計算機網(wǎng)絡(luò)教案

word文檔可自由復制I編輯《計算機網(wǎng)絡(luò)》教案第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概論學習目標：了解計算機網(wǎng)絡(luò)的基本概念以及計算機網(wǎng)絡(luò)的應用范圍和發(fā)展前景了解網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)了解網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)4、掌握數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)5、掌握數(shù)據(jù)交換技術(shù)6、掌握osi參考模型的優(yōu)點、各層的功用以及osi模型七層的運作方式本章重點：什么是計算機網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)分類數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)0Sl模型本章難點：OSI參考模型的七層，各層的功能OSI模型七層的運作方式講授方式：PPT+講授課時分配：6思考題：1、2、7、8、11、12、16、17講授內(nèi)容：1．1網(wǎng)絡(luò)基本概念一、計算機網(wǎng)絡(luò)的應用范圍和發(fā)展前景1、數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)電話技術(shù)（IP電話)視頻會議技術(shù)384~2048kbps電子郵件服務：2、分布式計算3、網(wǎng)絡(luò)門戶服務IDCASPIdc是internetdatecenterASPapplicationserviceprovider（網(wǎng)上應用服務供應商）好處：IDC和ASP服務的好處有：集中提供服務可以節(jié)約費用、可以集中少量高級專業(yè)人才提供高質(zhì)量的服務、有利于服務平臺硬件和軟年的升級換代。具有安全、交效、性價比高等顯著優(yōu)點。4、信息查詢：搜索引擎（)5、網(wǎng)上教育“任何人、任何地點、作何時間、可以學習任何課程”6、虛擬現(xiàn)實7、電子商務EB和EC（電子商情、電子廣告、電子交易、電子購物等）8、家庭自動化（智能化小區(qū)）二、什么是計算機網(wǎng)絡(luò)？計算機網(wǎng)絡(luò)就是利用通信線路和通信設(shè)備將分布在不同地點的具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)互相連接起來，在網(wǎng)絡(luò)軟件的支持下實現(xiàn)彼此之間的數(shù)據(jù)通信和資源共享的系統(tǒng)。思考：資源包括哪些？答：文件（文件夾共享）、信息（電子郵件）、外設(shè)（打印機、傳真機、掃描儀等）、應用程序網(wǎng)絡(luò)類型的分類網(wǎng)絡(luò)依規(guī)模大小可區(qū)分成三種類型：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)與廣域網(wǎng)。表1-1網(wǎng)絡(luò)類型的比較┏━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━┓┃網(wǎng)絡(luò)類型┃范圍┃傳輸速度┃成本┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃局域網(wǎng)┃2km內(nèi)，同一棟建筑物內(nèi)快┃便宜┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃城域網(wǎng)┃2～10km，同一都市內(nèi)┃中等┃昂貴┃┣━━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━┫┃廣域網(wǎng)┃10km以上，可跨越國家或洲界┃慢┃昂貴┃┗━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━┛提示：以上分類方式經(jīng)常因人而異。例如：因為城域網(wǎng)的規(guī)模介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，彼此的分界并不是很明確，所以有些人在區(qū)分網(wǎng)絡(luò)類型時，只分成局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)兩類，而略過城域網(wǎng)。1．2傳輸介質(zhì)介質(zhì)的基本功能是以比特的形式攜帶信息流通過一個局域網(wǎng)，一般情況下網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)將網(wǎng)絡(luò)信號限制在線纜、電纜或光纖中。網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)是物理層的部件一、同軸電纜在局域網(wǎng)中，采用同軸電纜的網(wǎng)絡(luò)以10BASE-2為代表，采用的是RG-58同軸電纜,構(gòu)造見書p38。同軸電纜優(yōu)缺點。優(yōu)：同軸電纜有雙層的保護(金屬銅網(wǎng)和絕緣外皮)，不易受外界(例如：電磁波和濕氣)干擾，使用壽命也較長。缺：同軸電纜和雙絞線相比，價格比較貴，而且也很重。二、雙絞線1、雙絞線(TwistedPair)是由成對外覆絕緣材料的銅線對絞而成“兩兩對絞”可降低兩條線路傳送信號時所產(chǎn)生的電磁場相互干擾的影響，對絞的次數(shù)越多，抗干擾的效果越好。2、從整體結(jié)構(gòu)來看，雙絞線一般可分為兩種：屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線。兩者主要區(qū)別是在絞線和外皮間有無銅網(wǎng)或金屬層的屏蔽。雙絞線的分類見p40表3-1雙絞線的顏色見p40表3-2雙絞線的優(yōu)缺點雙絞線的優(yōu)點就是便宜，再者，雙絞線的維護和布線彈性也很好。但是比較不耐用，而且較容易受到電磁干擾。三、光纖1、光纖(OpticalFiber)的材質(zhì)是極細小的玻璃纖維(50～100μm)，彈性很好非常適合傳輸光波信號。2、光纖的優(yōu)缺點：優(yōu)：>傳輸速度快>抗電磁干擾>傳輸安全性高缺：架設(shè)不易，分接線路很麻煩，價格很高，不適合一般小型局域網(wǎng)使用。四、比較三種常用傳輸介質(zhì)：1、同軸電纜在寬帶(Broadband)傳輸仍有較大發(fā)揮空間。例如：目前方興未艾的纜線調(diào)制解調(diào)器(CableModem)市場，從有線電視部門到用戶家中，都一律使用同軸電纜。2、雙絞線是基帶傳輸介質(zhì)的主流。是網(wǎng)絡(luò)安裝中經(jīng)常使用的介質(zhì)3、由于光線價格昂貴與施工困難，通常只在鋪設(shè)網(wǎng)絡(luò)主干線時使用。4、無線傳輸介質(zhì)激光、紅外線、無線電，微波無線網(wǎng)絡(luò)的傳輸技術(shù)可分為兩大類：光學傳輸和無線電波傳輸。目前以光為傳輸介質(zhì)的技術(shù)有紅外線(Infrared，IR)和激光(Laser)，利用無線電波傳輸?shù)募夹g(shù)則包括窄頻微波(NarrowbandMicrowave)、直接序列展頻(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)、跳頻式展頻(FrequencyHoppingSpreadSpectrum，F(xiàn)HSS)、HomeRF以及藍芽(Bluetooth)等多項技術(shù)。一、以光為傳輸介質(zhì)光作為傳輸介質(zhì)，特性有兩點：光無法穿透大多數(shù)的障礙物，就算穿透了也會出現(xiàn)折射和反射的情況。光的行進路徑必須為直線，不過這點可以通過折射及反射的方式解決。1、紅外線紅外線傳輸標準制定目的是為了建立互通性佳、低成本、低耗能的數(shù)據(jù)傳輸解決方案，目前幾乎所有筆記本電腦都各有紅外線通訊端口。紅外線傳輸有3種模式：直接紅外線連接(Direct-BeamIR，DB/IR)、反射式紅外線連接(DiffuselR，DF/lR)、全向性紅外線連接(OmnidireclionallR，Omni／IR)無線局域網(wǎng)中，紅外線傳輸不受到重視的原因：傳輸距離太短及易受阻隔2、激光激光和紅外線同屬光波傳送技術(shù)，激光無線網(wǎng)絡(luò)的連接模式只有直接連接一種。幾乎不會產(chǎn)生反射現(xiàn)象，在許多需要安全的連接環(huán)境中，激光極佳的選擇。二、無線電波無線電波的穿透力強，全方位傳輸，不局限于特定方向，和光波傳輸相比較之下，無線電波傳輸特別適合用在局域網(wǎng)。而且布線和維護線路的成本可以省去。以無線電波作為傳輸介質(zhì)的技術(shù)有窄頻微波、直接序列展頻、跳頻式展頻、HomeRF、BluetoothlEEE802.11IEEE802.11是無線網(wǎng)絡(luò)的標準規(guī)格。在這份文檔中，除了說明無線網(wǎng)絡(luò)的標準外，還規(guī)范了3種傳輸技術(shù)：直接序列展頻(DirectSequenceSpreadSpectrum，DSSS)跳頻式展頻(FrequencyHoppingSpreadSpectrum，F(xiàn)HSS)紅外線(Infrared，IR)直接序列展頻1、直接序列展頻是通過展頻碼(SpreadingCode)，也稱為虛擬噪音碼(PseudoNoiseCode，PNCode)，將原本窄頻高能量的信號擴展為原本的數(shù)倍帶寬，而且將能量變小，以低于背景雜音值(BackgroundNoise)，然后才把信號發(fā)送出去。當接收端收到此信號時，會再用展頻碼演算一次，將信號還原成窄頻高能量，取得傳送的信息。2、優(yōu)點：抗干擾、防竊聽二、跳頻式展頻跳頻式展頻是利用一個很寬的頻帶，將其細分成數(shù)十個小頻道，然后把數(shù)據(jù)塞到頻道上送出去，而且每次傳送數(shù)據(jù)所使用的頻道都不一樣。更清楚地定義是：在一個很寬的頻帶內(nèi)，先由連線的兩端協(xié)議好要使用哪些頻道，然后輪流使用這些頻道傳送數(shù)據(jù)直接序列展頻相比較之下，速度慢，但是具有高容錯能力。IEEE80211aIEEE802．11a是使用5GHz的頻帶，又稱為U-NII(UnlicensedNationalInformationInfrastructure)頻帶。IEEE802lla所使用的傳輸技術(shù)為OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)，能更有效的防止干擾，并通過特殊的頻道分割方式，達到更快速地傳輸性能。四、IEEE802lib是使用高速直接序列展頻(HR／DSSS)的傳輸技術(shù)，利用2.4GHOmeRFHomeRF(HomeRadioFrequency)：是由國際電信協(xié)會(InternationalTelecommunica—fionUnion，ITU)所推行的一種家用無線網(wǎng)絡(luò)標準，目的是為了提供一個低成本、低性能，并可以同時傳輸語音和數(shù)據(jù)資料的家庭網(wǎng)絡(luò)。一、HomeRF的標準HomeRF是以共享無線訪問協(xié)議(SharedWirelessAccessProtocol)整合在一起傳輸。二、高速HomeRFHomeRF2．0的幾個重要特點：傳輸速率最高達10Mb／s，也支持5Mb／s、16Mb／s和0．8Mb／s。兼容于HomeRF1．2的設(shè)備。耗電量比市面上任何無線設(shè)各還要低。同時最多可以有8個連線。藍牙技術(shù)(Bluetooth)一、什么是藍牙技術(shù)1、藍牙技術(shù)的目的：短距離、低功率、低成本，且運用無線電波來傳輸?shù)募夹g(shù)，通過這個標準，將所有信息設(shè)備互相連通2、藍芽的功能藍芽技術(shù)同時具備語音和數(shù)據(jù)通訊的能力，最高傳輸速率達1Mb／s，他的應用范圍包括：語音及數(shù)據(jù)資料的即時傳輸取代右形線路快速方便地網(wǎng)絡(luò)連接3合1電話二、藍芽技術(shù)的標準藍芽摶輸?shù)姆秶钸h達10m，若接上放大器則可達100m，使用2．4GHz公用頻帶，采用的無線傳輸技術(shù)是跳頻式展頻，和IEEE802．