網(wǎng)絡(luò)知識講義

網(wǎng)絡(luò)知識講義一、初識網(wǎng)絡(luò)設(shè)備1.1雙絞線的制作：雙絞線的制作其實(shí)非常簡單，就是把雙絞線的4雙絞線的制作其實(shí)非常簡單，就是把雙絞線的4對8芯網(wǎng)線按一定規(guī)則插入到水晶頭中，所以這類網(wǎng)線的制作所需材料僅需雙絞線和水晶頭；所需工具也較簡單，通常僅需一把專用壓線鉗即可。直通線和交叉線1.2光纖通訊：光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。前香港中文大學(xué)校長高錕和GeorgeA.Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。光纖的特點(diǎn)：頻帶寬、損耗低、重量輕、抗干擾能力強(qiáng)、保真度高、工作性能可靠、成本不斷下降。光纖接收機(jī)：光纖收發(fā)器，是一種將短距離的雙絞線電信號和長距離的光信號進(jìn)行互換的以太網(wǎng)傳輸媒體轉(zhuǎn)換單元，在很多地方也被稱之為光電轉(zhuǎn)換器（FiberConverter）。且通常定位于寬帶城域網(wǎng)的接入層應(yīng)用；同時(shí)在幫助把光纖最后一公里線路連接到城域網(wǎng)和更外層的網(wǎng)絡(luò)上也發(fā)揮了巨大的作用。所謂光貓，是泛指將光以太信號轉(zhuǎn)換成其它協(xié)議信號的收發(fā)設(shè)備。光貓是光modem的俗稱，有著調(diào)制解調(diào)的作用。光貓也稱為單端口光端機(jī)，是針對特殊用戶環(huán)境而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，它利用一對光纖進(jìn)行單E1或單V.35或單10BaseT點(diǎn)到點(diǎn)式的光傳輸終端設(shè)備。該設(shè)備作為本地網(wǎng)的中繼傳輸設(shè)備，適用于基站的光纖終端傳輸設(shè)備以及租用線路設(shè)備。而對于多口的光端機(jī)一般會直稱作“光端機(jī)”，對單端口光端機(jī)一般使用于用戶端，工作類似常用的廣域網(wǎng)專線（電路）聯(lián)網(wǎng)用的基帶MODEM，和有稱作“光MODEM”、“光貓”、“光調(diào)制解調(diào)器”。1.3認(rèn)識網(wǎng)卡：網(wǎng)卡最終是要與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，所以也就必須有一個(gè)接口使網(wǎng)線通過它與其它計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來。不同的網(wǎng)絡(luò)接口適用于不同的網(wǎng)絡(luò)類型，目前常見的接口主要有以太網(wǎng)的RJ-45接口、細(xì)同軸電纜的BNC接口和粗同軸電AUI接口、FDDI接口、ATM接口等。RJ-45接口ATM接口BNC接口1.8無線網(wǎng)絡(luò)無線網(wǎng)絡(luò)常用標(biāo)準(zhǔn)有以下幾種：IEEE802.11a：使用5GHz頻段，傳輸速度54Mbps，與802.11b不兼容IEEE802.11b：使用2.4GHz頻段，傳輸速度11MbpsIEEE802.11g：使用2.4GHz頻段，傳輸速度主要有54Mbps、108Mbps，可向下兼容802.11bIEEE802.11n草案：使用2.4GHz頻段，傳輸速度可達(dá)300Mbps，目前標(biāo)準(zhǔn)尚為草案，但產(chǎn)品已層出不窮目前IEEE802.11b最常用，但I(xiàn)EEE802.11g更具下一代標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)力，802.11n也在快速發(fā)展中。淺談wifi：Wi-Fi原先是無線保真的縮寫，Wi-Fi的英文全稱為wirelessfidelity,在無線局域網(wǎng)的范疇是指“無線相容性認(rèn)證”，實(shí)質(zhì)上是一種商業(yè)認(rèn)證，同時(shí)也是一種無線聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，Wi-Fi俗稱無線寬帶。在Intel的強(qiáng)力支持下，WiFi已經(jīng)有了接班人。它就是全面兼容現(xiàn)有WiFi的WiMAX，對比于WiFi的802.11X標(biāo)準(zhǔn)，WiMAX就是802.16x。與前者相比，WiMAX具有更遠(yuǎn)的傳輸距離、更寬的頻段選擇以及更高的接入速度等等，預(yù)計(jì)會在未來幾年間成為無線網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主流標(biāo)準(zhǔn)。1.9思考與討論集線器、交換機(jī)、路由器、Modem的區(qū)別？二、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有以下四大類：（1）星型結(jié)構(gòu)（2）環(huán)型結(jié)構(gòu)（3）總線型結(jié)構(gòu)（4）星型和總線型結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)2.1星形結(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是符合令牌協(xié)議的高速局域網(wǎng)絡(luò)。它是以中央結(jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍結(jié)點(diǎn)連接起來的幅射式互連結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是符合令牌協(xié)議的高速局域網(wǎng)絡(luò)。