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1、网络基础与网络基础与Internet应用应用本课程学习目标本课程学习目标 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，为为适适应应在在即即
2、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行高高效效率率学学习、工作和生活打下良好的基础。习、工作和生活打下良好的基础。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 本本 章内章内 容容 简简 介介计算机网络概述计算机网络概述计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展计算机网络的功能构成计算机网络的功能构成计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络中的传输介质计算机网络中的传输介质计算机网络的协议计算机网络的协议计算机网络的分类计算机网络的分类局域网的访问控制方式和常用技术局域网的访问控制方式和常用技术第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识第一章
3、第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知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系越越来来越越紧密，有理由相信，在不紧密，有理由相信，在不 远的将来，人们将过上真远的将来，人们将过上真 正意义上的数字化生活，正意
4、义上的数字化生活，掌握计算机及网络的基础掌握计算机及网络的基础 知识，已经成为人们通向知识，已经成为人们通向 成功所必备的基本素质。成功所必备的基本素质。计算机网络概述计算机网络概述第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识计算机网络的定义与功能计算机网络的定义与功能所谓所谓计算机网络计算机网络就是利用通信线路和通信设备将不同就是利用通信线路和通信设备将不同地理位置的、具有独立功能的多个计算机系统或共享设备地理位置的、具有独立功能的多个计算机系统或共享设备互联起来，并配以功能完善的网络软件（即网络操作系统、互联起来，并配以功能完善的网络软件（即网络操作系统、网络通信协议及信息交换方式等
5、），使之实现资源共享、网络通信协议及信息交换方式等），使之实现资源共享、互相通信和分布式处理的整个系统。互相通信和分布式处理的整个系统。计算机网络的计算机网络的功能功能主要表现在以下三个方面：主要表现在以下三个方面：硬件资硬件资源共享、软件资源共享和数据资源共享、用户之间的信息源共享、软件资源共享和数据资源共享、用户之间的信息交换。交换。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 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，只只是是通
6、通信信网网。6060年年代代后后期期，ARPANETARPANET网出现，称为网出现，称为第二代第二代计算机网络。计算机网络。网络初级阶段网络初级阶段 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，称为称为第一代第一代计算机网络。计算机网络。网络雏形网络雏形计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 2020世纪世纪7070年代至年代至8080年代中期，以太网产生，年代中期，以太网产生，ISOISO制定了制定了网年络互连
7、标准网年络互连标准OSIOSI，世界上具有统一的网络体系结构，遵，世界上具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机循国际标准化协议的计算机网络迅猛发展网络迅猛发展，这阶段的计算，这阶段的计算机网络称为机网络称为第三代第三代计算机网络。计算机网络。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千兆位传输速率为主的多媒体智能化网络。以千兆位传输速
8、率为主的多媒体智能化网络。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识1.资源子网资源子网2.通信子网通信子网计算机网络的功能构成计算机网络的功能构成第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构网络中各台计算机节点连接的形式和方法称为网络的拓扑结构。网络中各台计算机节点连接的形式和方法称为网络的拓扑结构。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识计算机网络的拓扑结构主要有以下几种：计算机网络的拓扑结构主要有以下几种：星型拓扑星型拓扑 环型拓扑环型拓扑 总线型拓扑总线型拓扑 树型拓扑树型拓扑（总线型拓扑的变种）（总线型拓扑的变种）混合型
9、拓扑混合型拓扑 网型拓扑网型拓扑 蜂窝状拓扑蜂窝状拓扑 星型拓扑的各节点间星型拓扑的各节点间相互独立，每个节点均以相互独立，每个节点均以一条单独的线路与中央结一条单独的线路与中央结点相连，其连接图象闪光点相连，其连接图象闪光的星。星型拓扑结构的中的星。星型拓扑结构的中心结点是由集线器或者是心结点是由集线器或者是交换机来承担的。交换机来承担的。星星 型型 拓拓 扑扑第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 某工作站出现故障或某工作站出现故障或单独与中心结点的线路单独与中心结点的线路损坏时，不会对整个网损坏时，不会对整个网络造成大的影响，而仅络造成大的影响，而仅会影响该工作站。会影响该工
