剖析第一讲计算机网络基础知识资料

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1、剖析第一讲计算机网络基础知识资料第一讲计算机网络基础知识资料本本课课程学程学习习目目标标 从从应应用用的的角角度度，在在首首先先了了解解计计算算机机网网络络的的各各方方面面基基础础知知识识和和InternetInternet的的发发展展、理理论论基基础础以以及及掌掌握握组组建建多多类类局局域域网网、连连接接入入Internet Internet 的的各各种种方方法法的的情情况况下下，而而后后逐逐步步讲讲解解国国际际互互联联网网InternetInternet的的多多种种实实用用技技术术。使使学学习习者者掌掌握握多多种种网网络络应应用用操操作作方方法法，具具备备全全面面的的上上网网能能力力，为为

2、适适应应在在即即将将到到来来的的真真正正的的电电子子网网络络时时代代中中进进行高效率学行高效率学习习、工作和生活打下良好的基、工作和生活打下良好的基础础。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 本本 章内章内 容容 简简 介介计计算机网算机网络络概述概述计计算机网算机网络络的的产产生与生与发发展展计计算机网算机网络络的功能构成的功能构成计计算机网算机网络络的拓扑的拓扑结结构构计计算机网算机网络络中的中的传输传输介介质质计计算机网算机网络络的的协议协议计计算机网算机网络络的分的分类类局域网的局域网的访问访问控制方式和常用技控制方式和常用技术术第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础

3、知知识识第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识计计算算机机网网络络是是计计算算机机技技术术与与现现代代通通信信技技术术相相结结合合的的产产物物。随随着着计计算算机机技技术术的的高高速速发发展展，计计算算机机应应用用日日益益普普及及，计计算算机机技技术术尤尤其其是是网网络络技技术术正正在在对对人人类类经经济济生生活活、社社会会生生活活等等各各方方面面产产生生巨巨大大的的影影响响。信信息息浏浏览览与与搜搜索索、电电子子商商务务、远远程程教教育育等等与与人人们们的的联联系越来越系越来越紧紧密，有理由相信，在不密，有理由相信，在不 远远的将来，人的将来，人们们将将过过上真上真 正意正意义义

4、上的数字化生活，上的数字化生活， 掌握掌握计计算机及网算机及网络络的基的基础础 知知识识，已，已经经成成为为人人们们通向通向 成功所必成功所必备备的基本素的基本素质质。计计算机网算机网络络概述概述第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识计计算机网算机网络络的定的定义义与功能与功能所所谓计谓计算机网算机网络络就是利用通信就是利用通信线线路和通信路和通信设备设备将不同地理位置的、将不同地理位置的、具有独立功能的多个具有独立功能的多个计计算机系算机系统统或共享或共享设备设备互互联联起来，并配以功能完起来，并配以功能完善的网善的网络软络软件（即网件（即网络络操作系操作系统统、网、网络络通信通

5、信协议协议及信息交及信息交换换方式等），方式等），使之使之实现资实现资源共享、互相通信和分布式源共享、互相通信和分布式处处理的整个系理的整个系统统。 计计算机网算机网络络的功能主要表的功能主要表现现在以下三个方面：硬件在以下三个方面：硬件资资源源共享、共享、软软件件资资源共享和数据源共享和数据资资源共享、用源共享、用户户之之间间的信息交的信息交换换。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 从从2020世世纪纪6060年年代代中中期期开开始始进进行行主主机机互互联联，多多个个独独立立的的主主计计算算机机通通过过线线路路互互联联构构成成计计算算机机网网络络，无无网网络络操操作作系系统统

6、，只只是是通通信信网网。6060年年代代后后期期，ARPANETARPANET网网出出现现，称称为为第第二二代代计计算机网算机网络络。网。网络络初初级阶级阶段段 从从2020世世纪纪5050年年代代中中期期开开始始，以以单单个个计计算算机机为为中中心心的的远远程程联联机机系系统统，构构成成面面向向终终端端的的计计算算机机网网络络，称称为为第第一一代代计计算算机网机网络络。网。网络雏络雏形形计计算机网算机网络络的的产产生与生与发发展展第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 2020世世纪纪7070年代至年代至8080年代中期，以太网年代中期，以太网产产生，生，ISOISO制定了网年制

7、定了网年络络互互连连标标准准OSIOSI，世界上具有，世界上具有统统一的网一的网络络体系体系结结构，遵循国构，遵循国际标际标准化准化协议协议的的计计算机网算机网络络迅猛迅猛发发展，展，这阶这阶段的段的计计算机网算机网络络称称为为第三代第三代计计算机网算机网络络。 从从2020世世纪纪9090代代中中期期开开始始，计计算算机机网网络络向向综综合合化化高高速速化化发发展展，同同时时出出现现了了多多媒媒体体智智能能化化网网络络，发发展展到到现现在在，已已经经是是第第四四代代了了。局局域域网网技技术术发发展展成成熟熟。第第四四代代计计算算机机网网络络就就是是以以千千兆位兆位传输传输速率速率为为主的多媒

8、体智能化网主的多媒体智能化网络络。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识1. 资资源子网源子网2. 通信子网通信子网计计算机网算机网络络的功能构成的功能构成第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识计计算机网算机网络络的拓扑的拓扑结结构构网网络络中各台中各台计计算机算机节节点点连连接的形式和方法称接的形式和方法称为为网网络络的拓扑的拓扑结结构。构。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识计计算机网算机网络络的拓扑的拓扑结结构主要有以下几种：构主要有以下几种： 星型拓扑星型拓扑 环环型拓扑型拓扑 总线总线型拓扑型拓扑 树树型拓扑（型拓扑（总线总线型拓扑的型拓扑的变变