它是以中央結(jié)點(diǎn)為中心，把若干外圍結(jié)點(diǎn)連接起來的幅射式互連結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：單點(diǎn)故障不影響全網(wǎng)，結(jié)構(gòu)簡單。增刪節(jié)點(diǎn)及維護(hù)管理容易；故障隔離和檢測容易，延遲時(shí)間較短。缺點(diǎn)：成本較高，資源利用率低；網(wǎng)絡(luò)性能過于依賴中心節(jié)點(diǎn)。2.2環(huán)形結(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路,環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)通過點(diǎn)到點(diǎn)通信線路連接成閉合環(huán)路,數(shù)據(jù)將沿一個(gè)方向逐站傳送，每個(gè)結(jié)點(diǎn)的地位和作用相同，且每個(gè)結(jié)點(diǎn)都能獲得執(zhí)行控制權(quán)。環(huán)型結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)是每個(gè)節(jié)點(diǎn)用戶都與兩個(gè)相鄰節(jié)點(diǎn)用戶相連。優(yōu)點(diǎn)：簡化路徑選擇控制，傳輸延遲固定,實(shí)時(shí)性強(qiáng),可靠性高。缺點(diǎn)：節(jié)點(diǎn)過多時(shí),影響傳輸效率。環(huán)某處斷開會導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的失效，節(jié)點(diǎn)的加入和撤出過程復(fù)雜。2.3總線型結(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指所有結(jié)點(diǎn)共享一根傳輸總線,所有的站點(diǎn)都通過硬件接口連接在這根傳輸線上。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉、安裝使用方便。缺點(diǎn)：故障診斷和隔離比較困難。2.4淺談局域網(wǎng)局域網(wǎng)技術(shù)是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域中一個(gè)重要分支。人們對信息交流、資源共享和寬帶網(wǎng)的需求，推動(dòng)著局域網(wǎng)的高速發(fā)展。其中,以太網(wǎng)是最典型的代表,它的發(fā)展最為迅速，應(yīng)用最為廣泛,是學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。局域網(wǎng)技術(shù)是在遠(yuǎn)程分組交換通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。1973年，Metcalfe和DavidBoggs將“AltoAloha”改名為“以太網(wǎng)”，由此，Ethernet網(wǎng)絡(luò)便誕生了。2.4.1局域網(wǎng)的性能決定局域網(wǎng)特性的主要技術(shù)有3個(gè)方面：連接各種設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方法。⑴拓?fù)浣Y(jié)構(gòu):局域網(wǎng)及城域網(wǎng)的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型、環(huán)型、總線型和樹型結(jié)構(gòu)等。⑵傳輸介質(zhì)：同軸電纜、雙絞線、光纖、電磁波等。對于不便使用有線介質(zhì)的場合，可以采用微波、衛(wèi)星、紅外線等作為局域網(wǎng)的傳輸介質(zhì)，已獲得廣泛應(yīng)用的無線局域網(wǎng)就是其典型例子。⑶介質(zhì)訪問控制方法：也稱為網(wǎng)絡(luò)的訪問控制方式,是指網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)之間的信息通過介質(zhì)傳輸時(shí)如何控制、如何合理完成對傳輸信道的分配、如何避免沖突,同時(shí),又使網(wǎng)絡(luò)有最高的工作效率及高可靠性等。 局域網(wǎng)的特點(diǎn)：地域范圍小、誤碼率低、傳輸延時(shí)小、傳輸速率高、支持多種傳輸介質(zhì)。2.4.2局域網(wǎng)的基本類型局域網(wǎng)有多種類型,如果按照網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)接方式不同,可分為共享式局域網(wǎng)和交換式局域網(wǎng)兩種，如圖所示。局域網(wǎng)的參考模型局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)只包含了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)只包含了數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，其中數(shù)據(jù)鏈路層又分為邏輯鏈路控制和介質(zhì)訪問控制兩個(gè)子層。1980年2月，電器和電子工程師協(xié)會(IEEE)成立了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)委員會,專門從事局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)化工作,并制訂了IEEE802標(biāo)準(zhǔn)。IEEE802系列標(biāo)準(zhǔn)之間的內(nèi)部關(guān)系如圖所示。