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1、第1篇 计算机网络工程基础,本篇目的,使读者全面系统准确地掌握网络工程涉及的知识，为网络的规划设计、工程实施、管理维护打下坚实的技术基础。,本篇重点,包括VLAN、VPN、DNS、QoS、路由等重要概念，千兆以太网、MPLS、无线网络等主流技术，RIP、OSPF、BGP、IPv6等Internet协议，Windows NT 4.0、NetWare 5、Linux 7.1系统基础，XML、ASP、JSP、PHP等开发技术，数据加密、身份验证、跟踪审计、安全评测。,第1章 计算机网络重要概念,本章重点：,（1）计算机网络工程的含义：包括工程、计算机工程的含义及特点 （2）网络拓扑结构：包括星型、环
2、型、总线型、树型结构的特点 （3）计算机网络分类：包括局域网、广域网、城域网、互联网 （4）虚拟局域网VLAN：包括虚拟网含义、分类 （5）网络互联：包括互联的含义、层次、网络拓扑,（6）虚拟专用网VPN：包括VPN的含义、类型、隧道协议 （7）域名系统：包括DNS的含义、分类 （8）网络体系结构：包括体系结构的含义、OSI/RM模型、TCP/IP模型 （9）数据交换方式：包括电路交换、报文交换、分组交换、信元交换 （10）服务类型：包括服务的含义、面向连接的服务、无连接服务、QoS （11）通信量控制：包括流量控制、拥塞控制 （12）计算机网络路由：包括路由的概念、路由算法,1. 1计算机网
3、络工程的含义,1.1.1 工程的含义及特点 简单地讲，工程是指按计划进行的工作。 （1）工程要有非常明确的目标，这在工程开始之前就要确定，在工程进行中不能轻易更改。 （2）工程要有详细的规划，规划一般分为不同的层次，有的比较概括（如总体规划），有的非常具体（如实施方案）。 （3）工程要有正规的依据，例如国际标准，国家标准、军队标准、行业标准或是地方标准。,（4）工程要有完备的技术文档，例如可行性论证报告，总体技术方案、总体设计方案、实施方案以及各子系统（模块）的相关文档。 （5）工程要有法定的或固定的责任人，并有完善的组织实施机构，如项目经理、或承包商，或领导小组、或指挥部等。 （6）工程要有
4、可行的实施计划和方法。 （7）工程要有客观的监理和验收标准。,1.1.2 计算机工程的含义及特点,（1）工程设计人员要全面了解计算机网络的原理、技术、系统、协议、安全、系统布线的基本知识，发展现状，发展趋势。 （2）总体设计人员要熟练掌握网络规划与设计的步骤、要点、流程、案例、技术设备选型以及发展方向。 （3）工程主管人员要懂得网络工程的组织实施过程，能把握住网络工程的方案评审、监理，验收等关键环节。 （4）工程开发人员要掌握网络应用开发技术、网站web技术、信息发布技术、安全防御技术。,（5）工程竣工之后，网络管理人员使用网管工具对网络实施有效地管理维护，使网络工程发挥应有的效益。,定义,综
5、上所述，计算机网络工程描述性定义： 计算机网络工程是为达到一定的目标，根据相关的规范，通过详细地规划，按照可行的方案，将计算机网络的技术、系统、管理、高效地集成到一起的工程。,1.2网络拓扑结构,1.2.1星型 1.2.2环型 1.2.3总线型 1.2.4树型 如图1-1所示。,图1-1 计算机网络拓扑结构,混合拓扑结构如图1-2所示。,图1-2 混合拓扑,1.3计算机网络分类,网络类型的比较如表1-1所示。,1.4 虚拟局域网VLAN,1.4.1虚拟网的含义 1.4.2 VLAN的分类 1.4.2.1基于端口的虚拟网 如图1-3所示。,图1-3基于端口的VLAN,1.4.2.2基于MAC地址
6、的虚拟网,1.4.2.3基于IP地址的虚拟网 如图1-4所示。,图1-4基于IP地址的VLAN,1.5 网络互联,1.5.1互联的含义 1.5.2互联的层次 1.5.3互联网络拓扑 如图1-5、1-6所示。,图1-5 分布式互联网络,图1-6星形互联网络,1.6虚拟专用网VPN,1.6.1 VPN的含义 如图1-7所示。,图1-7 VPN示意图,1.6.2 VPN的类型,1.6.2.1 访问VPN（Access VPN） 1.6.2.2 Intranet VPN 1.6.2.3 Extranet VPN,1.6.3 VPN的隧道协议,1.6.3.1隧道协议的作用和分类,1.7域名系统,域名系统