11雷同，不過其跳躍的頻率很高，每秒1600次。三、帶寬惡霸當藍芽開始發(fā)出無線電波時，整個頻帶就像是被它霸占了一樣。這是導致藍牙技術(shù)不能推廣的重要原因。1．3網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)拓撲規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)的組織結(jié)構(gòu)。拓撲的定義包括兩部分：物理拓撲（即網(wǎng)線的實際布局）和邏輯拓撲（即主機如何訪問介質(zhì)）常用的物理拓撲包括：總線型、星型、環(huán)型、擴展星型、層次、網(wǎng)絡(luò)。1、總線型：所有節(jié)點都連到一條主干電纜上缺點：故障診斷困難，總線故障會引起整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。（早期常用的拓撲結(jié)構(gòu)）星型：將所有電纜連到一個中心點上，這一點通常是一臺集限器或者交換機。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、建網(wǎng)易，故障診斷易，系統(tǒng)較穩(wěn)定。缺點：安裝費用多。目前已成為小型局域網(wǎng)的趨勢。3、環(huán)型：各節(jié)點形成閉合的環(huán)，可實現(xiàn)任意兩點間通信。缺點：環(huán)中任意一處故障都會造成網(wǎng)絡(luò)癱瘓。擴展星型拓撲通過集線器/交換機把獨立的星型拓撲結(jié)構(gòu)連到一起，可以擴展網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模。層次拓撲結(jié)構(gòu)與擴展星型拓撲類似，只是把主計算機連到一起。網(wǎng)絡(luò)拓撲每臺主機都具有與其他所有主機的連接，應用于絕對不能出現(xiàn)通信中斷的情況下，如核電廠?；旌鲜骄W(wǎng)絡(luò)實際應用中，通常不會只用到一種拓撲結(jié)構(gòu)，而是多種拓撲結(jié)構(gòu)的結(jié)合。例如：目前最常見的總線型和星型網(wǎng)絡(luò)的集合。比較幾種拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點及應用。1．4數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)數(shù)據(jù)要通過傳輸介質(zhì)(Media)從發(fā)送端傳遞到接收端，先按照傳輸介質(zhì)的特性，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成傳輸介質(zhì)上所承載的信號(Signal)。接收端自傳輸介質(zhì)取得信號后，再將其還原成數(shù)據(jù)。不同傳輸介質(zhì)所承載的信號類型各不相同，信號的物理特性也各異但無論各種信號之間的差異有多大，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成各類信號的方式卻大致相同，有共通的脈絡(luò)可循。1.4.1數(shù)字與模擬一、數(shù)字與模擬“數(shù)字”泛指一切可數(shù)的信息，“模擬”則是那些只能通過比較技巧進行區(qū)分的不可數(shù)信息。二、信號：指的是所需的電壓、光模式或調(diào)制的電磁波模擬信號：可以用波形進行圖示，因為他們是逐漸的持續(xù)的發(fā)生變化的，模擬信號是一種能持續(xù)變化的電磁波。（電話系統(tǒng)）模擬信號具有以下特征：波動性持續(xù)變化的電壓-時間圖反映事物的本質(zhì)特征在電信業(yè)已經(jīng)被廣泛使用了超過100年三、數(shù)字信號：幾乎能瞬時的從一個狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個狀態(tài)。（現(xiàn)代的局域網(wǎng)數(shù)字傳輸技術(shù)）數(shù)字信號具有以下特征：離散的、或跳躍的電壓-時間圖反映技術(shù)的本質(zhì)特征而不是時間的本質(zhì)特征四、數(shù)字信號和模擬信號通常數(shù)字信號是描述傳輸計算機數(shù)據(jù)的一種非常近似的格式，因此絕大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)使用數(shù)字信號的描述方法。數(shù)字信號的優(yōu)點：制造數(shù)字設(shè)備，較模擬設(shè)備便宜數(shù)字信號開啟或關(guān)閉的離散狀態(tài)不會像一個連續(xù)波形那樣容易受到一個較小的失真的影響。模擬信號的優(yōu)點：容易進行多路復用，也就是聯(lián)合起來增加帶寬。不容易衰減但放大信號時，噪聲和信號也一起隨之放大。五、數(shù)據(jù)的數(shù)字化模擬數(shù)據(jù)經(jīng)過采樣過程后就變成了數(shù)字信息，這種取樣過程也常被稱為“數(shù)字化”(digitize)過程。1.4.2基帶傳輸與寬帶傳輸一、基帶傳輸與寬帶傳輸信號的傳輸方式分為兩大類:“基帶(BASEband)傳輸”與“寬帶(Broadband)傳輸”。其中基帶傳輸是“直接控制信號狀態(tài)”的傳輸方式；寬帶傳輸則是“控制載波(Carder)信號狀態(tài)”的傳輸技術(shù)。未經(jīng)調(diào)制的電脈沖信號呈現(xiàn)方波形式，在直接和低頻條件下就可傳輸，稱為基帶信號，在近距離范圍內(nèi)，基本信號功率衰減不大，故局域網(wǎng)都采用基帶傳輸。而在遠程傳輸中，必須經(jīng)高頻調(diào)制后才能在信道進行傳輸，稱為數(shù)字基帶信號的載波傳輸或?qū)拵鬏?。二、基帶的信號發(fā)送與接收基帶(BASEband)傳輸是“直接控制信號狀態(tài)”的傳輸方式，是直接改變電位狀態(tài)來傳輸數(shù)據(jù)(見圖2-6)。三、載波信號的調(diào)制與解調(diào)載波是指“可以用來載送數(shù)據(jù)的信號”。1、發(fā)送端的載波產(chǎn)生器輸出正弦波信號給調(diào)制器。2、調(diào)制器根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容改變正弦波信號的物理特性，送出信號。3、解調(diào)器收到信號后，拿它跟接收端載波產(chǎn)生器所輸入正弦波信號相比較，過濾出物理特性上的變動。4、解調(diào)器根據(jù)信號物理特性上的變動，還原出數(shù)據(jù)內(nèi)容。上述將數(shù)據(jù)放上載波的操作稱為“調(diào)制(Modulation)”，執(zhí)行調(diào)制操作的裝置或程序稱為“調(diào)制器(Modulator)”；而將數(shù)據(jù)與載波分離的操作稱為“解調(diào)(Demodulation)”執(zhí)行解調(diào)制操作的設(shè)備或程序稱為“解調(diào)器(Demodulator)”。四、載波傳輸不等于模擬傳輸、載波傳輸不等于單向傳輸1.4.3基帶編碼技術(shù)一、編碼是指把1和0轉(zhuǎn)換成某種真實的和物理的事務，比如：一條線路上的電脈沖一根光纖上的光脈沖進入空間的電磁波二、二階基帶信號的編碼方式二階信號:指信號上僅能區(qū)分出兩種邏輯狀態(tài)。以電流脈沖來說，便是兩端電位的“高”與“低”二階基帶信號的編碼方式種類及每種的編碼規(guī)則（p28-30）三、多階基帶信號的編碼方式就三階的電流脈沖而言，信號通常區(qū)分成三種電位狀態(tài)，分別為：“正電位”、“零電位”、“負電位”。三階的基帶傳輸方式有：>BipolarAlternateMarkInversion(BiDolar-AMI，雙極交替記號反轉(zhuǎn))：早期T-Carrier網(wǎng)絡(luò)采用這種傳輸方式。>Bipolar-8-ZeroSubstitution(B8ZS，雙極信號八零替換)：新式T-Cartier網(wǎng)絡(luò)采用這種傳輸方式。>Highdensitybipolar3(HDB3，高密度雙極信號3)：E-Carrier網(wǎng)絡(luò)采用這種傳輸方式。1.4.4寬帶調(diào)制技術(shù)一、調(diào)制：發(fā)送端根據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容命令調(diào)制器(modulator)改變載波的物理特性使其能夠攜帶信息?！罢{(diào)制”常通過改變載波的“振幅、頻率、相位”三種物理特性來完成。控制載波振幅的技術(shù)稱為“振幅調(diào)制”技術(shù)；控制載波頻率的技術(shù)則為“頻率調(diào)制”技術(shù)；控制載波相位的技術(shù)便是“相位調(diào)制”技術(shù)。二、振幅調(diào)制技術(shù)控制載波振幅的調(diào)制技術(shù)為“振幅調(diào)制”(AmplitudeModulation，AM)技術(shù)，數(shù)字振幅調(diào)制技術(shù)稱為“振幅鍵控”(AmplitudeSlliftKeying，ASK)調(diào)制技術(shù)，它以振幅較弱的信號狀態(tài)代表O，以振幅較強的信號狀態(tài)代表1(p31圖2-23)。三、頻率調(diào)制技術(shù)控制載波頻率的調(diào)制技術(shù)為“頻率調(diào)制”(FrequencyModulation，F(xiàn)M)技術(shù)，數(shù)字頻率調(diào)制技術(shù)稱為“頻移鍵控”(FrequencyshiftKeying，F(xiàn)sK)調(diào)制技術(shù)，它以頻率較低的信號狀態(tài)代表0，以頻率較高的信號狀態(tài)代表l(見p31圖2-24)。四、相位調(diào)制技術(shù)控制載波相位的調(diào)制技術(shù)為“相位調(diào)制”(PhaseModulation，PM)技術(shù)，調(diào)制相位調(diào)制技術(shù)則稱為“相移鍵控”(PhaseShiftKeying，PSK)調(diào)變技術(shù)，它以信號相位狀態(tài)的改變代表1，以信號相位狀態(tài)不變代表O(見p32圖2-25)五、正交幅度調(diào)制技術(shù)QAM是一種結(jié)合ASK與PSK的綜合型調(diào)制技術(shù)，同時控制載波的“振幅強度”與“相位偏移量”，讓同一個載波信號得以呈現(xiàn)出更多的邏輯狀態(tài)。1.4.5同步化接收端要順利將信號轉(zhuǎn)換成原先的數(shù)據(jù)，必須知道兩件事:“從哪個時間點開始檢測信號的邏輯狀態(tài)”與“傳輸一位所占用的時間”。為解決第一個問題，傳輸控制機制都會定義一種“閑置(Idle)狀態(tài)”。不傳送數(shù)據(jù)時，傳輸介質(zhì)便處于閑置狀態(tài)下。一旦開始傳送數(shù)據(jù)，便進入“數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)”，并開始檢測信號的邏輯狀態(tài)。要解決第二個問題，只需讓發(fā)送端與數(shù)據(jù)端參考同一套時鐘(Clock)即可。但除非傳送端通過另一條傳輸線路將時序信號傳送給接收端，讓接收端得以隨時修正時序。這個程序，便是“同步化”。否則只要雙方的時鐘有些微的誤差，長時間傳輸累積下來，便會使得取樣過程出錯，解譯出錯誤的數(shù)據(jù)。1.4.6單工與雙工進行信號傳送的數(shù)據(jù)通道有三種方式：單工、半雙工、全雙工一、單工：在此傳輸模式下，發(fā)送端只能發(fā)送信息出去，不能接收調(diào)制；接收端只能接收信息，不能發(fā)送信息出去。例:電視二、半雙工(HaIfDUOIex)可在兩個方向上傳送流量，但某一時刻只能有一方進行傳輸。即半雙工傳輸方式使信號能朝任一方向傳送，但不能朝兩個方向同時傳送，例：對講機三、全雙工在此傳輸模式下通訊端可以同時進行數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送操作。例：電話1.4.7帶寬帶寬：用來描述在一個給定的時間內(nèi)有多少信息能夠從一個地方傳輸?shù)搅硪粋€地方。包括模擬信號帶寬和數(shù)字信號帶寬。模擬信號：信號帶寬——信號頻率的變動范圍數(shù)字信號：線路帶寬——線路傳輸速率（重點）信息的最基本單位是比特，時間的最基本單位是秒，所以線路帶寬的單位為b／s(BitPerSecond，每秒傳輸位數(shù))。1.5數(shù)據(jù)交換

