Internet技术基础.ppt

1、2020/7/13,1,本章学习目标,本章主要讲解Internet网络实现通信所涉及的一些技术基础知识，使读者了解在Internet网络上信息是如何进行传递的。通过对这些基础知识的学习，读者应该掌握以下内容：,计算机网络的类型、功能以及拓扑结构 Internet网络数据的交换方式 Internet网络所采用的协议 Internet网络的域名管理,第2章 Internet技术基础,2020/7/13,2,第2章 Internet技术基础,2.1 计算机网络的基础知识 2.2 Internet数据通信基础 2.3 数据交换 2.4 TCP/IP协议 2.5 Internet的域名管理,2020/7

2、/13,3,2.1 计算机网络的基础知识,2.1.1 计算机网络的定义 2.1.2 计算机网络的功能 2.1.3 传输介质 2.1.4 计算机网络的拓扑结构 2.1.5 计算机网络的类型与模式,2020/7/13,4,2.1.1 计算机网络的定义,什么是计算机网络？目前还没有一个严格的定义，这里可以作如下理解：把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备在物理上互连，按照网络协议相互通信，以共享硬件、软件和数据资源为目的的系统称作计算机网络。,2020/7/13,5,2.1.2 计算机网络的功能,数据通信 资源共享 计算机系统可靠性和可用性的提高 易于进行分布处理,202

3、0/7/13,6,2.1.3 传输介质,双绞线 双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。,表2-1 双绞线的引脚定义,2020/7/13,7,2.1.3 传输介质,双绞线 制作双绞线的方法。,常规双绞线接法 错线双绞线接法,2020/7/13,8,2.1.3 传输介质,同轴电缆,同轴电缆的结构，它的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了。,2020/7/13,9,2.1.3 传输介质,光纤 光纤通信就是利用光导纤维（简称光纤

4、）传送光脉冲来进行通信。 光纤不仅具有通信容量非常大的特点，而且还具有其他的一些特点： 抗电磁干扰性能好 保密性好，无串音干扰 信号衰减小，传输距离长 抗化学腐蚀能力强,2020/7/13,10,2.1.4 计算机网络的拓扑结构,星型拓扑结构,总线型拓扑结构,2020/7/13,11,环型拓扑结构,树型拓扑,2.1.4 计算机网络的拓扑结构,2020/7/13,12,2.1.4 计算机网络的拓扑结构,全互连型,混合型拓扑结构,2020/7/13,13,2.1.5计算机网络的类型与模式,计算机网络的类型 局域网（LANLocal Area Network）和广域网（WANWide Area Ne

5、twork）是计算机网络的两种基本类型。 在局域网和广域网两种网络类型之间还有一些有意思的变种： 校园网（Campus Network） 城域网（MAN，Metropolitan Area Network）,2020/7/13,14,2.1.5 计算机网络的类型与模式,计算机网络的模式 计算机网络的模式主要有两种，分别是：对等网络模式和客户服务器网络模式。 对等网络模式 在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分故又称为对等网络（Peer to Peer network）。它们能够相互共享资源，每台计算机都能以同样方式作用于对方。,2020/7/13,15,2.1.5计算机

6、网络的类型与模式,客户机服务器网络 客户机服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。在基于服务器的网络中，不需要将工作站计算机的硬盘与他人共享。共享数据全部都集中存放在服务器上。,2020/7/13,16,2.1.5计算机网络的类型与模式,客户机服务器模式的网络和对等网络模式的网络相比，无疑地有许多优点。首先，它有助于主机和小型计算机系统配置的规模缩小化；其次，由于在客户机服务器网络中是由服务器完成主要的数据处理任务，这样在服务器和客户机之间网络传输的数据就减少了很多。另外，客户机服务器网络中把数据都集中起来，这种结构能提供更严

7、密的安全保护功能，也有助于数据的保护和恢复。,2020/7/13,17,2.2 Internet数据通信基础,2.2.1 数据通信的基本概念 2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式 2.2.3 数据传输中的检错与纠错 2.2.4 多路复用,2020/7/13,18,2.2.1 数据通信的基本概念,1.数据 数据是定义为有意义的实体，是表征事物的形式 。数据可分为模拟数据和数字数据两类。 2.信号 信号是数据的电磁或电子编码。信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号。 3.信道 信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。,2020/7/13,19,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,由于