9、种）种） 混合型拓扑混合型拓扑 网型拓扑网型拓扑 蜂蜂窝窝状拓扑状拓扑 星型拓扑的各星型拓扑的各节节点点间间相相互独立，每个互独立，每个节节点均以一点均以一条条单单独的独的线线路与中央路与中央结结点点相相连连，其，其连连接接图图象象闪闪光的光的星。星型拓扑星。星型拓扑结结构的中心构的中心结结点是由集点是由集线线器或者是交器或者是交换换机来承担的。机来承担的。 星星 型型 拓拓 扑扑第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 某工作站出某工作站出现现故障或故障或单单独与中心独与中心结结点的点的线线路路损损坏坏时时，不会，不会对对整个网整个网络络造成造成大的影响，而大的影响，而仅仅会影响会

10、影响该该工作站。工作站。 网网络络的的扩扩展容易。展容易。结结构构简单简单，控制和，控制和诊诊断方便。断方便。 访问协议简单访问协议简单。 过过分依分依赖赖中心中心结结点。点。线线路太多，成本高。路太多，成本高。星型拓扑星型拓扑结结构构优优 点点缺缺 点点第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识环环 型型 拓拓 扑扑令牌令牌环环 环环型拓扑型拓扑结结构是由网构是由网络络中若干中中若干中继继器使用器使用电缆电缆通通过过点到点的点到点的链链路首尾相路首尾相连连形成一个形成一个闭闭合的合的环环。每个站。每个站对环对环的使用的使用权权平等，都以同平等，都以同样样的速度串行地沿着一的速度串行地

11、沿着一个方向在各个方向在各节节点点间传输间传输数据。数据。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 抗故障性能好。抗故障性能好。 单单方向方向单单通路的信息流使通路的信息流使路由路由选择选择控制控制简单简单。 电缆长电缆长度短，和度短，和总线总线拓扑拓扑结结构相似。构相似。 环环型拓扑是型拓扑是单单方向方向传输传输，适用于光适用于光纤纤，传输传输速度高。速度高。 环环路上的一个站点出路上的一个站点出现现故故障，障，则该则该站点的中站点的中继继器不能器不能进进行行转发转发，相当于，相当于环环在故障在故障结结点点处处断掉，造成整个网断掉，造成整个网络瘫痪络瘫痪。 诊诊断故障困断故障困难难

12、。造成整。造成整个网个网络瘫痪络瘫痪的是哪个的是哪个结结点故点故障障,诊诊断非常困断非常困难难，需要，需要对对每个每个结结点点进进行行检测检测。环环型拓扑型拓扑结结构构优优 点点缺缺 点点第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 总线总线型拓扑型拓扑结结构采用构采用单单根根传传输线输线作作为传输为传输介介质质，所有的站，所有的站点（包括工作站、共享点（包括工作站、共享设备设备和和文件服文件服务务器）均通器）均通过过相相应应的硬的硬件接口直接件接口直接连连接到接到这这根根传输传输介介质质或称或称总线总线上，各工作站地位上，各工作站地位平等，无中心平等，无中心结结点控制。点控制。总线总线

13、型拓扑型拓扑结结构的构的总线总线大都采用同大都采用同轴电缆轴电缆。总总 线线 型型 拓拓 扑扑第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 总线总线型拓扑型拓扑结结构构第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 结结构构简单简单，连连接方便，易接方便，易实现实现、易、易维护维护。易于。易于扩扩充，充，增加新的站点容易，增加新的站点容易，仅仅需在需在总线总线的相的相应应接入点将工作站接入点将工作站接入即可。接入即可。 使用使用电缆较电缆较少，价格便宜，且安装容易。少，价格便宜，且安装容易。 优优 点点 缺缺 点点 故障故障诊诊断困断困难难。由于不是集中控制，故障。由于不是集中控制，

14、故障检测检测需在网需在网络络上上各个站点各个站点进进行。行。 故障隔离困故障隔离困难难。哪个站点出故障，只需。哪个站点出故障，只需简单简单地把地把连连接接拆除即可。但如果拆除即可。但如果传输传输介介质质有故障，有故障，则则整个整个这这段段总线总线要切要切断和断和变换变换。树树 型型 拓拓 扑扑 树树型拓扑是型拓扑是总线总线型拓扑的型拓扑的扩扩展，是在展，是在总线总线型网型网络络上加上分支形成的。上加上分支形成的。形状象一棵倒置的形状象一棵倒置的树树，顶顶端有一个端有一个带带有分支的根，每个分支有分支的根，每个分支还还可延伸出子可延伸出子分支。分支。树树型拓扑是一种分型拓扑是一种分层结层结构，适

15、用于分构，适用于分级级管理控制系管理控制系统统。ABCDFGHEI集集线线器器交交换换机机集集线线器器第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 组组网灵活，易于网灵活，易于扩扩展。展。可以延伸出很多分支和子分可以延伸出很多分支和子分支。支。线线路路总长总长度比星型拓扑度比星型拓扑结结构短，故它的成本构短，故它的成本较较低。低。故障隔离容易。某一分支的故障隔离容易。某一分支的节节点或点或线线路路发发生故障，很容易将生故障，很容易将这这分支和整个系分支和整个系统统隔离开来。隔离开来。优优 点点 对对根的依根的依赖赖性太大，如性太大，如果根果根发发生故障，生故障，则则全网不能全网不能正常工

