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计 算 机 网 络

计 算 机 网 络. 基 础 篇. 主讲：刘宜东. 第一章：计算机网络导论. 1 、 1 计算机网络与 INTERNET 的产生 1 、 2 计算机网络的用途： ● 数据通信：电子邮件、网络电话、网上传真、聊天、视频等。 ● 分布式计算 ●网络门户服务、 IDC 、 ASP （ Application Service Provider) IDC Internet Date Center 互联网数据中心 ●信息查询、网上教育、、虚拟现实、电子商务、电子政务等.

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Presentation Transcript

  1. 计 算 机 网 络 基 础 篇 主讲：刘宜东

  2. 第一章：计算机网络导论 1、1 计算机网络与INTERNET的产生 1、2 计算机网络的用途： ●数据通信：电子邮件、网络电话、网上传真、聊天、视频等。 ● 分布式计算 ●网络门户服务、IDC、ASP（Application Service Provider) IDC Internet Date Center 互联网数据中心 ●信息查询、网上教育、、虚拟现实、电子商务、电子政务等

  3. 第一章：计算机网络导论 1、3 计算机网络系统组成 1、31计算机网络的拓朴结构 ●总线形结构 ●星型结构 ●树形结构 ●网型结构 ●混合型结构

  4. 第一章：计算机网络导论 总线型网络拓朴结构 工作站 终接器 终接器 工作站 工作站 工作站 返回

  5. 第一章：计算机网络导论星型网络拓朴结构 工作站 工作站 集线器 工作站 工作站 工作站 工作站

  6. 第一章：计算机网络导论树型网络拓朴结构 工作站 工作站 工作站 工作站

  7. 第一章：计算机网络导论网型网络拓朴结构 工作站 工作站 工作站 工作站 工作站 工作站

  8. 第一章：计算机网络导论混合型网络拓朴结构 工作站 工作站 工作站 工作站 工作站 工作站

  9. 第一章：计算机网络导论1、3 计算机网络系统组成 1、32计算机网络的组成结构 ★通信子网：保证计算机网络通信的基本传输部分。 ★高层服务：也是信息的传递主要是放在支撑网上应用上。 ★应用服务：是真正的目的由以下支撑：网络目录服务、网络 域名服务、网络数据服务。 1、4网络标准体系 包括TCP/IP协议簇、开放式互联ISO/OSI标准等

  10. 第一章：计算机网络导论1、4 计算机网络的新进展及发展趋势 ★通信的进步：交换方式趋于纯IP化、光纤采用波分复用技术扩 容、计算机采用无线接入方式。 ★多媒体技术的进步。 ★网上应用的进步：先进的网管技术（性能管理、帐号管理、安全管 理、拓朴管理。）、信息安全得到保障、自动翻 译文字、声音。

  11. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、1基本概念 ■数据信道中速率：是以每秒的比特数来表示，称之为比特率。 ■网络协议： 一套完整的计算机协议合在一起被叫作“协议栈”（Protocol Stack) ★同层协议（Peer-to-Peer)任意两台计算机之间通信，都是在两台计 算机之间按规定的协议来进行只能在同层的两个协议‘实体’进行 ★主/从（Master/Service)的概念：

  12. 第二章：计算机网络的层次化结构 ★(网络层间）服务的概念：Service网络的低层模块向高层模块提供 功能性支持。 ★单工、双工、半双工通信： 单工通信：通信只在一个方向上发生。 双工通信：在相对的方向上可以同时传递信息。 半双工通信：可以实现双向的通信，但不能在两个方向上 同时进行，必须交替进行。 ■计算机网络的模型：国际标准化组织ISO/OSI模型、 因特网的TCP/IP标准

  13. 单工、半双工和全双工 返回

  14. OSI的参考模型 返回

  15. TCP/IP参考模型 返回

  16. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、2 物理层 ■计算机网络物理层的任务：承担各台计算机之间信息的实际传递。 ■传输媒介： ★光纤（Optic Fiber)一根光纤可以传递几百个太字节。正在 采取相关技术解决运速瓶颈。可分为多模、单模光纤。 ★双绞线(Twist-Pair) 双绞线由两根彼此绝缘的铜导线组成，如下图。双绞 线既能传输模拟信号，也能传输数字信号。双绞线分 为屏蔽双绞线（STP，Shielded Twisted Pair）与非 屏蔽双绞线（UTP，Unshielded Twisted Pair）两大类。