為降低通信線路造價，大型網(wǎng)絡(luò)主要采用部分連接的拓撲結(jié)構(gòu)。

兩個端節(jié)點之間的通信連接一般都要通過中間節(jié)點的轉(zhuǎn)接，中間節(jié)點要在它所連接幾條線路中選擇一條進行接續(xù)。

就像電話交換機為通話雙方接續(xù)線路一樣，這個過程被稱為交換。實現(xiàn)交換的方法主要有：電路交換、報文交換、分組交換。

電路交換

交換設(shè)備在通信雙方找出一條實際的物理線路的過程。(最早的電路交換連接是由電話接線員通過插塞建立的，現(xiàn)在則由計算機化的程控交換機實現(xiàn)。)

特點：數(shù)據(jù)傳輸前需要建立一條端到端的通路。呼叫——建立連接——傳輸——掛斷優(yōu)缺點：

建立連接的時間長；

一旦建立連接就獨占線路，線路利用率低；

無糾錯機制；

建立連接后，傳輸延遲小。

報文交換

整個報文作為一個整體一起發(fā)送。

在交換過程中，交換設(shè)備將接收到的報文先存儲，待信道空閑時再轉(zhuǎn)發(fā)出去，一級一級中轉(zhuǎn)，直到目的地。這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)稱為存儲-轉(zhuǎn)發(fā)。

缺點：

1）報文大小不一，造成緩沖區(qū)管理復雜。

2）大報文造成存儲轉(zhuǎn)發(fā)的延時過長；

3）出錯后整個報文全部重發(fā)。分組交換1．數(shù)據(jù)報交換數(shù)據(jù)報(Datagram)交換與報文交換相類似，在數(shù)據(jù)傳輸前不需要預先建立連接，當發(fā)送端有一個較長的報文要發(fā)送時，首先將報文分解成若干個較小的數(shù)據(jù)單元，每個數(shù)據(jù)單元都要附加一個分組頭并封裝成分組(或稱數(shù)據(jù)報)，然后將各個分組發(fā)送出去。每個分組都被獨立地傳輸，中間節(jié)點可能為每個分組選擇不同的路由，這些分組到達目的端的順序可能與發(fā)送的順序不同，因此目的端必須重新排序分組，將其組裝成一個完整的原始報文。2．虛電路交換1)建立連接階段2)數(shù)據(jù)傳輸階段3)拆除連接階段1．6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與標準化0Sl模型一、為什么要制定osI模型?20世紀80年代末90年代初，網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和數(shù)量迅猛增長。但是，許多網(wǎng)絡(luò)都是基于不同的軟件和硬件實現(xiàn)的，這使得他們之間互不兼容，而且很難在使用不同標準的網(wǎng)絡(luò)之間進行通信。為了解決這個問題，國際標準化組織（ISO）研究了許多網(wǎng)絡(luò)方案，建立了一種可以有助于網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)者們實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、并用于同通信和協(xié)同工作的網(wǎng)絡(luò)模型，并于1984年公布，這就是OSI參考模型。網(wǎng)絡(luò)分層的目的將網(wǎng)絡(luò)通信分解成更小、更簡單的模塊以便于研發(fā)。將網(wǎng)絡(luò)部件標準化，從而可以讓進行研發(fā)和提供支持允許不同類型的網(wǎng)絡(luò)硬件和軟件相互通信防止某一層的變更回影響到其他層，從而可以更快的發(fā)展將網(wǎng)絡(luò)通信分成較小的部分，學習時會更易于理解。學習OSI參考模型的作用學習關(guān)于層次的概念有助于理解一臺計算機與另一臺計算機之間的通信過程。學習各個層次的基本功能是開始設(shè)計、構(gòu)建以及解決網(wǎng)絡(luò)故障的基礎(chǔ)。1、7層包括：應用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層（由高到低）OSI模型的每一層都有它必須實現(xiàn)的功能，以保證數(shù)據(jù)能從源端傳到目的端。2、各層的功能如下：第1層：物理層（信號與介質(zhì)）此層主要包含以下3項：>傳輸信息的介質(zhì)規(guī)格。>將數(shù)據(jù)以實體呈現(xiàn)并傳輸?shù)囊?guī)格。>接頭的規(guī)格。第2層：數(shù)據(jù)鏈路層（幀和介質(zhì)訪問控制）此層的主要工作包含以下3項：同步數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議會在傳送數(shù)據(jù)時，同時進行連接同步化，使傳送與接收雙方達到同步，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性。檢測接收端收到數(shù)據(jù)之后，會先檢查該數(shù)據(jù)的正確性，才決定是否繼續(xù)處理。制定介質(zhì)訪問控制方法當網(wǎng)絡(luò)上的多個設(shè)備要同時傳輸數(shù)據(jù)時，如何決定其優(yōu)先順序?是讓大家公平競爭、先搶先贏?或是賦予每個設(shè)備不同的優(yōu)先等級?這套管理辦法通稱為介質(zhì)訪問控制方法(MediaAccessControlMethod，MACMethod)(第5章p58)第3層：網(wǎng)絡(luò)層（路徑選擇、路由及邏輯尋址）此層的主要工作包含以下兩項：定址在網(wǎng)絡(luò)世界里，所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都必須有一個獨一無二的名稱或地址，才能相互找到對方并傳送數(shù)據(jù)。至于究竟采用名稱或地址?命名時有何限制?如何分配地址?這些工作都是在網(wǎng)絡(luò)層決定。選擇傳送路徑若從傳送端到接收端有許多條路徑，要如何決定走哪一條應該考慮線路長短、質(zhì)量、可靠度、使用率、帶寬、成本等因素，才能選出最佳路徑。（路由）第4層：傳輸層（流量控制和可靠性）此層的主要工作包含以下3項：編定序號當所要傳送的數(shù)據(jù)量很大時，便會予以切割成多段較小的數(shù)據(jù)，而每段傳送出去的數(shù)據(jù)，未必能遵循“先傳先到”的原則，有可能“先傳后到”，因此必須為每段數(shù)據(jù)編上序號，以利接收端收到后能組回原貌?？刂茢?shù)據(jù)流量控制數(shù)據(jù)流(DataFlow)的順暢。檢測與錯誤處理這里所用的檢測方式，可以和數(shù)據(jù)鏈路層相同或不同，兩者完全獨立。一旦發(fā)現(xiàn)錯誤，也未必要求對方重送。例如：TCP協(xié)議會要求對方重送，但UDP協(xié)議則不要求對方重送(詳見第11章)。第5層：會話層會話層建立、管理和中止兩臺通信主機之間的會話。負責通訊的雙方在正式開始傳輸前的溝通，目的在于建立傳輸時所遵循的規(guī)則，使傳輸更順暢、有效率。溝通的議題包括：使用全雙工模式或半雙工模式?如何發(fā)起傳輸?如何結(jié)束傳輸?如何設(shè)置傳輸參數(shù)?第6層：表示層表示層確保一個系統(tǒng)應用層發(fā)送的信息可以被另一種系統(tǒng)的應用層讀取。此層的主要工作包含以下3項：內(nèi)碼轉(zhuǎn)換表示層協(xié)議就可以在傳輸前或接收后，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為接收端所用的內(nèi)碼系統(tǒng)，以免解讀有誤。壓縮與解壓縮為了提高傳輸效率，傳送端可在傳輸前將數(shù)據(jù)壓縮，而接收端則在收到后予以解壓縮?；謴蜑樵瓉淼臄?shù)據(jù)加密與解密第7層應用層OSI參考模型中最靠近用戶的一層，為用戶的應用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務 3、OSI的3個較高層可歸納為應用層，處理與用戶接口（telnet、http）、數(shù)據(jù)格式(ascii、jpeg)及應用進程訪問（操作系統(tǒng)/應用訪問的日程安排）有關(guān)的工作。OSI較低的4層規(guī)定了如何通過互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備把數(shù)據(jù)在一條物理線路上傳輸?shù)侥繕私K端站并最終達到應用層的過程。osi模型七層的運作方式數(shù)據(jù)在傳送端由上層到下層，每經(jīng)過一層加上一些該層專用的信息（即為報頭或報尾），這個過程稱為封裝。到達接收端后，從最底層向上層傳送，每過一層去掉該層所認識的報頭（報尾），傳到最上層時恢復原貌，這個過程稱為解封裝。

