计算机网络体系结构

1、理解OSI参考模型 理解TCP/IP协议。 掌握IP地址的分类。 了解UDP协议。 掌握IP地址设置。 掌握ping IP地址和TCP协议,教学目标:,项目二 认识计算机网络体系结构,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,项目二 认识计算机网络体系结构,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一 认识体系结构和网络协议,任务二 认识OSI参考模型,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 认识网络体系结构,操作二 认识网络协议,操作三 认识网络协议分层,项目二： 认识计算机网络体

2、系结构,任务一 认识体系结构和网络协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 认识网络体系结构,项目二： 认识计算机网络体系结构,网络体系结构的定义： 网络体系结构是计算机之间相互通信的层次，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务一 认识体系结构和网络协议,操作二 认识网络协议,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务一 认识体系结构和网络协议,操作三 认识网络协议分层,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务一 认识体系结构和网络协议,任务二 认

3、识OSI参考模型,操作一 认识OSI参考模型的各层介绍,操作二 理解QQ传输信息过程,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务二 认识OSI参考模型,（一） 认识OSI参考模型的层次结构 OSI参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次，每层各自完成一定的功能。由低层至高层分别称为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。 OSI参考模型划分层次的原则如下。 网络中各节点都具有相同的层次。 不同节点的同等层具有相同的功能。 同一节点内相邻层之间通过接口通信。 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务。 不同节点的同等层通过协议

4、来实现对等层之间的通信。,1.物理层 物理层负责最后将信息编码成电流脉冲或其他信号用于网上传输。它由计算机和网络介质之间的实际界面组成，可定义电气信号、符号、线的状态和时钟要求、数据编码和数据传输用的连接器。 2.数据链路层 数据链路层提供物理链路上可靠的数据传输，负责在两个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。不同的数据链路层定义了不同的网络和协议特征，其中包括物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列以及流控。 3.网络层 网络层提供两个终端系统之间的连接和路径选择，负责在源和终点之间建立连接，一般包括网络寻径，还可能包括流量控制、错误检查等。 4.传输层 传输层负责

5、两端节点之间的可靠网络通信，向高层提供可靠的端到端的网络数据流服务。传输层的功能一般包括流量控制、多路传输、虚电路管理及差错校验和恢复。,5.会话层 会话层建立、管理和终止应用程序会话并管理表示层实体之间的数据交换。通信会话包括发生在不同网络应用层之间的服务请求和服务应答，这些请求与应答通过会话层的协议实现。会话层允许不同机器上的用户建立会话关系，允许进行类似传输层的普通数据的传输，在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互（interaction）。 6.表示层 表示层主要解决用户信息的语法表示问题，提供多种功能用于应用层数据编码和转化，以确保一个系统应用层发送的信息可以被另一个系

6、统应用层识别。 7.应用层 应用层是最接近终端用户的OSI层，这就意味着OSI应用层与用户之间是通过应用软件直接相互作用的。应用层包含大量人们普遍需要的协议。通过定义一个抽象的网络虚拟终端，编辑程序和其他所有的程序都面向该虚拟终端。,任务二 认识OSI参考模型,操作一 认识OSI参考模型的各层介绍,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务二 认识OSI参考模型,1. 物理层 2. 数据链路层 3. 网络层 4. 传输层 5. 会话层 6. 表示层 7. 应用层,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 认识O

7、SI参考模型的各层介绍,任务二 认识OSI参考模型,操作二 理解QQ传输信息过程,（1） 信息的编辑和发送 当编辑好一条信息如“你好”后，单击发送按钮，这样一条信息就可以通过网络传出去了。,1. 发送数据,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,任务二 认识OSI参考模型,（2） 建立连接 当计算机把“你好”转换成二进制之后，就可以进行传输了。首先，要想把这样一条信息传输出去，必须和对方的计算机建立连接，同时使双方的信息都能够相互识别，就是要为不同计算机间提供公共语言，这两个任务是由OSI参考模型中表示层和会话层完成的，会话层负责通信链路连接，表示层则负责

8、双方能够顺利通信。,1. 发送数据,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（3） 信息容错 不管我们发送什么信息，在传输时都要检测传输线路的容错性。这一过程由OSI模型的传输层完成。,1. 发送数据,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（4） 路径选择 网络传输上，每一条信息都是有地址的，就像我们寄信一样，寻找地址的工作就由OSI模型的第三层网络层来完成。,项目二： 认识计算机网络体系结构,1. 发