10、作站。网络的扩展容易。网络的扩展容易。结构简单，控制和诊断结构简单，控制和诊断方便。方便。访问协议简单。访问协议简单。过分依赖中心结点。过分依赖中心结点。线路太多，成本高。线路太多，成本高。星型拓扑结构星型拓扑结构优优 点点缺缺 点点第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识环环 型型 拓拓 扑扑令牌环令牌环 环型拓扑结构是由网络中若干环型拓扑结构是由网络中若干中继器使用电缆通过点到点的链路中继器使用电缆通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环。每个首尾相连形成一个闭合的环。每个站对环的使用权平等，都以同样的站对环的使用权平等，都以同样的速度串行地沿着一个方向在各节点速度串行地沿着一个
11、方向在各节点间传输数据。间传输数据。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 抗故障性能好。抗故障性能好。单方向单通路的信息单方向单通路的信息流使路由选择控制简单。流使路由选择控制简单。电缆长度短，和总线电缆长度短，和总线拓扑结构相似。拓扑结构相似。环型拓扑是单方向传环型拓扑是单方向传输，适用于光纤，传输速输，适用于光纤，传输速度高。度高。环路上的一个站点出环路上的一个站点出现故障，则该站点的中继现故障，则该站点的中继器不能进行转发，相当于器不能进行转发，相当于环在故障结点处断掉，造环在故障结点处断掉，造成整个网络瘫痪。成整个网络瘫痪。诊断故障困难。造成诊断故障困难。造成整个网络瘫痪
12、的是哪个结整个网络瘫痪的是哪个结点故障点故障,诊断非常困难，诊断非常困难，需要对每个结点进行检测。需要对每个结点进行检测。环型拓扑结构环型拓扑结构优优 点点缺缺 点点第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 总线型拓扑结构采用总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输介质，单根传输线作为传输介质，所有的站点（包括工作站、所有的站点（包括工作站、共享设备和文件服务器）共享设备和文件服务器）均通过相应的硬件接口直均通过相应的硬件接口直接连接到这根传输介质或接连接到这根传输介质或称总线上，各工作站地位称总线上，各工作站地位平等，无中心结点控制。平等，无中心结点控制。总线型拓扑结构的总线大总线型拓
13、扑结构的总线大都采用同轴电缆。都采用同轴电缆。总总 线线 型型 拓拓 扑扑第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 总线型拓扑结构总线型拓扑结构第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 结构简单，连接方便，易实现、易维护。易于结构简单，连接方便，易实现、易维护。易于扩充，增加新的站点容易，仅需在总线的相应接入扩充，增加新的站点容易，仅需在总线的相应接入点将工作站接入即可。点将工作站接入即可。使用电缆较少，价格便宜，且安装容易。使用电缆较少，价格便宜，且安装容易。优优 点点 缺缺 点点 故障诊断困难。由于不是集中控制，故障检测需故障诊断困难。由于不是集中控制，故障检测需在网络
14、上各个站点进行。在网络上各个站点进行。故障隔离困难。哪个站点出故障，只需简单地把故障隔离困难。哪个站点出故障，只需简单地把连接拆除即可。但如果传输介质有故障，则整个这段连接拆除即可。但如果传输介质有故障，则整个这段总线要切断和变换。总线要切断和变换。树树 型型 拓拓 扑扑 树型拓扑是总线型拓扑的扩展，是在总线型网络上加上分树型拓扑是总线型拓扑的扩展，是在总线型网络上加上分支形成的。形状象一棵倒置的树，顶端有一个带有分支的根，每支形成的。形状象一棵倒置的树，顶端有一个带有分支的根，每个分支还可延伸出子分支。树型拓扑是一种分层结构，适用于分个分支还可延伸出子分支。树型拓扑是一种分层结构，适用于分级
15、管理控制系统。级管理控制系统。ABCDFGHEI集线器集线器交换机交换机集线器集线器第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 组网灵活，易于扩展。组网灵活，易于扩展。可以延伸出很多分支和子可以延伸出很多分支和子分支。线路总长度比星型分支。线路总长度比星型拓扑结构短，故它的成本拓扑结构短，故它的成本较低。较低。故障隔离容易。某一分支故障隔离容易。某一分支的节点或线路发生故障，的节点或线路发生故障，很容易将这分支和整个系很容易将这分支和整个系统隔离开来。统隔离开来。优优 点点 对根的依赖性太大，对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网如果根发生故障，则全网不能正常工作，与星型结不能正常工
16、作，与星型结构相似，结构较星型复杂。构相似，结构较星型复杂。缺缺 点点树型拓扑结构树型拓扑结构第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识混混 合合 型型 拓拓 扑扑 将以上两种单将以上两种单一拓扑结构类型混一拓扑结构类型混合起来，合起来，综合综合两种两种拓扑结构的优点可拓扑结构的优点可以构成一种混合型以构成一种混合型拓扑结构。拓扑结构。常见的常见的有星型有星型/总线拓扑总线拓扑和星型环拓扑。和星型环拓扑。BDAC12345876第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识星型星型/总线拓扑总线拓扑用一条或多条总用一条或多条总线把多组设备连接起来，而相连线把多组设备连接起来，而相连
17、的每组设备本身又呈星型分布。的每组设备本身又呈星型分布。对于星型对于星型/总线拓扑，用户很容总线拓扑，用户很容易配置网络设备。易配置网络设备。星型环拓扑星型环拓扑从电路上看完全和从电路上看完全和一般的环型结构相同，只是物一般的环型结构相同，只是物理走线安排成星型连接，星型理走线安排成星型连接，星型环拓扑的故障诊断方便而且隔环拓扑的故障诊断方便而且隔离容易；网络扩展简便；电缆离容易；网络扩展简便；电缆安装方便。安装方便。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识网网 型型 拓拓 扑扑网型拓扑近年网型拓扑近年来在广域网中得到来在广域网中得到了广泛应用，如右了广泛应用，如右图所示。图所示。B