第二章網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)學習目標：了解各層功能。掌握每層數(shù)據(jù)傳輸過程掌握每層重要協(xié)議本章重點：HDLC規(guī)程差錯控制算法路由選擇算法擁塞控制算法傳輸層三次握手本章難點：HDLC規(guī)程路由選擇算法講授方式：面授，課時分配：10思考題：1、8、20、24、26、27講授內(nèi)容：物理層

1、物理層的主要功能是：為數(shù)據(jù)鏈路層的比特流提供物理連接，對高層屏蔽掉具體傳輸介質(zhì)的差異，保證比特流的透明傳輸。

2、主要內(nèi)容：物理層協(xié)議主要定義硬件接口，包括接口的機械特性、電氣特性、功能特性、規(guī)程特性。

①機械特性：定義接口插件、插座的形狀、尺寸、引腳數(shù)量、排列順序等。如：RS-232是25芯、D型，RS-499為37芯等。

②電氣特性：定義信號的高低、脈沖寬度、阻抗匹配、傳輸速率、傳輸距離等。

③功能特性：歸定每個引腳的功能、數(shù)據(jù)類型、控制方式等

④過程特性：定義通信雙方的動作順序。如：如何建立、拆除物理連接、采用全雙工還是半雙工通信等。數(shù)據(jù)鏈路層

1、數(shù)據(jù)鏈路層的功能

利用物理層提供的物理通路，在相鄰節(jié)點之間建立數(shù)據(jù)鏈路，將要傳送的數(shù)據(jù)組裝成幀，加入應答、差錯控制、流量控制信息，使有差錯的物理線路變成無差錯的數(shù)據(jù)鏈路，為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠的信息傳送機制

2、協(xié)議的主要內(nèi)容

（1）鏈路管理：主要是發(fā)送數(shù)據(jù)前后的一些控制活動。包括：

鏈路建立：在通信以前，通信雙方要交換一些信息，確認對方已準備好。

鏈路維護：通信過程中維持鏈路

拆除鏈路：通信結(jié)束后釋放鏈路

（2）成幀與拆幀

①幀是數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)單位。將數(shù)據(jù)裝配成幀是為了在出現(xiàn)差錯時，重傳方便。

②在發(fā)送端，將網(wǎng)絡(luò)層傳來的數(shù)據(jù)分割成小的數(shù)據(jù)塊，加入控制信息即為成幀。然后送物理層發(fā)送。在接收端，將收到的數(shù)據(jù)幀按相反的順序去掉控制信息。

③幀有其具體格式，包括幀頭、幀尾標志，差錯控制方法等，不同的協(xié)議，格式不同。

④常用幀同步的方法：字符填充、字節(jié)記數(shù)、比特填充、編碼違例法等

（3）差錯控制

①發(fā)送端在數(shù)據(jù)幀中加入檢錯碼，接收端發(fā)現(xiàn)錯誤可采用出錯重發(fā)或前向糾錯的方法。

②檢錯方法有奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗等。

幀的格式實例：

③發(fā)送端在數(shù)據(jù)幀中加入檢錯碼，接收端發(fā)現(xiàn)錯誤可采用出錯重發(fā)或前向糾錯的方法。

檢錯方法有奇偶校驗、循環(huán)冗余校驗等。

幀的格式實例：

（4）流量控制

①當發(fā)送端發(fā)送的速度快，接收端的速度慢時，鏈路會堵塞，嚴重時數(shù)據(jù)會丟失，因此，要有調(diào)整發(fā)送端發(fā)送速度的機制。主要方法有：

②停止等待：發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)，接收方正確收到數(shù)據(jù)后回送響應幀ACK，否則，回送否認幀NAK。

③滑動窗口技術(shù)(連續(xù)ARQ協(xié)議）：允許連續(xù)發(fā)送若干幀，可以進行差錯控制和流量控制。

網(wǎng)絡(luò)層

1、網(wǎng)絡(luò)層的功能：

在結(jié)點之間創(chuàng)建邏輯鏈路，保證傳輸層傳來的數(shù)據(jù)順利通過通信子網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)層為傳輸層提供數(shù)據(jù)報和虛電路服務，并解決由此引起的路徑選擇，擁塞控制等問題，為傳輸層提供端到端的透明傳輸服務。

2、主要內(nèi)容

（1）數(shù)據(jù)交換方式：虛電路方式與數(shù)據(jù)報方式

（2）路由選擇

數(shù)據(jù)報方式在每個節(jié)點都要進行路由選擇，虛電路方式在建立虛電路時也要進行路由選擇。靜態(tài)與動態(tài)路由本節(jié)說明如何建立路由表。路由表的建立方式有以下兩種：>靜態(tài)方式(static)：由網(wǎng)管人員以手動的方式，將路由記錄逐一加入路由表。>動態(tài)方式(Dynamic)：由路由協(xié)議自動建立、維護路由表，毋須人為輸入。一、靜態(tài)路由1、適用于小型且穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。本節(jié)將示范如何在小型網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中使用靜態(tài)路由。見書p176.2、如何在路由表中新增路由記錄？如果是硬件路由器例如思科(CiSCO)制造的路由器，通常可用TELNET連上路由器，然后以iproute命令來添加路由記錄。如果是以個人計算機作為路由器以Windows2000Server為例，從命令提示字符執(zhí)行route命令，則操作系統(tǒng)或軟件會提供相關(guān)的工具程序。二、動態(tài)路由1、動態(tài)路由選擇是根據(jù)拓撲結(jié)構(gòu)、通信量的變化來改變其路由選擇。這有時也稱作自適應算法向量距離路由選擇算法和鏈路狀態(tài)路由選擇算法都是常用的動態(tài)路由選擇算法。目前在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，使用最普遍的動態(tài)路由協(xié)議是RIP(RoutingInformationProtocol，路由信息協(xié)議)。RIP所使用的路由算法是距離向量算法fDistanceVectorAlgorithm)。以下僅介紹向量距離算法。2、向量距離（V-D）算法（1）向量距離算法的兩個基本要素在向量距離算法中有兩個基本的要素：一個向量，另一個為距離。這兩個要素構(gòu)成了動態(tài)路由表的基本元素結(jié)構(gòu)。向量是指源路由器去目的網(wǎng)絡(luò)的路徑。這里的路徑是指源路由器去目的網(wǎng)絡(luò)途徑中，首先應把包傳遞給它的那個相鄰路由器，至于相鄰路由器為達到目的網(wǎng)絡(luò)接著把包再傳給下面哪一個路由器，源路由器是不關(guān)心的。一個路由器經(jīng)與所有相鄰路由器的層層連接，構(gòu)成了去所有目的網(wǎng)絡(luò)的路徑拓撲構(gòu)圖。距離是向量距離算法選擇最佳路徑的一種度量規(guī)劃，即度規(guī)（metrics）?？砂言凑镜侥康恼局虚g經(jīng)過的路由器數(shù)（下跳數(shù)hop）為最小作為度量最佳路徑的唯一權(quán)值。事實上，距離也可以用延遲來作權(quán)度量，也可以由網(wǎng)絡(luò)延遲，帶寬，可靠性，負載等多種權(quán)值綜合來決定。（2）向量距離算法的路由表的形成向量距離算法路由表的形成和刷新的基本思想是：路由器啟動時，首先從其各端口獲取所連網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)號信息而形成初始路由表，然后定期向相鄰路由器廣播路由消息。某路由器收到的相鄰路由器發(fā)來的路由表信息中，如果有一部分是記錄了經(jīng)相鄰路由器能到達的網(wǎng)絡(luò)而該路由器路由表中沒有，則增加之；如果有去某個目的網(wǎng)絡(luò)更佳的路徑，則修改之；如果原有經(jīng)相鄰路由器可以到達目的網(wǎng)絡(luò)而現(xiàn)在因故相鄰路由器不能到達，則該路由器的路由表也要作相應修改。RIP協(xié)議就是采用的向量距離算法，它每30秒向相鄰路由器廣播一次。（3）向量距離算法的基本特點向量距離算法要求網(wǎng)絡(luò)中每臺路由器都定期的將其路由表信息向其相鄰的路由器廣播。隨著信息經(jīng)層層相鄰路由器涌動式的傳播，每臺路由器最終能獲得到達網(wǎng)絡(luò)中其他所有目標網(wǎng)絡(luò)的信息，并計算出所有的相應距離。由于每次刷新發(fā)生在相鄰路由器之間，而再通過相鄰路由器層層涌動式傳播，所以過程非常緩慢，在大型的互連網(wǎng)環(huán)境中容易發(fā)生遠近路由器路由表中的路徑不一致的問題，并且互連網(wǎng)規(guī)模越大，每臺路由器再廣播的路由表信息就越多，而其中許多信息與真正要刷新的內(nèi)容無關(guān)，因此在環(huán)境劇烈變化的互連網(wǎng)中開銷會更大。向量距離算法的優(yōu)點是易于實現(xiàn)，但它不適應環(huán)境劇烈變化或大型的網(wǎng)際環(huán)境。

（3）網(wǎng)絡(luò)擁塞控制

①當通信子網(wǎng)內(nèi)傳送的報文分組過多、節(jié)點接收速度太慢、線路容量不足時，都會導致網(wǎng)絡(luò)性能變差，出現(xiàn)擁塞。當擁塞加劇網(wǎng)絡(luò)吞吐量急劇下降為零。這時網(wǎng)絡(luò)無法工作，稱為網(wǎng)絡(luò)死鎖。

②避免擁塞的方法有：緩沖區(qū)預分配法、分組丟棄法、許可證法等

（4）尋址

在網(wǎng)絡(luò)層上要進行網(wǎng)際互聯(lián)，每個網(wǎng)絡(luò)、主機都要有一個唯一的地址，不同的網(wǎng)絡(luò)編址方案不同，如TCP/IP中用4組每組8位二進制數(shù)編址.