三、網(wǎng)絡(luò)名詞解釋3.1MAC地址(物理地址)是識別設(shè)備唯一性的最有效標(biāo)識，MAC在設(shè)備出廠時(shí)確定，且用戶無法手動(dòng)修改該信息，在網(wǎng)絡(luò)底層的物理傳輸過程中，是通過物理地址來識別主機(jī)的，每臺設(shè)備出廠時(shí)都會有一個(gè)唯一的MAC地址，該地址一般格式為44：45：53：54：00：00。在應(yīng)用層使用IP地址通信時(shí)，底層都會先請求網(wǎng)絡(luò)上的所有IP與MAC對應(yīng)信息，當(dāng)獲取該信息后，才知道該IP也就是目標(biāo)對象是誰，這就好比當(dāng)我們拿到一個(gè)身份證號，必須要先查詢一下，才知道這個(gè)身份證號對應(yīng)的人是誰。3.2IP地址是一種在Internet上的給主機(jī)編址的方式，也稱為網(wǎng)際協(xié)議地址。由32位二進(jìn)制數(shù)組成，為便于使用方便，常以XXX.XXX.XXX.XXX形式表現(xiàn)，每組XXX代表小于等于255的10進(jìn)制數(shù)。例如。Internet中，IP地址是唯一的。目前IP技術(shù)可能使用的IP地址最多只有約42億個(gè)。A類網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)號為1個(gè)字節(jié)，定義最高比特為0，余下7比特為網(wǎng)絡(luò)號，主機(jī)號則有24比特編址。用于超大型的網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有16777216（224）臺主機(jī)（邊緣號碼如全“0”或全“1”的主機(jī)有特殊含義，這里沒有考慮），全世界總共有128（27）個(gè)B類網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)號為2字節(jié)，定義最高比特為10，余下14比特為網(wǎng)絡(luò)號，主機(jī)號則可有16比特編址。B類網(wǎng)是中型規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，總共有16384（214）個(gè)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有65536（216）臺主機(jī)（同樣忽略邊緣號碼），也已經(jīng)被瓜分完了。C類網(wǎng)：網(wǎng)絡(luò)號為3字節(jié)，定義最高三比特為110，余下21比特為網(wǎng)絡(luò)號，主機(jī)號僅有8比特編址。C類地址適用的就是較小規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)了，總共有2097152（221）個(gè)網(wǎng)絡(luò)號碼，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)有256（28）臺主機(jī)（同樣忽略邊緣號碼）。D類網(wǎng)：不分網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號，定義最高四比特為1110，表示一個(gè)多播地址，即多目的地傳輸，可用來識別一組主機(jī)。3.3子網(wǎng)掩碼互聯(lián)網(wǎng)是由許多小型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)上都有許多主機(jī)，這樣便構(gòu)成了一個(gè)有層次的結(jié)構(gòu)。IP地址在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮到地址分配的層次特點(diǎn)，將每個(gè)IP地址都分割成網(wǎng)絡(luò)號和主機(jī)號兩部分，以便于IP地址的尋址操作。子網(wǎng)掩碼不能單獨(dú)存在，它必須結(jié)合IP地址一起使用。子網(wǎng)掩碼只有一個(gè)作用，就是將某個(gè)IP地址劃分成網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址兩部分。子網(wǎng)掩碼的設(shè)定必須遵循一定的規(guī)則。與IP地址相同，子網(wǎng)掩碼的長度也是32位，左邊是網(wǎng)絡(luò)位，用二進(jìn)制數(shù)字“1”表示；右邊是主機(jī)位，用二進(jìn)制數(shù)字“0”表示。只有通過子網(wǎng)掩碼，才能表明一臺主機(jī)所在的子網(wǎng)與其他子網(wǎng)的關(guān)系，使網(wǎng)絡(luò)正常工作。3.4網(wǎng)關(guān)地址顧名思義，網(wǎng)關(guān)（Gateway）就是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的“關(guān)口”。網(wǎng)關(guān)實(shí)質(zhì)上是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)通向其他網(wǎng)絡(luò)的IP地址。比如有網(wǎng)絡(luò)A和網(wǎng)絡(luò)B，網(wǎng)絡(luò)A的IP地址范圍為“~192.168.1.254”，子網(wǎng)掩碼為；網(wǎng)絡(luò)B的IP地址范圍為“~54”，子網(wǎng)掩碼為。在沒有路由器的情況下，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間是不能進(jìn)行TCP/IP通信的，即使是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接在同一臺交換機(jī)（或集線器）上，底層也會根據(jù)子網(wǎng)掩碼（）判定兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)處在不同的網(wǎng)絡(luò)里。