16、作，与星型正常工作，与星型结结构相似，构相似，结结构构较较星型复星型复杂杂。缺缺 点点树树型拓扑型拓扑结结构构第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识混混 合合 型型 拓拓 扑扑 将以上两种将以上两种单单一拓扑一拓扑结结构构类类型混型混合起来，合起来，综综合合两种拓两种拓扑扑结结构的构的优优点可以构点可以构成一种混合型拓扑成一种混合型拓扑结结构。构。常常见见的有星型的有星型/总总线线拓扑和星型拓扑和星型环环拓扑。拓扑。BDAC12345876第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识星型星型/总线总线拓扑用一条或多条拓扑用一条或多条总线总线把多把多组设备连组设备连接起来，而相

17、接起来，而相连连的每的每组设备组设备本身又呈星型分布。本身又呈星型分布。对对于星于星型型/总线总线拓扑，用拓扑，用户户很容易配置网很容易配置网络设备络设备。星型星型环环拓扑从拓扑从电电路上看完全和一路上看完全和一般的般的环环型型结结构相同，只是物理走构相同，只是物理走线线安排成星型安排成星型连连接，星型接，星型环环拓扑拓扑的故障的故障诊诊断方便而且隔离容易；断方便而且隔离容易；网网络扩络扩展展简简便；便；电缆电缆安装方便。安装方便。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识网网 型型 拓拓 扑扑网型拓扑近年来网型拓扑近年来在广域网中得到了广在广域网中得到了广泛泛应应用，如右用，如右图图

18、所示。所示。BEFACGDH第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识蜂蜂 窝窝 状状 拓拓 扑扑 蜂蜂窝窝状状拓拓扑扑结结构构是是作作为为一一种种无无线线网网络络的的拓拓扑扑结结构构，结结合合无无线线点点到到点点和和点点到到多多点点的的策策略略，将将一一个个地地理理区区域域划划分分成成多多个个单单元元，每每个个单单元元代代表表整整个个网网络络的的一一部部分分，在在这这个个区区域域内内有有特特定定的的连连接接设备设备，单单元内的元内的设备设备与中央与中央节节点点设备设备或集或集线线器器进进行通信。行通信。 集集线线器器在在互互联联时时，数数据据能能跨跨越越整整个个网网络络，提提供供一一

19、个个完完整整的的网网络络结结构构。目目前前，随随着着无无线线网网络络的的迅迅速速发发展展，蜂蜂窝窝状状拓拓扑扑结结构构得到了普遍得到了普遍应应用。用。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 这这种拓扑种拓扑结结构并不依构并不依赖赖于互于互连电缆连电缆，而是依，而是依赖赖于无于无线传线传输输介介质质，这这就避免了就避免了传统传统的布的布线线限制，限制，对对移移动设备动设备的使用提供的使用提供了便利条件，同了便利条件，同时时使得一些不便布使得一些不便布线线的特殊的特殊场场所的数据所的数据传输传输成成为为可能。另外蜂可能。另外蜂窝窝状拓扑状拓扑结结构的网构的网络络安装相安装相对对容易，有

20、容易，有节节点移点移动时动时不用重新布不用重新布线线，故障的排除和隔离相，故障的排除和隔离相对简单对简单，易于，易于维护维护。优优 点点 容易受外界容易受外界环环境的干境的干扰扰。缺缺 点点蜂蜂窝窝状拓扑状拓扑结结构构第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识网网络络拓扑拓扑结结构的构的选择选择 网网络络要易于安装要易于安装,一旦安装好了一旦安装好了,还还要要满满足易于足易于扩扩展的要求，既要展的要求，既要方便方便扩扩展，又要保展，又要保护现护现有的系有的系统统，还还要便于以后要便于以后维护维护。 网网络络的可靠性更是考的可靠性更是考虑虑的重要因素，要易于故障的重要因素，要易于故障诊诊

21、断，易于隔离故断，易于隔离故障，以使网障，以使网络络的主要部分仍能正常运行。的主要部分仍能正常运行。 网网络络拓扑拓扑结结构的构的选择还选择还会影响会影响传输传输媒体的媒体的选择选择和媒体和媒体访问访问控制方法控制方法的确定，的确定，这这些因素又会影响到各个站点在网上的运行速度和网些因素又会影响到各个站点在网上的运行速度和网络软络软硬件硬件接口的复接口的复杂杂性。性。 所以，所以，对对网网络络拓扑拓扑结结构的掌握和构的掌握和选择选择是是组组建网建网络络中的第一要素中的第一要素第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识网网络络中的中的传输传输媒体媒体(介介质质)第一章第一章 计计算机网算

22、机网络络基基础础知知识识传输传输媒体或者媒体或者说传输说传输介介质质是通信网是通信网络络中中发发送方和接收方之送方和接收方之间间的物理通路。的物理通路。 计计算算机机网网络络中中采采用用的的传传输输媒媒体体可可分分为为有有线线和和无无线线两两大大类类或或说说导导向的和非向的和非导导向的无向的无线传输线传输媒体。媒体。 导导向媒体在一个向媒体在一个设备设备到另一个到另一个设备设备之之间间提供了一个提供了一个导线导线管，如管，如双双绞线绞线、同、同轴电缆轴电缆（有粗的和（有粗的和细细的两种）和光的两种）和光纤纤。信号沿着。信号沿着这这些些媒体中的任何一种媒体中的任何一种传传播，并一直播，并一直处处