如:9

傳輸層

1、傳輸層功能：

傳輸層是保證數(shù)據(jù)通過通信子網(wǎng)的最后措施。任何在網(wǎng)絡(luò)層以下解決不了的問題，在傳輸層都要得到解決。網(wǎng)絡(luò)層提供的服務質(zhì)量好，傳輸層協(xié)議簡單，反之傳輸層協(xié)議復雜

2、主要內(nèi)容

尋址：當一個用戶要和另一個用戶通信時必須與該用戶建立連接，這就需要尋址。傳輸層的一個重要功能向上層協(xié)議及用戶屏蔽掉具體的網(wǎng)絡(luò)細節(jié)，僅提供端到端的服務，反映在尋址方式上就是不再使用具體的網(wǎng)絡(luò)地址，而是使用標識符。在傳輸層，發(fā)送方不需要知道接收方的具體地址，只要有一個表示符號就可以，這個標識號可以是固定的，也可以臨時產(chǎn)生。通信雙方只要有對方的標識符就可以通信，具體尋址定位由下層協(xié)議去做。

與現(xiàn)行的通信系統(tǒng)做比較，網(wǎng)絡(luò)尋址象是郵政系統(tǒng)，通信時必須寫明省、市、街道、門牌號，一級級的送到，而傳輸層的尋址更象電話系統(tǒng)，只要知道電話號碼，不需要了解他在哪。具體定位由電話局去做。

傳輸層地址的例子如：電話號碼、用戶的信箱地址、某網(wǎng)站的域名等

多路復用：將多個不同的傳輸復用在網(wǎng)絡(luò)層的一條虛電路上。

流量控制與差錯控制：與數(shù)據(jù)鏈路層類似，區(qū)別在于數(shù)據(jù)鏈路層節(jié)點之間的線路較少，而主機之間可以有多條連接。

點到點與端到端

點到點通信是指相鄰的兩個結(jié)點之間的通信l端到端通信是兩個通信實體（或主機）之間的通信

會話層

1、會話層的任務

會話層的任務就是利用傳輸層提供的無差錯的連接具體實施會話，協(xié)調(diào)、組織、管理通信雙方的會話過程。

2、協(xié)議內(nèi)容包括

會話雙方資格的認證

對話方向的交替管理

故障點的定位及恢復

會話等。

表示層

1、主要功能

表示層的功能是處理兩個通信系統(tǒng)中的交換信息的表示方式，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成公共的安全的便于傳輸?shù)母袷健?/p>