9、送数据,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（5） 数据纠错与建立链接 要发送的信息地址找到后，就要进行数据的纠错，如果发现信息有错误，则通知上层重新整理发送，如果信息无误，则进行物理链路的链接。这一功能主要由OSI模型数据链路层来完成。,项目二： 认识计算机网络体系结构,1. 发送数据,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（6） 数据发送 信息地址被确认之后，就要进行信息编码的传输了 。,项目二： 认识计算机网络体系结构,1. 发送数据,任务一,任务二,任务三,

10、实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（1） 接收数据 对于接收方计算机来说，首先，信息由网线传送到的网卡上，执行接收过程。,2. 数据的接收,（2） 数据检测 当数据被接收时，会进行数据检测，如果发现数据有误，则发出通知，要求对方重新发送；若信息正确，则接收信息（如“你好”），然后拆除链路。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（3） 信息确认与会话结束 当信息被接收到计算机后，由高层进行数据确认，然后发送收到确认，结束会话。这一过程是由接收方计算机的传

11、输层和会话层完成的 。,项目二： 认识计算机网络体系结构,2. 数据接收,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,任务二 认识OSI参考模型,（4） 发送完毕，编码转化 到此，通过QQ发送的“你好”两个字发送完毕，只不过发到目的计算机上的仍然是二进制编码，由接收方的计算机转换成“你好”二字，然后显示在屏幕上。如果对方再发回一条信息，则又会重新建立一条链路，道理和前面讲述的完全一样。,项目二： 认识计算机网络体系结构,2. 数据接收,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 理解QQ传输信息过程,操作一 认识TCP/IP的体系机构,操作二 认识IP协议

12、,操作三 认识TCP协议,操作四 认识UDP协议,操作五 认识其他TCP/IP,操作六 OSI和TCP/IP参考模型的比较,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 认识TCP/IP的体系机构,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,TCP/IP不是一个简单的协议，而是一组小的、专业化协议，包括TCP/IP、UDP、ARP、ICMP以及其他的一些子协议。大部分网络管理员将整组协议称为TCP/IP。,1. 主机网络层 2. 网络互连层 3. 传输层

13、 4. 应用层,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 认识TCP/IP的体系机构,1.主机网络层 主机网络层是TCP/IP参考模型的最低层，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。 2.网络互连层 网络互连层的主要功能是负责相邻节点之间的数据传送。它的主要功能包括3个方面。 3.传输层 TCP/IP参考模型中传输层的作用与OSI参考模型中传输层的作用是一样的，即在源节点和目的节点的两个进程实体之间提供可靠的端到端数据传输。

14、为保证数据传输的可靠性，传输层协议规定接收端必须发回确认，并且假定分组丢失，必须重新发送。 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。早期的应用层有远程登录协议（Telnet）、文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）和简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）等。,操作二 认识IP,1.网际协议（IP）属于TCP/IP模型和互连网层，提供关于数据应如何传输以及传输到何处的信息。 2. IP协议的功能是把数据报在互联的网络上传送，通过将数据报在一个个IP协议模块间传送，直到目的模块。,项目二： 认识计

15、算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,（二） 认识IP,1.IP的功能 IP的功能是在一个个IP模块间传送数据报。网络中每个计算机和网关上都有IP模块。数据报在一个个模块间通过路由处理网络地址传送到目的地址，因此，搜寻网络地址是IP十分重要的功能。 （1）IP与IP层服务。 IP主要负责为计算机之间传输的数据报寻址，并管理这些数据报的分片过程。 （2）IP地址。,（3）IP地址的概念。 连入Internet中的计算机与连入电话网的电话机非常相似，计算机的每个连接也有一个由授权单位分配的号码，称之为IP地址。 （4）IP地址的组成。 IP

16、地址由32位二进制数值组成（4字节），但为了方便用户的理解和记忆，通常采用点分十进制标记法，即将4字节的二进制数值转换成4个十进制数值，每个数值小于等于255，数值中间用“.”隔开，表示成w.x.y.z的形式。,（5）IP地址的用途。 根据IP地址，网络可以判定是否通过某个路由器将数据传递出去。通过分析要传递数据的目的IP地址，如果其网络地址与当前所在的网络相同，那么，该数据就可以直接传递，无须经过路由器。 （6）IP地址的分类。 按照IP规定，Internet上的地址共有A、B、C、D、E共5类。 2.子网地址和掩码 （1）子网地址。 在实际应用中，需要对IP地址中的主机号部分进行再次划分，

17、将其划分成子网号和主机号两部分 （2）子网掩码。 再次划分后的IP地址的网络号部分和主机号部分用子网掩码来区分，子网掩码也为32位二进制数值，分别对应IP地址的32位二进制数值。,1. IP的功能,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,（1） IP与IP层服务,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,1. IP的功能,（2） IP地址,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务