而要實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的通信，則必須通過網(wǎng)關(guān)。如果網(wǎng)絡(luò)A中的主機(jī)發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的目的主機(jī)不在本地網(wǎng)絡(luò)中，就把數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給它自己的網(wǎng)關(guān)，再由網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)絡(luò)B的網(wǎng)關(guān)再轉(zhuǎn)發(fā)給網(wǎng)絡(luò)B的某個(gè)主機(jī)。網(wǎng)絡(luò)B向網(wǎng)絡(luò)只有設(shè)置好網(wǎng)關(guān)的IP地址，才能實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)絡(luò)之間的相互通信，網(wǎng)關(guān)的IP地址是具有路由功能的設(shè)備的IP地址。3.5端口端口是一個(gè)邏輯意義上的概念，我們可以將端口看作是一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?，?dāng)我們需要讓A與B傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，必須將A與B建立起一個(gè)連接通道，數(shù)據(jù)將在這個(gè)通道上進(jìn)行傳輸，而為了區(qū)分連接的通道，我們用端口標(biāo)識它們。3.6NAT主要使用于將局域網(wǎng)地址的設(shè)備端口映射到廣域網(wǎng)地址的設(shè)備端口上，使得局域網(wǎng)設(shè)備的端口可以接收廣域網(wǎng)發(fā)送進(jìn)來的數(shù)據(jù)。拿上面端口的例子，如果A與B不在一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)，此時(shí)B要將數(shù)據(jù)發(fā)送到A的端口：80，首先，A是局域網(wǎng)設(shè)備，它只擁有局域網(wǎng)地址，而連接A的NAT設(shè)備（如路由器）才具有廣域網(wǎng)地址，故B只能先將數(shù)據(jù)發(fā)送到連接A的NAT設(shè)備的某端口，如81，然后為了讓連接A的NAT設(shè)備知道數(shù)據(jù)要發(fā)送到A的端口：80，則必須在NAT設(shè)備建立一個(gè)NAT轉(zhuǎn)換信息，表示將NAT設(shè)備的端口81上收到的所有數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)給自己局域網(wǎng)內(nèi)A的端口80，這樣，A就可以從自己的80端口收到B從廣域網(wǎng)發(fā)過來的數(shù)據(jù)。四、網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)經(jīng)過40多年的發(fā)展,使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為一個(gè)海量、多樣化的復(fù)雜系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)需要解決很多復(fù)雜的技術(shù)問題:支持多種通信介質(zhì);支持多廠商和異種機(jī)互聯(lián);支持人機(jī)接口等。4.1體系結(jié)構(gòu)的形成網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是為了完成計(jì)算機(jī)間的協(xié)同工作，把計(jì)算機(jī)間互連的功能劃分成具有明確定義的層次，規(guī)定了同層次進(jìn)程通信的協(xié)議及相鄰層之間的接口服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是網(wǎng)絡(luò)各層及其協(xié)議的集合,所研究的是層次結(jié)構(gòu)及其通信規(guī)則的約定。網(wǎng)絡(luò)層次概念計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是將獨(dú)立的計(jì)算機(jī)及其終端設(shè)備等實(shí)體通過通信線路連接起來的復(fù)雜系統(tǒng)。為了實(shí)現(xiàn)彼此間的通信，采用的基本方法是針對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所執(zhí)行的各種功能，設(shè)計(jì)出一種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層次模型，這個(gè)層次模型包括兩個(gè)方面的內(nèi)容：①將網(wǎng)絡(luò)功能分解為許多層次,在每個(gè)功能層次中，通信雙方必須共同遵守許多約定和規(guī)程，以免混亂。②層次之間逐層過渡，前一層次做好進(jìn)入下一層次的準(zhǔn)備工作。這個(gè)層次之間逐層過渡可以用硬件來完成,也可以采用軟件方式實(shí)現(xiàn)。采用層次結(jié)構(gòu)的目的是使各廠家在研制計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)由一個(gè)共同遵守的標(biāo)準(zhǔn)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)＝｛系統(tǒng)、實(shí)體、層次、協(xié)議｝系統(tǒng)：是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的系統(tǒng)通常是包括一個(gè)或多個(gè)實(shí)體的具有信息處理和通信功能的物理整體。