2、協(xié)議內(nèi)容

包括數(shù)據(jù)格式的變換

數(shù)據(jù)的加密解密

數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮等。

應用層

1、主要功能：

為用戶訪問網(wǎng)絡(luò)提供手段，為用戶應用程序提供接口

2、協(xié)議內(nèi)容

包括電子郵件、文件傳輸、虛擬終端等。

第四章局域網(wǎng)技術(shù)學習目標：掌握掌握典型共享介質(zhì)局域網(wǎng)Ethernet的基本工作原理了解交換局域網(wǎng)的基本工作原理。3、了解令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)及appletalk本章重點：局域網(wǎng)概念以太網(wǎng)的基本原理中繼器、集線器、網(wǎng)橋什么是交換式以太網(wǎng)本章難點：CSMA／CD(CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection，載波監(jiān)聽多重訪問沖突檢測)的方式講授方式：面授課時分配：6思考題：1、12、14、29、34、39講授內(nèi)容：本章主要討論網(wǎng)絡(luò)的物理層到鏈路層的部分。物理層所要討論的部分是設(shè)備的連接及其信號傳輸?shù)姆绞剑溌穼右f明的部分是介質(zhì)訪問控制(Me~umAccessControl，MAC)的方法。4-1以太網(wǎng)的基本原理一個以太網(wǎng)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間傳送數(shù)據(jù)，認為以太網(wǎng)是一種共享介質(zhì)的技術(shù)，也就是說，所有的設(shè)備都與相同的傳輸介質(zhì)或電纜相連接。一、以太網(wǎng)最大的特性在于信號是以廣播的方式傳輸。在網(wǎng)絡(luò)上任一部計算機送出的信號，其他相連的計算機都會收到。在這種情況下，如果A傳數(shù)據(jù)給B時應使用定址(Addressing)的方法來解決。二、1、在數(shù)據(jù)中記錄目的端與來源端的地址（mac地址），以決定數(shù)據(jù)的接收及響應對象，這就是所謂的定址(Addressing)。注：mac地址是全球獨一無二的。2、數(shù)據(jù)在傳輸?shù)浇橘|(zhì)之前，會劃分為特定大小的數(shù)據(jù)單元，稱為幀(frame)。幀中除了要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)外還加入一些控制用的數(shù)據(jù)，以提供管理的功能。三、1、沖突：來自兩臺不同通信計算機的信號在同一時刻位于同一共享介質(zhì)時，造成信號意義無法識別，這就是所謂的沖突。2、以太網(wǎng)技術(shù)中，沖突是一個正常組成部分，但過度沖突會降低網(wǎng)絡(luò)速度或者使網(wǎng)絡(luò)停止運行。因此許多網(wǎng)絡(luò)設(shè)計通過網(wǎng)絡(luò)最小化和沖突本地化盡量避免沖突。3、以太網(wǎng)中采用“介質(zhì)訪問控制”來避免沖突。四、以太網(wǎng)是以CSMA／CD(CarrierSenseMultipleAccess／CollisionDetection，載波監(jiān)聽多重訪問沖突檢測)的方式來進行介質(zhì)訪問控制，其目的是為了避免發(fā)生沖突。CSMA/CD傳輸過程：見p84圖5-6總結(jié)：CSMA／CD屬于競爭式(Contention)的網(wǎng)絡(luò)訪問方式。由于每一個工作站使用介質(zhì)的權(quán)力相等，一旦有許多的工作站需要輸出時，則看誰先送出信號，誰就能占用介質(zhì)進行傳輸，因此也稱為搶占式傳輸。五、沖突域沖突域：是幀送出時，會遭到?jīng)_突的范圍。（網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部，數(shù)據(jù)分組和發(fā)生沖突的區(qū)域稱為沖突域，所有的共享介質(zhì)環(huán)境都是沖突域，例：一條線路通過的電纜、收發(fā)器、接插面板、中繼器、集線器與另一條線路相連。那么這些都是沖突域的一部分）最小幀限制：在傳輸介質(zhì)線路的最大距離F，信號在介質(zhì)來回一次的時間，稱為“來回時間”。在送出幀后，必須持續(xù)檢測一段“來回時間”，才能確定幀不會遭到?jīng)_突。為避免在還未確定之前，幀就已經(jīng)發(fā)送完畢而開始發(fā)送下一個幀，所以幀不能太小。以太網(wǎng)幀的最小限制為64Bytes=512Bits。因此512Bits的最小幀限制，意味著必須持續(xù)檢測512BitTime，以10Mb／s來說，就是51．2us。提示：請注意，51．2“s并非絕對，假設(shè)帶寬為100Mb／s，則512BitTime。5．12us其限制的沖突范圍會相對地縮小。六、中繼器、集線器、網(wǎng)橋中繼器、集線器只能對信號進行再生和重定，但是不能進行過濾，所以兩者的使用相當于延長了沖突域，擴展了沖入范圍。網(wǎng)橋能過濾轉(zhuǎn)送幀，所以能把局域網(wǎng)分成兩個獨立的沖突域。七、全雙工和半雙工以太網(wǎng)卡能否達到全雙工的功能，除了雙絞線的使用外，還得使用點對點的連接方式，實際上網(wǎng)卡是以連接交換機來達到全雙工的功能。4-2交換式以太網(wǎng)的原理一、什么是交換式以太網(wǎng)?使用交換機來作集線器的以太網(wǎng)，稱為交換式以太網(wǎng)。二、獨享貸款交換式以太網(wǎng)最明顯的好處就是能獨享帶寬交換式以太網(wǎng)不會有沖突檢測，所以也不會有沖突延遲，這樣能更有效地使用帶寬。三、1、由于交換機能像網(wǎng)橋一樣分隔出獨立的沖突范圍，因此可提供全雙工的傳輸模式。2、當網(wǎng)卡接通交換機或集線器時，會送出特定的信號，并判斷送來的信號，以決定是否能提供全雙工的傳輸模式，在交換機這一邊也由網(wǎng)卡送來的信號來判斷對方是否能接受全雙工的模式，這就是自動協(xié)調(diào)。自動協(xié)調(diào)是為了保有向下兼容性，全雙工的網(wǎng)卡萬一只連接到集線器時，可改成半雙工的模式。4-3令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)簡介令牌環(huán)(Token-Ring)網(wǎng)絡(luò)是由IBM在1970年發(fā)展的局域網(wǎng)技術(shù)。后來IEEE將它小幅度修改即成為IEEE802．5的標準。一、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)拓撲令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)通常使用雙絞線，起初是以環(huán)狀拓撲的方式來布線。原始版的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中每一部計算機必須連接2條電路，一條用來接收前一部計算機的信號，而另一條則輸出信號給下一部計算機，如此頭尾相接成為一個環(huán)狀的電路連接。二、令牌傳遞令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)利用令牌傳遞(TokenPassing)來進行介質(zhì)訪問控制。它的作法如下：1．在令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中，每個工作站以固定的順序，傳遞一個稱為“令牌(Token)”的幀，收到此令牌的計算機，如果需要傳輸數(shù)據(jù)，則會檢查令牌是否閑置。若為閑置則將數(shù)據(jù)填入令牌中，并設(shè)置為忙碌，接著將令牌傳給下一部計算機。2．由于令牌已經(jīng)設(shè)置為忙，所以接下來的工作站只能將幀傳給下一部計算機。一直傳到目的端時，目的端的計算機會將此令牌的內(nèi)容復制下來，并設(shè)置令牌為已收到，并傳向下一部計算機。3．當令牌繞了一圈回到原來的來源端時，來源端在知道數(shù)據(jù)己被接收后，會清除令牌中的數(shù)據(jù)，接著將此令牌設(shè)置為閑置并傳給下一部計算機，接下來的計算機又可以使用這個令牌來發(fā)送它要發(fā)的數(shù)據(jù)。令牌傳遞還能提供優(yōu)先權(quán)的管理，具有較高優(yōu)先等級的工作站能優(yōu)先取得令牌。將各部計算機設(shè)置不同的優(yōu)先等級，使因此，優(yōu)先等級高的工作站能有較多的機會進行數(shù)據(jù)的傳輸。三、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)可通過各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來擴充網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。以下介紹幾種常用的設(shè)備：1、多工作站訪問單元令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)以MSAU(MulfiStafionAccessUnit，多工作站訪問單元)作為集線器，連接網(wǎng)絡(luò)上的計算機。MSAU實體連接方式為星型拓撲，但其內(nèi)部電路仍是以環(huán)狀拓撲運作。2、網(wǎng)橋網(wǎng)橋兩端的令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)，分別傳遞兩個不同的令牌。當令牌中數(shù)據(jù)的目的端在網(wǎng)橋的另一端時，令牌中的數(shù)據(jù)會通過網(wǎng)橋轉(zhuǎn)送到另一端的空閑令牌中，以傳輸?shù)搅硪欢说挠嬎銠C。3、交換機令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)交換機與以太網(wǎng)交換機相當類似，可將根據(jù)目的地址，直接將幀中繼到目的端，讓令牌不必逐一通過網(wǎng)絡(luò)上的每一臺計算機。4-4AppleTaIk簡介AppleTalk是蘋果(Apple)計算機公司在80年代初期所開發(fā)的通訊協(xié)議組合，其主要目的是讓局域網(wǎng)中的用戶，能共享彼此的資源，包括文件、打印機等。AppleTalk可架構(gòu)在以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)、FDDI網(wǎng)絡(luò)或是蘋果計算機專屬的LocalTalk網(wǎng)絡(luò)上。一、LocalTalk簡介1、LocalTalk的設(shè)計主要是以便宜、簡單為出發(fā)點。2、LocalTalk一般使用雙絞線，拓撲則采取總線(Bus)的方式。二、CSMA／CA在LocalTalk中的介質(zhì)訪問方式使用CSMA／CA(CartierSenseMultipleAccess／CollisionAvoidance，載波檢測多重訪問腫突避免)，其運作方式說明如下：1．當有幀需要送出時，需等介質(zhì)上持續(xù)400us(1us=10*秒)都沒有信號之后，再等一小段隨機時間。如果在這段時間中發(fā)現(xiàn)介質(zhì)上有信號，則整個過程重頭再來，反之則送出“要求發(fā)送”信息包給目的端。2．送出后如果在200ps內(nèi)收到目的端返回的“發(fā)送許可”信息包，則表示完成Hand．shake(協(xié)調(diào))的過程。Handshake成功后，會在200us內(nèi)開始送出幀。如果Handshake失敗，則重新同到步驟1。CSMAJCA利用Handshake來檢測沖突。一旦Handshake成功，即可避免在傳輸幀時發(fā)生沖突。CSMA／CA使得網(wǎng)絡(luò)的傳輸性能較差。但CSMA／CA所用的電路技術(shù)較為簡單，因此可降低軟件制造成本。三、比較三種局域網(wǎng)┏━━━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━┳━━━━━━━┓┃局域網(wǎng)┃以太網(wǎng)┃令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)┃LoealTalk┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃軟件規(guī)格種類┃多┃少┃一種┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃設(shè)備成本┃由┃高┃低┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃優(yōu)先權(quán)管理┃無┃有┃無┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃使用橋接┃可┃可┃不可┃┣━━━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━╋━━━━━━━┫┃帶寬的利用率┃中┃高┃低┃┗━━━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━┻━━━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第五章TCP/IP協(xié)議學習目標：理解網(wǎng)絡(luò)層的重要性理解ip協(xié)議、IP地址掌握ip地址的表示方法，等級了解關(guān)于子網(wǎng)的一些基礎(chǔ)知識掌握TCP、UDP協(xié)儀掌握應用層DNS、HTTP、FTP等協(xié)議本章重點：IP基礎(chǔ)與地址信息包的傳遞模式IP地址表示法子網(wǎng)TCP本章難點：子網(wǎng)信息包的傳遞模式講授方式：面授課時分配：8思考題：2、3、4、7、16、17、19、22講授內(nèi)容：從本章開始后續(xù)三章將介紹網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)層負責引導數(shù)據(jù)包正確的通過網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)層的主要功能如下：≯定址(Addressing)：為網(wǎng)絡(luò)設(shè)各決定名稱或地址的機制?！勐酚?Routing)：決定信息包在數(shù)個網(wǎng)絡(luò)之間的傳送路徑。網(wǎng)絡(luò)層中有很多協(xié)議，例如：TCP/IP的IP(InternetProtocol)-Netware的IPX(InternctworkPacketExchange)等。我們以大家最常見的IP為范例，說明網(wǎng)絡(luò)層的功能5-1IP基礎(chǔ)與地址InteractProtocol(IP，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)是整個TCP~P協(xié)議組合的運作核心，也是構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。IP位于DoD模型的網(wǎng)絡(luò)層(相當于OSI模型的網(wǎng)絡(luò)層)．對上可載送傳輸層各種協(xié)議的信息，例如：TCP、UDP等；對下可將IP信息包放到鏈路層，通過以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)等各種技術(shù)來傳送。IP所提供的服務大致可歸納為兩項：>IP信息包的傳送>IP信息包的分割與重組一、傳送IP信息包IP是負責網(wǎng)絡(luò)之間信息傳送的協(xié)議，可將IP信息包從來源設(shè)備(例如：您的計算機)傳送到目的設(shè)備(例如：教育部的www服務器)。要達成這樣的目的，必須依賴以下兩種機制：IP定址與IP路由器。lP定址：IP規(guī)定網(wǎng)絡(luò)上所有的設(shè)備都必須有一個獨一無二的iP地址(IPAddress)來識別,每個IP信息包都會記載目的設(shè)備的IP地址，信息包才能正確地送達目的地