18、EFACGDH第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识蜂蜂 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设备备，单单元元内内的设备与中央节点设备或集线器进行通信。的设备与中央节点设备或集线器进行通信。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，提提供供一一个个完完整整的的
19、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展，蜂窝状拓扑结构得到了普遍应用。发展，蜂窝状拓扑结构得到了普遍应用。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 这种拓扑结构并不依赖于互连电缆，而是依赖于无这种拓扑结构并不依赖于互连电缆，而是依赖于无线传输介质，这就避免了传统的布线限制，对移动设备线传输介质，这就避免了传统的布线限制，对移动设备的使用提供了便利条件，同时使得一些不便布线的特殊的使用提供了便利条件，同时使得一些不便布线的特殊场所的数据传输成为可能。另外蜂窝状拓扑结构的网络场所的数据传输成为可能。另外蜂窝状拓扑结构的网络安装相对容易，有节点移动时不用重新布
20、线，故障的排安装相对容易，有节点移动时不用重新布线，故障的排除和隔离相对简单，易于维护。除和隔离相对简单，易于维护。优优 点点 容易受外界环境的干扰。容易受外界环境的干扰。缺缺 点点蜂窝状拓扑结构蜂窝状拓扑结构第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识网络拓扑结构的选择网络拓扑结构的选择 网络要易于安装网络要易于安装,一旦安装好了一旦安装好了,还要满足易于扩展的要求，还要满足易于扩展的要求，既要方便扩展，又要保护现有的系统，还要便于以后维护。既要方便扩展，又要保护现有的系统，还要便于以后维护。网络的可靠性更是考虑的重要因素，要易于故障诊断，易于网络的可靠性更是考虑的重要因素，要易于故障
21、诊断，易于隔离故障，以使网络的主要部分仍能正常运行。隔离故障，以使网络的主要部分仍能正常运行。网络拓扑结构的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控网络拓扑结构的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定，这些因素又会影响到各个站点在网上的运行速度制方法的确定，这些因素又会影响到各个站点在网上的运行速度和网络软硬件接口的复杂性。和网络软硬件接口的复杂性。所以，对网络拓扑结构的掌握和选择是组建网络中的第一要所以，对网络拓扑结构的掌握和选择是组建网络中的第一要素素第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识网络中的传输媒体网络中的传输媒体(介质介质)第一章第一章 计算机网络基础知识计算
22、机网络基础知识传输媒体或者说传输介传输媒体或者说传输介质是通信网络中发送方和接质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。收方之间的物理通路。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向的的和和非非导导向向的的无线传输媒体。无线传输媒体。导向媒体导向媒体在一个设备到另一个设备之间提供了一个导线管，在一个设备到另一个设备之间提供了一个导线管，如双绞线、同轴电缆（有粗的和细的两种）和光纤。信号沿如双绞线、同轴电缆（有粗的和细的两种）和光纤。信号沿着这些媒体中的任何一种传播，并一直处在该媒体的物理范着这些媒体中的任何一种传播，并一直
23、处在该媒体的物理范围之内。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒围之内。双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线传输媒体。双绞线和同轴电缆使用金属（铜）导线，以电流的形式体。双绞线和同轴电缆使用金属（铜）导线，以电流的形式接受和运输信号。光纤是玻璃或塑料的线缆，以光的形式接接受和运输信号。光纤是玻璃或塑料的线缆，以光的形式接受和运输信号。受和运输信号。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 非导向媒体非导向媒体不使用物理导体来运输电磁波而使用无线电不使用物理导体来运输电磁波而使用无线电通信。卫星通信、无线通信、红外线通信以及微波通信的信通信。卫星通信、无线通信、红外线通信以及微
24、波通信的信息载体都属于非导向的无线传输媒体。息载体都属于非导向的无线传输媒体。双绞线双绞线 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，其其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。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蔽双双绞绞线线（STP）和和非非屏屏蔽蔽双双绞绞线线（UTP）。）。目目前前，在在局局域域网网中中常常
25、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、超类、超5 5类、类、6 6类和类和7 7类。类。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识双绞线的这双绞线的这8根线的引脚定义如下：根线的引脚定义如下：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 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 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器之