23、在在该该媒体的物理范媒体的物理范围围之内。双之内。双绞线绞线、同、同轴电缆轴电缆和光和光纤纤是常用的三种有是常用的三种有线传输线传输媒体。双媒体。双绞线绞线和同和同轴电缆轴电缆使用金属（使用金属（铜铜）导线导线，以，以电电流的形式接受和运流的形式接受和运输输信号。光信号。光纤纤是玻璃或塑料的是玻璃或塑料的线缆线缆，以光的形式接受和运，以光的形式接受和运输输信号。信号。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 非非导导向媒体不使用物理向媒体不使用物理导导体来运体来运输电输电磁波而使用无磁波而使用无线电线电通信。通信。卫卫星通信、无星通信、无线线通信、通信、红红外外线线通信以及微波通信的

24、信息通信以及微波通信的信息载载体都属体都属于非于非导导向的无向的无线传输线传输媒体。媒体。 双双绞线绞线 组组建建局局域域网网所所用用的的双双绞绞线线由由4对对线线（即即8根根线线）组组成成，其其中中每每根根线线的材的材质质有有铜线铜线和和铜铜包的包的钢线钢线两两类类。 一一般般来来说说，双双绞绞线线电电缆缆中中的的8根根线线是是成成对对使使用用的的，而而且且每每一一对对都都相相互互绞绞合合在在一一起起，绞绞合合的的目目的的是是为为了了减减少少对对相相邻邻线线的的电电磁磁干干扰扰。双双绞绞线线分分为为屏屏蔽双蔽双绞线绞线（STP）和非屏蔽双）和非屏蔽双绞线绞线（UTP）。）。 目目前前，在在局

25、局域域网网中中常常用用到到的的双双绞绞线线是是非非屏屏蔽蔽双双绞绞线线（UTPUTP），它又分：它又分：3 3类类、4 4类类、5 5类类、超、超5 5类类、6 6类类和和7 7类类。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识双双绞线绞线的的这这8根根线线的引脚定的引脚定义义如下：如下：线路线号线路线号12345678线路色标线路色标白橙白橙橙橙白绿白绿蓝蓝白蓝白蓝绿绿白褐白褐褐褐引脚定义引脚定义Tx+Tx-Rx+Rx-第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 在在局局域域网网，双双绞绞线线主主要要是是用用来来连连接接计计算算机机网网卡卡到到集集线线器器或或通通过过集集线线器

26、器之之间间级级联联口口的的级级联联，有有时时也也可可直直接接用用于于两两个个网网卡卡之之间间的的连连接或不通接或不通过过集集线线器器级联级联口之口之间间的的级联级联，但它，但它们们的接的接线线方式各有不同。方式各有不同。 常常规规双双绞线绞线接法接法错线错线双双绞线绞线接法接法第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识同同轴电缆轴电缆 同同轴轴电电缆缆的的中中央央是是铜铜质质的的芯芯线线（单单股股的的实实心心线线或或多多股股绞绞合合线线），铜铜质质的的芯芯线线外外包包着着一一层层绝绝缘缘层层，绝绝缘缘层层外外是是一一层层网网状状编编织织的的金金属属丝丝作作外外导导体体屏屏蔽蔽层层（可可

27、以以是是单单股股的的），屏屏蔽蔽层层把把电电线线很很好好地地包包起起来，再往外就是外包皮的保来，再往外就是外包皮的保护护塑料外塑料外层层了了 。 导导体体铜铜芯芯线线绝缘层绝缘层外外导导体屏蔽体屏蔽线线塑料保塑料保护护外外层层第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 常用于局域网的同常用于局域网的同轴电缆轴电缆有二种：有二种： 一一种种是是专专门门用用在在以以太太网网环环境境中中阻阻抗抗为为50的的电电缆缆，只只用用于于数数字字信号信号发发送，称送，称为为基基带带同同轴电缆轴电缆； 另另一一种种是是用用于于频频分分多多路路复复用用FDM的的模模拟拟信信号号发发送送，阻阻抗抗为为75的

28、的电缆电缆，称，称为宽带为宽带同同轴电缆轴电缆。同同轴电缆轴电缆 第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识光光 纤纤 光光纤纤是是一一种种细细小小、柔柔韧韧并并能能传传输输光光信信号号的的介介质质，一一根根光光缆缆中中包含有多条光包含有多条光纤纤。 光光纤纤利利用用有有光光脉脉冲冲信信号号表表示示1，没没有有光光脉脉冲冲来来表表示示0。光光纤纤通通信信系系统统是是由由光光端端机机、光光纤纤（光光缆缆）和和光光纤纤中中继继器器组组成成。光光端端机机又又分分成成光光发发送送机机和和光光接接收收机机。而而光光中中继继器器用用来来延延伸伸光光纤纤或或光光缆缆的的长长度度，防防止止光光信信号号

29、衰衰减减。光光发发送送机机将将电电信信号号调调制制成成光光信信号号，利利用用光光发发送送机机内内的的光光源源将将调调制制好好的的光光波波导导入入光光纤纤，经经光光纤纤传传送送到到光光接接收收机机。光光接接收收机机将将光光信信号号变换为电变换为电信号，信号，经经放大、均衡判决等放大、均衡判决等处处理后送理后送给给接收方。接收方。 中中心心是是光光传传播播的的玻玻璃璃芯芯。光光纤纤分分为为单单模模光光纤纤和和多多模模光光纤纤两两类类（所所谓谓“模模”是指以一定的角度是指以一定的角度进进入光入光纤纤的一束光）。的一束光）。 第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 通信容量非常大；通信容量

