第一章计算机网络技术基础知识

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1、第一章 计算机网络技术基础知识1.1 概述n1.1.1 计算机网络在信息时代的作用n1.1.2 计算机网络的定义n1.1.3 计算机网络的发展史n1第一代计算机网络n2第二代计算机网络n3第三代计算机网络n4第四代计算机网络1第一代计算机网络第一代计算机网络是面向终端的计算机网络，面向终端的计算机通信网络存在两个缺点：1）主计算机的负荷较重，除了要完成数据处理任务外，还要承担繁重的通信管理任务，同时还要执行每个用户的作业。2）通信线路利用率较低，由于终端设备的速率低，操作时间长，尤其是在远距离通信时，每个用户独占一条通信线路，因此花费的代价较高。另外，这种操作方式需要频繁地打扰主计算机，影响工

2、作效率。1第一代计算机网络 (继续的) 目前，我国金融系统等领域广泛使用的多用户终端就属于计算机终端网络，只不过其软硬件和通信设施都已更新换代，提高也网络运行的效率。2第二代计算机网络 第二代计算机网络主要强调了网络的整体性，用户不仅可以共享主机的资源，还可以共享其他用户的软、硬件资源，如今的计算机网络，尤其是中小型局域网很注重和强调其整体性以扩大系统资源的共享范围。3第三代计算机网络 早期的计算机组网，由于国际上还没有一个统一的标准，不同厂商的产品互不兼容，同一网络中的所有网络设备必须是同一公司的产品，针对这一情况，出现了第三代计算机网络，开始将不同厂家生产的计算机互联成网，1977年前后，

3、国际标准化组织（ISO）成立了专门机构，提出了一个计算机能够在世界范围内互联成网的标准框架，即著名的开放系统互联基本参考模型OSI/RM，简称OSI，（Open System Interconnect Reference Model），OSI模型的提出，为计算机网络技术的发展开创了新纪元。现在的计算机网络便是以OSI为标准进行工作的。4第四代计算机网络 进入20世纪90年代后随着数字通信的出现产生了第四代计算机网络，其特点是综合化和高速化，综合化是指将多种业务综合到一个网络中完成。如现在可以将语音、数据、图像、视频等信息以二进制代码的数字形式综合到一个网络中传送，网络的综合化发展与多媒体技术的

4、迅速发展是分不开的。随着光纤技术的发展，网络的传输速度可达1000Mbps，真正达到网络信息传输的高速化。1.2 计算机网络的分类n1.2.1 按覆盖范围分类n1广域网n2域网网n3城域网n1.2.2 按网络结构分类n1以太网n2令牌环网n3令牌总线网n1.2.3 按用户存取和共享信息的方式分类n1对等网络（Peer-to-Peer）n2客户/服务器网络(Client/Server)1广域网 广域网涉及范围较大，一般情况下，人们提到计算机网络时，指的广域网，其最基本的特点就是站点分布范围广，从数千米到几万米，因此网络涉及的范围可以为一个城市、一个国家及乃至世界范围，其中最著名的就是因特网Int

5、ernet，例如：一个城市，一个国家或全球范围内建立的网络都是广域网，在广域网中采用统一的访问方式和网络协议。1广域网 (继续的) 广域网的这一特点决定了它的一系列特性，单独建立一个广域网是极其昂贵和不现实的，所以，通常广域网内，用于通信的传输装置和介质一般由电信部门提供，网络由多个部门或多个国家联合组建而成，网络规模大，能实现较大范围内的资源共享。但是，在广域网内部，由于传输距离远，又依靠传统的公共传输网，所以错误率较高，由于广域网布局不规则，使得网络的通信控制比较复杂，因此要求连接到网上的任何用户都必须严格遵守各种标准和规程。2域网网 LAN是指在一个较小地理范围内把各种计算机和其他网络设

6、备互联在一起，并受网络操作系统管理的通信网络，它可以包含一个或多个子网。通常局限于几千米范围之内，一般指一个实验室、一个办公室、一栋大楼或一个单位的计算机连成的网络，主要应用于昂贵设备、文件和数据的共享及相互之间的通信（可以实现企业内部的无纸化办公）。由于LAN具有较小的地址范围，一般使用数字传输介质，误码率低。传输速率在10Mbps1000Mbps之间，比WAN传输速率快很多。2域网网 (继续的) 局域网组建方便，使用灵活，是目前计算机网络发展中最活跃的分支，局域网若采用与Internet相同的协议，即构成今天人们所说的Intranet。局域网具有如下的几个特点： 地理范围有限，参与组网的计

7、算机通常处在10千米范围内； 信道的带宽大，数据传输率高，一般为101000Mbps； 数据传输可靠，误码率低；2域网网 (继续的) 局域网大多采用总线型、星型或环型拓朴，结构简单，实现容易； 网络控制一般趋向于分布式，从而减少了对某个节点的依赖性，避免或减少了一个节点故障对整个网络的影响； 网络归一个单一组织所拥有和使用，也不受任何公共网络当局的规定约束，容易进行设备更新和新技术的引用，不断增强网络功能。3城域网 城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络，城域网的主要应用是互联城市范围内的许多局域网，它实际是把国家或地方事业部门的计算机连接起来。今天城域网的应用范围已大大拓宽，能用来传输

