計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)踐（第2版）PPT完整全套教學(xué)課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章第1節(jié)1-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、形成與發(fā)展第1章第1節(jié)2-計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)與組成第1章第2節(jié)1-網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念第1章第2節(jié)2-OSI參考模型第1章第2節(jié)3-TCPIP體系結(jié)構(gòu)及兩種模型的比較第2章第1節(jié)-數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)-詳細(xì)第2章第2節(jié)1-傳輸介質(zhì)第2章第2節(jié)2-局域網(wǎng)連網(wǎng)設(shè)備第2章第3節(jié)1-局域網(wǎng)概述與以太網(wǎng)技術(shù)第2章第3節(jié)2-CSMACD介質(zhì)訪問(wèn)控制技術(shù)第2章第4節(jié)-IP地址的作用、組成與分類(lèi)第3章第1節(jié)第3節(jié)-交換機(jī)與生成樹(shù)協(xié)議第3章第2節(jié)-虛擬局域網(wǎng)技術(shù)第4章第1節(jié)1-子網(wǎng)劃分第4章第1節(jié)2-VLSM與CIDR第4章第2節(jié)-網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)第4章第3節(jié)1-路由器與路由表第4章第3節(jié)2-路由的分類(lèi)及路由協(xié)議第4章第4節(jié)1-IP協(xié)議第4章第4節(jié)2-ARP協(xié)議與ICMP協(xié)議第5章第1節(jié)-廣域網(wǎng)概述與廣域網(wǎng)協(xié)議第5章第2節(jié)-Internet接入技術(shù)第6章-無(wú)線局域網(wǎng)第7章第1節(jié)1-進(jìn)程通信的基本概念第7章第1節(jié)2-UDP協(xié)議第7章第1節(jié)3-TCP協(xié)議第8章第1節(jié)-域名系統(tǒng)DNS第8章第2節(jié)-萬(wàn)維網(wǎng)WWW第8章第3節(jié)-文件傳輸協(xié)議FTP第8章第4節(jié)-動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議DHCP第8章第5節(jié)-電子郵件服務(wù)Email第9章第1節(jié)-網(wǎng)絡(luò)安全x第9章第2節(jié)-加密和認(rèn)證x第9章第3節(jié)-防火墻x計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本章主要介紹了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、形成與發(fā)展、分類(lèi)與組成，針對(duì)目前兩種主要的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：OSI參考模型和TCP/IP體系結(jié)構(gòu)，詳細(xì)介紹了各層的功能及其要解決的問(wèn)題。本章主要內(nèi)容第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變過(guò)程掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義、理解其分類(lèi)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成和結(jié)構(gòu)本節(jié)教學(xué)要求教學(xué)重點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)教學(xué)難點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的邏輯劃分本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)為了達(dá)到某種目標(biāo)而以某種方式聯(lián)系或組合在一起的對(duì)象或物體的集合。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將分布在不同地理位置、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)利用通信設(shè)備和線路互聯(lián)起來(lái)，在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)軟件的規(guī)范下，實(shí)現(xiàn)信息交換和資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。理解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義應(yīng)該把握以下幾點(diǎn)：（1）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接的對(duì)象是各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)終端設(shè)備。（2）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接要通過(guò)通信設(shè)施來(lái)實(shí)現(xiàn)。通信設(shè)施一般都由通信線路、相關(guān)的通信設(shè)備等組成。（3）聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)之間相互通信時(shí)必須遵守共同的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。所謂協(xié)議，就是聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)之間在進(jìn)行通信時(shí)必須遵守的通信規(guī)則。（4）計(jì)算機(jī)互聯(lián)的目的主要是實(shí)現(xiàn)資源共享、信息交換，需要由相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)軟件支持。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)問(wèn)世至今已經(jīng)有半個(gè)多世紀(jì)，其發(fā)展可大致劃分四個(gè)階段。計(jì)算機(jī)終端階段一：面向終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)20世紀(jì)50年代，由于軍方的需要，美國(guó)開(kāi)發(fā)了一個(gè)半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)（SAGE），終端通過(guò)通信線路連接到計(jì)算機(jī)。開(kāi)始了計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的嘗試。表現(xiàn)為：終端-通信線路-計(jì)算機(jī)的模式階段二：分組交換網(wǎng)20世紀(jì)60年代末，隨著連接主機(jī)的增多，需要將遠(yuǎn)距離的若干臺(tái)主機(jī)連接起來(lái)協(xié)同工作，由此形成分組交換網(wǎng)。ARPAnet為典型代表。表現(xiàn)為：以通信子網(wǎng)為中心，多主機(jī)多終端的多計(jì)算機(jī)互連。重要貢獻(xiàn)：將應(yīng)用與通信功能從邏輯上分離，產(chǎn)生了通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)的概念，為Internet的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。階段三：標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)70年代，網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的多樣化與私有化；一些業(yè)界大公司提出了各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；呼喚網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化與兼容性。重要特征：網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化的研究，如OSI參考模型、TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。階段四：高速、移動(dòng)、互連、融合、智能高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展迅速無(wú)線與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互連程度不斷提高應(yīng)用的多樣性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)，有很多種方式：按傳輸介質(zhì)，分為有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)；按使用網(wǎng)絡(luò)的對(duì)象，分為公眾網(wǎng)絡(luò)和專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)；按照網(wǎng)絡(luò)傳輸速度，分為低速網(wǎng)絡(luò)和高速網(wǎng)絡(luò)；按網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，分為廣播網(wǎng)絡(luò)和點(diǎn)到點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)；比較典型的是按照地理覆蓋范圍和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)分。1.按照網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍進(jìn)行分類(lèi)局域網(wǎng)LAN(LocalAreaNetwork)

