计算机网络工程第1章网络工程基础 2

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1、计算机网络工程实用教程,刘继清,第1章 网络工程基础,基本内容,1、网络工程概述 2、计算机网络体系结构 3、IP地址与子网划分 4、下一代网际协议IPv6 5、局域网基础知识,1.1 网络工程概述,什么是网络工程 网络工程建设的目标 网络工程建设的主要内容 网络工程的组织机构及其职责 网络工程建设的过程,一、什么是网络工程,1、工程工程是有一个明确的目标、在组织领导下，按计划进行的工作。 2、计算机网络工程计算机网络工程是在信息系统工程方法和完善的组织机构指导下，根据网络应用的需求，按照计算机网络系统的标准、规范和技术，详细规划设计可行方案，将计算机网络硬件设备、软件和技术系统性地集成在一起

2、，形成一个满足用户需求、高效高速、稳定安全的计算机网络系统的组建工作。,网络工程的要点,有明确的网络应用需求、网络业务和网络功能。 有具体的规划设计方案和实施规范。 有完善的组织机构、工程设计人员和工程管理人员。 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、发展现状和发展趋势，要掌握网络应用开发技术、网站设计和Web制作技术、信息发布技术、安全防御技术以及综合布线技术。,网络工程的要点,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、技术设备选型和发展方向。 工程主管人员要懂得网络工程的组织实施过程，能把握网络工程的评审、监理、验收等环节。

3、 工程竣工之后，网络管理人员能够使用网管工具对网络实施有效的管理和维护，使建成的计算机网络发挥应有的效益。,二、网络工程建设的目标,网络工程的建设方和施工方，在遵守国家相关法律、法规，遵循国家相关标准和国际相关标准的前提下，完成网络工程的规划、设计、施工和验收等工作，为建设方提供一个高速、稳定、安全、可靠和计算机网络系统。,三、网络工程建设的主要内容,(1) 网络规划与设计。对计划建设的网络系统的类型规模、体系结构、硬件与软件、管理与安全等方面提出一套完整的技术方案和实施方案。(2) 网络硬件系统建设。主要包括计算机硬件设备、网络设备和综合布线系统等硬件的集成。(3) 网络软件系统建设。主要包

4、括网络操作系统、工作站操作系统通信及协议软件、数据库管理系统、网络应用软件和开发工具软件等的选择与安装。(4) 网络安全管理建设。主要包括网络管理与安全体系以及相应软件系统的组建。,计算机网络工程的一种通用组织形式为三方结构，分别是工程甲方、工程乙方和工程监理方。这三方的基本关系如下图所示。,四、网络工程的组织机构及其职责,工程甲方是网络工程中的用户，即网络工程的提出者和投资方。 甲方的人员组成主要包括行政联络人和技术联络人。行政联络人是甲方的工程负责人，一般由甲方的行政领导担任，负责甲方的组织协调工作。技术联络人是甲方的工程技术负责人，工程中有关技术问题，乙方和监理方可以与甲方技术联络人协调

5、。,1、工程甲方,甲方的职责,（1）提出网络工程建设项目和详细需求 （2）对工程项目进行可行性论证 （3）组织工程项目建设经费 （4）编制工程项目招标书 （5）组织或委托招标公司进行工程项目招标 （6）签订工程建设合同 （7）验收产品、协助施工、工程质量监督 （8）组织工程竣工验收 （9）组织管理和技术人员参加乙方组织的培训 （10）对网络系统进行试运行,2、工程乙方,工程乙方是计算机网络工程的承建者。 乙方在承建计算机网络工程时多采用项目经理制。项目经理制的人员结构如图所示。,（1）根据甲方的招标书，编制投标书 （2）若中标，签订工程合同 （3）进行详细的用户需求调查 （4）进行网络工程规划

6、设计 （5）制订网络工程实施方案 （6）网络产品选型 （7）网络系统集成 （8）对系统进行测试，系统试运行 （9）准备工程竣工验收 （10）为甲方培训网络管理人员,乙方的职责,工程监理方提供工程监理服务的机构就是监理方，工程监理方的人员组织包括总监理工程师、监理工程师、监理人员等。 网络工程监理是指为了帮助用户建设一个性能价格比最优的网络系统，在网络工程建设过程中，给用户提供前期咨询、网络方案论证、确定系统集成商、网络质量控制等服务。,3、工程监理方,（1）网络建设项目可行性论证 （2）帮助用户做好需求分析。 （3）为用户控制工程进度。 （4）帮助用户控制工程质量。 （5）帮助用户做好网络的各

7、项测试工作。 （6）协同甲方和乙方做好网络工程竣工验收。,工程监理方的职责,详细参见：信息系统工程监理暂行规定信息系统工程监理规范,五、网络工程建设的过程,图中的实线表示组织方必须参与其过程，虚线表示组织方可以参与也可不参与其过程。,1.2 计算机网络体系结构,ISO/RM七层参考模型,一、网络体系结构发展的背景,1、计算机系统语言不同,2、网络的状况,多种通信媒介有线、无线 不同种类的设备通用、专用 不同的操作系统Unix、Windows 不同的应用环境固定、移动 不同种类业务分时、交互、实时 宝贵的投资和积累有形、无形 用户业务的延续性不允许出现大的跌落起伏问题：它们互相交织，形成了非常复