26、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接或或不不通通过过集集线线器器级级联联口口之之间间的的级级联联，但但它它们们的接线方式各有不同。的接线方式各有不同。常规双绞线接法常规双绞线接法错线双绞线接法错线双绞线接法第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识同轴电缆同轴电缆 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（可可以以是是
27、单单股股的的），屏屏蔽蔽层层把把电电线线很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了很好地包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了。导体铜芯线导体铜芯线绝缘层绝缘层外导体屏蔽线外导体屏蔽线塑料保护外层塑料保护外层第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 常用于局域网的同轴电缆有二种：常用于局域网的同轴电缆有二种：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，只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；只用于数字信号发送，称为基带同轴电缆；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，阻抗为阻抗为75的电缆，称为宽带
28、同轴电缆。的电缆，称为宽带同轴电缆。同轴电缆同轴电缆 第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识光光 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，一一根根光光缆中包含有多条光纤。缆中包含有多条光纤。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衰衰减减。光
29、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变换换为为电电信信号号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方。经放大、均衡判决等处理后送给接收方。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类（所谓两类（所谓“模模”是指以一定的角度进入光纤的一束光）。是指以一定的角度进入光纤的一束光）。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 通信容量非常大；通信容量非常大；抗电磁干
30、扰性能好；抗电磁干扰性能好；保密性好，无串音干扰；保密性好，无串音干扰；信号衰减小，传输距离长；信号衰减小，传输距离长；抗化学腐蚀能力强。抗化学腐蚀能力强。光纤的特点光纤的特点 正是由于光纤的数据传输率高（目前已达到正是由于光纤的数据传输率高（目前已达到1Gb/s），传输距离），传输距离远（无中继传输距离达几十至上百公里）的特点，所以在计算机网络远（无中继传输距离达几十至上百公里）的特点，所以在计算机网络布线中得到了广泛地应用。目前光缆主要是用于交换机之间、集线器布线中得到了广泛地应用。目前光缆主要是用于交换机之间、集线器之间的连接，但随着千兆位局域网应用的不断普及和光纤产品及其设之间的连接，
31、但随着千兆位局域网应用的不断普及和光纤产品及其设备价格的不断下降，光纤连接到桌面也成为网络发展的一个趋势。备价格的不断下降，光纤连接到桌面也成为网络发展的一个趋势。光纤也存在一些缺点。光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的光纤也存在一些缺点。光纤的切断和将两根光纤精确地连接所需要的技术要求较高。技术要求较高。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识网络协议（网络协议（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，即协议是通信双方约定的通信规则。即协议是通信双方约定的通信
32、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信息交换和数据传输等各种网络操作。的信息交换和数据传输等各种网络操作。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识网络体系结构网络体系结构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通信。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分分层层设设计计的
33、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，这这样样可以减少协议设计的复杂性。可以减少协议设计的复杂性。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次模模型型及及各各层层协协议议的的集集合合称称为为计计算算机机网网络的体系结构。络的体系结构。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识分层的具体作用分层的具体作用 发发送送主主机机的的第第N层层所所发发送送的的包包恰恰好好由由接接
34、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几层在工作中作各种变动，只要能向其高层提供同样的服