城域網(wǎng)MAN(MetropolitanAreaNetwork)廣域網(wǎng)WAN(WideAreaNetwork)1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)局域網(wǎng)覆蓋范圍一般在幾公里以?xún)?nèi)，如一個(gè)房間、一個(gè)樓層、一幢大樓或一個(gè)園區(qū)范圍內(nèi)。適用于公司、機(jī)關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)、終端與各類(lèi)信息處理設(shè)備連網(wǎng)的需求。具有數(shù)據(jù)傳輸率高、傳輸延遲低和誤碼率低等特點(diǎn)。一般屬于一個(gè)單位所有，易于建立、維護(hù)和擴(kuò)展。典型技術(shù)：以太網(wǎng)、令牌環(huán)等。廣域網(wǎng)覆蓋的范圍比較大，一般是幾十公里到幾千公里以上；可以覆蓋一個(gè)國(guó)家和地區(qū)，還可跨越各大洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)，故也稱(chēng)為遠(yuǎn)程網(wǎng)。它將分布在不同地區(qū)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)互連起來(lái)，達(dá)到資源共享的目的；主要使用的技術(shù)有：PSTN電話網(wǎng)絡(luò)、幀中繼等。城域網(wǎng)介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)，覆蓋范圍大約是幾公里到幾十公里。主要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司和其他組織機(jī)構(gòu)的內(nèi)部或相互之間的局域網(wǎng)互連的需求；實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。城域網(wǎng)技術(shù)與局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)技術(shù)之間的邊界正在日益模糊，與局域網(wǎng)有很大的相似性。1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類(lèi)2.按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的性能、可靠性以及建設(shè)管理成本等都有著重要的影響，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位，是網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建時(shí)首先要考慮的因素之一。常見(jiàn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：總線型、環(huán)型、星型、樹(shù)型、網(wǎng)狀型?？偩€型所有節(jié)點(diǎn)直接連到一條物理鏈路上，除此之外節(jié)點(diǎn)間不存在任何其他連接；每一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以收到來(lái)自其他任何節(jié)點(diǎn)所發(fā)送的信息；優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)；缺點(diǎn)：存在沖突，可靠性和靈活性差、傳輸延時(shí)不確定；總線出問(wèn)題，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。環(huán)型節(jié)點(diǎn)與鏈路構(gòu)成了一個(gè)閉合環(huán)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)只與相鄰的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連。每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須將信息轉(zhuǎn)發(fā)給下一個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，傳輸延時(shí)確定。缺點(diǎn)：維護(hù)與管理復(fù)雜。星型網(wǎng)絡(luò)由各節(jié)點(diǎn)以中央節(jié)點(diǎn)為中心相連接，各節(jié)點(diǎn)與中央節(jié)點(diǎn)以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式連接；節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信要通過(guò)中央節(jié)點(diǎn)；優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，管理方便，可擴(kuò)充性強(qiáng)，組網(wǎng)容易；缺點(diǎn)：中心節(jié)點(diǎn)成為全網(wǎng)可靠性的關(guān)鍵。樹(shù)型星型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展：中央星型拓?fù)渖系墓?jié)點(diǎn)是一個(gè)星型拓?fù)涞闹行墓?jié)點(diǎn)；減少了鏈路與設(shè)備的投資；優(yōu)點(diǎn)：在星型的優(yōu)點(diǎn)之外，更富于層次，從而可隔離某些網(wǎng)絡(luò)流量。網(wǎng)狀型又稱(chēng)無(wú)規(guī)則型。節(jié)點(diǎn)間的連接是任意的，不存在規(guī)律；數(shù)據(jù)的傳輸有賴(lài)于所采用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；優(yōu)點(diǎn)：多條鏈路提供了冗余連接；缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜。1.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成一個(gè)典型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)軟件三大部分組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu)根據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)各組成部分的功能，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯功能上分為兩個(gè)子網(wǎng)，即資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。主要由主機(jī)、終端、終端控制器以及相應(yīng)的I/O設(shè)備、各種軟件和信息資源構(gòu)成。通信子網(wǎng)為資源子網(wǎng)提供傳輸、交換數(shù)據(jù)信息的能力。主要由網(wǎng)絡(luò)適配器、集線器、交換機(jī)、路由器、傳輸介質(zhì)等組成。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)理解網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的層次化研究方法掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的基本概念掌握OSI參考模型及各層的基本服務(wù)功能掌握TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的層次劃分、各層的基本服務(wù)功能與主要協(xié)議理解OSI參考模型與TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的異同本節(jié)教學(xué)要求教學(xué)重點(diǎn)OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)教學(xué)難點(diǎn)服務(wù)、接口和協(xié)議的概念本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)1.2.1網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念為什么要研究網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)？為了能夠使網(wǎng)絡(luò)中位于不同地理位置且功能相對(duì)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間實(shí)現(xiàn)資源共享，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)需要涉及和解決很多復(fù)雜的問(wèn)題。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是我們?yōu)楹?jiǎn)化這些問(wèn)題的研究、設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)而抽象出來(lái)的一種結(jié)構(gòu)模型。通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)功能進(jìn)行合理的邏輯劃分，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分層模型分層是處理復(fù)雜問(wèn)題的基本方法之一將整體要實(shí)現(xiàn)的諸多功能從物理或邏輯上劃分為不同層次，利用不同層次上的實(shí)體去實(shí)現(xiàn)。分層的優(yōu)點(diǎn)降低了復(fù)雜性-->“分而治之，各個(gè)擊破”促進(jìn)了模塊化開(kāi)發(fā)-->有助于功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的模塊化，對(duì)于特定層的功能而言，它們的內(nèi)容及其上下層之間的接口都已經(jīng)確定。提高了靈活性與可擴(kuò)展性-->避免一個(gè)層的技術(shù)或功能變化影響相鄰的其他層。分層的原則根據(jù)功能進(jìn)行抽象分層，每個(gè)層次所要實(shí)現(xiàn)的功能或服務(wù)均有明確的規(guī)定。每層功能的選擇應(yīng)有利于標(biāo)準(zhǔn)化。不同的系統(tǒng)分成相同的層次，對(duì)等層具有相同功能不同系統(tǒng)的對(duì)等層之間在通信時(shí)，有明確的通信規(guī)定或規(guī)則。高層使用下層提供的服務(wù)時(shí)，下層服務(wù)的實(shí)現(xiàn)是不可見(jiàn)的（透明的）。層的數(shù)目要適當(dāng)。層次太少功能不明確，層次太多體系結(jié)構(gòu)過(guò)于龐大。重要概念/術(shù)語(yǔ)（1）源：通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)的發(fā)送發(fā)（2）目標(biāo)：通信過(guò)程中，數(shù)據(jù)的接收方計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信的雙向性決定一個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)同時(shí)具備源與目標(biāo)的角色。（3）實(shí)體：每一層上的活動(dòng)元素，包括實(shí)現(xiàn)該層功能的所有硬件與軟件。（4）對(duì)等實(shí)體：相互通信的兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)（即源節(jié)點(diǎn)和目標(biāo)節(jié)點(diǎn)）上位于同一層次、完成相同功能的實(shí)體。重要概念/術(shù)語(yǔ)（5）服務(wù)：每一層為其相鄰的上層所提供的功能。N層使用N-1層所提供的服務(wù)，向N+1層提供更高的服務(wù)高層使用低層提供的服務(wù)時(shí)，并不需要知道低層服務(wù)的具體實(shí)現(xiàn)方法。（6）接口：同一節(jié)點(diǎn)內(nèi)相鄰層之間交換信息的連接點(diǎn)。下層通過(guò)接口向相鄰上層提供服務(wù)；通過(guò)定義服務(wù)及原語(yǔ)操作實(shí)現(xiàn)。重要概念/術(shù)語(yǔ)（7）協(xié)議：對(duì)等實(shí)體之間為實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)交換或通信，所必須遵守的規(guī)則或標(biāo)準(zhǔn)的集合。為在分布式節(jié)點(diǎn)之間來(lái)實(shí)現(xiàn)有效的數(shù)據(jù)通信或交換，協(xié)議須具備三大要素：語(yǔ)法：定義數(shù)據(jù)和控制信息的格式語(yǔ)義：規(guī)定語(yǔ)法成分的含義時(shí)序：語(yǔ)法成分的順序和速度匹配關(guān)系信封里面是數(shù)據(jù)，信封外部是數(shù)據(jù)傳輸所需的控制信息。信封的格式由語(yǔ)法來(lái)定義，而格式的含義由語(yǔ)義來(lái)規(guī)定。重要概念/術(shù)語(yǔ)（8）協(xié)議數(shù)據(jù)單元每層實(shí)體所采用的數(shù)據(jù)格式由該層協(xié)議所決定，稱(chēng)為協(xié)議數(shù)據(jù)單元。協(xié)議的載體，網(wǎng)絡(luò)中所傳送數(shù)據(jù)的邏輯組成單元。對(duì)分層模型抽象性的正確理解分層模型是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)工作原理的邏輯描述或抽象模型，起到指導(dǎo)作用；只是功能上的邏輯劃分，并非對(duì)實(shí)際節(jié)點(diǎn)的有形劃分。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；體系結(jié)構(gòu)是抽象的，僅對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行了定義，不涉及具體的硬件與軟件實(shí)現(xiàn)。不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中分層的數(shù)量、各層的名稱(chēng)、內(nèi)容與功能會(huì)有所不同。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的兩個(gè)例子OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)上個(gè)世紀(jì)70年代末、80年代初，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展面臨以下多方面的問(wèn)題：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與數(shù)量的急劇增長(zhǎng)；許多不同規(guī)格與實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品之間難以實(shí)現(xiàn)互操作；專(zhuān)用系統(tǒng)嚴(yán)重阻礙了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的歷史背景從1979年開(kāi)始，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）通過(guò)對(duì)已有網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的研究，借鑒各自的精華，于1983年公布了開(kāi)放系統(tǒng)互連（OpenSystemInterconnection）參考模型，簡(jiǎn)稱(chēng)OSI參考模型?！伴_(kāi)放”是指只要遵守這一國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，任何計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就能同位于世界上任何地方的、也遵守該標(biāo)準(zhǔn)的其他計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行通信。1.2.2OSI參考模型OSI七層模型物理層位于OSI參考模型的最低層，直接面向原始比特流的傳輸。利用傳輸介質(zhì)為通信的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間建立、管理和釋放物理連接。解決：傳輸介質(zhì)、信道類(lèi)型、數(shù)據(jù)與信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換、信號(hào)傳輸中的衰減和噪聲等問(wèn)題。另外，物理層標(biāo)準(zhǔn)要給出關(guān)于物理接口的機(jī)械、電氣、功能和規(guī)程特性，以便于不同的制造廠家既能夠根據(jù)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)各自獨(dú)立地制造設(shè)備，又能使各個(gè)廠家的產(chǎn)品能夠相互兼容。物理層的功能在物理層發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)一些物理層自己不能解決的問(wèn)題。例如：當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到來(lái)自其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，如何判斷自己是否是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，也就是需要該接收該信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的處理？在廣播網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)試圖在一條線路上發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)生的沖突如何解決？節(jié)點(diǎn)如何知道它所接收的數(shù)據(jù)是否正確？設(shè)立數(shù)據(jù)鏈路層的目的在于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰的節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)差錯(cuò)數(shù)據(jù)傳輸。在物理層的基礎(chǔ)上，通過(guò)采用成幀、物理尋址、確認(rèn)、差錯(cuò)控制和流量控制等機(jī)制，使有差錯(cuò)的物理線路變成無(wú)差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層的功能網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是在通信子網(wǎng)中選擇一條合適的路徑，使源計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)能夠通過(guò)所選擇的路徑到達(dá)目的計(jì)算機(jī)。網(wǎng)絡(luò)層的功能包括：尋址：定位不同的網(wǎng)絡(luò)以及設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的位置。路由選擇：在確定了目標(biāo)結(jié)點(diǎn)的位置后，網(wǎng)絡(luò)層還要負(fù)責(zé)找到通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)路徑，并引導(dǎo)數(shù)據(jù)包正確地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)。異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連：另外，網(wǎng)絡(luò)層還要解決異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互連問(wèn)題。網(wǎng)絡(luò)層的功能負(fù)責(zé)端到端進(jìn)程通信。傳輸層是OSI七層模型中承上啟下的層，它下面的三層主要面向網(wǎng)絡(luò)通信，以確保數(shù)據(jù)被準(zhǔn)確有效地從源主機(jī)傳輸?shù)侥繕?biāo)主機(jī)；它上面的三個(gè)層主要面向用戶，為用戶提供各種服務(wù)。傳輸層為上層所提供的服務(wù)有可靠與不可靠之分。為了提供可靠的端到端進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，傳輸層需要使用確認(rèn)、差錯(cuò)控制和流量控制等機(jī)制來(lái)彌補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)層服務(wù)質(zhì)量的不足。傳輸層的功能建立、管理和終結(jié)不同機(jī)器上的應(yīng)用程序或進(jìn)程間的會(huì)話，為表示層提供服務(wù)。會(huì)話層提供了會(huì)話管理和會(huì)話同步兩種服務(wù)，對(duì)數(shù)據(jù)的傳送提供控制和管理。會(huì)話層的功能表示層以下各層主要關(guān)心可靠的數(shù)據(jù)傳輸，而表示層關(guān)心的是所傳輸數(shù)據(jù)的語(yǔ)法和語(yǔ)義。它主要涉及處理在兩個(gè)通信系統(tǒng)之間所交換信息的表示方式，包括：數(shù)據(jù)格式變換、數(shù)據(jù)加密與解密、數(shù)據(jù)壓縮與解壓縮表示層的功能應(yīng)用層是OSI參考模型的最高層，負(fù)責(zé)為用戶的應(yīng)用程序提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面。應(yīng)用層通常由若干的應(yīng)用與應(yīng)用支撐協(xié)議組成，如名字服務(wù)、文件傳輸、電子郵件、虛擬終端等。應(yīng)用層的功能OSI參考模型中的數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)的封裝數(shù)據(jù)的解封計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第1章認(rèn)知計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)基本概念OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)是主流技術(shù)倒推回來(lái)的。TCP/IP與因特網(wǎng)分不開(kāi)，因特網(wǎng)的迅速發(fā)展使其采用的TCP/IP成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。將TCP/IP網(wǎng)絡(luò)也用一個(gè)模型來(lái)描述，就提出了TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的提出1.2.3TCP/IP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層傳輸層互聯(lián)網(wǎng)層網(wǎng)絡(luò)接口層4321應(yīng)用層涉及為用戶提供TCP/IP網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并為這些應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支撐服務(wù)。傳輸層，相當(dāng)于OSI中的傳輸層，提供可靠與不可靠的兩類(lèi)傳輸服務(wù)?；ヂ?lián)網(wǎng)層，也稱(chēng)網(wǎng)際層。相當(dāng)于OSI中網(wǎng)絡(luò)層。網(wǎng)絡(luò)接口層，也稱(chēng)主機(jī)-網(wǎng)絡(luò)層，是TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的最底層，允許采用不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。相當(dāng)于OSI中的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。TCP/IP體系結(jié)構(gòu)各層的協(xié)議OSI模型與TCP/IP結(jié)構(gòu)的比較OSI參考模型TCP/IP體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層應(yīng)用層表示層會(huì)話層傳輸層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)網(wǎng)層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)接口層物理層相似之處：均是一種基于協(xié)議的數(shù)據(jù)單元的包交換網(wǎng)絡(luò)；均包括了面向應(yīng)用與面向數(shù)據(jù)通信的相關(guān)層；具有功能相當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)層、傳輸層；均有應(yīng)用層，雖然其所提供的服務(wù)有所不同；作為概念上的模型和事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)，具有同等的重要性。OSI模型與TCP/IP結(jié)構(gòu)的比較不同之處：OSI模型包括了七層，TCP/IP模型只有四層；TCP/IP將OSI的上三層合并成了一個(gè)應(yīng)用層，將OSI的下兩層合并成了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP模型層次更少顯得比OSI更簡(jiǎn)潔。OSI模型與TCP/IP結(jié)構(gòu)的比較層次數(shù)量與內(nèi)容選擇不是很好，會(huì)話層很少用到，表示層幾乎為空；數(shù)據(jù)鏈路層與網(wǎng)絡(luò)層需要進(jìn)行子層的插入。尋址、流量控制與差錯(cuò)控制在每一層里都重復(fù)出現(xiàn)，降低系統(tǒng)效率。數(shù)據(jù)安全性、加密與網(wǎng)絡(luò)管理在參考模型的設(shè)計(jì)初期被忽略了。在設(shè)計(jì)上更多是被通信的思想所支配，不完全適合于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與軟件的工作方式。目前還沒(méi)有按OSI實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，OSI模型僅作為理論模型被廣泛使用。對(duì)OSI參考模型的進(jìn)一步評(píng)價(jià)作為從Internet上發(fā)展起來(lái)的協(xié)議，已成了網(wǎng)絡(luò)互連的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。在服務(wù)、接口與協(xié)議的區(qū)別上不很清楚，沒(méi)有將功能與實(shí)現(xiàn)方法區(qū)分開(kāi)，不適合于其他非TCP/IP協(xié)議族。網(wǎng)絡(luò)接口層本身并不是實(shí)際的一層。對(duì)TCP/IP體系結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步評(píng)價(jià)建議模型（未發(fā)布）應(yīng)用層傳輸層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)鏈路層物理層兩個(gè)模型的整合通俗地說(shuō)：應(yīng)用層最親近傳輸層最重要網(wǎng)絡(luò)層最復(fù)雜數(shù)據(jù)鏈路層不可或缺物理層是基礎(chǔ)后續(xù)的課程中，我們基本上按照自下而上來(lái)看，從網(wǎng)絡(luò)工程上來(lái)看，就是從小型網(wǎng)絡(luò)、到中型網(wǎng)絡(luò)、再到大型網(wǎng)絡(luò)，然后接入到因特網(wǎng)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.1數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)通信概念通信系統(tǒng)模型