8、不同类型的业务，包括实时数据、语音和视频等，城域网能有效地工作于多种环境。其主要特点是： 地址覆盖范围可达100Km； 数据传输速率为45150Mbps； 工作站数大于500个； 传输介质主要是光纤 既可用于专用网，也可用于公共网。1以太网 以太网（Ethernet）是目前使用最为广泛的局域网。以太网是一种由美国Xerox公司、DEC公司和Intel公司开发的局域数据通信网。建立该网的目的是把它视为分布式处理和办公室自动化应用方面的工业标准。它使用同轴电缆或双绞线作为无源通信介质连接设置在本地业务现场的不同类型计算机、信息处理设备和办公设备，不需要交换逻辑电路或由中心计算机来控制。以太网络的站

9、点之间的数据采用共享或交换方式进行通信，所有接入网络的设备使用CSMA/CD（Carrier sense multiple Access with Collision Detection）协议，我们通常使用的局域大多是以太网。以太网中的计算机多采用总线型或星型结构连接。2令牌环网 令牌环网中的的计算机逻辑上连接成一个环型，令牌环的每一个站点通过电缆与干线耦合器相连，主要用于大型局域网或广域网的主干部分，令牌环网中有一个令牌在网络上流动，获得令牌的计算机才有权发送数据，数据发送完成后，释放令牌以方便其它计算机发送数据，令牌环网使用的操作系统大多数为Unix，令牌环网的组建和管理非常繁琐，只有专业

10、人员才能胜任，令牌环的一个很大的优点就是在重载时可以高效率的工作。3令牌总线网 令牌总线网在物理上是一个总线网，在逻辑上是一个令牌环网，它综合了以太网不能实时传送数据和令牌环网轻载时性能不太好的特点，既有总线网的接入方便和可靠性较高的优点，也具有令牌环网的无冲突和发送时延有确定上限的优点，但实现起来更加复杂。一般在网络既要求高可靠性也要求较强的实时性时，才会采用令牌总线型网络。1对等网络（Peer-to-Peer） 在对等网络中相连的计算机彼此处于同等的地位，不分主次，它们共享资源，每台计算机都能以同样的方式作用于对方。网络中的每一台计算机都把自己的资源及资源允许情况告知网络，一台计算机可以登

11、录到另一台计算机并访问它的信息，网络中的每一台计算机既可以作为服务器，同时又是客户机。 对等网的优点是网络造价低，允许数据和处理机能分布在一个很大范围内，还允许用户动态的安排计算机需求。对等网的缺点是难以确定文1对等网络（Peer-to-Peer） (继续的) 件的位置，因为这些文件一般分布于整个网络，在许多不同的计算机上，因此网络管理比较困难。2客户/服务器网络(Client/Server) 客户/服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网相比客户/服务器网络提供了更好的运行性能。在客户/服务器网络中，一台或数台服务器提供网络中所有共享的资源，并管理网络中的计算机和资源，所有共享的数据全部放

12、在服务器上，客户机一般只访问网络中服务器提供的资源，而不提供共享资源，这种模式的网络管理方便，共享数据和设备集中管理，提供了更严密的安全保护功能，有助于数据的保存和恢复。1.3 计算机的功能 计算机技术的通信技术结合而产生的计算机通信网络，不仅使计算机的作用范围超越了地理位置的限制，而且也增大了计算机本身的威力，拓宽了服务，这是因为计算机具有如下的功能： 数据通信：网络中的计算机之间可以进行数据传输； 资源共享：网络中的所有用户或计算机可以共享网络中的数据和共享设备 提高系统的可靠性：可以通过设置用户或计算机对某些资源或设备的的访问权限保证系统的可靠性；1.3 计算机的功能 (继续的) 进行分

13、布式处理：网络中的计算机可以共同作用完成一项复杂的数据处理，提高整个网络系统的处理能力； 实现网络的集中管理：每一个网络尤其是企业内部的局域网都有自己的网络管理员，负责整个网络系统的管理维护和控制，从而保证了网络的统一管理与控制。1.4 协议和体系结构n1.4.1 网络体系结构的基本概念n1 体系结构（Network Architecture）n2层次（Layer）n3接口（Interface）n4网络的分层原则n1.4.2 OSI参考模型n1OSI参考模型的分层原则：n2OSI参考模型各层的基本功能n1.4.3 网络协议（Protocol）1 体系结构（Network Architectur