35、务。或几层在工作中作各种变动，只要能向其高层提供同样的服务。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。所所以以各层协议协同工作才能完成全部通信工作。各层协议协同工作才能完成全部通信工作。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 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标准化组织标准化组织
36、(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议规格说明。协议规格说明。体系结构部分定义体系结构部分定义OSI的层次结构、各层关系及各层的层次结构、各层关系及各层ISO/OSI参考模型参考模型第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识可能的服务；可能的服务；服务定义部分详细说明了各层所提供服务定义部分详细说明了各层所提供的功能；的功能；协议规格说明部分的各种协议精确地协议规格说明部分的各种协议精确地定义了每一层在通信中发送控制信息及解定义了每一层在通信中发送控制信息及解释信息的过程。释信息的过程。I
37、SO/OSI参考模型第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 服务定义部分详细说明了各层所提供的功能；服务定义部分详细说明了各层所提供的功能；体系结构部分定义体系结构部分定义OSI的层次结构、的层次结构、各层关系及各层可能的服务；各层关系及各层可能的服务；该模型采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和该模型采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说明。协议规格说明。为了解决异种机互连及通信问题，为了解决异种机互连及通信问题，70年代后期年代后期国际标国际标准化组织准化组织(ISO)制定了制定了OSI参考模型。参考模型。协议规格说明部分的各种协议精确地定义了每一层在协议规格说明部分
38、的各种协议精确地定义了每一层在通信中发送控制信息及解释信息的过程。通信中发送控制信息及解释信息的过程。ISO的的OSI参考模型参考模型（七层七层）主机主机A 应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层主机主机B 应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 应用层协议应用层协议表示层表示层协议协议会话层会话层协议协议传输层传输层协议协议网络层网络层协议协议链路层链路层协议协议物理层物理层协议协议第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识OSI参考模型中各层的功能参考模型中各层的功能1.物理
39、层物理层（The Physical Layer）在物理线路上传输原始的二进制数据位在物理线路上传输原始的二进制数据位 （电磁信号或光信号的比特流）。（电磁信号或光信号的比特流）。2.数据链路层数据链路层（The Data Link Layer）在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输在有差错的物理线路上提供无差错的数据传输 （Frame 帧）。帧）。3.网络层网络层（The Network Layer）控制通信子网提供源点到目的点的数据传送（控制通信子网提供源点到目的点的数据传送（Packet 数据包数据包/报）。报）。4.传输层传输层（The Transport Layer）为用户提供端到端
40、的数据传送服务。）为用户提供端到端的数据传送服务。5.会话层会话层（The Session Layer）为用户提供会话控制服务。为用户提供会话控制服务。6.表示层表示层（The Presentation Layer）为用户提供数据转换和表示服务。）为用户提供数据转换和表示服务。7.应用层应用层（The Application Layer）直接为用户提供服务。直接为用户提供服务。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识TCP/IP参考模型参考模型 TCP/IP协议协议是一个协议集，其中最重要的是是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与协议与IP协议，协议，TCP/IP参考模型能很好地适
41、参考模型能很好地适应世界范围内数据通信的需要，它具有如下四个应世界范围内数据通信的需要，它具有如下四个特点：特点：第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 2.独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中，更适用于网络互联；广域网中，更适用于网络互联；3.统一的网络地址分配方案，使得网络中的每统一的网络地址分配方案，使得网络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.标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。户服务。1.开放的协议标准，可以免费使用，并且独立开放的协议标准，
42、可以免费使用，并且独立于特定的计算于特定的计算 机硬件与操作系统；机硬件与操作系统；.第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识OSI参考模型参考模型TCP/IP参考模型的比较参考模型的比较OSI OSI 参考模型参考模型TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型应用层应用层会话层会话层表示层表示层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识TCP/IP参考模型参考模型网络接口层网络接口层网络接口层网络接口层 未定义任何特定的协议，它支持所有标准的和专用的协议。未定义任何
