《计算机网络技术及应用（第二版）》-郝兴伟-电子教案 02

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1、计算机网络技术及应用 （第二版）,1,第 1 章 现代电子通信基础 第 2 章 计算机网络 第 3 章 网络操作系统 第 4 章 网络管理基础 第 5 章 常用网络服务及其配置 第 6 章 Web服务器的架设和管理 第 7 章 Ftp服务器的架设和管理 第 8 章 邮件服务器的架设和管理,目 录,2,第 2 章 计算机网络技术,计算机网络概述 网络模型与网络协议 网络硬件和网络设备 局域网技术 广域网技术 网络设计与网络架设 网络管理与网络安全,3,2.1 计算机网络概述,网络的概念 网络的分类 局域网 广域网 城域网 网络拓扑结构 物理拓扑结构 逻辑拓扑结构,4,计算机网络的概念,什么是计算

2、机网络？ 所谓“计算机网络”，就是将分布在不同地理位置的计算机，通过通信线路连结在一起，以实现计算机之间的通信和资源共享。 资源共享 硬件共享 网络打印机 网络存储 软件共享 数据共享 数据库,5,计算机网络的分类,局域网 局域网（Local Area Network，LAN）是指地理分布范围较小的计算机网络，一般用于短距离内的计算机通信。 特点 LAN技术具有价格低、可靠性高、安装方便和管理方便等优点。 对于局域网，由于地理位置相对较近，计算机之间的通信不需要电信服务， 技术分类 按照网络标准和连线方式不同，局域网分为以太网、令牌环网络和FDDI网络等 广域网 广域网（Wide Area N

3、etwork，WAN）就是在一个更大的地理范围内建立的计算机通信网，和局域网相比广域网的复杂性高，对通信的要求也高。 特点 广域网通常使用电信运营商提供的设备和通信线路作为信息传输平台。 技术分类 PPP,桢中继，FDDI,6,计算机网络的分类（Cont.）,城域网 城域网（Metropolitan Area Network，MAN）是一种更大的LAN，在地域上覆盖一个城市，一般适用于距离为5至150KM的范围 功能， 指完成接入网中的企业和个人用户与在骨干网络上的运营商之间全方位的协议互通。 城域网一般分为骨干层、汇聚层和接入层。骨干层的主要功能是给业务汇接点提供高容量的业务承载与交换通道，

4、实现各叠加网的互联互通；汇聚层主要是给业务接入点提供业务的汇聚、管理和分发处理；接入层则是利用光纤、双绞线、同轴电缆、无线接入技术等传输介质，实现与用户连接，并进行业务和带宽的分配。,7,网络拓扑结构,物理拓扑结构 计算机网络物理拓扑结构用于描述计算机网络中计算机之间的位置关系，定义结构化网络布线时设备的连接结构。 物理拓扑结构一般分为总线拓扑、星形拓扑、环形拓扑和树形拓扑等形式。 逻辑拓扑结构 计算机网络逻辑拓扑结构用于描述数据在网络中的传输方式，逻辑拓扑结构与网络协议的工作原理密切相关。计算机网络逻辑拓扑结构分为总线逻辑拓扑和令牌环逻辑拓扑两种形式。,8,物理拓扑结构,物理拓扑结构一般分为

5、总线拓扑、星形拓扑、环形拓扑和树形拓扑等形式。 总线拓扑 总线拓扑是采用一根传输线作为传输介质，所有的节点都通过网络连接器（如T型头）串联在同一条线路上。, 特点：广播通信，只需要电缆和T型头、BNC接头等连接器，不需要专用的网络设备，具有结构简单，布线容易，造价低的特点。 常见网络：10Base2，10Base5,9,物理拓扑结构（Cont.）,星形拓扑 星形拓扑是目前最为流行的网络拓扑结构，连接方法是将网络中的所有计算机都以点到点的方式连接到某一中央设备上，该中枢设备完成网络数据的转发。, 中枢设备：交换机、集线器。 常见网络：10BaseT，快速以太网,10,物理拓扑结构（Cont.）,