實(shí)體：在網(wǎng)絡(luò)分層體系結(jié)構(gòu)中，每一層都由一些實(shí)體組成。在一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,能完成某一特定功能的進(jìn)程或程序都可成為一個(gè)邏輯實(shí)體。層次：是人們對復(fù)雜問題的一種處理方法。通常將系統(tǒng)中能提供某種或某類型服務(wù)功能的邏輯構(gòu)造稱為層次。協(xié)議：是指兩個(gè)實(shí)體間完成通信或服務(wù)所必須遵循的規(guī)則和約定。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)和維護(hù)，各層之間相互獨(dú)立，靈活性好。4.2開放系統(tǒng)互聯(lián)4.2.1基本概念OSI是OpenSystemInterconnection的縮寫，意為開放式系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。在OSI出現(xiàn)之前，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中存在眾多的體系結(jié)構(gòu)，其中以IBM公司的SNA和DEC公司的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)最為著名。為了解決不同體系結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)問題,國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(注意不要與OSI搞混）于1981年制定了開放系統(tǒng)互連參考模型。OSI/RM標(biāo)準(zhǔn)為連接分布式應(yīng)用處理的“開放”系統(tǒng)提供了基礎(chǔ),“開放”這個(gè)詞表示能使任何兩個(gè)遵守參考模型和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)都具備互聯(lián)的能力。4.2.2層次結(jié)構(gòu)模型OSI/RM整個(gè)網(wǎng)絡(luò)按照功能劃分成7個(gè)層次，如圖所示。4.2.3層間通信關(guān)系OSI/RM的最高層為應(yīng)用層，面向用戶提供應(yīng)用服務(wù)；最低層為物理層，連接通信媒體實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。層與層之間的聯(lián)系是通過各層之間的接口來進(jìn)行的，上層通過接口向下層提出服務(wù)請求，而下層通過接口向上層提供服務(wù)。兩個(gè)用戶計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí),除物理層之外,其余各對等層之間均不存在直接的通信關(guān)系，而是通過各對等層的協(xié)議來進(jìn)行通信。比如，兩個(gè)對等的網(wǎng)絡(luò)層使用網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議通信，只有兩個(gè)物理層之間才通過媒體進(jìn)行真正的數(shù)據(jù)通信。在實(shí)際中。當(dāng)兩個(gè)通信實(shí)體通過一個(gè)通信子網(wǎng)進(jìn)行通信時(shí)，必然會經(jīng)過一些中間結(jié)點(diǎn)。一般來說，通信子網(wǎng)的結(jié)點(diǎn)只涉及到低3層的結(jié)構(gòu)。4.2.4各層關(guān)系定義了為建立、維護(hù)和拆除物理鏈路所需的機(jī)械的、電氣的、功能的和規(guī)程的特性，其作用是使原始的數(shù)據(jù)比特流能在物理媒體上傳輸。具體涉及接插件的規(guī)格、“0”、“1”信號的電平表示、收發(fā)雙方的協(xié)調(diào)等內(nèi)容。比特流被組織成數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議數(shù)據(jù)單元(幀)進(jìn)行傳輸，實(shí)現(xiàn)二進(jìn)制正確的傳輸。將不可靠的物理鏈路改造成對網(wǎng)絡(luò)層來說無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)鏈路。數(shù)據(jù)鏈路層還要協(xié)調(diào)收發(fā)雙方的數(shù)據(jù)傳輸速率，即進(jìn)行流量控制，以防止接收方因來不及處理發(fā)送方來的高速數(shù)據(jù)而導(dǎo)致緩沖器溢出及線路阻塞。數(shù)據(jù)以網(wǎng)絡(luò)協(xié)議數(shù)據(jù)單元(分組)為單位進(jìn)行傳輸。主要解決如何使數(shù)據(jù)分組跨越各個(gè)子網(wǎng)從源地址傳送到目的地址的問題，這就需要在通信子網(wǎng)中進(jìn)行路由選擇。另外，為避免通信子網(wǎng)中出現(xiàn)過多的分組而造成網(wǎng)絡(luò)阻塞，需要對流入的分組數(shù)量進(jìn)行控制。當(dāng)分組要跨越多個(gè)通信子網(wǎng)才能到達(dá)目的地時(shí)，還要解決網(wǎng)際互連的問題。傳輸層的主要任務(wù)是完成同處于資源子網(wǎng)中的源主機(jī)和目的主機(jī)之間的連接和數(shù)據(jù)傳輸，具體功能是：①為高層數(shù)據(jù)傳輸建立、維護(hù)和拆除傳輸連接，實(shí)現(xiàn)透明的端到端數(shù)據(jù)傳送。