43、特定的协议，它支持所有标准的和专用的协议。网络层网络层网络层网络层 IP,ARP,RARP,ICMP,IGMP （网际协议、地址解析协议、逆地址解析协议、因特网控制（网际协议、地址解析协议、逆地址解析协议、因特网控制报文协议、因特网组管理协议）报文协议、因特网组管理协议）传输层传输层传输层传输层 TCP,UDP（传输控制协议、用户数据报协议）（传输控制协议、用户数据报协议）应用层应用层应用层应用层 HTTP,SMTP,POP,TELNET,FTP第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识TCP/IP参考模型的层次功能参考模型的层次功能(1)应用层（应用层（Application lay
44、er）是是TCP/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程序接口。如：用程序接口。如：HTTPHTTP、TELNETTELNET、FTPFTP、SMTPSMTP、DNSDNS等。等。(2)网络层（网络层（Internet layer）负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据报。网络层包括的数据报。网络层包括IPIP，ARPARP，RARPRARP，ICMPICMP等协议，其中最等协议，其中最重要的是重要的是IPIP协议，功能有以下三个方面：处理来自传输层的分协议，功能
45、有以下三个方面：处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据包；处理互联的路径。组发送请求；处理接收的数据包；处理互联的路径。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识(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了两两种种协协议议：传传输输控控制制协协议议TCP与与用用户户数数据据报报协议协议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
46、种种不不可可靠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的检查和差错控制。序的检查和差错控制。(4)网络接口层（网络接口层（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输介质上接收传输介质上接收IP 包。包。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识局域网中的三个常用协议局域网中的三个常用协议 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/SPXI
47、PX/SPX协议和协议和TCP/IPTCP/IP协议。协议。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 NetBEUI协议协议，网络基本用户扩展接口，是，网络基本用户扩展接口，是Windows95/98和和Windows NT中固有的缺省协中固有的缺省协议，为网络接口卡提供硬件地址描述和小型局域议，为网络接口卡提供硬件地址描述和小型局域网的数据传输控制服务。其体积小，效率高，速网的数据传输控制服务。其体积小，效率高，速度快。度快。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识NetBEUI协议协议 IPX/SPXIPX/SPX协议，协议，网际包交换网际包交换/顺序包交换协议集，顺序
48、包交换协议集，是是Windows NT Windows NT 网络和网络和Windows95/98Windows95/98用户获得用户获得NetwareNetware服务器的服务且适用于大型局域网、具有服务器的服务且适用于大型局域网、具有路由能力的协议。路由能力的协议。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识IPX/SPX协议协议 TCP/IPTCP/IP协议，协议，传输控制协议传输控制协议/网际协议，是对组网际协议，是对组建网吧很实用的协议，它支持任意规模的网络，具建网吧很实用的协议，它支持任意规模的网络，具有很强的灵活性，几乎可连接所有的服务器和工作有很强的灵活性，几乎可连接所有
49、的服务器和工作站，具有强大的路由能力，并且，现在的站，具有强大的路由能力，并且，现在的WindowsWindows操操作系统中提供了可以让服务器动态地自行设置各个作系统中提供了可以让服务器动态地自行设置各个工作站与工作站与TCP/IPTCP/IP协议有关参数的工具。协议有关参数的工具。第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识TCP/IP协议协议计算机网络的分类计算机网络的分类第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识计算机网络发展迅速，应用广泛，计算机网络计算机网络发展迅速，应用广泛，计算机网络技术更新也非常快，所以，各种各样的网络在不断技术更新也非常快，所以，各种各样的网络
50、在不断出现。对现有的网络，按照不同的分类方法，可以出现。对现有的网络，按照不同的分类方法，可以分成多种不同的类型。分成多种不同的类型。按规模或通信距离分类按规模或通信距离分类第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 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，有有人还特别加上一类国际互连网人还特别加上一类国际互连网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