计算基础网络教程 6

2．1项目描述目录

2．3项目实践

2．2项目知识准备由于计算机网络涉及的硬件、软件种类繁多,如果没有标准,很难将它们组织在一起协调一致地工作,因此,网络的标准化是一个极其重要的问题。本项目对应的工作任务见表2-1。2.2.1网络协议与网络体系结构的概念1．协议的基本概念协议(protocol)是为进行网络中的数据(信息)交换而建立的规则、约定和标准,是计算机网络中实体之间有关通信规则的集合,也称为网络协议或通信协议。网络协议的3个要素：是语义、语法、同步(定时)。2.网络分层次的体系结构为了解决不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作的问题,通常采用分层的方法,将网络互联的庞大而复杂的问题,划分为若干个较小而容易解决的问题,计算机网络的各层和层间协议的集合称为“网络体系结构”。协议中采用分层次的方法,使较高层次建立在较低层次基础上,同时又为更高层次提供服务。2.2.1网络协议与网络体系结构的概念3.体系结构中分层的原则(1)网络中各结点都具相同的层次；(2)不同结点的相同层具有相同的功能；(3)同一结点内各相邻层之间通过接口通信；(4)每一层可以使用下层提供的服务,并向其上层提供服务；(5)不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。2.2.1网络协议与网络体系结构的概念4．层次结构方法的优点(1)使网络变得更简单,把网络操作分成复杂性较低的单元,结构清晰,易于实现和维护。(2)将网络部件标准化,定义并提供了具有兼容性的标准接口(3)有利于模块化设计,使设计人员能专心设计和开发所关心的功能模块(4)独立性强,保证不同类型部件的独立性,上层只需了解下层通过层间接口提供什么服务—黑箱方法。(5)适应性强,只要服务和接口不变,层内实现方法可任意改变。(6)互操作性,一个区域网络的变化不会影响另外一个区域的网络,因此每个区域的网络可单独升级或改造。(7)加快了技术发展的速度,简化了教育和学习。2.2.1网络协议与网络体系结构的概念5．计算机网络界协议标准的制定机构（1）ISO(InternationalStandardsOrganization)：国际标准化组织。（2）CCITT(InternationalTelephoneandTelegraphConsultativeCommittee)：国际电话与电报咨询委员会(现已改名为ITU,InternationalTelecommunicationsUnion,国际电信联盟)。（3）ANSI(AmericanNationalStandardInstitute)：美国国家标准协会。（4）EIA(ElectronicIndustriesAssociation)：美国电子工业协会。（5）IEEE(InstituteofElectricandElectronicEngineer)：电气与电子工程师学会。2.2.1网络协议与网络体系结构的概念2.2.2

ISO/OSIRM参考模型

OSI参考模型共分七层,扩充某一层功能或协议时,不会影响模型的主体结构。每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务,如图2-2所示。2.2.3

TCP/IP参考模型TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(ARPA)的一项研究计划——实现若干台主机的相互通信,现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。TCP/IP模型一般包括4个概念层次：（１）应用层(ApplicationLayer)（２）运输层(TransportLayer)（３）网际层(InternetLayer)（４）网络接口层(NetworkInterfaceLayer)TCP/IP的核心思想是将使用不同底层协议的异构网络,在传输层、网络层建成一个统一的虚拟逻辑网络,以此来屏蔽、隔离所有物理网络的硬件差异,从而实现网络的互联。2.2.3

TCP/IP参考模型1．

TCP/IP参考模型各层的主要功能(1)网络接口层(链路层)网络接口层主要负责接收从IP层交来的IP数据报并将IP数据报通过低层物理网络发送出去,或者从低层物理网络上接收物理帧,抽出IP数据报,交给IP层。网络接口有两种类型：第一种是设备驱动程序,如网卡的驱动程序；第二种是含自身数据链路协议的复杂子系统。2.2.3

TCP/IP参考模型(2)网络层(网际层)网络层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。主要包括三个方面：①处理来自传输层的分组发送请求,将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往目的结点的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。②处理输入数据报:首先检查数据报的合法性,然后进行路由选择,假如该数据报已到达目的结点(本机),则去掉报头,将IP报文的数据部分交给相应的传输层协议；假如该数据报尚未到达目的结点,则转发该数据报。③处理ICMP(InternetControlMessagesProtocol)报文：即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。为了解决控制佣塞问题,ICMP采取了报文“源站抑制”(sourcequench)技术,向的源主机或路由器发送IP数据报,请求源主机降低发送IP数据报文的速度,以达到控制数据流量的目的。2.2.3

TCP/IP参考模型(3)传输层传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供了两个传输层协议：传输控制协议TCP和用户数据报协议(UserDatagramProtocol,UDP)。(4)应用层传输层的上一层是应用层,应用层包括所有的高层协议。2.2.3

TCP/IP参考模型2．OSI参考模型与TCP/IP参考模型的对应关系2.2.4

IPv4/IPv6地址1．IP地址的作用在Internet的信息服务中,IP地址具有以下重要的功能和意义：(1)惟一的Internet网上通信地址。(2)全球认可的通用地址格式。(3)工作站、服务器和路由器的端口地址。(4)运行TCP/IP协议的惟一标识符。(5)若一台主机或路由器连接到两个或多个物理网络,则它可以拥有两个或多个IP地址。2.2.4