數(shù)據(jù)傳輸方式多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換方式了解物理層的功能理解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)概念掌握數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型了解數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵技術(shù)，包括：數(shù)據(jù)傳輸方式多路復(fù)用技術(shù)數(shù)據(jù)交換技術(shù)本節(jié)學(xué)習(xí)要點(diǎn)重點(diǎn)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型及其要解決的關(guān)鍵問(wèn)題本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)物理層與分層模型OSI參考模型中的第一層或最底層，開(kāi)放系統(tǒng)的基礎(chǔ)；唯一直接提供原始比特流傳輸?shù)膶?；關(guān)注如何在物理信道上傳輸各種數(shù)據(jù)的比特流。須解決好與比特流物理傳輸有關(guān)的一系列問(wèn)題，包括：信道類(lèi)型數(shù)據(jù)與信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換信道利用率傳輸介質(zhì)信號(hào)傳輸中的衰減和噪聲設(shè)備之間的物理接口……

物理層的主要關(guān)注點(diǎn)數(shù)據(jù)通信數(shù)據(jù)通信概念數(shù)據(jù)(data)——運(yùn)送消息的實(shí)體。信號(hào)(signal)——數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)?！澳M的”(analogous)——代表消息的參數(shù)的取值是連續(xù)的?！皵?shù)字的”(digital)——代表消息的參數(shù)的取值是離散的。數(shù)據(jù)通信：發(fā)送方將要發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號(hào)并通過(guò)物理信道傳送到數(shù)據(jù)接收方的過(guò)程。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型：信源-信號(hào)發(fā)送機(jī)-通信信道-信號(hào)接收機(jī)-信宿數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)由信源、信道和信宿組成。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)模型通信信道輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)信源信宿發(fā)送機(jī)接收機(jī)輸出信息數(shù)據(jù)通信關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題分析通信信道輸入信息輸入數(shù)據(jù)發(fā)送的信號(hào)接收的信號(hào)輸出數(shù)據(jù)信源信宿發(fā)送機(jī)接收機(jī)輸出信息（1）信道選擇數(shù)字信道-基帶傳輸模擬信道-頻帶傳輸（2）數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼調(diào)制與解調(diào)（3）數(shù)據(jù)傳輸方式串行、并行單工、雙工（半/全）（4）提高信道利用率多路復(fù)用技術(shù)：頻分、時(shí)分、波分、碼分多路復(fù)用數(shù)據(jù)交換方式：電路交換、報(bào)文交換、分組交換（5）物理信道的構(gòu)建：傳輸介質(zhì)的選擇（6）解決衰減和噪聲

數(shù)字基帶信號(hào)：頻帶分布在低頻段且未經(jīng)過(guò)調(diào)制的數(shù)字信號(hào)。來(lái)自數(shù)據(jù)終端的原始數(shù)據(jù)信號(hào)都是數(shù)字基帶信號(hào)。

數(shù)字基帶傳輸：數(shù)字基帶信號(hào)直接在數(shù)字信道中傳輸，稱(chēng)之為數(shù)字基帶傳輸。作為數(shù)字通信系統(tǒng)，基帶傳輸需要解決數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的編碼和解碼問(wèn)題：在發(fā)送端，要解決如何將二進(jìn)制序列通過(guò)某種編碼方式轉(zhuǎn)化為可直接傳送的數(shù)字信號(hào)或基帶信號(hào)。在接收端，要解決如何將收到的數(shù)字信號(hào)通過(guò)解碼恢復(fù)為與發(fā)送端相同的二進(jìn)制數(shù)據(jù)序列。三種常見(jiàn)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼：不歸零編碼、曼徹斯特編碼、差分曼徹斯特編碼基帶傳輸與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)編碼（1）不歸零編碼不歸零編碼用無(wú)電壓表示二進(jìn)制“0”，用恒定的正電壓表示二進(jìn)制“1”，如下圖所示。不歸零編碼是效率最高的編碼，但如果重復(fù)發(fā)送“1”，勢(shì)必要連續(xù)發(fā)送正電壓，如果重復(fù)發(fā)送“0”，勢(shì)必要連續(xù)不送電壓，這樣會(huì)使某一位碼元與其下一位碼元之間沒(méi)有間隙，不易區(qū)分識(shí)別，因此存在發(fā)送方和接收方的同步問(wèn)題。（2）曼徹斯特編碼在曼徹斯特編碼中，每一位的中間均有一個(gè)跳變，這個(gè)跳變既作為數(shù)據(jù)信號(hào)，也作為時(shí)鐘信號(hào)。電壓從高到低的跳變表示二進(jìn)制“1”，從低到高的跳變表示二進(jìn)制“0”。（3）差分曼徹斯特編碼差分曼徹斯特編碼是對(duì)曼徹斯特編碼的改進(jìn)，每位中間的跳變僅作同步之用，每位的值根據(jù)其開(kāi)始邊界是否發(fā)生跳變來(lái)決定。每位的開(kāi)始無(wú)跳變表示二進(jìn)制“1”，有跳變表示二進(jìn)制“0”。

基帶信號(hào)頻帶寬，傳輸時(shí)要占用整個(gè)傳輸介質(zhì)的帶寬；抗噪聲能力強(qiáng)，成本低，傳輸速率高；信號(hào)衰減嚴(yán)重，只能利用有線介質(zhì)近距離傳輸，無(wú)放大的情況下，一般不大于2.5km；局域網(wǎng)范圍采用基帶傳輸?；鶐鬏?shù)奶攸c(diǎn)頻帶傳輸：利用模擬信道，傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法稱(chēng)為頻帶傳輸?？沙浞掷靡延械牟捎媚M傳輸技術(shù)的電話交換網(wǎng)。關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：如何將計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為適合模擬信道傳輸?shù)哪M信號(hào)。解決方案：選取某一頻率范圍的正弦或余弦信號(hào)作為載波，將要傳送的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)“寄載”在載波上，利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)載波的某些特性（振幅、頻率、相位）進(jìn)行控制，使載波特性發(fā)生了變化，然后將變化了的載波送往模擬信道進(jìn)行傳輸。調(diào)制與解調(diào)在數(shù)據(jù)發(fā)送端，將數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)寄載在載波上的過(guò)程稱(chēng)為調(diào)制。在數(shù)據(jù)接收端，當(dāng)攜帶數(shù)據(jù)信號(hào)的載波到達(dá)后，將收到的模擬信號(hào)重新還原成原來(lái)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的過(guò)程稱(chēng)為解調(diào)?；菊{(diào)制方法：調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相頻帶傳輸與調(diào)制解調(diào)（1）調(diào)幅調(diào)幅即載波的振幅隨著數(shù)字信號(hào)的變化而變化。例如二進(jìn)制“1”用有載波輸出表示，即載波振幅為原始振幅；二進(jìn)制“0”用無(wú)載波輸出來(lái)表示，即載波振幅為零。（2）調(diào)頻調(diào)頻即載波的頻率隨著數(shù)字信號(hào)的變化而變化。例如，二進(jìn)制“1”用載波頻率f1來(lái)表示；二進(jìn)制“0”用另一載波頻率f2來(lái)表示。（3）調(diào)相調(diào)相即載波的初始相位隨著數(shù)字信號(hào)的變化而變化。例如，用180°相位（反相）的載波來(lái)表示二進(jìn)制“1”；用0°相位（正相）的載波來(lái)表示二進(jìn)制“0”。串行傳輸——將待傳送的每個(gè)字符的二進(jìn)制代碼按由低位到高位的順序，依次傳送。并行傳輸——將表示一個(gè)字符的8位二進(jìn)制代碼通過(guò)8條并行的通信信道同時(shí)發(fā)送出去。數(shù)據(jù)傳輸方式-串行/并行數(shù)據(jù)傳輸方式-單工/雙工單向通信（單工通信）——只能有一個(gè)方向的通信而沒(méi)有反方向的交互。雙向交替通信（半雙工通信）——通信的雙方都可以發(fā)送信息，但不能雙方同時(shí)發(fā)送(當(dāng)然也就不能同時(shí)接收)。雙向同時(shí)通信（全雙工通信）——通信的雙方可以同時(shí)發(fā)送和接收信息。多路復(fù)用技術(shù)多路復(fù)用的目的是為了提高信道的利用率。常用的多路復(fù)用技術(shù)有：頻分多路復(fù)用時(shí)分多路復(fù)用波分多路復(fù)用碼分多路復(fù)用頻分復(fù)用FDM