30、非常大； 抗抗电电磁干磁干扰扰性能好；性能好； 保密性好，无串音干保密性好，无串音干扰扰； 信号衰减小，信号衰减小，传输传输距离距离长长； 抗化学腐抗化学腐蚀蚀能力能力强强。光光纤纤的特点的特点 正是由于光正是由于光纤纤的数据的数据传输传输率高（目前已达到率高（目前已达到1Gb/s），），传输传输距离距离远远（无中（无中继传输继传输距离达几十至上百公里）的特点，所以在距离达几十至上百公里）的特点，所以在计计算机网算机网络络布布线线中得到了广泛地中得到了广泛地应应用。目用。目前光前光缆缆主要是用于交主要是用于交换换机之机之间间、集、集线线器之器之间间的的连连接，但随着千兆位局域网接，但随着千兆位

31、局域网应应用的不用的不断普及和光断普及和光纤产纤产品及其品及其设备设备价格的不断下降，光价格的不断下降，光纤连纤连接到桌面也成接到桌面也成为为网网络发络发展的一展的一个个趋势趋势。光光纤纤也存在一些缺点。光也存在一些缺点。光纤纤的切断和将两根光的切断和将两根光纤纤精确地精确地连连接所需要的技接所需要的技术术要求要求较较高。高。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识网网络协议络协议（Protocol） 在在计计算算机机网网络络中中用用于于规规定定信信息息的的格格式式及及任任何何发发送送和和接接收收信信息息的的一一套套规规则则称称为为协协议议，即即协协议议是是通通信信双双方方约约定的通

32、信定的通信规则规则。 网网络络协协议议可可以以使使网网络络中中的的各各个个不不兼兼容容的的系系统统互互相相通通信信。通通信信协协议议管管理理着着计计算算机机之之间间的的信信息息交交换换和数据和数据传输传输等各种网等各种网络络操作。操作。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识网网络络体系体系结结构构网网络协议络协议可以使网可以使网络络中的各个不兼容的系中的各个不兼容的系统统互相通信。互相通信。 计计算算机机网网络络是是一一个个非非常常复复杂杂的的系系统统，为为了了简简化化设设计计这这样样复复杂杂的的计计算算机机网网络络，网网络络研研究究人人员员提提出出了了一一种种将将网网络络功功能能

33、分分层层设设计计的的方方法法。“分分层层”可可将将庞庞大大而而复复杂杂的的问问题题，转转化化为为若若干干较较小小的的局局部部问问题题，而而这这些些较较小小的的局局部部问问题题就就比比较较易易于于研研究究和和处处理，理，这样这样可以减少可以减少协议设计协议设计的复的复杂杂性。性。 象象这这种种将将整整个个网网络络的的传传输输功功能能进进行行分分层层设设计计的的网网络络结结构构层层次模型及各次模型及各层协议层协议的集合称的集合称为计为计算机网算机网络络的体系的体系结结构。构。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识分分层层的具体作用的具体作用 发发送送主主机机的的第第N层层所所发发送送的

34、的包包恰恰好好由由接接收收主主机机的的第第N层层处处理理，它它们们被被称称为为对对等等层层，它它们们之之间间的的通通信信遵遵循循对对等等层层协协议议，即即第第N层层协协议议。通通过过分分层层就就把把总总的的问问题题分分成成了了若若干干小小的的问问题题。分分层层的的另另一一目目的的是是保保证证层层间间的的独独立立性性。由由于于只只定定义义了了本本层层向向高高层层所所提提供供的的服服务务，至至于于本本层层怎怎样样提提供供这这种种服服务务则则不不作作任任何何规规定定，因因此此每每一一层层都都具具有有一一定定的的独独立立性性。这这样样一一来来，就就允允许许任任意意一一层层或或几几层层在在工工作作中中作

35、作各各种种变变动动，只只要能向其高要能向其高层层提供同提供同样样的服的服务务。 每每层层协协议议只只是是负负责责并并完完成成一一部部分分通通信信工工作作，每每层层协协议议利利用用下下层层协协议议的的功功能能，并并为为上上一一层层提提供供服服务务，层层层层功功能能叠叠加加，使使整整个个系系统统的的最最高高层层能能够够提提供供分分布布式式应应用用所所需需要要的的所所有有服服务务。所所以以各各层层协协议议协协同同工工作作才才能能完完成成全全部部通通信工作。信工作。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 为为了了解解决决异异种种机机互互连连及及通通信信问问题题，70年年代代后后期期国国际际

36、标标准准化化组组织织(ISO)制定了制定了OSI参考模型。参考模型。 该该模模型型采采用用了了三三级级抽抽象象，即即体体系系结结构构、服服务务定定义义和和协协议议规规格格说说明。明。 体系体系结结构部分定构部分定义义OSI的的层层次次结结构、各构、各层层关系及各关系及各层层ISO/OSI参考模型参考模型第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识可能的服可能的服务务； 服服务务定定义义部分部分详细说详细说明了各明了各层层所提供的所提供的功能；功能； 协议规协议规格格说说明部分的各种明部分的各种协议协议精确地定精确地定义义了每一了每一层层在通信中在通信中发发送控制信息及解送控制信息及解释释