  17. 第二章：计算机网络的层次化结构 ★同轴电缆：(Coaxial Cable)： ★无线方式：可分为两类：第一类是用 微波波长或更长一些波长频谱。 第二类是用光波范畴的频谱。 内导体芯线 绝缘体 外导体屏蔽层 外层 ★通信卫星 ■带宽与时延：带宽是指一个物理信道内可以传输的频率范围。 时延是指信号在传输过程中所需要的时间。 ■物理传输信息的编码与调制技术： ★编码：是反电脉冲信号先转变成适合物理媒介骨传送的一种能量形式 的代码，如电能，光能、无线电能或声波等形式来表示的数据 信号。 ★解码：是相对于编码的相反过程。

  18. 第二章：计算机网络的层次化结构 ★调制：一般是得用一个固定频率的正弦波做载波，以要传送的信号脉冲为 控制信号，让载波的某个物理特性按照该控制信号的波形作相应变化 这个过程。常见方式有：幅度调制（AM）、频率调制（FM）、相 位调制（PM） ■物理接口标准和信道复用技术：本地异步通信接口RS-232C 信道复用技术： ★时分复用、频分复用、波分复用。 ■基本传输技术介绍： ★SDH技术：同步数据传播系统。 ★ATM技术：异步传播模式。 ★直接在光纤上传IP的技术。

  19. 第二章：计算机网络的层次化结构 ★接入技术介绍： ◎综合业务数据网(Integrated Service Digital Network),ISDN ◎高速数字接入设备（Digital Subscriber Line) ◎同轴电缆宽带调解调器（Cable Modem) ◎局域网。LAN ◎无线接入(Wireless)

  20. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、3 链路层 是在物理层的基础上，采用所谓‘协议’控制方式来提供 对于信息传输的保障。 ■作用：向上与网络层，向下与物理层连接以实现与相邻接点的 ‘无差错’通讯。把不可靠的二进传输变为可靠的以帧为基础的相邻 点间的传输。 ■面向连接与无连接：面向连接指通信双方在进行通讯之前，要事先在双方 建立一个完整的可以彼此沟通的通道。 ■物理地址：为在众多计算机之间提供可分辨的机制。此机制为。 ■成帧、纠错、数据流：

  21. 第二章：计算机网络的层次化结构 ★典型的帧是由帧头（SOH)、正文、帧(EOT)三部分组成。帧头有帧的起始标 记、收发双 方的物理地址、传送时需要相应的控制信息。帧尾有盾环冗 余校验(REC）以及结束标记。 ★纠错：盾环冗余校验（REC）、软时钟的控制。 ★‘流控’：计算机网络上对两台在相互通信和计算机之间在传送着‘帧’和调度行 为称之为流控制。 ★滑动窗口：是计算机网络里很重要的‘流’控制协议。 ■PPP协议：（Point-to-point Protocol）

  22. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、4网络层：端接点与端接点之间实现正确无误的信息传送。 ■作用：建立、维护、释放网络连接，可跨越多个相同或不同的网络。 路径选择和中继功能。对链路层进行复用以提高其服务效率。提供网络 加速数据供上层协议控制载体。 ■网络地址：IP地址，在网络中每一台机都有自己IP地址。 ★是用软件来实现每一台机器的IP地址与物理硬件无关。 ★IP（Internet Protocol)地址的格式：32位长度的地址。（4个字节）的长度。分 两部分：网络标识、 主机标识。 ★特殊IP地址。 ★ICMP（Internet Contrtol Message Protocol)专门的网络传输。

  23. 第二章：计算机网络的层次化结构 • 根据网络进行网络互连所在的层次，常用的互连设备有以下几类： • 物理层互连设备，即中继器（Repeater）； • 数据链路层互连设备，即网桥（Bridge）； • 网络层互连设备，即路由器（Router）； • 网络层以上的互连设备，统称网关（Gateway）或应用网关。

  24. 第二章：计算机网络的层次化结构 ■路由问题：路由器是网络层上的连接，即不同网络与网络之间的连接。图5-3所示 为路由器的工作示意图。路径的选择就是路由器的主要任务。路径选 择包括两种基本的活动：一是最佳路径的判定；二是网间信息包的传 送，信息包的传送一般又称为“交换”。