(FrequencyDivisionMultiplexing)用戶在分配到一定的頻帶后，在通信過(guò)程中自始至終都占用這個(gè)頻帶。頻分復(fù)用的所有用戶在同樣的時(shí)間占用不同的帶寬資源（請(qǐng)注意，這里的“帶寬”是頻率帶寬而不是數(shù)據(jù)的發(fā)送速率）。頻率時(shí)間頻帶1頻帶2頻帶3

頻帶n時(shí)分復(fù)用TDM

(TimeDivisionMultiplexing)時(shí)分復(fù)用則是將時(shí)間劃分為一段段等長(zhǎng)的時(shí)分復(fù)用幀（TDM幀）。每一個(gè)時(shí)分復(fù)用的用戶在每一個(gè)TDM幀中占用固定序號(hào)的時(shí)隙。每一個(gè)用戶所占用的時(shí)隙是周期性地出現(xiàn)（其周期就是TDM幀的長(zhǎng)度）。TDM信號(hào)也稱(chēng)為等時(shí)(isochronous)信號(hào)。時(shí)分復(fù)用的所有用戶是在不同的時(shí)間占用同樣的頻帶寬度。時(shí)分復(fù)用頻率時(shí)間BCDBCDBCDBCDAAAATDM幀TDM幀TDM幀TDM幀…TDM幀周期性出現(xiàn)時(shí)分復(fù)用可能會(huì)造成

線路資源的浪費(fèi)ABCDaabbcdbcattttt4個(gè)時(shí)分復(fù)用幀#1④③②①acbcd時(shí)分復(fù)用#2#3#4用戶使用時(shí)分復(fù)用系統(tǒng)傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)時(shí)，由于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的突發(fā)性質(zhì)，用戶對(duì)分配到的子信道的利用率一般是不高的。統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用

STDM

(StatisticTDM)用戶ABCDabcdttttt3個(gè)STDM幀#1④③②①acbabbcacd#2#3統(tǒng)計(jì)時(shí)分復(fù)用1550nm01551nm11552nm21553nm31554nm41555nm51556nm61557nm701550nm11551nm21552nm31553nm41554nm51555nm61556nm71557nm波分復(fù)用WDM

(WavelengthDivisionMultiplexing)

波分復(fù)用就是光的頻分復(fù)用。8

2.5Gb/s1310nm20Gb/s復(fù)用器分用器EDFA120km光調(diào)制器光解調(diào)器碼分復(fù)用CDM

(CodeDivisionMultiplexing)

常用的名詞是碼分多址

CDMA(CodeDivisionMultipleAccess)。各用戶使用經(jīng)過(guò)特殊挑選的不同碼型，因此彼此不會(huì)造成干擾。

數(shù)據(jù)交換技術(shù)數(shù)據(jù)交換是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞剑敖粨Q”的作用在于借助交換設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信信道的動(dòng)態(tài)分配。常見(jiàn)的數(shù)據(jù)交換技術(shù)有：電路交換報(bào)文交換分組交換無(wú)“交換”的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致：任意一個(gè)終端都要和其他n-1個(gè)終端直接相連。需要線路太多，成本太昂貴。N部電話機(jī)兩兩相連，需N(N–1)/2對(duì)電線。當(dāng)電話機(jī)的數(shù)量很大時(shí)，這種連接方法需要的電線對(duì)的數(shù)量與電話機(jī)數(shù)的平方成正比。

有“交換”的網(wǎng)絡(luò)引入一臺(tái)交換設(shè)備，情況就截然不同了，實(shí)現(xiàn)n個(gè)終端的互相通信僅僅只需要n+1條線路?！敖粨Q”這一方式節(jié)約（復(fù)用）了相當(dāng)一部分的線路資源。交換設(shè)備可以有多臺(tái)?！?/p>

交換機(jī)電路交換的特點(diǎn)電路交換必定是面向連接的。電路交換的三個(gè)階段：建立連接數(shù)據(jù)傳輸釋放連接電路交換舉例A和B通話經(jīng)過(guò)四個(gè)交換機(jī)通話在A到B的連接上進(jìn)行電路交換傳送計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)效率低計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)具有突發(fā)性。這導(dǎo)致通信線路的利用率很低。報(bào)文分組交換的主要特點(diǎn)在發(fā)送端，先把較長(zhǎng)的報(bào)文劃分成較短的、固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)段。1101000110101010110101011100010011010010假定這個(gè)報(bào)文較長(zhǎng)不便于傳輸數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)報(bào)文添加首部構(gòu)成分組每一個(gè)數(shù)據(jù)段前面添加上首部構(gòu)成分組。首部首部首部分組

1分組

2分組

3分組交換的傳輸單元分組交換網(wǎng)以“分組”作為數(shù)據(jù)傳輸單元。依次把各分組發(fā)送到接收端。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3分組首部的重要性每一個(gè)分組的首部都含有地址等控制信息。分組交換網(wǎng)中的結(jié)點(diǎn)交換機(jī)根據(jù)收到的分組的首部中的地址信息，把分組轉(zhuǎn)發(fā)到下一個(gè)結(jié)點(diǎn)交換機(jī)。用這樣的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)方式，最后分組就能到達(dá)最終目的地。收到分組后剝?nèi)ナ撞拷邮斩耸盏椒纸M后剝?nèi)ナ撞窟€原成報(bào)文。數(shù)據(jù)首部分組

1數(shù)據(jù)首部分組

2數(shù)據(jù)首部分組

3收到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)最后還原成原來(lái)的報(bào)文最后，在接收端把收到的數(shù)據(jù)恢復(fù)成為原來(lái)的報(bào)文。這里我們假定分組在傳輸過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)差錯(cuò)，在轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)也沒(méi)有被丟棄。報(bào)文1101000110101010110101011100010011010010H1H5H2H4H3H6路由器網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)H1H5H2H4H3H6發(fā)送的分組路由器AEDBC網(wǎng)絡(luò)核心部分主機(jī)分組交換網(wǎng)的示意圖H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1向H5

發(fā)送分組H2向H6

發(fā)送分組注意分組路徑的變化！路由器主機(jī)注意分組的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程H1A互聯(lián)網(wǎng)BDECH5H6H4H2H3H1

向

H5

發(fā)送分組路由器主機(jī)在路由器

E

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口最后到達(dá)目的主機(jī)

H5在路由器

C

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口在路由器

A

暫存查找轉(zhuǎn)發(fā)表找到轉(zhuǎn)發(fā)的端口分組交換的優(yōu)點(diǎn)高效動(dòng)態(tài)分配傳輸帶寬，對(duì)通信鏈路是逐段占用。靈活以分組為傳送單位和查找路由。迅速不必先建立連接就能向其他主機(jī)發(fā)送分組?？煽勘ＷC可靠性的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議；分布式的路由選擇協(xié)議使網(wǎng)絡(luò)有很好的生存性。分組交換帶來(lái)的問(wèn)題分組在各結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)需要排隊(duì)，這就會(huì)造成一定的時(shí)延。分組必須攜帶的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的開(kāi)銷(xiāo)。存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理

并非完全新的概念在20世紀(jì)40年代，電報(bào)通信也采用了基于存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)原理的報(bào)文交換(messageswitching)。報(bào)文交換的時(shí)延較長(zhǎng)，從幾分鐘到幾小時(shí)不等?，F(xiàn)在報(bào)文交換已經(jīng)很少有人使用了。三種交換的比較P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4報(bào)文報(bào)文報(bào)文ABCDABCDABCD報(bào)文交換電路交換分組交換t連接建立數(shù)據(jù)傳送報(bào)文P2P1連接釋放數(shù)據(jù)傳送的特點(diǎn)比特流直達(dá)終點(diǎn)報(bào)文報(bào)文報(bào)文分組分組分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)本章以構(gòu)建小型局域網(wǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)常用的傳輸介質(zhì)以及硬件設(shè)備、局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、IP地址的作用以及分類(lèi)等知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)小型局域網(wǎng)有全面的認(rèn)識(shí)并能夠組建小型局域網(wǎng)。本章主要內(nèi)容第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.2局域網(wǎng)硬件設(shè)備

傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)適配器局域網(wǎng)連接設(shè)備掌握傳輸介質(zhì)類(lèi)型及主要特性掌握網(wǎng)絡(luò)適配器的作用及分類(lèi)掌握MAC地址結(jié)構(gòu)及作用掌握常見(jiàn)局域網(wǎng)連接設(shè)備的作用本節(jié)教學(xué)要求教學(xué)重點(diǎn)傳輸介質(zhì)的類(lèi)型及其主要特征網(wǎng)絡(luò)適配器的功能常見(jiàn)局域網(wǎng)連接設(shè)備的作用本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)根據(jù)具體要求可選擇合適的傳輸介質(zhì)2.2.1傳輸介質(zhì)傳輸介質(zhì)：泛指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于連接各個(gè)計(jì)算機(jī)的物理媒體。類(lèi)型：有線傳輸介質(zhì)將信號(hào)約束在一個(gè)有形的物理導(dǎo)體之內(nèi)，能引導(dǎo)信號(hào)的傳播方向，又被稱(chēng)為導(dǎo)向性傳輸介質(zhì)。雙絞線、同軸電纜和光纖等都屬于有線傳輸介質(zhì)。無(wú)線傳輸介質(zhì)如無(wú)線電波、紅外線、激光等通過(guò)大氣和外層空間傳播信號(hào)，它不為信號(hào)引導(dǎo)傳播方向，故又被稱(chēng)為非導(dǎo)向性傳輸介質(zhì)。性能指標(biāo)：容量（帶寬）、抗干擾性（可靠性、安全性）、衰減（傳輸距離）、安裝難易程度（成本）等因素。同軸電纜的結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由繞在同一軸線上的兩種導(dǎo)體組成，同軸電纜中央是一根比較硬的銅導(dǎo)線，外面由一層絕緣材料包裹，這一層絕緣材料又被第二層導(dǎo)體所包住，第二層導(dǎo)體可以是網(wǎng)狀的導(dǎo)體，主要用來(lái)屏蔽電磁干擾，最外面由堅(jiān)硬的絕緣塑料包住。同軸電纜按傳輸特性分為兩大類(lèi)：基帶同軸電纜（僅用于數(shù)字信號(hào)傳輸）寬帶同軸電纜（既可以傳輸模擬信號(hào)，又可以傳輸數(shù)字信號(hào)）基帶同軸電纜又分為粗纜和細(xì)纜：粗纜傳輸距離：500m細(xì)纜傳輸距離：185m具有較高的噪聲抑制特性，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps。價(jià)格居中（介于雙絞線與光纖之間），安裝難度大。最新的布線標(biāo)準(zhǔn)中已不再推薦使用同軸電纜。同軸電纜由若干對(duì)(通常為4對(duì))兩兩絞在一起的相互絕緣的銅導(dǎo)線組成，每對(duì)線互絞是為了抵消相鄰線對(duì)之間的電磁干擾以及減少線纜端接點(diǎn)處的近端串?dāng)_。按照有無(wú)屏蔽層，分為：非屏蔽雙絞線（簡(jiǎn)稱(chēng)UTP）屏蔽雙絞線（簡(jiǎn)稱(chēng)STP）雙絞線信號(hào)的最大傳輸距離：100m；傳輸速率：10Mbps、100Mbps和1000Mbps；基于銅介質(zhì)提供了最快的數(shù)據(jù)傳輸速率；易于安裝，價(jià)格低廉；信號(hào)衰減大，抗干擾和噪聲能力差。非屏蔽雙絞線的性能特點(diǎn)與非屏蔽雙絞線有較多的相同點(diǎn)，如銅纜組成、絞線方式與外觀等；繼承了屏蔽與抵消技術(shù)，抗干擾性強(qiáng)；價(jià)格較非屏蔽雙絞線高，安裝也較非屏蔽雙絞線復(fù)雜。屏蔽雙絞線的性能特點(diǎn)雙絞線按照頻率和信噪比，可以分為九類(lèi)：分別是一類(lèi)線、二類(lèi)線、三類(lèi)線、四類(lèi)線、五類(lèi)線、超五類(lèi)線、六類(lèi)線、超六類(lèi)線和七類(lèi)線。類(lèi)型數(shù)字越大、版本越新，技術(shù)越先進(jìn)、帶寬也越寬，價(jià)格也越貴。局域網(wǎng)中常用的是三類(lèi)線、五類(lèi)線和超五類(lèi)線，以及六類(lèi)線。Cat1：適用于電話和低速數(shù)據(jù)通信；Cat2：適用于ISDN及T1/E1，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為4Mbps；Cat3：適用于10Base-T或100Mbps的100Base-T4，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps；Cat5：適用于100Mbps的100Base-TX和100Base-T4，支持的數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps；Cat5e：既適用于100Mbps的100Base-TX和100Base-T4，支持100MHz的數(shù)據(jù)通信；又適用于1000Mbps的1000Base-TX，支持1000MHz數(shù)據(jù)通信。Cat6：適用于1000Mbps的1000Base-TX，支持高達(dá)1000Mbps的數(shù)據(jù)通信。Cat6a：傳輸帶寬介于六類(lèi)和七類(lèi)之間，傳輸頻率為500MHz，傳輸速度為10Gbps。Cat7：傳輸頻率為600MHz，傳輸速度為10Gbps。雙絞線的類(lèi)別雙絞線針對(duì)應(yīng)用場(chǎng)合的不同，可分為：直通線和交叉線。直通線：也稱(chēng)直連線，是指雙絞線兩端線序都為568A或568B，用于連接不同類(lèi)型的接口。交叉線：雙絞線一端線序?yàn)?68A，另一端線序?yàn)?68B，用于連接同種類(lèi)型的接口。雙絞線的類(lèi)別光纖是光導(dǎo)纖維電纜的簡(jiǎn)稱(chēng)，又稱(chēng)光纜?；诠獾娜瓷湓碇圃臁Ｔ谡凵渎瘦^高的光傳輸層（纖芯）之外加上折射率較低的包裹層。這是光纖及連接器實(shí)物圖。光纖數(shù)據(jù)傳輸速率高：可高達(dá)10Gbps；傳輸距離遠(yuǎn)：光纖信號(hào)的損耗或衰減非常小，在不使用中繼器放大的情況下，單模光纖可傳輸100公里，多模光纖可達(dá)2公里；傳輸質(zhì)量高：不受電磁干擾和內(nèi)外噪聲的影響，能在長(zhǎng)距離、高速率的傳輸中保持非常低的誤碼率，小于10-10（而雙絞線在10-6至10-5之間，同軸電纜在10-9至10-7)，保密性強(qiáng)。線纜成本高，且連接較復(fù)雜；適用于長(zhǎng)距離的傳輸和網(wǎng)絡(luò)主干線路，也被用于有危險(xiǎn)、高壓或容易泄露信號(hào)的惡劣環(huán)境。光纖的特點(diǎn)根據(jù)使用的光源和傳輸模式，光纖可分為多模光纖和單模光纖兩大類(lèi)。多模光纖：采用發(fā)光二極管LED作為光源，光的定向性較差。多模光纖的纖芯直徑較大，一般為50μm至100μm，以多光線模式傳播信號(hào)。單模光纖：采用注入式激光二極管ILD作為光源，激光的定向性強(qiáng)。單模光纖的芯線直徑較小，一般為9或10μm，以單光線模式傳播信號(hào)。單模光纖的傳輸速度率較高，傳輸距離遠(yuǎn)，但由于纖芯很細(xì)，所以制造成本較高。一般情況下，在室內(nèi)環(huán)境可選用多模光纖，而在室外環(huán)境則需要采用單模光纖。光纖的分類(lèi)與規(guī)格無(wú)線傳輸不需要使用有形的傳輸介質(zhì)，直接在自由空間進(jìn)行電磁波的發(fā)送與接收。無(wú)線傳輸信號(hào)可以是電磁波的任意形式。目前在無(wú)線通信中常用的載體有紅外線、微波、衛(wèi)星微波等。無(wú)線傳輸介質(zhì)無(wú)線介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)：移動(dòng)、方便、隨時(shí)隨地的上網(wǎng)無(wú)線介質(zhì)的弱點(diǎn)：易受干擾保密性和安全性差無(wú)線傳輸介質(zhì)的特點(diǎn)要考慮多種因素，包括技術(shù)和非技術(shù)的因素。工程問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)的通信流量（傳輸容量）網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離（介質(zhì)類(lèi)型）擬用的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)/連接方式）可靠性和安全性（介質(zhì)類(lèi)型）地理和環(huán)境因素（介質(zhì)類(lèi)型）建設(shè)與維護(hù)（價(jià)格與成本）傳輸介質(zhì)的選擇計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)本章以構(gòu)建小型局域網(wǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)常用的傳輸介質(zhì)以及硬件設(shè)備、局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、IP地址的作用以及分類(lèi)等知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)小型局域網(wǎng)有全面的認(rèn)識(shí)并能夠組建小型局域網(wǎng)。本章主要內(nèi)容第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.2局域網(wǎng)硬件設(shè)備

傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)適配器局域網(wǎng)連接設(shè)備2.2.2網(wǎng)絡(luò)適配器計(jì)算機(jī)與外界局域網(wǎng)主要通過(guò)主機(jī)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)適配器（networkadapter）連接，也稱(chēng)為網(wǎng)絡(luò)接口卡NIC（NetworkInterfaceCard），簡(jiǎn)稱(chēng)為“網(wǎng)卡”。網(wǎng)卡用于實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間的物理連接。選購(gòu)網(wǎng)卡時(shí)需考慮的因素：網(wǎng)絡(luò)類(lèi)型：以太網(wǎng)系列、令牌環(huán)網(wǎng)、FDDI和無(wú)線局域網(wǎng)等傳輸速率：10Mbps、100Mbps、1Gbps、10Gbps等總線類(lèi)型：要與計(jì)算機(jī)中總線類(lèi)型一致，計(jì)算機(jī)中常見(jiàn)的總線插槽類(lèi)型有：PCI、USB等網(wǎng)卡支持的介質(zhì)接口：RJ-45、BNC和SC等價(jià)格與品牌：intel、TP-LINK計(jì)算機(jī)主要通過(guò)網(wǎng)卡接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)卡工作在OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的大部分功能，包括：網(wǎng)卡與網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的物理連接介質(zhì)訪問(wèn)控制數(shù)據(jù)幀的封裝與解封幀的發(fā)送與接收錯(cuò)誤校驗(yàn)數(shù)據(jù)信號(hào)的編/解碼數(shù)據(jù)串/并行轉(zhuǎn)換網(wǎng)卡就像一個(gè)裝卸貨的小碼頭，負(fù)責(zé)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)之間的數(shù)據(jù)收發(fā)工作。網(wǎng)卡的功能每一塊網(wǎng)卡在出廠時(shí)均獲得一個(gè)唯一的地址，稱(chēng)為網(wǎng)卡地址。網(wǎng)卡地址有許多別名：物理地址/硬件地址/MAC地址MAC地址的長(zhǎng)度為48位的二進(jìn)制數(shù)，采用十六進(jìn)制數(shù)表示。前24bit代表廠商標(biāo)識(shí)，后24bit為產(chǎn)品的序列號(hào)。可使用ipconfig/all命令查看。網(wǎng)卡地址局域網(wǎng)一般由服務(wù)器、用戶工作站和連接設(shè)備等組成。局域網(wǎng)連接設(shè)備主要包括：中繼器、集線器網(wǎng)橋、交換機(jī)2.2.3局域網(wǎng)連接設(shè)備物理層網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，集線器又稱(chēng)多端口中繼器。物理對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展：網(wǎng)絡(luò)段傳輸超出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)/網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)決定的最大傳輸距離時(shí)，起中繼、放大及整形作用，將其按原方向重新發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展是以沖突域的增加和因此造成的網(wǎng)絡(luò)性能下降為代價(jià)。中繼器/集線器5個(gè)網(wǎng)絡(luò)端4個(gè)中繼器（或集線器）3個(gè)網(wǎng)段為主機(jī)網(wǎng)段2個(gè)網(wǎng)段為連接網(wǎng)段1個(gè)沖突域中繼器/集線器使用的5-4-3-2-1規(guī)則一個(gè)端口收到數(shù)據(jù)，向所有除接收端口之外所有端口發(fā)送，這叫blooding，洪泛。集線器不具備過(guò)濾功能數(shù)據(jù)鏈路層上的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，交換機(jī)又稱(chēng)多端口網(wǎng)橋。依據(jù)第二層地址進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)濾，忽略關(guān)于本地網(wǎng)絡(luò)的所有流量，轉(zhuǎn)發(fā)目標(biāo)地址不在本地的數(shù)據(jù)流量。具有物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)，邏輯上劃分網(wǎng)絡(luò)的功能。網(wǎng)橋/交換機(jī)可以分割沖突域，發(fā)生沖突的概率小，性能提高。網(wǎng)橋/交換機(jī)具有流量過(guò)濾功能相同點(diǎn)：多端口集中器物理上擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)不同點(diǎn)集線器為物理層設(shè)備，只關(guān)注原始比特流的傳送，不具備流量過(guò)濾功能和網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分功能。交換機(jī)為數(shù)據(jù)鏈路層設(shè)備，基于MAC地址在不同網(wǎng)段間進(jìn)行流量過(guò)濾，從而具有邏輯分段功能。集線器只能實(shí)現(xiàn)半雙工傳送，而交換機(jī)可支持全雙工傳送。集線器提供共享帶寬，交換機(jī)提供專(zhuān)用帶寬如：24口100M集線器，每個(gè)端口帶寬100/24M24口100M交換機(jī)，每個(gè)端口帶寬100M交換機(jī)與集線器的比較計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)本章以構(gòu)建小型局域網(wǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)常用的傳輸介質(zhì)以及硬件設(shè)備、局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、IP地址的作用以及分類(lèi)等知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)小型局域網(wǎng)有全面的認(rèn)識(shí)并能夠組建小型局域網(wǎng)。本章主要內(nèi)容第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

局域網(wǎng)概述以太網(wǎng)技術(shù)CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)技術(shù)本節(jié)教學(xué)要求了解局域網(wǎng)特點(diǎn)理解以太網(wǎng)體系技術(shù)掌握以太網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制的原理理解CSMA/CD的工作過(guò)程本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：CSMA/CD的工作過(guò)程教學(xué)難點(diǎn)：以太網(wǎng)系列技術(shù)介質(zhì)訪問(wèn)控制2.3.1局域網(wǎng)概述地理覆蓋范圍小通常不超過(guò)幾十公里，甚至只在一幢建筑或一個(gè)房間內(nèi)數(shù)據(jù)的傳輸速率高：最高可達(dá)100Gbps通信質(zhì)量高：不易出錯(cuò)，誤碼率低。支持多種傳輸介質(zhì)：同軸電纜、雙絞線、光纖、無(wú)線介質(zhì)成本低、安裝、擴(kuò)充及維護(hù)方便。通常屬于某個(gè)部門(mén)、企業(yè)或單位所有為了促進(jìn)局域網(wǎng)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化，美國(guó)電氣和電子工程師學(xué)會(huì)IEEE802委員會(huì)從1980年2月開(kāi)始為局域網(wǎng)制訂了一系列標(biāo)準(zhǔn)，并將802標(biāo)準(zhǔn)定為局域網(wǎng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802制定了以太網(wǎng)（IEEE802.3）和令牌環(huán)（IEEE802.5）、令牌總線（IEEE802.4）、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)（IEEE802.11）等一系列局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)，它們都涵蓋了物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。2.3.2以太網(wǎng)技術(shù)以太網(wǎng)MAC幀物理層數(shù)據(jù)鏈路層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入網(wǎng)絡(luò)層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)幀格式以太網(wǎng)MAC幀物理層數(shù)據(jù)鏈路層1010101010101010101010101010101011前同步碼幀開(kāi)始定界符7字節(jié)1字節(jié)…8字節(jié)插入網(wǎng)絡(luò)層目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)MAC幀以太網(wǎng)幀格式在幀的前面插入的8字節(jié)中的第一個(gè)字段共7個(gè)字節(jié)，是前同步碼，用來(lái)迅速實(shí)現(xiàn)MAC幀的比特同步。第二個(gè)字段是幀開(kāi)始定界符，表示后面的信息就是MAC幀。MAC幀目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)目的地址字段6字節(jié)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層源地址字段6字節(jié)MAC幀目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層類(lèi)型字段2字節(jié)類(lèi)型字段用來(lái)標(biāo)志上一層使用的是什么協(xié)議，以便把收到的MAC幀的數(shù)據(jù)上交給上一層的這個(gè)協(xié)議。MAC幀目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層數(shù)據(jù)字段46~1500

字節(jié)當(dāng)數(shù)據(jù)字段的長(zhǎng)度小于46字節(jié)時(shí)，應(yīng)在數(shù)據(jù)字段的后面加入整數(shù)字節(jié)的填充字段，以保證以太網(wǎng)的MAC幀長(zhǎng)不小于64字節(jié)。MAC幀目的地址源地址類(lèi)型數(shù)據(jù)FCS6624字節(jié)46~1500IP數(shù)據(jù)報(bào)物理層數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡(luò)層檢測(cè)該幀是否出現(xiàn)差錯(cuò)，4

字節(jié)傳統(tǒng)以太網(wǎng)10Base-210Base-510Base-T快速以太網(wǎng)千兆以太網(wǎng)萬(wàn)兆位以太網(wǎng)40G/100G以太網(wǎng)以太網(wǎng)家族10Base-2稱(chēng)為細(xì)纜以太網(wǎng)，為降低安裝10Base-5的成本和復(fù)雜性而設(shè)計(jì)，又稱(chēng)廉價(jià)以太網(wǎng)。總線拓?fù)?，采用?xì)同軸電纜作為傳輸介質(zhì)。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為185米，約200米?；鶐В˙ase）傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps?？刹捎弥欣^器進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展，要遵循中繼器5-4-3-2-1規(guī)則。10Base-2技術(shù)要點(diǎn)10Base-5稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)，又稱(chēng)粗纜以太網(wǎng)?？偩€拓?fù)?，采用粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)收發(fā)器與總線相連；總線兩端需提供終結(jié)電阻。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為500米。基帶傳輸，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps?？刹捎弥欣^器進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展，也要遵循中繼器5-4-3-2-1規(guī)則。10Base-5技術(shù)要點(diǎn)10Base-T是指采用UTP線纜進(jìn)行組網(wǎng)的以太網(wǎng)。采用星型拓?fù)錇榛就負(fù)洌ㄗⅲ阂淮笸黄疲?，星型拓?fù)涞闹行臑榧€器。采用RJ-45標(biāo)準(zhǔn)接口。網(wǎng)段最大長(zhǎng)度為100米，最大節(jié)點(diǎn)數(shù)由集線器的端口數(shù)決定，各端口共享帶寬?；鶐鬏?，數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps?？刹捎萌舾蓚€(gè)中繼器或Hub進(jìn)行網(wǎng)段的擴(kuò)展，要遵循中繼器與Hub的5-4-3-2-1規(guī)則。10Base-T技術(shù)要點(diǎn)以集線器為中心的以太網(wǎng)，當(dāng)連網(wǎng)的計(jì)算機(jī)數(shù)量增長(zhǎng)時(shí)，每個(gè)主機(jī)獲得的帶寬急劇減少，不能滿足某些帶寬要求較高的應(yīng)用。以集線器擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)，仍為一個(gè)沖突域，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目增大時(shí)，沖突域也隨之增長(zhǎng)，重負(fù)荷下可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。為解決共享式以太網(wǎng)所存在的上述問(wèn)題，交換式以太網(wǎng)應(yīng)運(yùn)而生。共享式以太網(wǎng)存在的問(wèn)題采用交換機(jī)為以太網(wǎng)中心交換機(jī)的每個(gè)端口具有專(zhuān)用的帶寬，常見(jiàn)的端口數(shù)有16、24、48或更多。支持星型拓?fù)浠驍U(kuò)展星型拓?fù)洹８淖兞思€器的半雙工工作模式，既可支持半雙工，也可支持全雙工傳送。以太網(wǎng)發(fā)展史上的另一個(gè)里程碑。交換式以太網(wǎng)還減少了沖突域的大小。交換式以太網(wǎng)由10Base-T以太網(wǎng)發(fā)展而來(lái)，主要解決網(wǎng)絡(luò)帶寬在局域網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中的瓶頸問(wèn)題。數(shù)據(jù)傳輸速率為100Mbps快速以太網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)為IEEE802.3U（1995年頒布）與10Base-T一樣，可支持共享式與交換式兩種使用環(huán)境。支持四種物理層標(biāo)準(zhǔn)：100Base-T4、100Base-T2、100Base-TX、100Base-FX。快速以太網(wǎng)100Base-T在共享式的快速以太網(wǎng)中，集線器所提供的100M帶寬仍為所有的端口共享；只支持半雙工傳送。采用CSMA/CD協(xié)議解決沖突和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題?？焖僖蕴W(wǎng)100Base-T在交換式的快速以太網(wǎng)中，交換機(jī)為每個(gè)端口提供專(zhuān)用的100M帶寬，且支持全雙工傳送。不存在沖突和競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。交換機(jī)端口的帶寬可以根據(jù)需要自動(dòng)調(diào)整成10M或100M。傳統(tǒng)以太網(wǎng)向快速以太網(wǎng)遷移需求背景：高帶寬應(yīng)用與高速局域網(wǎng)主干對(duì)以太網(wǎng)技術(shù)的再次擴(kuò)展，數(shù)據(jù)傳輸速率提高至1000Mbps即1Gbps，也稱(chēng)吉比特以太網(wǎng)。標(biāo)準(zhǔn)包括支持光纖傳輸?shù)腎EEE802.3Z和支持銅纜傳輸?shù)腎EEE802.3ab。千兆以太網(wǎng)概述在MAC子層采用與以太網(wǎng)相同的幀結(jié)構(gòu)，最小幀長(zhǎng)為64字節(jié)，最大幀為1518字節(jié)。保留傳統(tǒng)以太網(wǎng)的流量控制和鏈路管理方式。支持全雙工與半雙工兩種介質(zhì)訪問(wèn)方式。向下與傳統(tǒng)以太網(wǎng)和快速以太網(wǎng)完全兼容。在千兆以太網(wǎng)的物理層，定義了四個(gè)物理層標(biāo)準(zhǔn)。1000Base-SX、1000Base-LX、1000Base-CX、1000Base-T。支持星型拓?fù)洹Ｇд滓蕴W(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)需求背景：帶寬、傳輸距離及適用范圍能否有所突破以適應(yīng)高帶寬應(yīng)用的需求？2002年正式發(fā)布802.3ae10GE標(biāo)準(zhǔn)。再度擴(kuò)展了以太網(wǎng)的帶寬和傳輸距離。使以太網(wǎng)從局域網(wǎng)領(lǐng)域向城域網(wǎng)領(lǐng)域滲透。萬(wàn)兆以太網(wǎng)概述物理層只支持光纖作為傳輸介質(zhì)。物理層包括四個(gè)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：10GBASE-X、10GBASE-R、10GBASE-W、10GBASE-T。只支持全雙工方式，不再采用CSMA/CD機(jī)制。繼承了802.3以太網(wǎng)的幀格式和最大/最小幀長(zhǎng)度，從而能充分兼容已有的以太網(wǎng)技術(shù)。萬(wàn)兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)本章以構(gòu)建小型局域網(wǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)常用的傳輸介質(zhì)以及硬件設(shè)備、局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、IP地址的作用以及分類(lèi)等知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)小型局域網(wǎng)有全面的認(rèn)識(shí)并能夠組建小型局域網(wǎng)。本章主要內(nèi)容第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