18、二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,1. IP的功能,（2） IP地址,2. 子网地址和掩码,随着计算机的发展和网络技术的进步，个人电脑应用迅速普及，小型网络（特别是小型局域网络）越来越多，这些网络多则几十台计算机，少则两三台微机。对于这样一些小规模网络，即使使用一个可以容纳254台主机的C类网络号仍然是一种浪费，因而在实际应用中，需要对IP地址中的主机号部分进行再次划分，将其划分成子网号和主机号两部分。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,再次划分后的IP地址的网络号部分和主机号部分用

19、子网掩码来区分，子网掩码也为32位二进制数值，分别对应IP地址的32位二进制数值。对于IP地址中的网络号部分在子网掩码中用“1”表示，对于IP地址中的主机号部分在子网掩码中用“0”表示。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,2. 子网地址和掩码,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,3. IP数据报,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,需要进行传输的数据在IP层首先需要加上IP头信息，封装成IP数据报。,（1）版本与协议类型。 在IP报头中，版本

20、域表示该数据报对应的IP版本号。 （2）长度。 报头中有两个表示长度的域，一个为报头长度，另一个为总长度。 （3）服务类型。 服务类型域规定对本数据报的处理方式。 （4）报文的分片和重组控制。 由于利用IP进行互连的各个物理网络所能处理的最大报文长度有可能不同，所以IP报文在传输和投递的过程中有可能被分片。 （5）生存周期。 （6）头部校验和。 头部校验和用于保证IP头数据的完整性。 （7）地址。 （8）数据报选项和填充。 IP选项主要用于控制和测试两大目的。,4.路由器和路由选择 （1）路由器的用途。 路由器在Internet中起着重要的作用，它连接两个或多个物理网络，负责将从一个网络接收来

21、的IP数据报，经过路由选择，转发到一个合适的网络中。 （2）路由表。 一个路由表通常包含许多（N，R）对序偶，其中N指目的网络的IP地址，R是到网络N路径上的“下一个”路由器的IP地址。 （3）路由选择。,4. 路由器和路由选择,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,5. IP数据报的传输,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 认识IP,（三） 认识TCP,1.TCP服务 （1）TCP的用途。 TCP是非常重要的一个协议，

22、在将数据从一端发送到另一端时，运行于传输层的TCP能够为应用层提供一个可靠的（保证传输的数据不重复、不丢失）、面向连接的、全双工的数据流传输服务。 （2）TCP的特点。 TCP是一个端到端的传输协议，可以提供一条从一台主机的一个应用程序到远程主机的另一个应用程序的直接连接。 （3）TCP的工作过程。 TCP使用IP传递信息。每一个TCP信息被封装在一个IP数据报中并通过互联网传送。当数据报到达目的主机时，IP将先前封装的TCP信息再送交给TCP。,2.TCP流量控制和阻塞机制 （1）TCP流量控制。 TCP采用活动窗口机制进行流量控制。 建立一个连接时，每端都为该连接分配一块接收缓冲区，数据到

23、达时先放到缓冲区中，然后在适当的时候由TCP实体交给应用程序处理。由于每个连接的接收缓冲区大小是固定的，如发送方发送过快时，就会导致缓存区溢出造成数据丢失，因此，接收方必须随时通知发送方缓冲区的剩余空间，以便发送方调整流量。 （2）阻塞机制。 阻塞发生时会引起发送方超时，虽然超时也有可能是由数据传输出错引起的，但在当前的网络环境中，由于传输介质的可靠性越来越高，数据传输出错的可能性越来越小。 采用以上的流量控制和阻塞控制机制后，发送方可以随时根据接收方的处理能力和网络的处理能力来选择一个最合适的发送速率，从而充分有效地利用网络资源。,3.TCP数据报,数据报各个组成部分的含义和用途。 源端口和

24、目的端口：分别与源IP地址和目的IP地址一起标识TCP连接的两个端点。 序号：TCP段中第一个字节的序号。 确认序号：准备接收的下一个字节序号。 头长：包括固定头和选项头。 保留：保留为今后使用，目前置为0。 标识：包括紧急比特URG和确认比特ACK等一组位标识，用于识别当前信息传递的状态。 窗口大小：TCP使用可变长度的滑动窗口进行流量控制，窗口大小表明发送方可以发送的字节数（从确认序号开始）。 校验和：对TCP头、数据及伪头结构进行校验。 紧急指针：指出紧急数据的位置（距当前序号的偏移值）。 选项：选项可用来提供一些额外的功能。,4.TCP建立连接 （1）“三方握手”原理。,（2）TCP连