  25. 5.1.2 网络互连设备 • 1．中继器 • 2．网桥 • 3．路由器 • 4．协议转换器（网关）

  26. 1．中继器 • 中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的最简单的设备。 图5-1 用中继器连接两个网段

  27. 2．网桥 • 当局域网上的用户日益增多，工作站数量日益增加时，局域网上的信息量也将随着增加，可能会引起局域网性能的下降。这是所有局域网共存的一个问题。在这种情况下，必须将网络进行分段，以减少每段网络上的用户量和信息量。将网络进行分段的设备就是网桥。 • 网桥的第二个适应场合就是用于互联两个相互独立而又有联系的局域网。 • 网桥是在数据链路层上连接两个网络，即网络的数据链路层不同而网络层相同时要用网桥连接。

  28. 第二章：计算机网络的层次化结构 图5-2 网桥互联

  29. 网桥的功能： • l网桥对所接收的信息帧只作少量的包装，而不作任何修改。 • 网桥可以采用另外一种协议来转发信息。 • 网桥有足够大的缓冲空间，以满足高峰期的要求。 • l网桥必须具有寻址和路径选择的能力。

  30. 4．协议转换器（网关） 图5-4 网关连接 返回本节

  31. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、5 运 输 层 ※作用：主要是实现进程间的数据传送和服务定义与协议的关系。完成网上 应用支持的任务。 传输层的作用是从端到端经网络透明地传送报文，完成端到端通信链路的建立、维护和管理。所谓端到端就是从进程到进程。传输层向高层用户屏蔽了下面通信子网的细节，使高层用户看不见实现通信功能的物理链路是什么，看不见数据链路采用什么控制规程，也看不见下面到底有几个子网以及这些子网是怎样互连起来的。 ※传输控制协议与运输层的服务：主要是用TCP协议簇。服务主要是向高层 提供建立和拆除运输层的连接，对点到点通信实施控制，实现全双工 通信控制并保证 传输的可靠性。 ※流控制机制：与通信子网流控制不同，TCP窗口的单位是字节。子网内的窗口大小 单位是包或者帧的数目。

  32. 第二章：计算机网络的层次化结构 ※运输层的协议有3个，如下： （1）运输控制协议TCP：这是最主要的一个面向连接的协议。 （2）用户数据报协议（UDP，User Datagram Protocol）：这是主机和主机之间的无连接数据报协议，UDP使用IP提供的数据报服务，但对IP进行了扩充，如增加了端口编号等。 （3）网络话音协议（NVP，Network Voice Protocol）：即分组话音通信协议。在军事通信领域中比较有用。 ※TCP报文段格式

  33. 第二章：计算机网络的层次化结构 TCP/IP与相应OSI/RM层次对比

  34. 第二章：计算机网络的层次化结构 TCP报文段格式

  35. 第二章：计算机网络的层次化结构 • 2、6会话层 • ※作用：用于确保两个进程之间数据传送有效可靠和数据传送的同步及控制。 • ※功能：提供远程佳话地址、会话建立后的管理、提供把报文分组成全报文的功能。 • ※会话层的服务：会话服务主要分为会话连接管理与会话数据交换两大部分。会话层服 • 务需要使用以下一些服务原语： • 建立会话连接S-CONNECT服务原语； • 释放会话连接S-RELEASE服务原语； • 交换会话数据单元S-DATA服务原语；

  36. 第二章：计算机网络的层次化结构 2.7表示层：侧重于对信息的语法的表示核心的服务就是语法的变换和上下文的控制。 语法：是指构成应用数据的一组规则，是数据的表示形式，它涉及文字、图像、数 据等的表示；语法实际上是一种对应用数据单元符号比特串的解释方法。 语义：是指一个数据的特定内容及含义，语义是由应用层负责处理的，只有应用实体才能知道数据的意义。 在计算机网络中互相通信的双方常常使用不同类型的计算机，各计算机所采用的“语法”是不同的，某一具体计算机所采用的语法称为“局部语法”（Local Syntax）。 语法的转换：当一个应用程序在多个计算机上实现的时候，往往需要把一个数据对象从一台计算机传送到另一台计算机，为了保证程序语义的正确性，必然要对比特串的格式进行变换，把符号发送方局部语法的比特串转换成为符合接收方局部语法的比特串，这一工作称为语法转换。这种转换工作可以由任一方或双方协作完成。