8、数据信号分成模拟数据信号和数字数据信号，而信道又分成模拟信道和数字信道，这样就构成了四种数据的传输形式： 模拟数据在模拟信道上传输 数字数据在模拟信道上传输 模拟数据在数字信道上传输 数字数据在数字信道上传输,2020/7/13,20,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,模拟数据在模拟信道上传输 典型的例子是话音信号在普通的电话系统中传输。一般人的语音频率范围是3003400Hz，为了进行传输，在线路上给它分配一定的带宽，国际标准取4KHz为一个标准话路所占用的频带宽度。,2020/7/13,21,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,2. 数字数据在模拟信道上传输 数字数据要进入到

9、模拟信道以前要有一个变换器进行数字信号到模拟信号的转换，以便能在模拟信道上传输，这样的一个变换过程叫调制（注意：这个调制过程并不改变数据的内容，仅是把数据的表示形式进行了改变）。这个变换器又叫做调制器。而当调制后的模拟信号传到接收端以后，在接收端也有一个变换器再对这个信号进行反变换，即又把它变回数字信号，这样的一个变换过程叫解调。这个变换器又叫解调器。由于计算机和终端设备之间的数据通信一般是双向的，因此在数据通信的双方既有用于发送信号的调制器又有用于接收信号的解调器，所以把这两个设备合在一起形成通常所说的调制解调器（Modem）。,2020/7/13,22,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输

10、形式,2020/7/13,23,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,33.6Kb/s与56Kb/s的区别,2020/7/13,24,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,3. 模拟数据在数字信道上传输 用数字信道传输模拟数据时，需要对模拟数据进行脉冲编码调制（PCM）。PCM是将模拟电话信号转变为数字信号，所以首先要对电话信号进行取样。根据取样定理，只要取样频率不低于电话信号最高频率的2倍，就可以从取样的脉冲信号中无失真地恢复出原来的电话信号。标准的电话信号的最高频率为3.4KHz，为方便起见，取最高频率为4KHz，那么取样频率就是8KHz，相当于取样周期为125s，即每秒钟采样80

11、00次。下一步是进行编码。在我国使用的PCM体制中，电话信号是采用8bit编码，也就是说，将取样后的模拟电话信号量化为256个不同等级中的一个。,2020/7/13,25,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,4. 数字数据在数字信道上传输 这种方式最典型的例子是在两个装有Windows 98操作系统的计算机上，利用Windows 98中自带的“直接电缆连接”功能把两个计算机通过串行口或并行口直接相连。在这种情况下通信的双方发出的数据和接收的数据以及在信道上所传输的全部都是数字信号。,2020/7/13,26,2.2.2 模拟数据与数字数据的传输形式,2020/7/13,27,2.2.3

12、数据传输中的检错与纠错,为了确保能够让接收端检测出数据传输过程中的差错，一种有效的方法是对传输的数据进行抗干扰编码，即给被传送的数据码元按一定的规则增加一些码元（这些码元称冗余码），使冗余码元与被传送的信息码元之间建立一定的关系，这种关系就是抗干扰编码。 抗干扰编码分为两大类，一类是能发现错误的检错码，另一类是既能发现错误又能纠正错误的纠错码。,2020/7/13,28,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,1.奇偶校验 在一个二进制数据字上加上一位，以便检测差错。例如，在偶校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符中“1”的个数为偶数。在奇校验时，要在每一个字符上增加一个附加位，使该字符

13、中“1”的个数为奇数。接收端检测该校验位以确定是否有差错发生。奇偶校验并不是一种十分安全可靠的检错方法，如果有偶数个数据位在传输中同时出错，接收端无法检测出差错的数据，所以其检错概率为50%。,2020/7/13,29,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,2.循环冗余校验（CRC）码 循环冗余校验码是基于将位串看成是系数为0或1的多项式，一个k位帧可以看成是从xk-1到x0的k次多项式的系数序列，这个多项式的阶数为k-1。高位（最左边）是xk-1项系数，下一位是xk-2的系数，以此类推。例如，110001有6位，表示成多项式是x5+x4+x0。它的6个多项式系数分别是1，1，0，0，0，和1。