37、信息的信息的过过程。程。ISO/OSI参考模型第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 服服务务定定义义部分部分详细说详细说明了各明了各层层所提供的功能；所提供的功能； 体系体系结结构部分定构部分定义义OSI的的层层次次结结构、构、各各层层关系及各关系及各层层可能的服可能的服务务； 该该模型采用了三模型采用了三级级抽象，即体系抽象，即体系结结构、服构、服务务定定义义和和协协议规议规格格说说明。明。 为为了解决异种机互了解决异种机互连连及通信及通信问题问题，70年代后期国年代后期国际标际标准化准化组织组织(ISO)制定了制定了OSI参考模型。参考模型。 协议规协议规格格说说明部分的各种

38、明部分的各种协议协议精确地定精确地定义义了每一了每一层层在在通信中通信中发发送控制信息及解送控制信息及解释释信息的信息的过过程。程。ISO的的OSI参考模型参考模型（七七层层）主机主机A 应应用用层层表示表示层层会会话层话层传输层传输层网网络层络层数据数据链链路路层层物理物理层层主机主机B 应应用用层层表示表示层层会会话层话层传输层传输层网网络层络层数据数据链链路路层层物理物理层层 应应用用层协议层协议表示表示层协议层协议会会话层协议话层协议传输层协议传输层协议网网络层协议络层协议链链路路层协议层协议物理物理层协议层协议第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识OSI参考模型中各参考模

39、型中各层层的功能的功能1. 物理物理层层（The Physical Layer） 在物理在物理线线路上路上传输传输原始的二原始的二进进制数据位制数据位 （电电磁信号或光信号的比特流）。磁信号或光信号的比特流）。2. 数据数据链链路路层层（The Data Link Layer） 在有差在有差错错的物理的物理线线路上提供无差路上提供无差错错的数据的数据传输传输 （Frame 帧帧）。）。3. 网网络层络层（The Network Layer） 控制通信子网提供源点到目的点的数据控制通信子网提供源点到目的点的数据传传送（送（Packet 数据包数据包/报报）。）。4. 传输层传输层（The Tra

40、nsport Layer）为为用用户户提供端到端的数据提供端到端的数据传传送服送服务务。5. 会会话层话层（The Session Layer） 为为用用户户提供会提供会话话控制服控制服务务。6. 表示表示层层（The Presentation Layer）为为用用户户提供数据提供数据转换转换和表示服和表示服务务。7. 应应用用层层（The Application Layer） 直接直接为为用用户户提供服提供服务务。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识TCP/IP参考模型参考模型 TCP/IP协议协议是一个是一个协议协议集，其中最重要的是集，其中最重要的是TCP协议协议与与IP协

41、议协议，TCP/IP参考模型能很好地适参考模型能很好地适应应世界范世界范围围内数据通信的需要，它具有如下四个特点：内数据通信的需要，它具有如下四个特点：第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 2. 独立于特定的网独立于特定的网络络硬件，可以运行在局域网、硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于网广域网中，更适用于网络络互互联联； 3. 统统一的网一的网络络地址分配方案，使得网地址分配方案，使得网络络中的每中的每台主机在网中都具有唯一的地址；台主机在网中都具有唯一的地址； 4. 标标准化的高准化的高层协议层协议，可以提供多种可靠的用，可以提供多种可靠的用户户服服务务。 1. 开放的

42、开放的协议标协议标准，可以免准，可以免费费使用，并且独立使用，并且独立于特定的于特定的计计算算 机硬件与操作系机硬件与操作系统统；.第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识OSI参考模型参考模型TCP/IP参考模型的比参考模型的比较较OSI OSI 参考模型参考模型TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型应应用用层层会会话层话层表示表示层层传输层传输层网网络层络层数据数据链链路路层层物理物理层层应应用用层层传输层传输层网网络层络层网网络络接口接口层层第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识TCP/IP参考模型参考模型网网络络接口接口层层 未定未定义义任何特定的任何特定的协议

43、协议，它支持所有，它支持所有标标准的和准的和专专用的用的协议协议。网网络层络层 IP,ARP,RARP,ICMP,IGMP （网（网际协议际协议、地址解析、地址解析协议协议、逆地址解析、逆地址解析协议协议、因特网控制、因特网控制报报文文协议协议、因特网、因特网组组管理管理协议协议）传输层传输层 TCP,UDP（传输传输控制控制协议协议、用、用户户数据数据报协议报协议）应应用用层层 HTTP,SMTP,POP,TELNET,FTP第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识TCP/IP参考模型的参考模型的层层次功能次功能(1)应应用用层层（Application layer） 是是TCP/

44、IPTCP/IP参参考考模模型型的的最最高高层层，它它向向用用户户提提供供一一些些常常用用的的应应用用程程序序接接口口。如：如：HTTPHTTP、TELNETTELNET、FTPFTP、SMTPSMTP、DNSDNS等。等。(2) 网网络层络层（Internet layer） 负责处负责处理互理互联联网中网中计计算机之算机之间间的通信，向的通信，向传输层传输层提供提供统统一的数一的数据据报报。网。网络层络层包括包括IPIP，ARPARP，RARPRARP，ICMPICMP等等协议协议，其中最重要的是，其中最重要的是IPIP协议协议，功能有以下三个方面：，功能有以下三个方面：处处理来自理来自传输

45、层传输层的分的分组发组发送送请请求；求；处处理接收的数据包；理接收的数据包；处处理互理互联联的路径。的路径。 第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识(3)传输层传输层（Transport layer） 传传输输层层主主要要功功能能是是负负责责应应用用进进程程之之间间的的端端端端通通信信。传传输输层层定定义义了两种了两种协议协议：传输传输控制控制协议协议TCP与用与用户户数据数据报协议报协议UDP。 TCP协协议议是是一一种种可可靠靠的的面面向向连连接接的的协协议议，主主要要功功能能是是保保证证信信息息无无差差错错地地传传输输到到目目的的主主机机。UDP协协议议是是一一种种不不可可靠