局域網(wǎng)概述以太網(wǎng)技術(shù)CSMA/CD介質(zhì)訪問(wèn)技術(shù)共享網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與沖突共享網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是指網(wǎng)絡(luò)上的所有的設(shè)備通過(guò)一條公用的信道來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，又稱(chēng)廣播網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)同一時(shí)刻這些設(shè)備中的多個(gè)節(jié)點(diǎn)試圖發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生沖突（collision）。沖突會(huì)使其所涉及的各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生失敗。通常將可能發(fā)生沖突的所有設(shè)備和與之相關(guān)的共享介質(zhì)稱(chēng)為一個(gè)沖突域（collisiondomain）。介質(zhì)訪問(wèn)控制：解決共享或廣播網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)信道的使用產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，如何分配信道的使用權(quán)。在局域網(wǎng)中，特從數(shù)據(jù)鏈路層中分出介質(zhì)訪問(wèn)控制子層，用以完成信道分配或介質(zhì)訪問(wèn)控制功能。使網(wǎng)絡(luò)有更高的工作效率、可靠性和可擴(kuò)展性。局域網(wǎng)介質(zhì)訪問(wèn)控制爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議又稱(chēng)隨機(jī)型的介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議如CSMA/CD和CSMA/CA方式確定型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議又稱(chēng)有序的訪問(wèn)控制協(xié)議如Token（令牌）方式介質(zhì)訪問(wèn)控制類(lèi)型帶沖突檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)是以太網(wǎng)中所采用的介質(zhì)訪問(wèn)控制方法CSMA/CD包括了CS、MA、CD、沖突退避等機(jī)制CSMA/CD載波偵聽(tīng)“CS”是指網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)站點(diǎn)都具備一種對(duì)總線上所傳輸?shù)男盘?hào)或載波進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能；多路訪問(wèn)“MA”是指當(dāng)總線上的一個(gè)站點(diǎn)占用總線發(fā)送信號(hào)時(shí)，所有連接到同一總線上的其他站點(diǎn)都可以通過(guò)各自的接收器收聽(tīng)。CSMA的基本原理為先聽(tīng)后發(fā)發(fā)送節(jié)點(diǎn)如果需要發(fā)送數(shù)據(jù)幀，首先偵聽(tīng)共享信道上是否為忙狀態(tài)，如果信道忙，則發(fā)送節(jié)點(diǎn)需等待；如果信道空閑，發(fā)送節(jié)點(diǎn)可發(fā)送數(shù)據(jù)幀。CSMA一種可能是總線上兩個(gè)或兩個(gè)以上的節(jié)點(diǎn)同時(shí)開(kāi)始偵聽(tīng)信道發(fā)現(xiàn)信道為空閑，然后它們同時(shí)發(fā)送了數(shù)據(jù)幀，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖突。另一種可能就是一個(gè)較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)已經(jīng)發(fā)送了數(shù)據(jù)幀，但由于信號(hào)在介質(zhì)上傳輸?shù)难訒r(shí)，使得信號(hào)在未到達(dá)目的地時(shí)，另一個(gè)節(jié)點(diǎn)沒(méi)偵聽(tīng)到該信號(hào)，剛好發(fā)送了數(shù)據(jù)，也會(huì)產(chǎn)生沖突。沖突發(fā)生的可能原因節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)幀的同時(shí)，偵聽(tīng)信道上的信號(hào)，判斷是否發(fā)生沖突。（邊發(fā)邊聽(tīng)）如果一旦發(fā)現(xiàn)了沖突，則發(fā)送32比特長(zhǎng)度的沖突加強(qiáng)信號(hào)，通知連接到該信道的所有節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生了沖突，并停止傳輸。（沖突停止）但是數(shù)據(jù)還是要發(fā)送出去啊，怎么辦，采用二進(jìn)制指數(shù)后退算法，隨機(jī)延遲后重發(fā)。（延遲重發(fā)）沖突檢測(cè)“CD”歸納為：先聽(tīng)后發(fā)邊聽(tīng)邊發(fā)沖突停止延遲重發(fā)CSMA/CD工作原理又稱(chēng)令牌（Token）傳遞機(jī)制或許可證法；令牌是一種特殊的控制幀，用來(lái)控制各個(gè)節(jié)點(diǎn)介質(zhì)訪問(wèn)權(quán)限。令牌在環(huán)中沿固定方向逐站傳送，只有獲得令牌的節(jié)點(diǎn)才能啟動(dòng)幀的發(fā)送。令牌訪問(wèn)控制CSMA/CD爭(zhēng)用型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)不適合實(shí)時(shí)通信，無(wú)優(yōu)先級(jí)適于低負(fù)載環(huán)境，重負(fù)荷時(shí)，沖突增加IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)兩種介質(zhì)訪問(wèn)控制方式的比較Token確定型介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議復(fù)雜，需維護(hù)環(huán)適合實(shí)時(shí)通信，支持優(yōu)先級(jí)適于重負(fù)載環(huán)境，在重負(fù)載時(shí)，有良好的延遲特性和吞吐率IEEE802.5標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)本章以構(gòu)建小型局域網(wǎng)為目標(biāo)，重點(diǎn)介紹數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)、局域網(wǎng)常用的傳輸介質(zhì)以及硬件設(shè)備、局域網(wǎng)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、IP地址的作用以及分類(lèi)等知識(shí)點(diǎn)，使學(xué)生對(duì)小型局域網(wǎng)有全面的認(rèn)識(shí)并能夠組建小型局域網(wǎng)。本章主要內(nèi)容第2章構(gòu)建小型局域網(wǎng)2.4IP地址