14、e） 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件和软件去实现的，则是具体的实现问题，体系结构是抽象的，而实现是具体的。2层次（Layer） 层次是网络体系结构中的一个重要的基本概念，层次是将复杂问题分解成简单问题进行处理的基本方法，人们对难以理解的复杂问题，通常是将其分解为若干个容易处理的小问题进行处理。在计算机网络中采用层次的结构，将复杂的网络功能分配在多个不同的层次中，每个层次完成的服务及服务实现的过程都有明确的规定，不同的网络系统分成相同的层次，不同的系统同等层次具有相同的功能，高层可使用低层提供的服务而不需要知道低层的服务是如何实现的，这种层次结

15、构将大大降低复杂问题处理的难度。3接口（Interface） 接口是同一节点内相邻层之间交换信息的连接点。同一节点相邻层之间存在着明确规定的接口，低层通过接口向高层提供服务。只要接口条件不变，低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术变化不会影响整个系统的工作。4网络的分层原则 要实现不同实体之间通信，将网络设计为分层结构，上一层建立在下一层基础上，每一邻层之间有一个接口，各层之间通过接口传递信息或数据，各层内部功能对外层加以屏蔽。在网络层次结构中，各层有各层协议。分层原则如下： 根据任务需要分层，每一层应当实现一个明确功能； 每一层选择应当有助于制定国际标准化协议； 各层界面选择应尽量减少跨

16、过接口信息量；4网络的分层原则 (继续的) 层数应足够多，免不同功能混杂在同一层中，使实现起来复杂，同时层不能太多，否则网络体系结构过于庞大。 图1-1 网络分层体系结构 通信子网资源子网物理介质主机A应用程序应用程序系统程序网络控制程序主机与IMP控制模块IMP主机B应用程序应用程序系统程序网络控制程序主机与IMP控制模块IMP高级协议主机与主机协议IMPIMP协议IMP与主机协议IMP与主机协议4网络的分层原则 (继续的)计算机网络中采用分层结构，具有如下优点： 各层之间相互独立，高层并不需要知道低层是如何实现的，只需要知道该层通过层间接口向上层提供的服务； 灵活性好，当任何一层发生变化时

17、，只要接口层不变，就不会影响到其它层，而当某层提供的服务不再需要时，还可以取消该层； 各层都可以采用最合适的技术来实现，各层实现技术的改变不影响其他层； 易于实现的维护，因为整个系统已被分解不若干个易于处理的部分，这种结构使得庞大而又复杂的系统的实现和维护变得容易控制； 有利于促进标准化，因为每一层的功能和所提供的服务都有精确的说明。1OSI参考模型的分层原则： 不要划分太多层，简化系统设计工作； 边界划分应该在服务描述少，且通过这个边界相互交往次数最少的地方； 对于那些执行过程或所涉及技术中明显不同的功能，应设置独立的层次来对其进行处理，并把类似的功能汇集在同一层； 选择过去几年表明是成功的

18、点作为边界为容易局部化的功能创建一层，使该层可以完全重新设计，以便吸收体系结构、硬件和软件成熟技术；1OSI参考模型的分层原则： (继续的) 对接口标准化迟早有用的点应设一边界； 在数据处理过程中需要不同程度的抽象（语法、词法）的地方，应设为一层； 层与层之间相互独立，各层之间的功能互相屏蔽； 每一层仅与其相邻的上层或下层建立边界关系。2OSI参考模型各层的基本功能物理层： 物理层位于OSI参考模型的最低层，是设备之间的物理接口，主要定义了物理链路所要求的机械、电气和功能我等。为上一层（即数据链路层）提供一个物理连接，以便透明地传输比特流。 1）透明：表示某一个实际存在的事物看起来却好象不存在

19、一样。透明地传输比特流表示以实际电路传送后的比特流没有发生变化。因此任意组合的比特流都可以在这个电路上传送。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的) 物理层还需要考虑的问题是：多大的电压代表“1”或“0”，接收端接受数据后如何区别“1”或“0”。确定连接电缆的插头应有多少个管脚等。链路层： 数据链路层负责在两个相邻结点之间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据，确保网络节点之间数据帧可靠地传输，第一帧包含一定数量的数据和一些必要的控制信息。数据链路层负责建立、维护、和释放数据链路的连接。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的)网络层： 在网络层中，数据的传输单位是分组或包，每一个数据包中都含

20、有目的地址和源地址，网络层的任务是选择合适的路由，使发送站的运输层所传下来的分组能正确无误的按照地址找到目的站，并交付给目的站的运输层。即网络层具有寻址功能。 由于采用分组交换技术，节点之间不必建立直接的物理连接，由网络层协议来决定数据到达目的地的路径，负责处理网络通信、堵塞和介质传输速率。TCP/IP协议中的IP和IPX/SPX协议中的IPX都是典型的网络层协议。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的)运输层： 运输层的信息传送单位是“报文”，其主要任务是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，在两个端系统的会话之间，建立一条运输连接，以透明地传送报文。即运输层向上一层