  37. 第二章：计算机网络的层次化结构 表示上下文（Presentation Context）：是抽象语法和所商定的传送语法的一种组合，主要用于描述抽象语法与传送语法之间的映像关系。表示上下文随着应用层实体工作环境的变化而变化，并由表示层负责使接收端知道这一变化。 表示层的服务原语：表示层的服务原语和会话层的服务原语十分相似，只是多了P-ALTER-CONTEXT的四条服务原语（Request，Indication，Response，Confirm），它们的作用是创建、增加和删除表示上下文。表示层与应用层之间交互服务原语的方法与下面几层的情况也很相似，在表示层和应用层之间使用的是抽象语法，而两个表示层之间使用的则是传送语法。

  38. 第二章：计算机网络的层次化结构 2、8 应用层：是最高层是所有各层的最终目的。主要的服务对象为电子邮件、 目录服务、文件传输等。 计算机连网的最终目的是为用户提供一些特定的服务，目前已经称为OSI/RM标准的一些应用层协议有： 报文处理系统（MHS，Message Handling System） 文件传送、存取和管理（FTAM，File Transfer，Access and Management） 虚终端协议（VTP，Virtual Terminal Protocol） 目录服务（DS，Directory Service） 事务处理（TP，Transaction Processing） 作业传送与操作（JTM，Job Transfer and Manipulation） 远地数据库访问（RDA，Remote Database Access）

  39. 第二章：计算机网络的层次化结构 域名：为了使用和记忆方便，因特网还采用了域名管理系统，简称DNS（Domain Name System），在IP地址之外，网上的计算机还有另一种表示法：域名，它是由代表一定意义的英文单词的缩写构成，如：

  40. DNS域名结构 • 域名是一种按一定规律书写的、用户容易理解、容易记忆的Internet地址。 • Internet上一台主机的主机名是由它所属的各级域的域名和分配给该主机的名字共同构成的。书写的时候，顶级域名放在最右面，各级名字之间有“.”隔开。 • 域名是有层次的。 Internet主机域名的一般格式为：四级域名.三级域名.二级域 名.顶级域名（并不一定分四级）如：www.sina.com.cn。 • 顶级的域名划分采用了两种模式：地理模式、 组织模式 • 域名服务器 返回

  41. 地理模式 • 顶级域名表示国家，次级域名表示该网络的属性。见下表所示：

  42. 组织模式 • 在组织模式中，顶级域名表示该 网络的属性

  43. TCP/IP测试工具Ping 1．Ping命令的格式 Ping命令的格式为：ping目的地址［参数1］［参数2］…… 其中“目的地址”指被测试计算机的IP地址或域名。 Ping命令的主要参数有（1） “N 数值”，发出的测试包的个数，缺省值为4；（2）“L 数值”，发送缓冲区的大小；（3）“T”，不停地执行Ping命令，直到用户按Ctrl+C键时为止。 2．用Ping工具测试TCP/IP协议的工作情况 （1）Ping回环地址，以确定本机是否正确配置了TCP/IP。命令：Ping 127.0.0.1 （2）Ping工作站的IP地址，以验证工作站是否正确加入了网络，并检验IP地址是否冲突。 命令：ping 工作站IP地址 （3）Ping默认网关的IP地址，以验证默认网关设置是否正确。 命令：Ping 默认网关IP地址 （4）Ping 远程网络上主机的IP地址，以验证能否通过路由器进行通信。 命令：Ping 远程主机的IP地址 返回

  44. 测试TCP/IP协议配置工具Ipconfig/Winipcfg 1．Ipconfig命令的格式和应用 命令格式为：Ipconfig [/参数l][/参数2]…… 2．Winipcfg工具的使用 Winipcfg工具的功能与Ipconfig基本相同，只是Winipcfg以图形化方式显示结果，且操作比较简单。 需要查看任何一台机器的TCP/IP协议配置情况时，只需依次选择“开始”→“运行”，在出现的对话框中输入命令“winipcfg”，即可看到测试结果。 返回

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