46、靠的的无无连连接接协协议议，它它与与TCP协协议议不不同同的的是是它它不不进进行行分分组组顺顺序序的的检检查查和和差差错错控制。控制。(4)网网络络接口接口层层（Host-to-Network layer） 网网络络接接口口层层负负责责把把IP包包放放到到网网络络传传输输介介质质上上和和从从网网络络传传输输介介质质上接收上接收IP 包。包。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识局域网中的三个常用局域网中的三个常用协议协议 现现在在正正在在计计算算机机局局域域网网中中大大量量使使用用的的网网络络协协议议有有三三个个：NetBEUINetBEUI协协议议、IPX/SPXIPX/SPX协

47、协议议和和TCP/IPTCP/IP协议协议。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 NetBEUI协议协议，网，网络络基本用基本用户扩户扩展接口，是展接口，是Windows95/98和和Windows NT中固有的缺省中固有的缺省协议协议，为为网网络络接口卡提供硬件地址描述和小型局域网的数接口卡提供硬件地址描述和小型局域网的数据据传输传输控制服控制服务务。其体。其体积积小，效率高，速度快。小，效率高，速度快。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识NetBEUI协议协议 IPX/SPX IPX/SPX协议协议，网，网际际包交包交换换/ /顺顺序包交序包交换协议换协议集，是

48、集，是Windows NT Windows NT 网网络络和和Windows95/98Windows95/98用用户获户获得得NetwareNetware服服务务器的器的服服务务且适用于大型局域网、具有路由能力的且适用于大型局域网、具有路由能力的协议协议。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识IPX/SPX协议协议 TCP/IP TCP/IP协议协议，传输传输控制控制协议协议/ /网网际协议际协议，是，是对组对组建网吧建网吧很很实实用的用的协议协议，它支持任意，它支持任意规规模的网模的网络络，具有很，具有很强强的灵活的灵活性，几乎可性，几乎可连连接所有的服接所有的服务务器和工作站，

49、具有器和工作站，具有强强大的路由大的路由能力，并且，能力，并且，现现在的在的WindowsWindows操作系操作系统统中提供了可以中提供了可以让让服服务务器器动态动态地自行地自行设设置各个工作站与置各个工作站与TCP/IPTCP/IP协议协议有关参数的工有关参数的工具。具。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识TCP/IP协议协议计计算机网算机网络络的分的分类类第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识计计算机网算机网络发络发展迅速，展迅速，应应用广泛，用广泛，计计算机网算机网络络技技术术更更新也非常快，所以，各种各新也非常快，所以，各种各样样的网的网络络在不断出在不断出

50、现现。对现对现有的网有的网络络，按照不同的分，按照不同的分类类方法，可以分成多种不同的方法，可以分成多种不同的类类型。型。按按规规模或通信距离分模或通信距离分类类第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 通通常常是是按按照照规规模模大大小小和和延延伸伸范范围围来来分分类类，把把计计算算机机网网络络划划分分为为局局域域网网、城城域域网网和和广广域域网网，有有人人还还特特别别加上一加上一类类国国际际互互连连网网Internet。如如果果按按照照网网络络的的拓拓扑扑结结构构来来划划分分，则则计计算算机机网网络络可可以以分分为为星星型型网网、环环型型网网、总总线线型型网网、树树型型网网、混混

51、合合型型网网或或称称为为综综合合型型网、网型网等。网、网型网等。按拓扑按拓扑结结构分构分类类第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识广域网广域网WAN（Wide Area Network），分布范），分布范围围通常通常为为大几十至几千公大几十至几千公里，里，传输传输速率往往在每秒几千位以上。例如，一个大国家的整个网或洲速率往往在每秒几千位以上。例如，一个大国家的整个网或洲际际网。网。局域网局域网LAN (Local Area Network)，一般分布在，一般分布在较较小的范小的范围围（如（如1km5km左右）内，或左右）内，或为为一个建筑物、一个工厂、一个一个建筑物、一个工厂、一个

52、单单位内，甚至一位内，甚至一个房个房间间内的网内的网络络，它，它为为每一个每一个单单位所独有。它一般用微型位所独有。它一般用微型计计算机通算机通过过高速高速通信通信线线路相路相连连（速率一般在（速率一般在10Mbps以上）。以上）。城域网或市域网城域网或市域网MAN（Metropolitan Area Network），其分布范），其分布范围围在广域网和在广域网和局域网之局域网之间间，例如，分布范，例如，分布范围围是一个城市，其作用距离是一个城市，其作用距离为为5 km50km，传输传输速速率也在率也在10Mbps以上。以上。国国际际互互连连网网Internet实际实际上是最大的广域网，但它又

53、上是最大的广域网，但它又发发展了广域网，是世界展了广域网，是世界上各种各上各种各样样的同构、异构网的的同构、异构网的综综合，因此，又是一个特殊的广域网。合，因此，又是一个特殊的广域网。按按规规模或通信距离分模或通信距离分类类第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识按通信介按通信介质质分分类类 按按照照通通信信传传输输的的介介质质来来划划分分，则则计计算算机机网网络络可可以以分分为为有有线线网和无网和无线线网。网。有有线线网包括：双网包括：双绞线绞线网、同网、同轴电缆轴电缆网、光网、光纤纤网；网；无无线线网包括：网包括：卫卫星网、微波网等。星网、微波网等。第一章第一章 计计算机网算机网