②提供端到端的錯(cuò)誤恢復(fù)和流量控制。③信息分段與合并，將高層傳遞的大段數(shù)據(jù)分段形成傳輸層報(bào)文。④考慮復(fù)用多條網(wǎng)絡(luò)連接，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?。傳輸層主要關(guān)心的問題是建立、維護(hù)和中斷虛電路、傳輸差錯(cuò)校驗(yàn)和恢復(fù)以及信息流量控制等。它提供“面向連接”（虛電路）和“無連接”（數(shù)據(jù)報(bào)）兩種服務(wù)。會話層的主要任務(wù)是實(shí)現(xiàn)會話進(jìn)程間通信的管理和同步,允許不同機(jī)器上的用戶建立會話關(guān)系，允許進(jìn)行類似傳輸層的普通數(shù)據(jù)的傳輸。會話層的具體功能是：①提供進(jìn)程間會話連接的建立、維持和中止功能，可以提供單方向會話或雙向同時(shí)進(jìn)行會話。②在數(shù)據(jù)流中插入適當(dāng)?shù)耐近c(diǎn)，當(dāng)發(fā)生差錯(cuò)時(shí)，可以從同步點(diǎn)重新進(jìn)行會話，而不需要重新發(fā)送全部數(shù)據(jù)。表示層的主要任務(wù)是完成語法格式轉(zhuǎn)換，在計(jì)算機(jī)所處理的數(shù)據(jù)格式與網(wǎng)絡(luò)傳輸所需要的數(shù)據(jù)格式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。表示層的具體功能是：①語法變換。表示層接收到應(yīng)用層傳遞過來的以某種語法形式表示的數(shù)據(jù)之后，將其轉(zhuǎn)變?yōu)檫m合在網(wǎng)絡(luò)實(shí)體之間傳送的以公共語法表示的數(shù)據(jù)。具體包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換;字符集轉(zhuǎn)換；圖形、文字、聲音的表示；數(shù)據(jù)壓縮與恢復(fù);數(shù)據(jù)加密與解密；協(xié)議轉(zhuǎn)換等。②選擇并與接收方確認(rèn)采用的公共語法類型。③表示層對等實(shí)體之間連接的建立、數(shù)據(jù)傳輸和連接釋放。應(yīng)用層是OSI模型的最高層,是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與用戶之間的界面，由若干個(gè)應(yīng)用進(jìn)程(或程序)組成，包括電子郵件、目錄服務(wù)、文件傳輸?shù)葢?yīng)用程序。OSI提供的常用應(yīng)用服務(wù)有：①目錄服務(wù)。記錄網(wǎng)絡(luò)對象的各種信息，提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)對象名字到網(wǎng)絡(luò)地址之間的轉(zhuǎn)換和查詢功能。②電子郵件。提供不同用戶間的信件傳遞服務(wù)，自動(dòng)為用戶建立郵箱來管理信件。③文件傳輸。包括文件傳送、文件存取訪問和文件管理功能。④作業(yè)傳送和操作。將作業(yè)從一個(gè)開放系統(tǒng)傳送到另一個(gè)開放系統(tǒng)去執(zhí)行；對作業(yè)所需的輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行定義；將作業(yè)的結(jié)果輸出到任意系統(tǒng)；對作業(yè)進(jìn)行監(jiān)控等。⑤虛擬終端。將各種類型實(shí)標(biāo)終端的功能一般化、標(biāo)準(zhǔn)化后得到的終端類型。七層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及相關(guān)協(xié)議圖解4.2.5數(shù)據(jù)傳輸單元在OSI/RM中,被傳送的信息稱為協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PDU)，由數(shù)據(jù)服務(wù)單元和控制信息單元組成。⑴服務(wù)數(shù)據(jù)單元(ServiceDataUnit，SDU)：用戶數(shù)據(jù)，是上一層傳下來的數(shù)據(jù)單元。⑵協(xié)議控制信息(ProtocolControlInformation，PCI）:本層的控制信息，用來協(xié)調(diào)本層對等實(shí)體之間的通信。PDU、PCI和ICI共同組成了接口數(shù)據(jù)單元（InterfaceDataUnit，IDU）。下層接收到IDU后，從IDU中去掉ICI,這時(shí)的數(shù)據(jù)包被稱為服務(wù)數(shù)據(jù)單元（ServiceDataUnit，SDU）；隨著SDU一層層向下傳送,每一層都要加入自己的信息。當(dāng)SDU較長時(shí),要分成幾段,每段加上本層的控制信息,構(gòu)成多個(gè)PDU。數(shù)據(jù)傳輸過程4.3TCP/IP參考模型TCP/IP協(xié)議的起源：美國國防部高級研究計(jì)劃局(ARPA)從20世紀(jì)60年代開始致力于研究不同類型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間的相互聯(lián)接問題,并成功開發(fā)出了著名的傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議（TCP/IP）協(xié)議。TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)（1）開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)：可以免費(fèi)使用，并且獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件與操作系統(tǒng)。