.解释ARP、NAT、ADSL、NAT-PT

>ARP：ARP协议是"AddressResolutionProtocol”（地址解析协议）的缩写，所

谓“地址解析”就是主机在发送帧前将目标IP地址转换成目标MAC地址的过程。

ARP协议的基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以

保证通信的顺利进行。

>NAT：网络地址转换，是通过将专用网络地址（如企业内部网Intranet）转换为

公用地址（如互联网Internet）,从而对外隐藏了内部管理的IP地址。

>ADSL：ADSL是非对称数字用户线路（AsymmetricDigitalSubscriberLine）的

缩写，有时也作非对称数字用户环路（AsymmetricDigitalSubscriberLoop）。

它是一种在电话铜缆上进行较高速率数据传输的方法，是DSL的一种形式。

>NAT-PT：（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation）,是附带协议

转换器的网络地址转换器，通过修改协议报文头来转换网络地址，使它们能够互

通。

4.DHCP：DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol（动态主机配置协议），它所

支持的三种IP地址分配方法：第一种是自动分配，DHCP给用户分配一个永久的IP地址；第

二种是动态分配，用户可以得到一个IP地址，但是有时间限制；第三种是手工分配，用户的

IP地址是由管理员手工指定的，这种情况下，DHCP服务器只需要将这个指定的IP地址传关

给用户即可。

第3章网络技术基础

网络技术的发展经历了从计算机间点对点的通信到主机间和异种网络间的互联，在技术

与实现手段上经历了不同的阶段。通常将网络按照地理范围分为局域网、广域网两种。

3.1以太网络

以太网(Ethernet)是在20世纪70年代开发的局域网组网规范，80年代初首次公布初

版，1982年又进行了修改。

以太网这一术语常用来指与以太网规范一致的带碰撞检测载波侦听多路访问(CSMA/CD)

的局域网。

3.1.1以太网体系结构

以太网的体系结构与OSI参考模型的关系

OSI参考模型

应用层

表示层

会话层

以太网模型

运•层

网络层网际层

逻辑解路控制层(LLC)

数据链路层

介项访问控制层

物理层

3.1.2带有碰撞检测的载波侦听多路访问CSMA/CD

IEEE8023所用的媒体访问方法采用带有碰撞检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)

技术。

CSMA/CD媒体访问方法的规则如下：

(1)如果媒体信道空闲，则可进行发送，否则转到第2步。

(2)如果媒体信道忙(有载波)，则继续对信道进行侦听。一旦发现空闲，就进行发送。

(3)如果在发送过程中检测到碰撞，则停止正常发送，转而发送一个短的干扰(jam)信

号，使网上所有站都知道出现了碰撞。

(4)发送了干扰信号后，退避一段随机时间，重新尝试发送，转到第1步。

3.1.3MAC帧

1.帧的格式

以太网发送的数据是按一定格式进行的，以太网的帧由8个字段组成，每一段符合这种

格式的数据段称为帧，这些段的定义如图：

葡导码像首定界符目的地址源地址长度指示罂LLC数据填充帧校验序列

7字节1字节6字节6字节2字节4150。字节字节4字节

以太网类型

以太网类型

以太类型(十六进制)协议

0600HXNSIDP

0800HDODIP

0805HX.25PLP

0806HARP

8035HRARP

0200HXeroxPUP

0201HPUP地址翻译

2.地址字段

目的地址字段的格式

I/GISbitife址16位地址

I/GU/L46bi他址48位地址

3.1.4Ethernet网卡的构成

以太网的网络接口板是计算机与通信介质进行数据交互的中间处理部件，每个网卡有自

己的控制器，用以确定何时发送，何时从网络上接受数据，并负责执行IEEE8023所规定

的规程，如构成帧、计算帧检验序列、执行编码译码转换等。

3.1.5网卡与通信介质的连接

网卡与通信介质的连接方法取决于所用的通信介质。

1.粗缆收发器

2.细缆连接

3.网卡与双绞线的连接

4.网卡与光纤的连接

3.1.6以太网组网示例

3.2网络互连与实现技术

网络互连通常是指将不同的网络用互连设备连接在一起而形成一个范围更大的网络，也

可以是为增加网络性能和易于管理而将一个原来很大的网络划分为几个子网或网段。

3.2.1网络互连技术

网络互连设备与OSI参考模型

.网关，

应用层应用层

表示层表猥

会话层会话层

运输层运输层

w路由器

网络层--►网络屋

一1网731-桥tlf-

数据转路层<--►数据德里是

中继器

物理层<1--►物理层

中继器、网桥、路由器比较

特征中继器网桥路面器

OS虚次物理层数据链路层网络层

转发功能位帧转发报文转发

寻址功能无地址MAC地址网络地址

扩展功能是是是

报文过滤否是