21、提供一个可靠的端到端的数据服务。TCP/IP协议中的TCP（或UDP）协议是一个典型的跨平台的、支持异构网络的传输层协议。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的) 运输层是计算机网络中的核心层，它的作用是为发送端的接收端之间提供性能可靠的数据传输，而与当前实际使用的网络无关。传输层位于高层的应用子网与低层的通信子网中间，起承上启下的作用，传输层下面的三层是面向数据的通信子网，上面三层是面向信息处理的资源子网，因此，传输层是七层模式中最重要也是最复杂的一层。会话层： 会话层的数据传送单位仍为报文，负责对各网络节点的两个互相通信的应用程序或进程之间建立、组织和协调其交互，不仅要建立合适的连接，还

22、需要验证会话双方的身份。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的) 会话层的主要任务是对传送的数据进行管理，对会话允许的信息进行传输（半工、半双工、全双工）。表示层 表示层的作用是解决用户信息的语法表示问题。表示层将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。表示层的任务之一是为传送的信息加密和解密。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的)应用层 OSI参考模型的最高层，直接面向用户，是用户访问网络的接口层。其主要任务是提供计算机网络与最终用户的界面，提供完成特定网络服务功能所需要的各种应用程序协议，其它6层解决了网络通信和表示问题，应用层则解决应用程序

23、相互请求数据服务，包括文件传输、数据库管理、网络管理等。 应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要，负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配。应用层是OSI七层中最复杂的，所包含的应用层协议也最多。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的) 在OSI参考模型中，各层的数据类型是不相同的，在应用层、表示层、会话层和传输层，数据的单位是报文（Message），在网络层数据的单位是数据包(Packet) ；数据链路层数据的单位是帧(Frame)，物理层数据的单位是二进制Bit流，当数据从一层传输到另一层时，支持得功能层的协议负责相应的数据模式转换。2OSI参考模型各层的基本功能 (

24、继续的) OSI参考模型定义了一个标准框架，只是一种分层结构，具体的实现则是赖于各种网络体系的具体标准，它们通常是一组可操作的协议集合，对应于网络分层，不同的层有不同的通信协议。 OSI七层中各层的最主要的功能如下：应用层：应用层：与用户应用进程的接口，即相当于做什么与用户应用进程的接口，即相当于做什么？表示层：表示层：数据格式的转换，即相当于：对方看起来数据格式的转换，即相当于：对方看起来像什么像什么2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的)会话层：会话层： 会话的管理与数据转输的同步，即相会话的管理与数据转输的同步，即相当于轮到谁讲话或从何处讲？当于轮到谁讲话或从何处讲？运输层：运输层：

25、从端到端经网络透明地传送报文，即从端到端经网络透明地传送报文，即相当于对方在何处相当于对方在何处网络层：网络层： 分组传送和路由选择，即走哪条路到分组传送和路由选择，即走哪条路到到达该处？到达该处？数据链路层：数据链路层： 在链路上无差错地传送帧，即在链路上无差错地传送帧，即每一步该怎样走？每一步该怎样走？物理层物理层将比特流关到物理媒体上传送，对上将比特流关到物理媒体上传送，对上一层的每一步如何利用物理媒体。一层的每一步如何利用物理媒体。2OSI参考模型各层的基本功能 (继续的) OSI七层中低4层是面向通信的,高三层是面向信息处理的。1.5 TCP/IP协议簇n1.5.1 TCP/IP协议

26、集n1应用层n2传输层n3网络层协议n1.5.2 IP地址的概念n1IP地址组成n2IP地址的类别：n3特殊用途的IP地址：n4子网掩码：n1.5.3. IPXSPX协议集n1IPXSPX通信协议的特点n2IPXSPX兼容协议n1.5.4 NetBEUI1应用层 应用层协议是构筑在TCP和IP等低层协议基础上的最高层协议，直接为特定的应用提供服务。应用层向用户提供一组常用的应用程序，如电子邮件等，包含TCP/IP协议集中的所有高层协议，如简单邮件传输协议SMTP、域名系统服务DNS、文件传输协议FTP、虚拟终端协议Telnet、超文本传输协议HTTP等等。其中：SNMP：是简单网络管理协议，支

27、持网络管理员收集有 关网络的信息。SMTP：简单邮件传输协议，支持用户将电子邮件发送 到邮件服务器上。1应用层 (继续的)FTP：文件传输协议，支持不同类型的计算机之间传 送文件。FTP建立在TCP协议的基础上，提供了 可靠的传输路径，无论是基于UNIX的大型机还 是基于Windows的PC机，只要双方都支持FTP协 议， 就可以方便地交换文件。Telnet：是一种交互式远程访问终端协议，用户访问 远程主机，就像自己的计算机与远程主机直 连接一样。HTTP：是一种超文本传输协议，是当今最为流行的 TCPIP应用，支持Internet/Intranet发展最 为迅速的Web服务。广泛分布于 In