25、接过程。,操作四 认识UDP,UDP协议是英文User Datagram Protocol的缩写，即用户数据报协议，主要用来支持那些需要在计算机之间传输数据的网络应用。包括网络视频会议系统在内的众多的客户/服务器模式的网络应用都需要使用UDP协议。UDP协议从问世至今已经被使用了很多年，虽然其最初的光彩已经被一些类似协议所掩盖，但是即使是在今天，UDP仍然不失为一项非常实用和可行的网络传输层协议。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,（四） 认识UDP,1.UDP的用途 与TCP一样，UDP直接位于IP（网际协议）的顶

26、层。根据OSI（开放系统互连）参考模型，UDP和TCP都属于传输层协议。 2.UDP的特点 UDP是一个无连接协议，传输数据之前源端和终端不建立连接。 一台服务机可同时向多个客户机传输相同的消息。 UDP信息包的标题短。 吞吐量不受拥挤控制算法的调节。 3. UDP的应用 UDP广泛用在多媒体应用中。,UDP数据报,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作四 认识UDP,TCP端口号,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作四 认识UDP,UD

27、P端口号,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作四 认识UDP,（五） 认识其他TCP/IP,1. Internet报文控制协议 （1）Internet报文控制协议的功能。 （2）Internet报文控制协议的结构。 （3）Internet报文控制协议报文类型。 （4）Internet报文控制协议常用操作。 2.地址解析协议 （1）MAC地址。 （2）地址解析。 （3）地址解析协议的工作原理,操作五 认识其他TCP/IP,1. Internet报文控制协议,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参

28、考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,2. 地址解析协议,地址解析协议（ARP）是一个互连网层协议，它获取主机或节点的MAC地址（物理地址）并创建一个本地数据库以将MAC地址映射到主机IP（逻辑）地址上。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作五 认识其他TCP/IP,3. 反向地址解析协议,网络上的主机（如无盘站），在启动时无法知道它们的协议地址，只知道它们的硬件接口地址。为了使用高层通信协议如IP，必须用某种方法获得协议地址。这个协议的反过程是反向地址解析协议（RARP）。,项目二： 认识计算机网络

29、体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作五 认识其他TCP/IP,3.反向地址解析协议,操作六 OSI与TCP /IP参考模型的比较,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务三 认识TCP/IP参考模型,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,1.分层结构 2.标准的特色 3.连接服务 4.传输服务 5.应用范围,操作一 安装TCP/IP,操作二 配置IP地址,操作三 使用Ping命令检查网络连接,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 安装TCP/IP,1.

30、用鼠标右键单击桌面上的【网上邻居】图标,2. 在弹出的右键菜单中选取【属性】选项，打开【网络连接】对话框,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,3. 用鼠标右键再单击“本地连接”图标，在弹出的右键菜单中选取【属性】选项，打开【本地连接 属性】对话框,4. 单击对话框中的安装按钮，在打开的【选择网络组件类型】对话框中选择【协议】,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 安装TCP/IP,5.单击添加按钮，在打开的【选择网络协议】对话框中，选取【

31、Microsoft TCP/IP 版本】选项,6.单击确定按钮，系统开始从系统复制所需文件，开始正式安装TCP/IP协议,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作一 安装TCP/IP,操作二 配置IP地址,1. 进入【本地连接】对话框，首先选中【Internet协议（TCP/IP）】选项，然后单击“属性”按钮 ，打开【Internet 协议（TCP/IP）属性】对话框,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作二 配置IP地址,2. 此时，如果网

32、络中存在DHCP服务器，可以使用自动获得IP地址。即在【常规】选项卡通常点选【自动获得IP地址（O）】单选项，同时点选【自动获得DNS服务器地址（B）】单选项,3. 如果不存在DHCP服务器，则点选【使用下面的IP地址（S）：】单选项，对IP地址和子网掩码进行设置，同时设置【首选DNS服务器】的地址,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作三 使用Ping命令检查网络连接,Ping命令的具体语法格式为： ping目的地址 参数 1 参数 2 其中目的地址是指被测试计算机的IP地址或域名。,用Ping工具检查网络服务器和

33、任意一台客户端上 TCP/IP 协议的工作情况时，只要在网络中其他任何一台计算机上 Ping 该计算机的 IP 地址即可。,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,项目二： 认识计算机网络体系结构,任务四 配置测试TCP/IP协议,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,操作三 使用Ping命令检查网络连接,使同学们了解子网掩码的作用，掌握划分IP 子网的方法 。,【实训目的】,项目二： 认识计算机网络体系结构,项目实训 IP子网划分,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,【步骤解析】,1. 确定各子网地址,项目二： 认识计算机网络体系结构,项目实训 IP子网划分,任务一,任务二,任务三,实训,小结,任务四,2.检查剩余的主机位数能否满足每个子网中主机台数的要求,3.确定子网掩码 把标准子网掩码 转