8、杂的系统应用环境。,3、网络异质性问题的解决,网络体系结构就是使这些用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相互操作，并满足各种业务的需求。 网络体系结构营造了一种“生存空间”任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。 网络体系结构解决网络异质性问题采用的是分层结构方法。即把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层面上予以解决。,4、分层结构方法需要解决的问题,网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？ 各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？ 通信双方的数据传输要遵循哪些规则？,即：分层与功能服务与接口协议,二

9、、开放系统互联参考模型(OSI/RM),处理网络应用,数据表示,主机间通信,端到端的连接,寻址和最短路径,介质访问（接入）,二进制传输,资源子网,通信子网,二、开放系统互联参考模型(OSI/RM),OSI各层功能概述,第7层：应用层(Application) 为用户的应用程序提供网络通信服务 识别并证实目的通信方的可用性 使协同工作的应用程序之间进行同步 判断是否为通信过程申请了足够的资源 应用层协议的例子：远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3等,OSI各层功能概述,第6层：表示层(Presentati

10、on) 处理被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。如有必要，使用一种通用的数据表示格式在多种数据表示格式之间进行转换。 例如：在日期、货币、数值（特别是浮点数）等本地数据表示格式与标准数据表示格式之间进行转换；数据的加解密、压缩/解压缩等。,OSI各层功能概述,第5层：会话层(Session) 建立、管理和中止不同机器上的应用程序之间的会话。 会话：完成一项任务而进行的一系列相关的信息交换。 同步（解决失败后从哪里重新开始） 设置检查点会话失败后，恢复到最后一个检查点处，而不用从头开始。例如：数据送到打印服务器上打印。接收的数据已被确认，但打印机出现故障。这时没必要再从头开始打印，只要在每

11、页开始处设置检查点，打印出错时只需重传最后一个检查点以后的页面。,OSI各层功能概述,第5层：会话层(Session) 活动管理，保证活动的完整性和正确性。 活动：相对独立的一组相关操作。例如：一次会话传送多个文件，其中每一个文件的传送为一个活动。,OSI各层功能概述,第4层：传输层(Transport) 为源端主机到目的端主机提供可靠的数据传输服务；屏蔽各类通信子网的差异，使上层不受通信子网技术变化的影响。 进行数据分段并组装成报文流； 提供“面向连接”（虚电路）和“无连接”（数据报）两种服务； 传输差错校验与恢复； 信息流控制，防止数据传输过载。,OSI各层功能概述,第3层：网络层(Net

12、work) 在源端与目的端之间建立、维护、终止网络的连接。 功能和服务 最佳路由选择和数据包中转 流量控制和拥塞控制 差错检测与恢复 流量统计和记账,OSI各层功能概述,第3层：网络层(Network) 路由选择 如何在多条通信路径中找一条最佳路径？ 依据：速度,距离(步跳数),价格,拥塞程度。 路由器路由表建立与维护。 静态：人工设置，只适用于小型网络。 动态：运行过程中根据网络情况自动地动态维护。 路由算法 距离向量算法：RIP、CGP等 链路状态算法：OSPF等,OSI各层功能概述,第2层：数据链路层(Data Link) 在物理线路上提供可靠的数据传输，使之对网络层呈现为一条无错的线路

13、。 所关心的问题包括： 物理地址、网络拓扑； 组帧：把数据封装在帧中,按顺序传送,并处理返回的确认帧； 定界与同步：产生/识别帧边界； 差错恢复：采用重传（ARQ）的方法； 流量控制：收发双方传输速率的匹配。,OSI各层功能概述,第1层：物理层(Physical) 实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。 定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电气的、过程的和功能的特性。 数据终端设备DTE用于处理用户数据的设备。如：计算机、路由器 数据通信设备DCE用于把DTE发出的数字信号转换成适合于在传输介质上传输的形式。如：Modem。,OSI各层功能概述,物理层的特性： 机械特性：物理连接器的尺寸

14、、形状、规格。 电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据传送速率，最大传送距离等。 功能特性：接口引脚的功能作用。 规程特性：信号时序，应答关系，操作过程。,OSI模型的通信过程,物理层 Physical,数据链路层Data Link,网络层 Network,传输层 transport,会话层 session,表示层 Presentation,应用层 Application,物理层 Physical,数据链路层Data Link,网络层 Network,传输层 transport,会话层 session,表示层 Presentation,应用层 Application,A,B,协议数据单元(P

15、DU),OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit) 传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称： 传输层数据段（Segment） 网络层分组(数据报)（Packet） 数据链路层数据帧（Frame） 物理层比特（Bit）,数据封装,一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。,发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号。,数据多层封装与拆封,数据多层封装的过程,数据,数据,01110100001100001010010

16、1111010110,封装,电脉冲,数据报,段,比特,帧,数据多层拆封的过程,数据,数据,011101000011000010100101111010110,拆封,数据报,段,比特,帧,OSI模型的通信过程,物理层Physical,数据链路层Data Link,网络层Network,传输层transport,会话层session,表示层Presentation,应用层Application,物理层Physical,数据链路层Data Link,网络层Network,传输层transport,会话层session,表示层Presentation,应用层Application,A,B,三、Internet协议体系,TCP/IP的4层模型,产生背景：开放式系统互连参考模型是由ISO制定的一个参考模型，提供了一个参考建议；TCP/IP是产生于早期ARPA网的一组协议，但由于各厂家主动遵守而变成了一个事实上的工业标准。 共同点：解决异构网络的互连问题；采用了分层结构的思想；各层次的划分和所应用的协议功能大体相同。,