IPv4/IPv6地址2．IPv4地址的层次结构和直观表示法2.2.4

IPv4/IPv6地址（１）

IPv4地址的分类2.2.4

IPv4/IPv6地址（２）特殊IPv4地址的分类直接广播地址2.2.4

IPv4/IPv6地址有限广播地址2.2.4

IPv4/IPv6地址本网络上的特定“0”地址2.2.4

IPv4/IPv6地址回送地址2.2.4

IPv4/IPv6地址3．网络规划2.2.4

IPv4/IPv6地址（１）子网掩码2.2.4

IPv4/IPv6地址（２）子网编址2.2.4

IPv4/IPv6地址（３）子网规划2.2.4

IPv4/IPv6地址4．变长子网掩码计算变长子网掩码VLSM(VariableLengthSubnetMask)是指不同子网的子网掩码可能有不同的长度,但一旦子网掩码的长度确定了,它们就不变了。这个技术对于高效分配IP地址,减小路由表的长度非常有用,但是如果使用不当可能会造成意想不到的错误。2.2.4

IPv4/IPv6地址（1）掩码运算2.2.4

IPv4/IPv6地址（２）如何根据主机的IP地址判断是否属于同一个子网在划分子网的情况下,判断两台主机是不是在同一个子网中,看它们的网络号与子网地址是不是相同。2.2.4

IPv4/IPv6地址（３）如何利用VLSM计算,在局域网上规划子网区间子网编址是利用VLSM计算,它的初衷是避免小型或微型网络浪费IP地址,将一个大规模的物理网络划分成几个小规模的子网,各个子网在逻辑上独立,没有路由器的转发,子网之间的主机不能相互通信,有时这种情况是有益的,可避免大面积的广播冲突。如何利用VLSM计算在局域网上规划子网区间是网络管理员必须掌握的技能。首先要确定VLSM,然后再确定各子网地址和IP地址的范围。2.2.4

IPv4/IPv6地址5．IPv6地址IPv6的主要特点：更大的地址空间—地址长度从32位增大到128位,使地址空间增大了296倍；简化了头部格式—头部长度变为固定,取消了头部的检验和字段,加快了路由器处理速度；协议的灵活性—将选项功能放在可选的扩展头部中,路由器不处理扩展头部,提高了路由器的处理效率；允许对网络资源的预分配—支持实时的视频传输等带宽和时延要求高的应用；允许协议增加新的功能,使之适应未来技术的发展—可选的扩展头部与数据合起来构成有效载荷。2.2.5网络中的传输介质1．双绞线双绞线的基本组成是由两根绝缘线按一定的螺距相互绞绕而成。每根绝缘线由各种颜色的绝缘层和单芯或多芯的金属导线构成；把一根或多根双绞线封装在同一护套内,就成了双绞线电缆；根据护套内有没有屏蔽层,又将双绞线分为非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair,UTP）和屏蔽双绞线(ShieldedTwistedPair,STP)。双绞线的绞绕密度越大其抗干扰能力越强。如图2-15所示为五类双绞线电缆(非屏蔽)。2.2.5网络中的传输介质（１）非屏蔽双绞线UTP（２）屏蔽双绞线STP2.2.5网络中的传输介质2．同轴电缆2.2.5网络中的传输介质2.2.5网络中的传输介质2.2.5网络中的传输介质3．光纤光纤是光导纤维的简称,是一种光导体。光纤的种类很多,最常用的分类方法为按传输光波模式分类,如图2-21所示。2.2.5网络中的传输介质4．无线传输介质（１）无线电波（２）微波和卫星（３）红外线任务2-1制作双绞线和信息插座1．直连线所谓的直连线是指双绞线两端的发送端口与发送端口直接相连,接收端口与接收端口直接相连。比如：PC等网络设备连接到HUB(如图2-25)任务2-1制作双绞线和信息插座2.交叉线所谓的交叉线即指双绞线两端的发送端口与接收端口交叉相连。比如：(1)集线器（交换机）与集线器（交换机）通过普通端口RJ-45端口进行连接（如图2-26）(2)两台计算机间的直接双绞线连接也是用交叉线。任务2-1制作双绞线和信息插座3．集线器(交换机)级联中UP-Link端口的使用任务2-1制作双绞线和信息插座4.RJ-45水晶头与网线连接的制作（１）剥线任务2-1制作双绞线和信息插座（２）线头排序任务2-1制作双绞线和信息插座（３）整线按照568B标准中的线序,打开每对双绞线,排例整齐,如图2-32右边排列。（４）剪下多余的线头，剪下的长度以护线套能刚好压入RJ45头内为准。（５）插入RJ45头中（如图2-32）任务2-1制作双绞线和信息插座（６）压线把插好的RJ45水晶头放入专用压线钳的槽内,注意再检查一下排好的线序和护线套是否插入水晶头内,然后用压线钳压牢,见图2-33所示。（７）双绞线的测试①把电缆两头分别插入网络测试仪两侧的连接口上。②按ON键,测试仪两排灯会循环显示1-8号线的连接情况,如果两排等亮的顺序不同,表示线序错了；如果出现几号灯不亮的情况,表明几号线不通。任务2-1制作双绞线和信息插座5．信息模块的安装（１）信息模块的种类任务2-1