注意：IP地址與MAC的關(guān)系lP路由：傳送IP信息包網(wǎng)絡(luò)之間還必須有一定的傳送機制，才能將IP信息包通過一個個的網(wǎng)絡(luò)，送到目的地。此種傳送機制稱為lP路由。在IP路由的過程中，是由路由器負責選擇路徑，至于IP信息包則是處于被動的狀態(tài)。非連接式的傳送特性：IP信息包傳送時另一項很重要的特性，即是使用非連接式(Connecfioniess)的傳送方式。（例：郵局）對應的有TCP即是使用連接式的傳送方式二、分割與重組IP信息包IP必須將信息包放到鏈路層傳送。IP信息包在傳送過程中，可能會經(jīng)過許多個使用不同技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)。所以路由器必須有IP信息包分割與重組(Fragmentation＆Reassembly)的機制，將過長的信息包加以分割，以便能在最大傳輸單位（MTU）較小的網(wǎng)絡(luò)上傳輸。分割后的IP信息包，會由目的設(shè)備重組，恢復成原來IP信息包的模樣三、IP信息包的結(jié)構(gòu)一個IP信息包主要由兩部分所組成：報頭(Header)：記錄有關(guān)IP地址、路由、信息包識別等信息。IPPayload：載送上層協(xié)議(例如：TCP、UDP等)的信息包。報頭格式如下圖所示版本字段記錄了數(shù)據(jù)報屬于哪個版本的協(xié)議。IHL字段是IP分組頭部長度字段。服務類型字段使主機可以告訴子網(wǎng)它想要什么樣的服務?？傞L包括數(shù)據(jù)報中的所有信息（頭部和數(shù)據(jù)）的長度。標識字段用來讓目的主機判斷新來的分段屬于哪個分組，所有屬于同一分組的字段包含有同樣的標識值。緊跟著的是2個未用的位，然后是2個1位字段。DF代表不要分段。MF代表還有進一步的分段。除了最后一個分段外，所有的分段都設(shè)置了這一位。它是用來標志是否所有分組都已到達。分段偏移說明分段在當前數(shù)據(jù)報的什么位置。生命期字段是同一個用來限制分組生命周期的計數(shù)器。推薦以秒來計數(shù)，最長生命周期是255秒。協(xié)議字段便是說明將它送給哪個傳輸進程的。協(xié)議的編號在整個因特網(wǎng)上是全球通用的。頭部校驗和僅用來校驗頭部。源地址和目標地址指明了網(wǎng)絡(luò)號和主機號?？蛇x項是用來提供一個余地，以允許后續(xù)版本的協(xié)議中引入最初版本中沒有的信息，以及避免為很少使用的信息分配頭部位。5-2IP信息包的傳遞模式傳送IP信息包時，來源地址只有一個，目的地址卻可能代表單一或多部設(shè)備。根據(jù)目的地址的不同，區(qū)分為3種傳遞模式：單點傳送、廣播傳送，以及多點傳送。一、單點傳送：一對一的傳遞模式。在互聯(lián)網(wǎng)上傳送的信息包，絕大多數(shù)都是單點傳送的IP信息包二、廣播傳送：一對多的傳遞模式。由于某些協(xié)議必須通過廣播來運作，例如：ARP(第9章會說明)，因此局域網(wǎng)內(nèi)會有不少的廣播信息包三、多點傳送(Multicast)多點傳送是一種介于單點傳送與廣播傳送之間的傳送方式。多點傳送也是屬于一對多的傳送方式，但是它與廣播傳送有很大的不同。廣播傳送必定會傳送至某一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有設(shè)備，但是多點傳送卻可以將信息包傳送給“一群”指定的設(shè)備。同一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)進行多點傳送沒有技術(shù)上的問題，若要通過互聯(lián)網(wǎng)，則沿途的路由器必須都支持相關(guān)的協(xié)議。這是多點傳送所面臨的瓶頸。5-3IP地址表示法一、IP地址每個因特網(wǎng)上的主機和路由器都有一個IP地址，它包括網(wǎng)絡(luò)號和主機號。沒有也不允許兩臺機器有相同的IP地址。所有的IP地址都是32位的。為了方便起見，一般使用下列方式來轉(zhuǎn)換這一長串的0／1數(shù)值：1首先以8Bits為單位，將32Bits的IP地址分成4段：I100101101001010ll00ll0l011011112將各段的二進制數(shù)值轉(zhuǎn)換成十進制，再以“”隔開以利閱讀：11二、下一代IP協(xié)議IPv6現(xiàn)在使用的IP版本是IPv4，IPv6是IPv4的改良而不是革新。IPv4的一些有用特征被IPv6繼承，不太有用的部分則被舍去。按照IPv6規(guī)范，從IPv4到IPv6的變更可分為以下幾類：（1）擴大了尋址能力。IPv6中IP地址范圍由32位增加到128位。（2）簡化了分組頭格式。（3）改善了各種擴展與選項的支持。（4）增加了標簽能力。（5）加入了審計與保密能力。IP地址的等級IP地址包括網(wǎng)絡(luò)地址和主機地址為了適合各種不同大小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)需求，IP地址被分為A、B、C、D、E五大類，其中A、B、C類是可供Internet網(wǎng)絡(luò)上的主機使用的IP地址，而D、E類是供特殊用途的IP地址。A類：A類的IP地址適合于超大型的網(wǎng)絡(luò)B類：B類的IP地址適合于大、中型網(wǎng)絡(luò)C類：C類的IP地址適合于小型網(wǎng)絡(luò)D類：D類的NetworkID用于多點播送E類：這是一個用于將來擴展用的NetworkID IP地址格式圖 IP地址格式圖關(guān)于IP地址說明如下：第A類地址格式允許最多有126個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)可有1600多萬個主機；第B類地址格式允許最多有16382個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)可有65534個主機；第C類地址格式允許最多有200多萬個網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)可有254個主機。網(wǎng)絡(luò)號由網(wǎng)絡(luò)信息中心NIC（NetworkInformationCenter）分配，以避免沖突。32位的網(wǎng)絡(luò)地址通常用帶點十進制標記法書寫。在這種格式下，每字節(jié)以十進制記錄，從0到255。例如，十六進制地址C0290614被記為0。最低的IP地址是，最高為55。值0和255有特殊的意義。值0表示本網(wǎng)絡(luò)或本主機。值255表示一個廣播地址，它代表網(wǎng)絡(luò)中的所有主機。以0作為網(wǎng)絡(luò)號的IP地址代表當前網(wǎng)絡(luò)。這些地址可讓機器引用自己的網(wǎng)絡(luò)而不必知道其網(wǎng)絡(luò)號（但必須知道是哪一級網(wǎng)絡(luò)，以確定用幾個0）。全部由１組成的地址代表內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的廣播，通常是一個局域網(wǎng)。例如，代表網(wǎng)絡(luò)號為20的一個A類網(wǎng)絡(luò)，也可稱之為是一個A類網(wǎng)絡(luò)地址，55代表網(wǎng)絡(luò)號為20的網(wǎng)絡(luò)中的所有主機，也可稱之為是一個A類廣播地址。所有形如127.x.y.z的地址都保留作回路（loopback）測試。發(fā)送到這個地址的分組不輸出到線路上，它們被內(nèi)部處理并當作輸入分組。這一特性也用來為網(wǎng)絡(luò)軟件查錯。在每一類地址中還有一些內(nèi)部保留的私有IP地址供用戶的內(nèi)部局域網(wǎng)使用。如：10.x.y.z，172.16.y.z～172.31.y.z，192.168.y.z。用戶在其內(nèi)部局域網(wǎng)中使用這些地址不會與因特網(wǎng)發(fā)生沖突。子網(wǎng)一、1、一個網(wǎng)絡(luò)上的所有主機都必須有相同的網(wǎng)絡(luò)號。當網(wǎng)絡(luò)增大時，這種IP編址特性會引發(fā)問題?？勺尵W(wǎng)絡(luò)內(nèi)部可以分成多個部分，但對外像任何一個單獨網(wǎng)絡(luò)一樣動作，這些網(wǎng)絡(luò)都稱作子網(wǎng)。例如，如果我們原來用的是B類地址，當?shù)诙€局域網(wǎng)加入時，可將16位的主機號分成一個6位的子網(wǎng)號和一個10位的主機號，如下圖所示。這種分解法可以使用62個局域網(wǎng)，每個局域網(wǎng)最多有1022個主機。圖將B類網(wǎng)分成若干子網(wǎng)的一種方法2、在網(wǎng)絡(luò)外部，子網(wǎng)是不可見的，因此分配一個新子網(wǎng)不必與NIC聯(lián)系或改變程序外部數(shù)據(jù)庫。當一個IP分組到達時，就在路由選擇表中查找其目的地址，如果分組是發(fā)給遠程網(wǎng)絡(luò)的，它就被轉(zhuǎn)發(fā)到表中所提供接口上的下一個路由器；如果是本地主機，它便被直接發(fā)送到目的地。如果目的網(wǎng)絡(luò)沒找到，分組就被轉(zhuǎn)發(fā)到有更多擴充表的默認路由器。這一算法意味著每一個路由器僅需要保留其他網(wǎng)絡(luò)和本地主機的記錄，不必全記住所有（網(wǎng)絡(luò)，主機）對，從而大大減少了路由表的長度。3、子網(wǎng)的技術(shù)，讓原先只有3種等級的IP地址更加具有靈活性二、子網(wǎng)掩碼1．利用子網(wǎng)掩碼獲得IP地址的NetworkID和HostID當TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上的主機相互通信時，可以利用子網(wǎng)掩碼得知這些主機是否處在相同的網(wǎng)絡(luò)區(qū)段內(nèi)，即NetworkID是否相同。2．利用子網(wǎng)掩碼切割子網(wǎng)子網(wǎng)掩碼的另一個作用就是將一個網(wǎng)絡(luò)切割為幾個以IP路由器連接的子網(wǎng)，如果單位有多個分散的網(wǎng)絡(luò)，則每個網(wǎng)絡(luò)都需要有一個單獨的NetworkID。無等級的IP地址一、如果單位所申請的IP地址數(shù)不夠使用，那么如何讓公司內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)所有的計算機都能夠使用TCP/IP協(xié)議來溝通，并連接到Internet并訪問Internet上的資源呢？或者因為安全性的考慮，不讓某些主機直接與外界溝通。利用無等級IP地址（私有IP地址）是一個較好的方法。在前面所介紹的IP屬于公用IP地址，這些地址可以直接用來連接Internet，但是專用IP（參見下表）是不能直接對外的IP地址，只能夠在公司內(nèi)部的Intranet（企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)）中使用。 無等級的IP地址表CIDR(超網(wǎng))CIDR又稱為超網(wǎng)(Supernet)，與子網(wǎng)是一體的兩面，兩者其實都是使用相同的概念與技術(shù)，只是在應用上略有不同，其概念差異如下：子網(wǎng)：利用子網(wǎng)掩碼重新定義“較長”的網(wǎng)絡(luò)地址，以便將現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)加以分割成2、4、8、16等2冪方數(shù)的子網(wǎng)。超網(wǎng)：利用子網(wǎng)掩碼重新定義“較短”的網(wǎng)絡(luò)地址，以便將現(xiàn)有2、4、8、16等2冪方數(shù)的網(wǎng)絡(luò)，“合并"成為一個網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)地址翻譯“網(wǎng)絡(luò)地址翻譯"(NetworkAddressTranslation，NAT)機制，可以解決IP地址不足的問題，讓許多臺計算機可以共用一個合法的IP地址。