28、ternet/Intranet上的大量信息资源，只要 通过用户的浏览就可访问。2传输层 传输层提供可靠的点到点的数据传输，确定源节点传送的数据服正确到达目标节点，传输层包含两个协议即传输控制协议TCP和用户数据报协议UDP。 TCP协议的作用是保证命令或数据能够正确无误的到达目的端，它是一个面向连接的可以提供可靠服务的协议，在与对方进行数据传送前，首先建立与对方TCP的逻辑通路，然后用该连接进行数据传送，传输完成后切断通路，即三次握手。它保持对所有发出的信息进行跟踪，并负责对那些没有到达目的节点或陷入无法识别状态的包进行重新传输。2传输层 (继续的) TCP给每个包加上一个头部信息（源主机和目

29、的主机的端口号，包的顺序号等），TCP使用不同的端口号区别同一时刻不同用户通过网络发送的数据。 UDP（User Datagram Protocol）协议是一个无连接的、不可靠的、无流量控制、不排序的服务，它可以简单的与IP或其它协议进行连接，只进行数据报的发送和接收，不进行报文跟踪和差错控制。2传输层 (继续的) UDP实现简单，适合发送大量的差错控制不太严格的数据，每个UDP数据报都有一个长度，当一个数据包到达目的端时，UDP可以根据接收长度判断接收的数据是否有误，不能准确的判断传输的数据内部是否的误。3网络层协议 网络层的主要功能是负责通过物理+数据链路层发送或接收IP数据报，网络层具有

30、路由选择、拥塞控制的功能，该层定义了正式的IP数据报格式和协议。网络层包含多个协同工作的协议，网际协议IP、网际控制报文协议ICMP、网际组管理协议IGMP、地址解析协议ARP、反向地址解析协议RARP等。 IP协议负责完成网络中包的路径选择，并跟踪这些包到达不同的目的端的路径。包是IP完整的工作的一个数据单位，IP的数据包包含发送端主机的地址和到达目的端主机的地址，IP协议不了解所发送包的内容，也无需考虑包的顺序，IP有自己的校验码以保证目的端收到包的正确性。1IP地址组成 IP地址源于Internet网络，是一种层次结构的地址，适合于众多网络的互联。Internet中每一台主机至少有一个I

31、P地址，且这个IP地址必须是全网唯一的。一个IP地址标识一个网络和与此网络连接的一台主机。IP地址用4个字节32位二进制数据，使用点分十进行表示。4个字节的IP地址分成两个层次部分：网络号（net ID和主机号（Host ID） 如 202.93.120.441IP地址组成 (继续的) 在网际寻址时只需要网络号，从网络中经过多个网络（网关）最终到达目的网络，用网络号即能判断是否到达了目的网络，与主机号部分无关。 一个基本的地址分配原则：要为同一网络内的所有主机分配相同的网络标识号，同一网络内不同主机必须分配不同的主机标识号（主机号）以区分主机。不同网络内的每台主机必须具有不同的网络标识号，但是

32、可以具有相同的主机标识号。1IP地址组成 (继续的) 要使自己的主机加入Internet网，为了避免IP地址与其他网络冲突，必须为网络向Internet NIC（网络信息中心）组织申请一个网络标识号，然后为网络上的每一台主机分配一个唯一的主机标识号，这样网上的主机在Internet网上具有唯一的地址，国内用户可以通过中国互联网信息中心（CNNIC）获得IP地址和域名。2IP地址的类别：类类别别第一个字第一个字节范围节范围网络地址网络地址长度长度最多支持的最多支持的网络数网络数最多主最多主机数机数适用的网适用的网络规模络规模A11261个字节个字节的地的地2616387064大型网络大型网络B1

33、281912个字节个字节1638464516中型网络中型网络C1922233字节字节2097152254小型网络小型网络IP地址共分为地址共分为5类，类，A、B、C、D和和E。IP地址的类别与规模2IP地址的类别： (继续的)A类地址：一个字节网络地址，共允许有126个网络， 每个网络中的主机用3个字节主机地址。B类地址：2个字节网络地址，最高位为10，接下来的 10位为网络地址，共允许16384个网络，每 个网络允许65534台主机。C类地址：最高三位为110，接下来的21位为网络地址， 允许有两百万个网络，每个网络主机为254。2IP地址的类别： (继续的)D类地址：多目的地址，实现一点对

34、多点的传送，常 用于X.25，帧中继（F.R）和ATM等点对点的 协议网络。这类网络不支持全网广播，需要 配置D类地址实现一点对多点的传送。D类地 址前4位为“1110”，即地址从224.0.0.0 到 239.255.255.255。E类地址：用于将来扩展，前5位为“11110”。3特殊用途的IP地址：网络地址：主机号全0，广播地址：主机号全1的IP地址，含这类IP地址的IP 分组被广播送到网络上每个节点。循环地址：127.0.0.0或127.0.0.1 ，被保留用作循 环地址。全0地址：0.0.0.0常用于代表缺省网络，在路由表中 用于构造缺省路径。4子网掩码： 在小规模的网络中或多个部门