IP地址的作用IP地址的組成IP地址的分類(lèi)本節(jié)教學(xué)要求掌握IP地址的作用掌握IP地址的組成掌握IP地址的分類(lèi)教學(xué)重點(diǎn)IP地址的作用、組成及分類(lèi)教學(xué)難點(diǎn)邏輯地址與物理地址的區(qū)別本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)IP地址的作用TCP/IP的網(wǎng)絡(luò)層用以標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)主機(jī)的邏輯地址。指定主機(jī)到互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)連接。與互聯(lián)網(wǎng)有多個(gè)物理連接的計(jì)算機(jī)具有多個(gè)IP地址。第二層地址是物理地址；采用靜態(tài)的編址模式：固化在網(wǎng)卡的硬件結(jié)構(gòu)中，如MAC地址。不隨主機(jī)或設(shè)備的移動(dòng)而改變。無(wú)法實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)尋址。物理地址與邏輯地址第三層地址是邏輯地址；可配置的編址模式：隨著設(shè)備所處網(wǎng)絡(luò)位置不同而變化的。設(shè)備移動(dòng)時(shí)，IP地址需要進(jìn)行相應(yīng)的改變?？蓪?shí)現(xiàn)跨網(wǎng)絡(luò)的源到目標(biāo)的主機(jī)尋址。IP地址的組成IPv4版本：IP地址的長(zhǎng)度為32位二進(jìn)制數(shù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)netid標(biāo)識(shí)該主機(jī)所在的網(wǎng)絡(luò)主機(jī)號(hào)hostid標(biāo)識(shí)該主機(jī)在相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中的序號(hào)采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示法。32位二進(jìn)制位，在形式上表示為4個(gè)8位組（Octet）；每一個(gè)8位組用一個(gè)十進(jìn)制數(shù)表示，中間用圓點(diǎn)隔開(kāi)。IP地址的表示形式對(duì)每一個(gè)8位組，從左到右的每一位，分別對(duì)應(yīng)于：128，64，32，16，8，4，2，18位組的最小值為二進(jìn)制數(shù)“00000000”，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)“0”8位組的最大值為二進(jìn)制數(shù)“11111111”，相當(dāng)于十進(jìn)制數(shù)“255”IP地址中的數(shù)制轉(zhuǎn)換00000000012810000000192110000002241110000024011110000248111110002521111110025411111110255111111112551111111112701111111630011111131000111111500001111700000111300000011100000001000000000IP地址中的數(shù)制轉(zhuǎn)換IP地址被分為A、B、C、D和E五類(lèi)。A、B、C類(lèi)被作為普通的主機(jī)地址；D類(lèi)用于提供網(wǎng)絡(luò)組播服務(wù)；E類(lèi)保留給實(shí)驗(yàn)和未來(lái)擴(kuò)充使用。IP地址的分類(lèi)第一個(gè)8位組中的首位取值為“0”第一個(gè)8位組表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)，后三個(gè)8位組表示主機(jī)號(hào)一共有27-2個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中至多有224-2即16,777,214個(gè)主機(jī)第一個(gè)8位組地址范圍（二進(jìn)制）：00000000-01111111即十進(jìn)制0-127（排除0和127，即1-126）A類(lèi)地址B類(lèi)地址第一個(gè)8位組中的前兩位為“10”前兩個(gè)8位組表示網(wǎng)絡(luò)號(hào)，后兩個(gè)8位組表示主機(jī)號(hào)一共有214個(gè)B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中至多有216-2即65534個(gè)主機(jī)第一個(gè)8位組地址范圍（二進(jìn)制）：10000000-10111111即十進(jìn)制128-191C類(lèi)地址第一個(gè)8位組中的前三位為“110”前三個(gè)8位組表示網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)，后一個(gè)8位組表示主機(jī)號(hào)一共有221=2097152個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)；每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中至多有28-2即254個(gè)主機(jī)第一個(gè)八位組地址范圍（二進(jìn)制）：11000000-11011111即十進(jìn)制192-223D類(lèi)地址和E類(lèi)地址D類(lèi)地址：多播地址，第一個(gè)8位組中的前四位取值為“1110”。第一個(gè)八位組取值范圍為224-239。E類(lèi)地址：留待后用，第一個(gè)8位組中的前五位取值為“11110”。第一個(gè)八位組取值范圍為240-247。IP地址分類(lèi)，既能適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模又具有一定的靈活性。常用的A、B、C3類(lèi)IP地址可以容納的網(wǎng)絡(luò)數(shù)和主機(jī)數(shù)總結(jié)如下表所示：IP地址分類(lèi)的優(yōu)越性特殊的IP地址之一：網(wǎng)絡(luò)地址具有一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和一個(gè)全“0”的主機(jī)號(hào)，代表一個(gè)特定的網(wǎng)絡(luò)。例如：113.0.0.0代表一個(gè)A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)128.100.0.0代表一個(gè)B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)202.93.120.0代表一個(gè)C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)IP地址為4的主機(jī)所處的網(wǎng)絡(luò)為，主機(jī)號(hào)為44。具有相同網(wǎng)絡(luò)號(hào)的主機(jī)被認(rèn)為位于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，可以直接相互通信；具有不同網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)的主機(jī)不能直接相互通信。特殊的IP地址之二：廣播地址廣播地址被用于給網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)。具有正常的網(wǎng)絡(luò)號(hào)，主機(jī)號(hào)部分為全“1”的IP地址代表一個(gè)在指定網(wǎng)絡(luò)中的廣播，也稱(chēng)為直接廣播地址。113.255.255.255：A類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中的廣播170.22.255.255：B類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中的廣播210.33.36.255：C類(lèi)網(wǎng)絡(luò)中的廣播55是有限廣播地址特殊的IP地址之三：回送地址網(wǎng)絡(luò)號(hào)為127、主機(jī)為任意值的地址被稱(chēng)為回送地址。用于向自身發(fā)送通信。用于網(wǎng)絡(luò)軟件測(cè)試以及本地進(jìn)程之間的網(wǎng)絡(luò)通信。舉例：ping測(cè)試本地IP組件能否正常工作以回送地址為目標(biāo)地址的分組不會(huì)被傳送到網(wǎng)絡(luò)上。特殊的IP地址之四：私有地址保留作為實(shí)現(xiàn)內(nèi)部IP網(wǎng)絡(luò)時(shí)所使用的地址資源。-55-55-55根據(jù)IP地址在互連網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中具有全局唯一性的約定，所有以私有地址為目標(biāo)地址的IP數(shù)據(jù)包都不能被路由至外面的因特網(wǎng)上。以私有地址作為邏輯標(biāo)識(shí)的主機(jī)若要訪問(wèn)外面的因特網(wǎng)，須采用網(wǎng)絡(luò)地址翻譯（networkaddresstranslation，簡(jiǎn)稱(chēng)NAT）或應(yīng)用代理（proxy）方式。使用私有地址的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)示例在每個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中，仍然必須設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，以確保網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)與接口的IP地址在所在網(wǎng)絡(luò)中具有唯一性。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理第3章構(gòu)建中型網(wǎng)絡(luò)本章以組建中型局域網(wǎng)為目標(biāo)，要求學(xué)生對(duì)中型網(wǎng)絡(luò)有較全面的認(rèn)識(shí)，了解沖突域和廣播域的概念、虛擬局域網(wǎng)的概念和作用、生成樹(shù)協(xié)議防止網(wǎng)絡(luò)廣播風(fēng)暴的方法，熟悉交換機(jī)的工作原理，掌握交換機(jī)的配置。本章主要內(nèi)容第3章構(gòu)建中型網(wǎng)絡(luò)3.1交換機(jī)

交換機(jī)基本功能交換機(jī)工作原理

沖突域與廣播域生成樹(shù)協(xié)議理解交換機(jī)的基本功能掌握交換機(jī)的工作原理理解沖突域與廣播域理解生成樹(shù)協(xié)議的作用及工作過(guò)程本節(jié)教學(xué)要求重點(diǎn)交換機(jī)的工作原理本節(jié)教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)交換機(jī)的功能工作在數(shù)據(jù)鏈路層的一種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)的互聯(lián)。主要功能包括：地址學(xué)習(xí)：交換機(jī)根據(jù)收到數(shù)據(jù)幀中的源MAC地址建立該地址同交換機(jī)端口的映射關(guān)系，并將其寫(xiě)入MAC地址與端口對(duì)應(yīng)表（該表簡(jiǎn)稱(chēng)為MAC地址表）中。轉(zhuǎn)發(fā)/過(guò)濾：交換機(jī)根據(jù)目的MAC地址，通過(guò)查看MAC地址表，決定轉(zhuǎn)發(fā)還是過(guò)濾。消除回路：當(dāng)交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)中存在冗余回路時(shí)，以太交換機(jī)通過(guò)生成樹(shù)協(xié)議避免回路的產(chǎn)生，同時(shí)允許存在后備路徑。每當(dāng)端口收到一個(gè)幀時(shí)，提取該幀的目的MAC地址；若為廣播幀，則向接收接口外的所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)。若目標(biāo)地址為單播地址，則與MAC地址表進(jìn)行匹配。若找到相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)，則按該項(xiàng)所提示的端口將幀轉(zhuǎn)發(fā)出去；若所提示端口等于接收端口，則不轉(zhuǎn)發(fā)并丟棄該幀；若不存在匹配的項(xiàng)，則向除接收端口外的所有其他端口轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)的工作原理MAC地址表的構(gòu)建與維護(hù)手工配置地址：網(wǎng)絡(luò)管理員將MAC地址與端口號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系一一添進(jìn)去，不靈活。動(dòng)態(tài)地址學(xué)習(xí)：動(dòng)態(tài)地址表項(xiàng)，存在老化時(shí)間。每從端口接收一個(gè)幀時(shí)，就檢查該幀中的源MAC地址；若MAC地址表數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)有關(guān)于該項(xiàng)的記錄，則更新該項(xiàng)的時(shí)間戳；否則，建立一個(gè)新的記錄。MAC地址表中的地址存在老化時(shí)間，若在老化時(shí)間內(nèi)某地址項(xiàng)未被更新過(guò)，則該地址會(huì)從表中被移去。老化時(shí)間是可以進(jìn)行調(diào)整的，即可配置的。交換機(jī)的每一個(gè)端口所連接的網(wǎng)段都是一個(gè)獨(dú)立的沖突域。交換機(jī)所連接的設(shè)備仍然在同一個(gè)廣播域內(nèi)，也就是說(shuō)，交換機(jī)不隔絕廣播（惟一的例外是在配有VLAN的環(huán)境中）。交換機(jī)基于MAC地址進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，因此說(shuō)交換機(jī)是工作在數(shù)據(jù)鏈路層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。交換機(jī)的特性沖突域——是連接在同一導(dǎo)線上的所有工作站的集合，或者說(shuō)是同一物理網(wǎng)段上所有節(jié)點(diǎn)的集合或以太網(wǎng)上競(jìng)爭(zhēng)同一帶寬的節(jié)點(diǎn)的集合。這個(gè)域代表了沖突在其中發(fā)生并傳播的區(qū)域，這個(gè)區(qū)域可以被認(rèn)為是共享段。用集線器或中繼器連接的所有節(jié)點(diǎn)被認(rèn)為是在同一個(gè)沖突域內(nèi)；而第二層設(shè)備（如網(wǎng)橋、交換機(jī)）和第三層設(shè)備（如路由器、三層交換機(jī)）都可以隔離沖突域。廣播域——是能夠接收同一個(gè)廣播消息的節(jié)點(diǎn)的集合。在該集合中，當(dāng)任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳輸一個(gè)廣播信息時(shí)，處于該廣播域的所有節(jié)點(diǎn)都能收到該廣播信息。