一、網(wǎng)絡(luò)地址翻譯原理當使用專用IP地址的計算機對外傳送口信息包，首先會送至具有網(wǎng)絡(luò)地址翻譯功能的路由器，并在此將IP信息包的來源地址，從專用地址轉(zhuǎn)為合法的IP地址后，再送到外界。IP信息包從外界送入時，網(wǎng)絡(luò)地址翻譯會先判斷信息包目的地，然后將目的地址從合法的IP地址轉(zhuǎn)為私人地址，再送到局域網(wǎng)內(nèi)。當局域網(wǎng)內(nèi)許多部計算機的專用地址都對應到同一個IP地址時，網(wǎng)絡(luò)地址翻譯機制主要是通過客戶端TCP／UDP連接端口號碼哪個IP信息包該送給哪一臺計算機。換言之，只有使用TCP／UDP協(xié)議的應用程序才能通過網(wǎng)絡(luò)地址翻譯與外界連接。二、注意事項1、無法使用某些加密協(xié)議2、增加服務器的運算負擔3、文外界主動訪問時，設(shè)置較為復雜ARP簡介一、地址分辨協(xié)議（ARP）雖然因特網(wǎng)上的每個機器都有一個或多個IP地址，卻不能真正用它們來發(fā)送分組，因為主機名和IP地址都是邏輯地址，數(shù)據(jù)鏈路層硬件不能識別它們。如今，大多數(shù)主機都是通過一個只識別局域網(wǎng)地址的網(wǎng)絡(luò)接口卡連上局域網(wǎng)的。例如，每個出廠的以太網(wǎng)卡都有一個48位以太網(wǎng)地址。以太網(wǎng)卡的生產(chǎn)商向一個權(quán)威機構(gòu)申請一大批地址，以保證沒有兩個相同地址的網(wǎng)卡，避免當兩個網(wǎng)卡用于同一個局域網(wǎng)時出現(xiàn)沖突。這些網(wǎng)卡發(fā)送和接收基于48位的以太網(wǎng)地址的幀，它們完全不知道32位IP地址。真正通信時是要使用物理地址經(jīng)過物理網(wǎng)絡(luò)（如以太網(wǎng)）來完成的，那么，IP地址如何映射到數(shù)據(jù)鏈路層的物理地址上。地址分辨協(xié)議（ARP，AddressResolutionProtocol）就是用來將IP地址翻譯成物理網(wǎng)絡(luò)地址的。當應用程序把IP分組交給網(wǎng)絡(luò)接口驅(qū)動程序時，由接口驅(qū)動程序完成IP地址到物理地址的映射請求，若在本地映射表中找不到，該接口驅(qū)動程序就廣播一個ARP分組給本地網(wǎng)所有主機。這時網(wǎng)絡(luò)上所有支持ARP的主機便會收到ARP請求分組，但是只有ARP分組中IP地址和自己的IP地址一致的主機才會響應，將它的物理地址告訴給請求者。值得注意的是，ARP只適應于具有廣播功能的網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)，不適應點到點網(wǎng)絡(luò)。ARP是TCP/IP協(xié)議的一部分，它一般由TCP/IP內(nèi)核來完成，用戶和應用程序不直接與ARP打交道。幾乎因特網(wǎng)上的每臺機器都運行它。二、ARP運作的方式：整個過程是由ARP請求(ARPRequest)與ARP應答(ARPReply)兩種信息包所組成。由于ARP在解析過程中，ARP請求信息包為以太網(wǎng)廣播信息包，即ARP請求無法通過路由器傳送到其他網(wǎng)絡(luò)。因此ARP僅能解析同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的MAC地址，無法解析其他網(wǎng)絡(luò)的MAC地址。三、ARP與IP路由由于ARP只能解析同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的MAC地址，因此，在整個IP路由過程中，會出現(xiàn)多次的ARP地址解析，見下圖：四、ARP高速緩存可以對ARP進行各種優(yōu)化以使其更有效率。例如高速緩存的設(shè)計，一旦某機器運行ARP，它便將映射結(jié)果緩存起來，以備后用。下一次與同一機器聯(lián)系時，就可以直接在其緩存中找到映射關(guān)系，因此不需再發(fā)一次廣播。實際上，所有以太網(wǎng)上的機器都可以將這一映射結(jié)果加入到自己的ARP緩存中。當以太網(wǎng)卡拆除并換上新卡（新以太網(wǎng)地址）時，為了使地址映射可變，ARP緩存區(qū)中的項每過幾秒鐘就會刷新一次。工具程序大部分操作系統(tǒng)都會提供ARP工具程序。以下介紹2種ARP工具程序：Win_dows98的ARP．EXE與Linux的ARPWATCH。一、ARP方便用戶查看與編輯ARP高速緩存的內(nèi)容。ARP．EXE主要提供3項功能，說明如下。1、查看目前記錄。語法：arp-a2、添加記錄在ARP高速緩存中添加一條靜態(tài)記錄。語法：arp-s[IP地址][MAC地址]刪除記錄刪除ARP高速緩存中制定的記錄。語法：arp–d[IP地址]二、ARPWATCHLinux的ARPWATcH可檢測與記錄局域網(wǎng)中的ARP信息包，并通過電子郵件將結(jié)果報告給管理員，或直接將結(jié)果顯示在屏幕上執(zhí)行arpwatch后，若檢測到新的ARP記錄，即通過電子郵件來報告2、若要直接在屏幕上顯示結(jié)果，執(zhí)行：arpwatch-dICMP簡介因特網(wǎng)的操作被路由器嚴密監(jiān)視。當發(fā)生意外事故時，這些事件由ICMP（InternetControlMessageProtocol）報告，它也可以用來檢測因特網(wǎng)。下圖中列出了最重要的ICMP消息類型。每個ICMP消息類型都被封裝于IP分組中。 主要的ICMP消息類型ICMP工具程序大部分操作系統(tǒng)都會提供一些ICMP工具程序，方便用戶測試網(wǎng)絡(luò)連線狀況。以下以Windows98為例，介紹數(shù)種常見的ICMP工具程序一、1、PING工具程序可用來發(fā)出ICMP響應請求信息包。網(wǎng)管人員可利用PING工具程序，發(fā)出響應請求給特定的主機或路由器，以診斷網(wǎng)絡(luò)的問題。2、利用PING來診斷網(wǎng)絡(luò)問題具體步驟如下：ping127．0．0．1主要是用來測試TCP／IP協(xié)議是否正常運作。ping本機IP地址若步驟1中本機TCP/lP設(shè)置正確，接下來可試試看網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是否正常。若網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有問題(例如：舊式網(wǎng)卡的IRQ設(shè)置有誤)，則不會響應。ping對外連接的路由器就是PING“默認網(wǎng)關(guān)”的IP地址。若成功，代表內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與對外連接的路由器正常。．ping互聯(lián)網(wǎng)上計算機的IP地址隨便找一臺互聯(lián)網(wǎng)上的計算機，PING它的IP地址。如果有響應，代表IP設(shè)置全部正常。ping互聯(lián)網(wǎng)上計算機的網(wǎng)址您可以隨便找一臺互聯(lián)網(wǎng)上的計算機，PING它的網(wǎng)址，例如：WWW．Sina．com．cn（Sina的WWW服務器)。如果有響應，代表DNS設(shè)置無誤。3、PlNG的語法與參數(shù)PING的語法如下：PING[參數(shù)][網(wǎng)址或Ip地址]表9-1PING的參數(shù)參數(shù)意義-a行執(zhí)行DNS反向查詢(由IP地址查出FQDN，詳見第12章)，默認不會執(zhí)此查詢。-i<存活時間>設(shè)置IP信息包的存活時間，默認為32。-n<次數(shù)>．每次執(zhí)行時，發(fā)出響應請求信息包的數(shù)目，默認為4次。-t持續(xù)發(fā)出響應請求直到按ctrl+c才停止。-w<等待時間>等待響應應答的時間。<等待時間>的單位為千分之一秒，默認值為1000，也就是1秒二、TRACERTTRACERT工具程序可找出至目的IP地址所經(jīng)過的路由器。1、TRACERT的語法與參數(shù)TRACERT的語法如下：TRAcERT[參數(shù)][網(wǎng)址或IP地址]以下為TRACERT常用的參數(shù)(見表9-2)。表9-2TRACERT的參數(shù)參數(shù)意義-dTRACERT默認會執(zhí)行DNS反向查詢。若不要反向查詢，請使用此參數(shù)。-h<存活時問>TRACERT每次發(fā)出響應請求時存活時間會加l。本參數(shù)可設(shè)置存活時間最大值，默認為30~-w<等待時間>等待傳送超時或響應應答的時間。<等待時間>的單位為千分之一秒，默認值為1000，亦即1秒。5-4傳送層TCP與UDPUDPUDP(UserDatagramProtoc01)是一個常用的協(xié)議，僅提供連接端口(Port)處理的功能。UDP具有以下特性：>UDP報頭可記錄信息包來源端與目的端的連接端口信息，讓信息包能夠正確地送達目的端的應用程序。>非連接式(Connectionless)的傳送特性。與TCP相比，由于UDP僅提供基本傳輸層的功能，因此在應用上不像TCP應用得廣泛。使用UDP的應用程序，通常是基于以下的考慮：>為了要降低對計算機資源的需求。>應用程序本身己提供數(shù)據(jù)完整性的檢查機制，因此毋須依賴傳輸層的協(xié)議來執(zhí)行此工作。>要使用多點傳送(Multicast)或廣播傳送(Broadcast)等一對多的傳送方式時，必須使用UDP。一、連接端口1、連接端口：連接端口的英文為Port，它并非像是計算機平行口或串行口等實體的接頭，而是屬于一種邏輯上的概念。每一部使用TCP／IP的計算機，都會有許多連接端口，并使用編號加以區(qū)分。應用程序若通過TCP／IP存取數(shù)據(jù)，必須獨占一個連接口編號。因此，當主機收到m信息包后，可以憑此連接端口號，判斷要將信息包送給哪…。個應用程序來處理。2、UDP最重要的功能是管理連接端口。UDP便是利用連接端口來解決IP信息包應該送至哪一個應用程序的問題。3、連接端口號與IP地址兩者合起來稱為SocketAddress(簡稱為Socket)，可用來定義IP信息包最后送達的終點，亦即目的地應用程序。提示：一般而言，Socket有兩種意義：一種是指SocketAddress，一種是指WinSock之類的API。二、UDP信息包的結(jié)構(gòu)UDP信息包是由以下兩部分所組成：>UDP報頭：主要是用來記錄來源端與目的端應用程序所用的連接端口號。>UDP數(shù)據(jù)：轉(zhuǎn)發(fā)應用層(ApplicationLayer)的信息。這部分可視為UDPPayload，TCPTCP的特性TCP為傳輸層的協(xié)議，與UDP同樣地具備處理連接端口的功能。除了連接端口功能外，更重要的是TCP提供了一種“可靠”的傳送機制可靠的傳輸模式具有的幾個特點：數(shù)據(jù)確認與重送流量控制連接向?qū)?1-3TCP傳送機制一、確認與重發(fā)二、SlidingWindow技術(shù)三、Send/ReceiveWindow四、流量控制主要是靠SlidingWindow的大小(稱為WindowSize)來調(diào)整：五、以Byte為單位六、雙向傳輸傳送機制小結(jié)關(guān)于TCP幾項重要的傳送機制：>TCP傳送包含確認與重發(fā)的機制，讓來源端可以知道數(shù)據(jù)是否確實送達，并在發(fā)現(xiàn)問題時，來源端可重新傳輸數(shù)據(jù)。>TCP傳送包含流量控制的機制，利用雙邊的SlidingWindow，可視情況隨時調(diào)整數(shù)據(jù)傳送的速度。11-4TCP信息包TCP信息包是由以下兩部分所組成(見圖11．24)。>TCP報頭：記錄來源端與目的端應用程序所用的連接端口號，