7、负责规定名字语法以及名字的管理，另外它还要解决计算机的域名与其它标识方法之间的转换（映射）问题，因为计算机还有其它的标识方法，如用IP地址。这种域名与地址之间的映射称为域名解析。 常见的组织型域名。 常见的地理型域名。,1.8网络体系结构,1.8.1体系结构的含义 典型的层次结构如图1-8。,图1-8计算机单机系统层次结构,1.8.2协议,1.8.3 OSI/RM协议参考模型,1.8.3.1 OSI/RM的层次结构 如图1-9所示。,图1-9 开放系统互联参考模型,1.8.3.2 OSI/RM模型的特点,1.8.3.3 OSI/RM中的数据通信 如图1-10所示。,图1-10 OSI七层模型中
8、各层数据单元的形成及流动,1.8.3.4高层网络与低层网络,1.8.3.5 OSI/RM 与其它标准的层次结构的关系,1.8.3.6 OSI/RM各层的含义及功能概述,1.8.4 TCP/IP模型,1.8.4.1 TCP/IP 的层次结构 如图1-11所示。,图1-11 TCP/IP层次结构,1.8.4.2 TCP/IP的重要协议,1.差错与控制报文协议（ICMP） 2.地址解析协议（ARP）/逆向地址解析协议（RARP，Reverse Address Resolution Protocol） 3.用户数据报文协议（UDP） TCP/IP子协议如图1-12所示。,图1-12 TCP/IP子协议
9、,1.8.4.3 TCP/IP的特点,如图1-13、1-14所示。,图1-13 IP数据报文对物理网络帧的统一,图1-14 TCP/IP的沙漏模型,1.9数据交换方式,1.9.1数据交换方式的含义 1.9.2电路交换（Circuit Switching) 1.9.3报文交换（Message Switching) 1.9.4分组交换（Packet Switching) 1.9.4.1虚电路 1.9.4.2数据报 如图1-15所示。,图1-15 虚电路和数据报文原理示意图,1.9.5信元交换 交换方式的分类如图1-16所示。,图1-16 交换方式,1.10服务类型,1.10.1服务的含义 1.10
10、.2面向连接的服务1.10.3无连接服务,小结,最后指出，计算机网络的可靠性一般通过确认和重传机制保证。正因如此，高可靠性的服务需要额外的开销，进而导致其效率不高。效率和可靠性是统一在服务中的一对矛盾，对二者不同的要求，决定了服务类型的不同。正是它们的对立统一，推动了计算机网络技术的发展。,1.10.4服务质量QoS,QoS含义如图1-17所示。,图1-17服务质量的概念,1.11通信量控制,1.11.1 流量控制 1.11.2 拥塞控制如图1-18所示。,图1-18 流量控制与拥挤控制,1.12计算机网络路由,1.12.1路由的概念 1.12.1.1路由选择及其算法 所谓路由算法即是对某一信
11、息决定从源节点至目的节点的有向路径的一种规则。 1.12.1.2常见的路由选择方法 1.12.1.3路由算法分类 1.12.1.4路由算法应该满足的要求,1.12.2 路由算法简介,1.12.2.1固定式路由选择算法 1最短路径算法 2最小时延算法 3扩散式路由选择 4静态路由选择,图1-21 静态路由选择举例,1.12.2.2自适应式路由选择算法,1集中式自适应路由选择法 2孤立法 3分布式路由算法,1.12.2.3分层式路由选择,思考题,（1）计算机网络工程的含义。 （2）典型网络拓扑结构及特点。 （3）计算机网络分类。 （4）虚拟局域网VLAN的含义及分类。VLAN的作用。 （5）网络互联的含义、层次、网络拓扑。 （6）虚拟专用网VPN的含义。 （7）域名系统DNS的含义及分类。 （8）网络体系结构的含义。 （9）OSI/RM模型的组成，TCP/IP模型的组成。 （10）数据交换方式的种类。,（11）服务类型的含义和种类。 （12）QoS的含义。 （13）通信量控制的种类及区别。 （14）计算机网络路由的概念。 （15）常见路由算法。,