35、的企业中，可以将每个部门划分为一个子网，这样可屏蔽不同部门之间主机的访问频率，减少网络风暴的机会。困此，可以将一个网络中的主机再分为不同的小网络，用子网掩码对网络再划分。 子网掩码的划分方法是32位二进制数中，网络号全1，主机号全0的IP地址即为该网络的子网掩码。每个网络缺省的子网掩码为：网络号全1，机号全0。 如：A类地址子网掩：255.0.0.04子网掩码： (继续的) B类地址子网掩：255.255.0.0 C类地址子网掩：255.255.255.0 例例1 1：将202.10.13.4主机所在的网络划分为每个网络50台机器的小规范的子网，请问其子网掩码： 答：答：用6位表示主机号(26

36、=64=50)，27位表示网络号。则子网掩码为：11111111,11111111,11111111,11000000(255.255.255.191)4子网掩码： (继续的)例2：某台主机的IP地址：201.222.5.121子网掩码：255.255.255.248 试问：该主机所在的网络号？ 该子网的广播号？ 该子网的主机IP范围？答：子网掩码与主机的IP地址相与之后的二进 制数即为主机的网络号， 该主机的的网络号为：（201.222.5.120） 因为全1的主机号为该网络的广播号，因此 该子网的广播号为：201.222.5.127； 该子网的主机IP范围（201.222.5.121126

37、）1IPXSPX通信协议的特点 IPXSPX（Internetwork Packet Exchange/Sequences Packet Exchange，网际包交换顺序包交换）是Novell公司的通信协议集，IPXSPX协议比较庞大，在环境下蛤有很强的适应性。IPXSPX在设计的一开始就考虑了多网段的问题，具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。当用户接入NetWare服务器时，IPXSPX及其兼容协议是最好的选择。在Novell网络环境中，IPXSPX及其兼容协议是最好的选择。但在非Novell网络环境中， IPXSPX一般不使用。 在Windows NT 网络和由Windows 98组成

38、的对等网中，无法使用IPXSPX协议。2IPXSPX兼容协议Windows NT中提供了两个IPXSPX的兼容协议，“NWLink IPXSPX兼容协议”和“NWLink NetBIOS”，两个协议统称为“NWLink 通信协议”，该协议是Novell公司的IPXSPX协议在Windows网络中的实现，它继承了IPXSPX协议的优点，更适合于Windows系列的操作系统和网络环境。Windows NT网络和Windows 98的用户可以利用NWLink 通信协议获得NetWare服务器的服务。因此在网络中如果从Novell环境转向微软平台，可两种平台共存时，NWLink 通信协议是最好的协议选

39、择。在使用NWLink协议时，NWLink IPXSPX兼容协议只能作为客户端的协议实现对NetWare服务器的访问，离开了NetWare服务器，该协议将不能使用；同样在Windows 98中，IPXSPX兼容协议也只能用户客户端访问Windows NT服务器。“NWLink NetBIOS”协议可以在NetWare服务器与Windwos NT服务器之间传递信息，也能用于安装Windows NT服务器的计算机之间、Windows 98计算机之间、以及Windows NT与Windows 98计算机之间进行通信。2IPXSPX兼容协议（继续的）1.5.4 NetBEUI NetBEUI（NetB

40、IOS Extendeed User Interface，用户扩展接口）是由IBN于1985年开发完成，它是一种体积小、效率高、速度快的通信协议。 在微软的Windows系列的操作系统中，NetBEUI已成为其固有的协议。 NetBEUI中专门为单网段部门及的小型局域网而设计的，它不具有跨网段工作的功能，即NetBEUI不具备路由的功能。如果在一个服务器上安装了多块网卡，或要采用路由器等设备对两个局域网进行互联时，将不能使用BetBEUI通信协议。若使用BetBEUI通信协议，则不同的网卡相连的设备之间，以及不同的局域网之间无法进行通信。 NetBEUI通信协议的最大优点是用内存最少，在网络中

41、基本不需要任何配置。 1.6 网络的拓朴结构n1.6.1 总线型拓朴n1.6.2 星型拓朴n1.6.3 环型拓朴1.6.1 总线型拓朴总线型拓朴结构是域网通常应用于规模网络的方式，它使用一根同轴电缆（或双绞线）把所有的计算机连接起来，构成一总线型网络，如图1-4所示：图 1-4 总线拓朴结构1.6.1 总线型拓朴 (继续的) 总线型拓朴结构中的一根电缆连接到网络中的所有节点，除网络的两个端点之外，每个节点都与其它节点相连，端点一般采用匹配电阻的终结器封闭。这种结构的网络一般组网方便，设备简单，使用中继器可以方便的扩大网络的物理范围，网络中的各个计算机通过网卡与总线直接相连，任何一台计算机发出的

42、信息可以沿着总线向两端传播，并被网上的所有计算机所接收。网上每一个节点计算机既可以从网上接受信息，也可以将自己的信息发送到网络上。 总线型网络采用的是CSMA/CD（Carrier Sense Multiplr Access with Collision Detection，载波监听多路访问/冲突检测）对网络中的用户信息进行冲突性检测。由于网络中节点的信1.6.1 总线型拓朴 (继续的) 息是采用的广播的方式发送到网络中，因此，随着用户的增加，网络中的冲突信号为增加，网络速度会随之减慢。总线型网络的特点：总线型网络的特点：l l结构简单、扩充性好；结构简单、扩充性好；l l设备少，费用低；设备