（2）獨(dú)立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件：可以運(yùn)行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng),更適用于互聯(lián)網(wǎng)中。（3）統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案：使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的IP地址。（4）標(biāo)準(zhǔn)化的高層協(xié)議：可以提供多種可靠的用戶服務(wù)。4.3.1結(jié)構(gòu)模型TCP/IP參考模型分為四層：應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP參考模型分為四層：應(yīng)用層、傳輸層、互聯(lián)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。TCP/IP的結(jié)構(gòu)與OSI結(jié)構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系如圖所示。4.3.2TCP/IP各層的功能4.3.3TCP/IP協(xié)議棧1969年美國國防部高級研究計(jì)劃局（ARPA）按照層次結(jié)構(gòu)思想進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模塊化研究，開發(fā)了一組從上到下單向依賴關(guān)系的協(xié)議棧（ProtocolStack），也叫做協(xié)議族。4.4TCP/IP與OSI/RM的比較OSI參考模型和TCP/IP參考模型有很多相似之處：它們都是基于獨(dú)立的協(xié)議棧的概念，而且各層的功能大體相似。共同點(diǎn)：基于一種協(xié)議、各協(xié)議層功能相似、實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)互聯(lián)、國際通信標(biāo)準(zhǔn)、兩種通信機(jī)制；不同點(diǎn)：層數(shù)和層間調(diào)用關(guān)系不同、最初設(shè)計(jì)的差別、對可靠性要求的差別、效率和性能上的差別、市場應(yīng)用和支持的差別、模型設(shè)計(jì)的差別。4.5IP地址與域名在日常生活中，通信雙方借助于彼此的地址和郵政編碼進(jìn)行信件的傳遞。Internet中的計(jì)算機(jī)通信與此相類似，網(wǎng)絡(luò)中的每臺計(jì)算機(jī)都有一個(gè)網(wǎng)絡(luò)地址，發(fā)送方在要傳送的信息上寫上接收方計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址信息才能通過網(wǎng)絡(luò)傳遞到接收方?；赥CP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，連接在網(wǎng)絡(luò)上的每臺計(jì)算機(jī)與設(shè)備都被稱為“主機(jī)”,主機(jī)之間的溝通是通過IP地址、子網(wǎng)掩碼和IP路由交換這三個(gè)“橋梁”實(shí)現(xiàn)的。4.5.1IP地址的概念在Internet網(wǎng)上，每臺主機(jī)、終端、服務(wù)器、以及路由器都有自己的IP地址，這個(gè)IP地址是全球唯一的，用于標(biāo)識該機(jī)在Internet網(wǎng)中的位置。IP地址與IP地址的分類如下圖所示。IP地址分為A類、B類、C類、D類和E類共五類。4.5.2子網(wǎng)技術(shù)雖然網(wǎng)絡(luò)地址類別的劃分為信息傳遞帶來了許多方便,但也帶來了一些問題，比如有的單位雖然獲取了一個(gè)A類地址,但永遠(yuǎn)不會有16777214臺主機(jī),這說明IP地址的設(shè)計(jì)不盡合理。據(jù)統(tǒng)計(jì)，有超過半數(shù)的B類地址所連接的主機(jī)不到50臺，而一個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)卻可以容納65534臺主機(jī),這就意味著有6萬多個(gè)IP地址被浪費(fèi)掉了。這種不合理的地址方案一方面造成了極大的地址浪費(fèi)，另一方面又使IP地址緊缺。為此，將網(wǎng)絡(luò)按照一定的原則劃分為不同的部分，每一部分都是一個(gè)獨(dú)立的邏輯網(wǎng)絡(luò),我們將其稱為子網(wǎng)(subnetwork)。 子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼能分出IP地址中哪些位是網(wǎng)絡(luò)ID，哪些位是主機(jī)ID。通過它和IP地址進(jìn)行按位“邏輯與（AND）”運(yùn)算,可以屏蔽掉IP地址中的主機(jī)部分，得到IP地址的網(wǎng)絡(luò)ID。子網(wǎng)掩碼的另一個(gè)作用是將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)ID再劃分為若干個(gè)子網(wǎng)，以解決網(wǎng)絡(luò)地址不夠的問題。IP路由交換同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的主機(jī)可以直接相互通信，而不同網(wǎng)絡(luò)區(qū)域內(nèi)的主機(jī)則無法直接相互通信，必須通過IP路由器進(jìn)行中轉(zhuǎn)。兩個(gè)使用TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)之間的連接通常依靠IP路由器來完成。