网络设备管理与实训-计算机网络基础知识.ppt

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1、,网络设备管理与实训,第1章 计算机网络基础知识,第1章 计算机网络基础知识,知识目标 掌握计算机网络的定义、组成和分类； 掌握计算机网络体系结构； 了解在OSI参考模型各层中的网络设备和协议名称； 了解Ipv6协议的基本内容。 能力目标 掌握IP地址的划分方法及范围； 掌握掩码运算方法及其子网掩码的计算方法。,1.1 计算机网络概述,所谓计算机网络，就是把物理上分布并且自主的计算机和其他设备的集合，通过通信线路和互联设备连接起来，在功能完善的网络软件（即 通信协议、网络操作系统及信息交换方式等）的管理下，以实现资源共享为目的的系统。 1.1.1计算机网络的发展过程 1面向终端的第一代计算机网

2、络 2以ARPANET与分组交换技术为重要标志的第二代计算 机网络 3以OSIRM模型为基础的第三代计算机网络 4综合化和高速化的第四代计算机网络,1.1 计算机网络概述,1.1.2 计算机网络的组成 从对计算机网络的描述我们可以看出计算机网络由计算机系统（包括计算机和终端）、通信链路和连接设备以及操作系统和通信协议组成。可以从两个方面来看计算机网络的组成。 1计算机网络包括网络硬件和网络软件两大部分 （1）网络硬件主要包括网络服务器、工作站、网卡、传输介质（双绞线、铜轴电缆、光缆等）、集线器（HUB）、集中器等。 （2）网络软件包括各个电脑和通信设备上所使用的操作系统，以及网络在通信时所采用

3、的网络协议。 操作系统：是对计算机系统中的各种软件和硬件资源进行管理，使其得到充分利用并方便用户使用的一个系统软件。操作系统是用户和计算机之间的一个接口。 网络协议：是指网络中为通信而事先约定的一组通信规则。两台计算机在进行通信时，必须使用相同的通信协议。否则会因为通信协议不匹配而不能实现通信。,1.1 计算机网络概述,1.1.2 计算机网络的组成 2计算机网络包括资源子网和通信子网两大部分 通常从逻辑上将网络划分为两大部分：资源子网和通信子网，也可以说计算机网络是由通信子网和资源子网组成的，如图所示。 图 资源子网与通信子网,1.1 计算机网络概述,1.1.3 计算机网络的分类 计算机网络的

4、分类方法很多，主要的方法有三种：根据网络的覆盖范围与规模分类，根据网络所使用的数据交换方式分类，根据网络拓扑结构分类。 1根据网络的覆盖范围进行分类 按覆盖地理范围的大小，可以把计算机网络分为广域网、城域网和局域网。 2根据数据交换方式进行分类 我们可以把网络划分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。 3根据网络拓扑结构分类 网络拓扑结构按形状可分为5种类型，分别是：总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构、网状型结构。,1.1 计算机网络概述,1.1.4 计算机网络的功能与应

5、用 1计算机网络的功能 （1）数据通信 （2）资源共享 （3）远程传输 （4）集中管理 （5）实现分布式处理 （6）负载平衡,1.1 计算机网络概述,1.1.4 计算机网络的功能与应用 2计算机网络的应用 （1）网络通信 （2）信息检索 （3）电子商务 （4）OA与CIMS,1.2 计算机网络体系结构,1.2.1 分层体系结构与网络协议 网络协议是计算机网络必不可少的,一个完整的计算机网络需要有一套复杂的协议集合,组织复杂的计算机网络协议的最好方式就是层次模型。而将计算机网络层次模型和各层协议的集合定义为计算机网络体系结构(Network Architecture)。当前使用最多的两个模型是开

6、放式系统互联（Open Systems Interconnect，OSI）参考模型和TCPIP参考模型。这些模型通过将网络分为各种功能模块，从而大大提高了网络的可理解程度。这些模块被分为层，这些层次的命令以及开放通信的概念，为TCPIP各种组件使用得更广泛提供了场景和依据。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.1 分层体系结构与网络协议 1分层体系结构 计算机网络是一个复杂的系统，相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的。“分层”可将庞大而复杂的问题转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理。通常把计算机网络按照一定的功能与逻辑关系划分成

7、一种层次结构。 2网络协议 就像说话用某种语言一样，在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。 网络协议是计算机的网络体系结构中的关键要素之一。协议的三要素为：语法、语义、同步。 协议体系结构的思想是：用一个构造好的模块集合完成不同的通信功能。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.2 OSI参考模型简述 开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Reference Model），简称OSI模型，是国际标准化组织（ISO）于1981年颁布的。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.2 OSI参考模型

8、简述 （1）物理层（Physical Layer） 物理层完成的主要功能： 1）二进制在线路上的表示和传输二进制“位”信号。 2）指定传输方式的要求。 3）当建立、维护与其他设备的物理连接时，提供需要的 机械、电气、功能特性和规程特性。 （2）数据链路层（Data Link Layer） 数据链路层完成的主要功能有： 1）数据链路的建立、维护与释放链路的管理工作。 2）将传输数据增加的同步信息、校验信息及地址信息封装成数据帧。 3）数据帧传输顺序的控制。 4）差错检测与控制。 5）数据流量控制。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.2 OSI参考模型简述 （3）网络层（Network Laye