43、少，费用低；l l安装容易，使用方便；安装容易，使用方便；l l资源共享，便于广播；资源共享，便于广播；l l网络一旦出现故障，诊断和隔离都比较困难；网络一旦出现故障，诊断和隔离都比较困难；l l采用的是广播方式，网络中的冲突大，因此网络重载时采用的是广播方式，网络中的冲突大，因此网络重载时效率低；效率低；l l总线长度受限，只能使用中继器扩大网络的物理范围；总线长度受限，只能使用中继器扩大网络的物理范围；l l一个节点出现故障则整个网络会瘫痪。一个节点出现故障则整个网络会瘫痪。1.6.2 星型拓朴图图 1-5 1-5 星型拓朴结构星型拓朴结构星型网络拓朴结构是前局域网中采用最多一种组网方式，

44、网络集中控制集中在中心节点处。星型网络中所有计算机都利用一条专线连接到中心节点上，该中心节点一般采用集线器或交换机来进行信号转皤转皤和网络通信转换。从计算机到集线器或交换机，通常使用双绞线连接接，也可以使用同轴电缆。如图1-5（a）所示是星型拓朴连接图。(a)中心节点星型拓朴(b)树型拓朴结构1.6.2 星型拓朴 (继续的) 使用星型拓朴的网络便于集中控制与维护，使用方便，易于网络扩充。若需要向网络中增加计算机时，只需要将计算机连接到集线器上的空闲接口上即可。网络中的某台计算机出现故障时，也不会影响到网络中的其它计算机的工作。但若网络的中心节点或根集线器出现故障时，整个网络将会瘫痪。 如果每个

45、集线器和计算机的连接也为星型集线器的级连，则可以组成星形树型结构，如图1-5(b)所示。 1.6.2 星型拓朴 (继续的)星型拓朴结构网络的特点：星型拓朴结构网络的特点：实现简单，费用低；可扩展性好，可以将计算机直接接入集线器增加网络的节点数据，也可以通过级连集线器扩大网络的物理范围；采用CSMA/CD的网络访问控制方式，网络中节点多时，容易产生广播风暴；1.6.3 环型拓朴 在环型拓朴结构中，网络中的每一台计算机通过环接器连接在一个环形配置的传输介质上，该传输介质可以是双绞线、同轴电缆、或光缆等，每台计算机通过传输介质首尾相接，最终所所有的计算机连接成一个环状结构，如图1-6所示： 图图 1

46、-6 1-6 环型拓朴结构的网络环型拓朴结构的网络次环主环1.6.3 环型拓朴 (继续的) 由于环型网络采用了闭合回路，环内的信号全部采用单向传输，所以在网络上传输的所有信息都必须经过所有环型网上的节点，即网上传输的数据将沿一个方向逐站传送直至目的站。如果环上某个节点出现故障，环上所有节点的通信将全终止。为了解决环型拓朴中的这一缺点，在可靠性要求较高的网络系统中，连接两个环路，网络中的每一个节点除与一个主环连接外，还连接到一个备用环上（或次环），当主环出现故障时，节点自己传换到备用环上继续工作。 使用环型拓朴结构的网络，可以保证信号的安全性和完整性，一般不会出现信号衰减或丢失现象。环型采用的中

47、分布式平等结构，对信道资源的分配比较公平，不会出现因网络垄断而导致的信息阻塞。网络性能比较稳定，能够较重的网络负载，而不会发生节点阻塞或报文冲突。1.6.3 环型拓朴 (继续的)环型拓朴结构的特点：网络中信号没有冲突，重载时网络效率高；网络具有固定的延时，实时性好， 使用双环结构增加了网络的可靠性。实现技术复杂，对环接要求高，若网络中的计算机出现故障时，整个网络瘫痪。网络故障诊断困难、网络扩展难、接点多，传输率低1.7 如何组网n1.7.1 网络的软硬组成n1.7.2组网的基本过程n1需要分析n2调查研究n3分析设计n4硬件的购买n5布线施工n6管理与维护1.7.1 网络的软硬组成 要组建一个

48、网络，首先需要考虑网络中所使用的硬件设备，根据网络规模的不同，网络事的硬件选择也会不同，但其中的一部分是必须的。网络的硬件一般包括：网络服务器（包括数据库服务器、文件服务器、DNS服务器、FTP服务器等）、工作站、网络转输介质、网卡、网络中共享的打印机等设备、集线器（或中继器），这些硬件设备是任何一个网络中都必须具备的硬件，然后根据网络的规模可以选择交换机、路由器等网络互联设备，若需要接入Internet，还需要选择Internet接入设备（调制解调器或ISDN PCMODEM）或租用专线。网络软件包括：网络操作系统、网络通信软件、应用程序、网络管理软件、数据库管理软件、协议软件等。 1.7.