14、,2020/7/13,30,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,2.循环冗余校验（CRC）码 多项式的运算法则是模2运算。按照它的运算法则，加法不进位，减法不借位。加法和减法两者都与异或运算相同。例如：,2020/7/13,31,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,2.循环冗余校验（CRC）码 基本思想是：将校验和加在帧的末尾，使这个带校验和的帧的多项式能被G(x)除尽。当接收方收到带有校验和的帧时，用G(x)去除它，如果有余数，则传输出错。 计算校验和的算法如下： 设生成多项式G(x)为n阶，在帧的末尾附加n个零，使帧长为m+n位，则相应的多项式是2nM(x)。 按模2除法用对应于G(x)的

15、位串去除对应于2nM(x)的位串。 按模2减法从对应于2nM(x)的位串中减去余数。结果就是要传送带校验和的帧，叫多项式T(x)。,2020/7/13,32,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,2.循环冗余校验（CRC）码 表示帧1101011011和G(x)=x4+x+1的算法。,2020/7/13,33,2.2.3 数据传输中的检错与纠错,2.循环冗余校验（CRC）码 目前，常见的生成多项式G(x)国际标准有以下几种： CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1 CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1 CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1,202

16、0/7/13,34,2.2.4 多路复用,为了能够有效地利用传输系统，人们希望通过同时携带多个信号来高效率地使用传输介质，这就是所谓的多路复用。一般多路复用主要有两种方法：频分多路复用（FDM）和时分多路复用（TDM）。,2020/7/13,35,2.3 数据交换,本节讲述三种数据交换技术，分别是线路交换、报文交换、报文分组交换。 2.3.1 线路交换 2.3.2 报文交换 2.3.3 报文分组交换,2020/7/13,36,2.3.1 线路交换,使用线路交换方式，就是通过网络中的结点在两个站之间建立一条专用的通信线路。 线路交换方式的通信也应包括这三种状态，即线路建立、数据传送和线路拆除。,

17、2020/7/13,37,2.3.2 报文交换,报文交换方式传输的单位是报文，在报文中包括要发送的正文信息和指明收发站的地址及其它的控制信息。在这种报文交换方式中，不需要在两个站之间建立一条专用通路。相反，如果一个站想要发送一个报文给另一站，它只要把一个目的地址附加在报文上，然后发送整个报文即可。报文从发送站到接收站，中间要经过多个结点，在这每个中间结点中，都要接收整个报文，暂存这个报文，然后转发到下一个结点。,2020/7/13,38,2.3.2 报文交换,2020/7/13,39,2.3.3 报文分组交换,报文分组交换原理是把一个要传送的报文分成若干段，每一段都作为报文分组的数据部分，由于

18、报文分组交换允许每个报文分组走不同的路径，所以一个完整的报文分组还必须包括地址、分组编号、校验码等传输控制信息，并按规定的格式排列每个分组。 有两种方法：数据报和虚电路来管理这些分组流。,2020/7/13,40,2.3.3 报文分组交换,数据报,2020/7/13,41,2.3.3 报文分组交换,虚电路,2020/7/13,42,2.4 TCP/IP协议,2.4.1 TCP/IP协议概述 2.4.2 Internet 网际协议（IP） 2.4.3 TCP/IP的配置 2.4.4 TCP/IP测试 2.4.5 下一代的网际协议IPv6,2020/7/13,43,2.4.1 TCP/IP协议概述

19、,TCP/IP协议，即传输控制协议/网际协议 TCP/IP协议可以在各种硬件和操作系统上实现，并且TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善。 TCP/IP已成为Internet网络事实上的工业标准和国际标准。,2020/7/13,44,2.4.2 Internet 网际协议（IP）,1。IP地址 IP协议要求在每次与TCP/IP网络建立连接时，每台主机都必须为这个连接分配一个唯一的32位地址，因为在这个32位IP地址中，不但可以用来识别某一台主机，而且还隐含着网际间的路由信息。,2020/7/13,45,2.4.2 Int

20、ernet 网际协议（IP）,IP地址的分类,2020/7/13,46,2.4.2 Internet 网际协议（IP）,特殊的IP地址 如果网络ID为127，主机地址任意，这种地址是用来做循环测试用的，不可用作其它用途。 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全1，则该IP地址表示是一个网络或子网的广播地址。 在IP地址中，如果某一类网络的主机地址为全0，则该IP地址表示为网络地址或子网地址。 私有地址的范围是： 10.0.0.1 10.255.255.254 （A类） 172.16.0.1 172.31.255.254 （B类） 192.168.0.1 192.168.255.254 （C