9、r） 网络层完成的功能如下： 1）通过路径选择将信息从最合适的路径由发送端传送到接收端。 2）防止通信子网信息流量过大造成网络阻塞。 3）网络连接的建立和管理。 （4）传输层（Transport Layer） 传输层主要完成的功能有： 1）分割和重组报文。 2）提供可靠的端到端的服务。 3）传输层的流量控制。 4）提供面向连接的和无连接数据的传输服务。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.2 OSI参考模型简述 （5）会话层（Session Layer） 会话层完成的主要功能如下： 1）允许用户在设备之间建立、维持和终止会话。 2）管理会话。 3）使用远程地址建立连接。 （6）表示层（Pres

10、entation Layer） 表示层完成的主要功能有： 1）对数据编码格式进行转换。 2）数据压缩与恢复。 3）建立数据交换格式。 4）数据的安全与保密。 5）其他特殊服务。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.2 OSI参考模型简述 （7）应用层（Application Layer） 应用层完成的主要功能如下： 1）作为用户应用程序与网络间的接口。 2）使用户的应用程序能够与网络进行交互式联系。 在OSI七层模型中，每一层都提供一些明确的网络功能。 若从功能角度看，下面四层主要提供通信传输功能，以节点到节点之间的通信为主；高层协议（会话层、表示层和应用层）则以提供用户与应用程序之间的处理功

11、能为主。简而言之，低四层协议属于通信功能，高三层属于处理功能。 若从产品看，低三层协议一般由硬件完成，高层协议由软件完成。例如，网卡和网桥完成物理层和链路层的功能，路由器完成网络层的功能，而电子邮件软件完成应用层的功能。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.3 TCP/IP参考模型 除OSI模型外，用得最为广泛、最为著名的当数TCPIP协议。TCPIP最早是1957年由美国国防部成立的高级研究计划局ARPA（Advanced Research Project Agency）制定并加入到Internet 中。以后，TCPIP进入商业领域，以实际应用为出发点，支持不同厂商、不同机型、不同网络的互联

12、通信，并成为口前令人瞩目的工业标准。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.3 TCP/IP参考模型 （1）网络接口层 TCPIP协议对这一层描述得很少，一股网络接口层提供了TCPIP协议与各种物理网的接口，为数据报的传送和校验提供了可能。这些物理网络包括各种局域网和广域网，如Ethernet、Token Ring、X25公共分组交换网等。网络接口层也为在其之上的网间网层提供服务。 （2）网际层（Internet Layer） IP的功能包括如下3项： 1）管理Internet中的地址。 2）路由选择功能。数据报在传输过程中要由IP通过路由选择算法，在源方与目的方之间选择一条最佳的路径。 3）数

13、据报的分片与重组。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.3 TCP/IP参考模型 （3）传输层（Transport Layer） 传输层中的TCP协议提供了一种可靠传输的方法，解决了IP协议的不安全因素，为数据报正确、安全地到达目的地提供了保障。这里定义了两个端到端的协议：TCP和UDP。 （4）应用层（Application Layer） TCPIP协议没有会话层和表示层，传输层的上面是应用层，它包含所有的高层协议。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.4 协议组件 虽然我们通常都把TCPIP协议集标识为TCPIP，但实质上在IP协议组件内有好几个不同的协议，如图所示，包括： IP：网际层协

14、议。 TCP：可靠的主机到主机层协议。 UDP：尽力转发的主机到主机层协议。,1.2 计算机网络体系结构,1.2.5 OSI与TCP体系结构的比较 TCPIP与OSIRM有许多不同，主要表现在以下几个方面： （1）TCPIP虽然也分层，但其层次之间的调用关系不像OSI那样严格。在OSI参考模型中，两个N层实体之间的通信必须经过（N一1）层。但TCPIP可以越级调用更低层提供的服务。这样做可以减少一些不必要的开销，提高数据传输的效率。 （2）TCPIP一开始就考虑到了异种网的互联问题，并将互联网协议作为TCPIP的重要组成部分。而ISO只考虑到用一种统一标准的公用数据网将各种不同的系统互联在一起

15、，根本未想到异种网的存在，这是OSIRM的一大缺点。 （3）TCPIP一开始就向用户同时提供可靠服务和不可靠服务，而OSI在开始时只考虑到向用户提供可靠服务。相对说来，TCPIP更侧重于考虑提高网络传输的效率，而OSI参考模型更侧重于考虑网络传输的可靠性。,1.3 数据的封装,解封与传输,1.2.5 OSI与TCP体系结构的比较 网络上所有通信都是产生于源，然后送到目的地。在网络上传输的信息称为数据或数据段分组。如果一台计算机（主机A）想给另外一台计算机（主机B）发送数据，这些数据必须首先经历一个称为封装（Encapsulation）的过程。 封装（Encapsulation）就是在网络传输之

16、前为数据附上必要的协议信息。因此，当数据沿着OSI模型的各层向下传递时，OSI的每一层都会在向下传递之前给数据增加上数据报头（在第2层还有数据报尾）。报头和报尾包含对网络设备的接受者的控制信息，以确保数据正确传送以及接收者能够正确解释数据。例如，可以把报头看作是信封上的地址，因为信封需要地址来被邮递到所要到达的接收方。,1.3 数据的封装,解封与传输,数据封装可以通过以下5个步骤来进行解释： （1）创建数据：当用户发送Email消息时，消息中的字母、数字和字符被转换成可以在Internet上传输的数据。 （2）为端到端的传输将数据打包：对数据打包来实现互联网的传输。通过使用分段（Segment）传输功能确保Email系统两端的主机之间能可靠地通信。 （3）在报文上添加网络地址：数据放置在一