6、扩展星形拓扑 由于每个交换机或集线器的端口数是固定的，为了连接更多的计算机，通常采用设备级联，从而使更多的计算机连接到网络中。,11,计算机网络逻辑拓扑结构,计算机网络逻辑拓扑结构用于描述数据在网络中的传输方式，逻辑拓扑结构与网络协议的工作原理密切相关。 计算机网络逻辑拓扑结构分为总线逻辑拓扑和令牌环逻辑拓扑两种形式。 总线逻辑拓扑 令牌环逻辑拓扑,12,总线型逻辑拓扑结构,在总线型逻辑拓扑结构中，数据的传输采用广播方式。在广播通信中，处于相同物理网络的所有主机都将接收到相同的数据包，计算机根据数据包中所包含的目标地址决定是否接收该数据包。 动画演示,13,环型逻辑拓扑结构,环型逻辑拓扑结构又

7、称令牌环逻辑拓扑结构，是一种无冲突可靠传输通信方式。具体的传输过程如下： （1）当有一个结点有数据帧要发送时，它首先检测令牌是否有空，如果有空，它得到令牌并将其数据帧附在令牌上。 （2）携带数据帧的令牌继续环行，后面的每个结点都校验数据帧，并根据数据帧中所包含的目的地址，设备决定是否接受数据。 （3）当携带数据的令牌到达一个节点时，如果数据帧的目的地址和该节点地址相同，则该节点接收数据帧，并将一个收据信号附在令牌上。随后令牌继续环行。 （4）当源设备收到数据信号后，根据所附加的信息可以判定数据是否已经可靠的传输到接收方，然后解除令牌忙状态，令牌自由环行，继续传输下面的数据。,动画展示,14,2

8、.2 网络模型与网络协议,OSI参考模型 OSI参考模型七层模型 数据封装与解封装 TCP/IP模型 网络协议 概念 NetBIOS与NetBEUI IPX/SPX与NWLink TCP/IP协议（Internet协议） TCP/IP协议族 TCP协议，功能，格式 IP协议 ARP协议,15,OSI参考模型,OSI参考模型：国际标准化组织（ISO）提出了网络模型的概念，1984年，该组织发布了开放系统互联参考模型（Open System Interconnect Reference Model ，OSI）。该体系结构标准定义了异质系统互联的七层框架，也称为OSI参考模型（OSI Referen

9、ce Model）,16,OSI参考模型（Cont.）,OSI模型各层功能 演示,17,数据封装与解封装, 数据封装： 在OSI参考模型中，信源方从应用程序产生数据（第七层、六层和五层），经过传输层，传输层的协议将上层数据分割成数据段（Segment）；数据段到达网络层，网络层协议在数据段上封装上逻辑地址（如：IP地址），变成数据包（Packets），逻辑地址用于网络寻址（路由）；然后传给下层，即数据链路层，数据链路层将设备地址（物理地址）添加到数据包中，形成数据帧（Frame），数据帧保证信宿能够收到正确的接收数据。我们把这样的一个过程称为数据封装（encapsulation）。 数据解封装

10、： 封装后的数据帧经过通信线路进行传输，到到信宿，在信宿端，信息从一层到七层经过一个和数据封装相反的过程，即解封装（deencapsulation）,18,数据封装与解封装(Cont.),图示,19,数据封装与解封装(Cont.),过程演示,20,TCP/IP模型,TCP/IP模型将网络分成四层，他将OSI参考模型中的第一层和第二层合并成为网络接入层（Network Access Layer）；对应OSI参考模型中的第三层（网络层），称为Internet层；OSI参考模型中的第四层不变，仍然为传输层；将OSI参考模型中的五、六、七层合并成一层，称为应用层（Application）,21,网络协

11、议,什么是网络协议？ 网络协议（protocol）是网络上所有设备之间通信规则的集合，这些设备包括网络服务器、计算机、交换机、路由器、防火墙等。 协议是运行在各种网络设备上的程序或协议组件，用于定义了通信时必须采用的数据格式及其含义，以便实现网络模型中各层的功能。,22,NetBIOS与NetBEUI协议,NetBIOS协议，即网络基本输入输出系统，最初由IBM提出。 NetBEUI（NetBIOS Enhanced User Interface ）即NetBIOS增强用户接口，是微软公司在IBM公司协议的基础上更新的协议，是NetBIOS协议的增强版本。 NetBEUI协议用广播方式通信，其