21、类）,2020/7/13,47,2.4.2 Internet 网际协议（IP）,子网及子网掩码 子网是指在一个IP地址上生成的逻辑网络，它使用源于单个IP地址的IP寻址方案，把一个网络分成多个子网，要求每个子网使用不同的网络ID，通过把主机号（主机ID）分成两个部分，为每个子网生成唯一的网络ID。一部分用于标识作为唯一网络的子网，另一部分用于标识子网中的主机。,2020/7/13,48,2.4.2 Internet 网际协议（IP）,子网掩码是一个32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以区别网络ID和主机ID；用来将网络分割为多个子网；判断目的主机的IP地址是在本局域网还是在远程网。在TCP/I

22、P网络上的每一个主机都要求有子网掩码。这样当TCP/IP网络上的主机相互通信时，就可用子网掩码来判断这些主机是否在相同的网段内。,2020/7/13,49,2.4.2 Internet 网际协议（IP）,IP路由 在上面讲述了子网及利用子网掩码来划分子网，那么不同的网络段之间是怎样进行互连的呢？这就需要通过设置IP路由来实现。 路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程 。在TCP/IP网络中，同一网络区段中的计算机可以直接通信，不同网络区段中的计算机要相互通信，则必须借助于IP路由。,2020/7/13,50,2.4.3 TCP/IP的配置,IP地址：标识TCP/IP主机的唯一的32位地址

23、子网掩码：用来测试IP地址是在本地网络还是远程网络 默认网关：与远程网络互连的路由器的IP地址。如果没有规定默认网关，则通信仅局限于局域网络内部,2020/7/13,51,2.4.4 TCP/IP测试,TCP/IP测试工具Ping （1）Ping工具的格式 Ping命令的格式为：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。Ping工具主要参数有： A：解析主机地址。 N：数据，发出的测试包的个数，缺省值为4。 L：数值，所发送缓冲区的大小。 T：持续执行Ping命令，直到用户按Ctrl+C终止。,2020/7/13,52,2.4.4 TCP/IP测试,（2）用P

24、ing工具测试TCP/IP协议的工作情况,Ping工具测试成功的示意图,2020/7/13,53,2.4.4 TCP/IP测试,Ping工具测试不成功的示意图,2020/7/13,54,2.4.4 TCP/IP测试, Ping回环地址以验证TCP/IP协议已经安装且正确装入。 命令：Ping 127.0.0.1 Ping 工作站的IP地址以验证工作站是否正确加入，并检验IP地址是否冲突。 命令：ping工作站IP地址 Ping默认网关的IP地址，以验证默认网关打开且在运行，验证是否可以与本地网络通信。 命令：Ping 默认网关IP地址 Ping 远程网络上主机的IP地址以验证你能通过路由器进行

25、通信。 命令：Ping远程主机的IP地址,2020/7/13,55,2.4.4 TCP/IP测试,测试TCP/IP协议配置工具Ipconfig/Winipcfg （1）Ipconfig工具的命令格式和应用 Ipconfig可运行在Windows 95/98/NT/2000/XP的命令提示符下，其命令格式为： Ipconfig /参数l/参数2 其中两个最实用的参数为： all：显示与TCP/IP协议相关的所有细节，其中包括主机名、节点类型、是否启用IP路由、网卡的物理地址、默认网关等。 Batch 文本文件名：将测试的结果存入指定的文本文件中，以便于逐项查看。,2020/7/13,56,2.4.4 TCP/IP测试,（2）Winipcfg工具的使用,“IP配置”对话框 “IP配置”的详细情况,2020/7/13,57,2.4.4 TCP/IP测试,网络协议统计工具Netstat Netstat工具的命令格式为： Netstat 参数1 参数2 其中主要参数有： A：显示所有与该主机建立连接的端口信息。 E：显示以太网的统计信息，该参数一般与S参数共同使用。 N：以数字格式显示地址和端口信息。 S：显示每个协议的统计情况,2020/7/13,58,2.4.5 下一代的网际协议IPv6,现在看来，当初IP地址的设计确实有不够合理的地方。为此，在l99