54、络络基基础础知知识识按通信技按通信技术术分分类类按照网按照网络络的物理的物理结结构和构和传输传输技技术术来划分，来划分，计计算机网算机网络络又可分又可分为为点点对对点式网点式网络络和广播式网和广播式网络络。广播式网广播式网络络：在广播式网在广播式网络络中，所有中，所有计计算机共享一个通信信道。算机共享一个通信信道。 当网当网络络中的一台中的一台计计算机向另一台算机向另一台计计算机算机发发送信息送信息时时，发发送的信息中含送的信息中含有目的地址和源地址。所有有目的地址和源地址。所有计计算机均收到算机均收到该该信息，当目的地址信息，当目的地址为为本机地址本机地址时时接收接收该该信息，否信息，否则丢

55、则丢弃弃该该信息。信息。点到点通信：点到点通信：每条物理每条物理线线路路连连接一台接一台计计机。机。 点点对对点式网点式网络络拓扑拓扑结结构又分构又分为为星型、星型、环环型、型、树树型、完全互型、完全互连连型、相型、相交交环环型和不型和不规则规则型等；广播式网型等；广播式网络络又分又分为总线为总线型、型、环环型和型和卫卫星网等。星网等。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识按信号按信号频带频带分分类类 按按照照信信号号频频带带占占用用方方式式来来划划分分，则则计计算算机机网网络络又又可可以以分分为为基基带带网网和和宽宽带带网网。宽宽带带网网现现在在发发展展得得很很快快，宽宽带带网网

56、又又划划分分为为很很多多类类型型。宽带宽带接入技接入技术发术发展得更快：展得更快：第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 长长城城宽带宽带、蓝蓝波万波万维维推广的小区局域网方案推广的小区局域网方案 LAN； 中国中国电电信、中国网通、中国信、中国网通、中国铁铁通推广的数字用通推广的数字用户线户线方案有方案有 ADSL（非（非对对称数字用称数字用户环户环路）、路）、HDSL、SDSL、VDSL； 广播广播电视电视系系统统推广采用的推广采用的 Cable Modem； 中国网通推广的无中国网通推广的无线宽带线宽带接入方式接入方式 LMDS。 早期的早期的宽带宽带网骨干网的数据网骨干网的

57、数据传输传输率在率在2Mbps以上，接入网在以上，接入网在200Kbps以上；当前的以上；当前的宽带宽带网骨干网的数据网骨干网的数据传输传输率在几百率在几百Mbps左右，接入网在几十左右，接入网在几十Mbps左右；未来的左右；未来的宽带宽带网骨干网的数据网骨干网的数据传输传输率在率在10Gbps左右，接入网在左右，接入网在100Mbps左右。左右。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识按使用范按使用范围围分分类类 按按照照网网络络的的使使用用范范围围来来划划分分，则则计计算算机机网网络络又又可可分分为为公公用用网网和和专专用用网网。公公用用网网一一般般是是国国家家邮邮电电部部门门建

58、建造造的的网网络络，为为全全社社会会的的人人提提供供服服务务，例例如如，中中国国的的CHINANET、UNINET、CMNET就就是是公公用用网网，它它为为公公众众开开放放；而而专专用用网网是是为为某某部部门门的的特特殊殊业业务务工工作作需需要要而而建建设设的的网网络络，不不向向外外单单位位的的人人提提供供服服务务。例例如如，军军队队、铁铁路路等等系系统统的的网网络络均均为为专专用网。用网。第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识局域网局域网络络的常用技的常用技术术以太网（以太网（EthernetEthernet）令牌令牌环环网（网（Token RingToken Ring）快速以太

59、网（快速以太网（Fast EthernetFast Ethernet）FDDIFDDI网（网（Fiber Distributed Data InterfaceFiber Distributed Data Interface）ATMATM网（网（Asynchronous Transfer ModeAsynchronous Transfer Mode） 千兆位以太网千兆位以太网万兆位以太网技万兆位以太网技术术也正在研制也正在研制试试用用过过程中程中无无线线网网第一章第一章第一章第一章 计计计计算机网算机网算机网算机网络络络络基基基基础础础础知知知知识识识识目前，局域网中最常目前，局域网中最常见见的

60、网的网络络技技术术包括：包括： 一个大学校园网一个大学校园网实实例：整个网例：整个网络络主干均采用千兆以太主干均采用千兆以太网，在网网，在网络络中心，每个二中心，每个二级级交交换换机通机通过过千兆上千兆上连连。网络拓扑结构示意图第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识 网网络络主主干干层层选选用用了了Cisco 4006作作为为核核心心交交换换机机，以以太太网网全全部部为为千千兆兆端端口口，与与其其他他大大楼楼内内的的分分节节点点使使用用的的Cisco 3550系系列列交交换换机机千千兆兆端端口口联联结结，成成为为一一个个强强有有力力的的千千兆兆网网络络主主干干。考考虑虑到到主主干干层层网网络络的的稳稳定定性性和和可可靠性，网靠性，网络络采用采用环环形拓扑形拓扑结结构。构。教学楼办公楼图书馆文艺楼路由器防火墙多媒体教室管理机NP320数据库服务器NL360视频点播服务器NC1000主交换机外部Web、Emal接入服务器Cisco 3550第一章第一章 计计算机网算机网络络基基础础知知识识