12、传输速度很快，是不可路由协议，无法跨越路由器到其它网段。,23,IPX/SPX与NWLink协议,IPX/SPX（Internet Packet Exchange/Sequenced Packed Exchange）即互联网分组交换/顺序交换协议，是由Novell公司开发的应用于局域网的高速协议，是Novell NetWare网络操作系统的核心。 IPX负责为到另一台计算机的数据传输编址和选择路由，并将接收到的数据送到本地的网络通信进程中。 SPX位于IPX的上一层，在IPX的基础上，保证分组顺序接收，并检查数据的传送是否有错。 NWLink是微软公司为了与NetWare通信而开发的IPX/S

13、PX协议栈的一种形式，NWLink是用于Windows 的IPX，与NetWare服务器互连，实现平台间的过渡。,24,TCP/IP协议（Internet协议）,TCP/IP是使用最为广泛的协议，是互联网通信事实上的标准。TCP/IP早期是UNIX操作系统使用的协议，现在广泛用于网络互联。 特点： 面向连接的协议，附加了一些容错功能，所以其传输速度不快。 可路由协议，可跨越路由器到其它网段，是广域网通信的有效协议。 TCP/IP协议簇,25,TCP协议,传输控制协议（Transmission Control Protocol ，TCP）是TCP/ IP协议系列中主要的传输协议，在数据通信中，工

14、作在TCP/IP模型的传输层，提供可靠传输服务，包括数据分段、流量控制、可靠性等。 特点： 面向连接的协议，附加了一些容错功能，所以其传输速度不快。 可路由协议，可跨越路由器到其它网段，是广域网通信的有效协议。,26,TCP协议端对端服务,TCP被称作一种端对端（end-to-end）协议，它提供一个直接从一台计算机上的应用到另一远程计算机上的应用的连接。应用能请求TCP创建一个连接，发送和接收数据，以及关闭连接。由TCP提供的连接是由软件实现的，因此又称为虚连接（virtual connection）。 TCP使用IP来携带消息，每一个TCP消息封装在一个IP数据报后通过互联网传输。当数据报

15、到达目的主机，IP将数据报的内容传给TCP，进行数据的解封装。,27,TCP缓冲、流控与窗口,TCP使用一种窗口机制来控制数据流。当一个连接建立时，连接的每一端分配一个缓冲区来保存输入的数据，并将缓冲区的尺寸发送给另一端。当数据到达时，接收方发送确认，其中包含了自己剩余的缓冲区尺寸。,28,TCP段格式,TCP对所有的消息采用一种简单的格式，包括携带数据的消息、确认以及三次握手中用于创建和终止一个连接的消息。TCP使用段（segment）来指明一个消息，TCP段包括12个字段，,29,TCP段格式（Cont1.）,源端口（Source Port），发送数据的应用程序端口号。 目的端口（Dest

16、ination Port），指出接收方计算机上的哪一个端口对应的应用程序负责接收数据。 TCP协议通过使用“端口”来标识源端和目标端的应用进程。端口号可以使用0到65535之间的任何数字。在收到服务请求时，操作系统动态地为客户端的应用程序分配端口号。在服务器端，每种服务在具有确定的服务端口。例如：www服务的默认端口为80，ftp服务的默认端口为21等。,30,TCP段格式（Cont2.）,序号（Sequence Number），指的是输出数据，它给出了段中携带数据的序号。接收方利用这一序号来重排乱序到达的段并利用这一序号计算确认号。 确认号（Acknowledgement Number），当一台计算机发送一个段的时候，确认号指的是输入的数据，即存储他收到的数据的序号。确认号和要发送的数据一起发送出去，即是对接收数据的一种确认，发送数据方根据该确认信息决定对数据是否重传或继续发送下面的数据。 报头长度（HLEN），报头长度，给出头部占32比特的数目。没有任何选项字段时HLEN=5，