例如，利用路由器X和路由器Y來連接甲、乙兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)如圖所示。4.5.3域名系統(tǒng)Internet采用了一套和IP地址對應(yīng)的地址表示方法，稱為域名系統(tǒng)(DNS)。DNS使用與主機(jī)位置、作用、行業(yè)有關(guān)的一組字符來表示IP地址，這組字符類似于英文縮寫或漢語拼音。Internet的域名系統(tǒng)和IP地址一樣,采用典型的層次結(jié)構(gòu)，每一層由域或標(biāo)號組成，其結(jié)構(gòu)如下表所示。域名分配域名的層次結(jié)構(gòu)給域名的管理帶來了方便，每一部分授權(quán)給某個(gè)機(jī)構(gòu)管理，授權(quán)機(jī)構(gòu)可以將其所管轄的名字空間進(jìn)一步劃分，最后形成樹形的層次結(jié)構(gòu)，如圖所示。DNS服務(wù)用戶使用域名訪問Internet上的主機(jī)時(shí),需要通過提供域名服務(wù)的DNS服務(wù)器將域名解析（轉(zhuǎn)換）成對應(yīng)的IP地址。域名管理域名地址由國際組織網(wǎng)絡(luò)信息中心（NIC）集中管理,統(tǒng)一分配。各級域名的管理權(quán)授予相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，各管理機(jī)構(gòu)可以將管轄內(nèi)的各域進(jìn)一步劃分成若干個(gè)子域管理權(quán)再授予相應(yīng)的子機(jī)構(gòu)，以完成所屬主機(jī)名和主機(jī)IP地址的管理。目前全世界共有三個(gè)這樣的網(wǎng)絡(luò)信息中心：InterNIC：負(fù)責(zé)美國及其它地區(qū)。ENIC：負(fù)責(zé)歐洲地區(qū)。APNIC：負(fù)責(zé)亞太地區(qū)。亞太地區(qū)的地址分配權(quán)在亞太地區(qū)網(wǎng)絡(luò)信息中心(APNIC),其總部設(shè)在日本東京大學(xué)。申請時(shí)要考慮申請哪一類IP地址,然后向國內(nèi)的代理機(jī)構(gòu)提出，現(xiàn)在申請到的IP地址大多為C類地址。 IPV4的替代者IPV6 IPv6在技術(shù)上做了許多改進(jìn),它具有以下5個(gè)方面的特點(diǎn)： 地址自動(dòng)設(shè)定、提高了路由器的轉(zhuǎn)發(fā)效率、增加了安全認(rèn)證機(jī)制、增強(qiáng)組播以及對流的支持、擴(kuò)大了地址空間。五、常用的網(wǎng)絡(luò)工具及命令telnet是一個(gè)遠(yuǎn)程管理工具，使用它我們可以登錄到設(shè)備上進(jìn)行一些遠(yuǎn)程操作，如查看設(shè)備文件，執(zhí)行程序等。默認(rèn)telnet服務(wù)器端口為23，如果端口不是23，即指定連接設(shè)備的端口，如：telnet設(shè)備IP地址port（telnet7125，連接設(shè)備的25端口）Ping是網(wǎng)絡(luò)探測工具，一般用于測試網(wǎng)絡(luò)是否通暢，比如我們想知道此設(shè)備與某IP地址設(shè)備是否能進(jìn)行通信，可以使用pingxxx.xxx.xxx.xxx（回車），來進(jìn)行探測；icmp_seq為確認(rèn)序號；icmp_seq為確認(rèn)序號；ttl為發(fā)送數(shù)據(jù)到達(dá)目的主機(jī)所經(jīng)過的轉(zhuǎn)發(fā)路徑；time為數(shù)據(jù)到達(dá)目的主機(jī)后，目的主機(jī)返回該信息所花費(fèi)的時(shí)間；若ping若ping探測網(wǎng)絡(luò)不通，則其它任何網(wǎng)絡(luò)通信基本上都無法工作，所以必須先保證該探測是成功的，才能繼續(xù)確定網(wǎng)絡(luò)工作能否成功完成；-c用于指定發(fā)送數(shù)據(jù)的次數(shù)；-s用于指定發(fā)送數(shù)據(jù)的長度大?。ㄗ罱K包長度大小會加上一個(gè)ICMP包頭8字節(jié)）；Ping的一些常見問題："RequestTimedOut"這個(gè)信息表示對方主機(jī)可以到達(dá)到TIMEOUT，這種情況通常是為對方拒絕接收你發(fā)給它的數(shù)據(jù)包造成數(shù)據(jù)包丟失。大多數(shù)的原因可能是對方裝有防火墻或已下線。"DestinationNetUnreachable"這個(gè)信息表示對方主機(jī)不存在或者沒有跟對方建立連接。這里要說明一下"destinationhostunreachable"和"timeout"的區(qū)別，如果所經(jīng)過的路由器的路由表中具有到達(dá)目標(biāo)的路由，而目標(biāo)因?yàn)槠渌虿豢傻竭_(dá)，這時(shí)候會出現(xiàn)"timeout"，如果路由表中連到達(dá)目標(biāo)的路由都沒有，那就會出現(xiàn)"destinationhostunreachable"。"BadIPaddress"這個(gè)信息表示你可能沒有連接到DNS服務(wù)器所以無法解析這個(gè)IP地址，也可能是IP地址不存在。"Sourcequenchreceived"信息比較特殊，它出現(xiàn)的機(jī)率很少。它表示對方或中途的服務(wù)器繁忙無法回應(yīng)。netstat 是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息查看工具，最常用于查看當(dāng)前設(shè)備與其它機(jī)器的連接信息，以及設(shè)備端口的狀態(tài)信息；使用命令：netstat(回車)，也可使用命令：netstate–a(回車)查看更多狀態(tài)。LISTEN：偵聽來自遠(yuǎn)方的TCPLISTEN：偵