49、2组网的基本过程 组建网络是将多台单独的计算机连接起来，组成一个网络的过程，组建网络是一个系统的过程，一般应遵循如下同个原则：1需要分析 需要分析的实际上明确建网的目的，了解组建网络后能提供什么样的服务，通常情况下，组建网络的目的：a)a)不同主机之间进行通信；不同主机之间进行通信；b)b)实现文件共享和设备共享；实现文件共享和设备共享；c)c)实现数据的集中管理和计算机的集中管理实现数据的集中管理和计算机的集中管理d)d)实现对重要数据的访问控制。实现对重要数据的访问控制。2调查研究 在确定要组建一个网络之后，要进行调查研究，调查的内容包括：a)a)了解用户需求；了解用户需求；b)b)了解设

50、备性能情况；了解设备性能情况；c)c)了解用户对综合布线的要求；了解用户对综合布线的要求；d)d)了解用户对网络智能化的要求；了解用户对网络智能化的要求；e)e)了解设备供应商的服务保障。了解设备供应商的服务保障。3分析设计 组网规划的核心是分析设计，一个好的网络规划将可以网络达到最少的故障率、网络功能最完善、网络扩充性最好，与其它操作系统的兼容性最好、子网划分的最合理，从而达到80的通信在本子网内，而最多20%通信是跨子网的。对网络主要进行以下几个方面的设计：a)a)网络性能的设计；网络性能的设计；b)b)网络通信媒介的设计；网络通信媒介的设计；c)c)网络拓朴结构和系统结构的设计；网络拓朴

51、结构和系统结构的设计；d)d)网络媒体访问方式的设计网络媒体访问方式的设计( (以太网或令牌环网以太网或令牌环网) )；e)e)网络硬件的选择；网络硬件的选择；f)f)网络安全性的设计；网络安全性的设计；g)g)网络操作系统、网管软件的选择；网络操作系统、网管软件的选择；h)h)网络的管理和维护。网络的管理和维护。4硬件的购买 设计好网络之后，即可进行网络硬件的购买，购买网络硬件时需要考虑如下几个问题：a)硬件设计的性能是否满足所设计网络的要求；b)硬件设备的升级性；c)供应商的领带售后服务与质量保证；d)用户培训计划。5布线施工 当所需要的硬件和软件都具备了之后，就可以开始进行网络布线施工了

52、，在布线施工时，应考虑的问题：a)保证布线的规范性（包括电源线、网线等），不能外漏电线或网线头；b)物理线路连接完成后应进行连通性测试c)安装网络软件并进行网络整体调试。d)记录安装及测试文档以便与用户交流。6管理与维护 网络的管理和维护是一项非常重要的工作，因为一旦网络出现故障而没及时排除的话有可能造成不可设想的后果，因此必须要一个有一定网络管理经验的技术工员进行网络的维护和管理。网络管理的主要工作：a)网络操作系统的管理的维护；b)网络数据库和文件目录的的管理和维护；c)网络用户和工作组权限的管理；d)网络中共享设备的管理与维护。1.8 小结 随着计算机技术的普及，计算机网络的应用越来广泛

53、，一个企业如果没有自己的局域网环境，首先企业的管理不能达到现代化企业的要求，因此，本书主要介绍局域网的设计、设备选型、网络操作系统的安装与配置、网络用户和网络资源的管理、局域网布线施工与、局域网接入技术集成等。本章主要介绍了计算机网络的基础知识和局域网的基本知识，包括计算机网络的发展史，计算机网络的分类和体系结构，网络的协议，介绍了以太网支持的协议集与OSI七层协议的比较。1.8 小结 (继续的) 重点介绍了TCPIP协议簇中的协议集，每一种协议应用的网络层次及作用，IP地址的分类及申请方法，企业内部IP地址的划分方法，每一台主机都会对应一个IP地址，每一个IP地址都为有一个子网掩码与配对使用

54、，使用子网掩可以将一个大的网络划分多个便管理的子网。 组成一个局域网是需要考虑多方面的因素，要设计一个布局合理、符合用户需求的局域网，必须遵循一定的组网原则，从需要分析开始，到最后的网络管理与维护，每一项工作都必须认真精益求精的完成。 总之，网络互联是一件较复杂的工作，必须允许了解用户需求，选择经济实用的设备进行网络连接。习题：1简述计算机网络的概念及组成。2计算机网络具有哪些基本功能？3简述广域网与局域的区别？4IP地址分哪几类，分别适用于什么规模的网络？6子网掩的作用是什么？A、B、CIP地址默认的子网掩分别是多少？7通信协议分别由哪几个部分组成？分别有什么作用？8简述TCPIP的工作原理。习题： (继续的)9计算机网络中的采用分层的体系结构有几些优点？10计算机网络有哪几种拓朴结构？每种拓朴结构的特点是什么？