計算機網(wǎng)絡講解

笫一講

一、計算機網(wǎng)絡的概述

（-）計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生卻發(fā)展

?第一代計算機網(wǎng)絡的誕生

?1946年產(chǎn)生第一臺數(shù)字計算機

?1954年收發(fā)器終端的產(chǎn)生

?60年代初，由多重線路控制器參與組成的網(wǎng)絡，被稱為第一代計算機網(wǎng)絡

?第二代計算機網(wǎng)絡的誕生

?1964年，Baran提出存儲轉(zhuǎn)發(fā)概念

?1966年，David提出分組概念

?1969年，DARPA的計算機分組交換網(wǎng)ARPANET投入運行

?1977年OSI參考模型的提出，標志著計算機網(wǎng)絡進入到第三個階段

（-）計算機網(wǎng)絡的定義

計算機網(wǎng)絡就是將分布在不同地理位置，具有獨立功能的多臺計算機，通過通信線路和通信設

備相互連接起來，進行數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)資源共享。

二、計算機網(wǎng)絡的分類

（-）網(wǎng)絡的分類

?計算機網(wǎng)絡按傳輸距離可分為三類：

局域網(wǎng)（LAN）

城域網(wǎng)（MAN）

廣域網(wǎng)（WAN）

?按工作方式可劃分為二類：

對等網(wǎng)（peer—to-peer）

客戶/服務器網(wǎng)（client/server）

（二）以太網(wǎng)

?以太網(wǎng)是在20世紀70年代研制開發(fā)的一種基帶局域網(wǎng)技術(shù)，使用同軸電纜作

為網(wǎng)絡媒體.采用載波多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）機制.數(shù)據(jù)傳輸速率達到

10MBPSo但是如今以太網(wǎng)更多的被用來指各種采用CSMA/CD技術(shù)的局域網(wǎng)。以太網(wǎng)的

幀格式與IP是一致的，特別適合于傳輸IP數(shù)據(jù)。以太網(wǎng)由于具有簡單方便、價格低、速

度高等。

?以太網(wǎng)絡的分類：

標準以太網(wǎng)

快速以太網(wǎng)

千兆以太網(wǎng)

?以太網(wǎng)命名方法：

N-信號一物理介質(zhì)

?N：以兆位為單位的數(shù)據(jù)速率，如10、100、1090

?信號：基帶還是寬帶

?物理介質(zhì)：標識介質(zhì)類型

例如：100BASE-TX

（三）網(wǎng)絡傳輸介質(zhì).光纖

?1000BASE-SX代表1000M傳輸速率，多模光纖，傳輸距離為550米。

?1000BASE-LX代表單模/多模接口，傳輸距離從550米-10千米。

?1000BASE-TX代表RJ45接口

（四）網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)?網(wǎng)線

?線序標準：

568A綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕

568B橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕

?線纜種類

交叉線相同設備類型接口使用

直連線不同設備類型接口使用

?智能MDI/MDIX

不需要知道電纜另一端為MDI還是MDIX設備兩種電纜（普通、交叉）都可連接交換機、

集線器或NIC設備。

消除由于電纜配錯引起的連接錯誤簡化10/100M網(wǎng)絡安裝維護，降低開銷。

（五）協(xié)議

?什么是協(xié)議？

為了使數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡上從源傳遞到目的地，網(wǎng)絡上所有設備需要“講”相同

的“語言”描述網(wǎng)絡通信中“語言”規(guī)范的一組規(guī)則就是協(xié)議

例如：兩個人交談，必須使用相同的語言

?數(shù)據(jù)通信協(xié)議的定義：

決定數(shù)據(jù)的格式和傳輸?shù)囊唤M規(guī)則或者一組慣例協(xié)議分層

（六）協(xié)議的分層

?網(wǎng)絡通信的過程很復雜

數(shù)據(jù)以電子信號的形式穿越介質(zhì)到達正確的計算機，然后轉(zhuǎn)換成最初的形式，

以便接收者能夠閱讀

為了降低網(wǎng)絡設計的豆雜性，將協(xié)議進行了分層設計

（七）服務與服務訪問點

?服務

?是網(wǎng)絡中各層向其相鄰上層提供的一組操作

?服務訪問點（SAP）

?N+1層實體是通過N層的SAP來使用N層所提供的服務

?SAP相當于相鄰層之間的接口

?服務類型：

面向連接的服務

?先建立連接再傳輸數(shù)據(jù)，之后再斷開連接

?數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)包不需要攜帶目的地址

?保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?/p>

無連接的服務

?不需要事先建立連接，直接發(fā)送數(shù)據(jù)

?每個報文都帶有完整的目的地址

?不保證報文傳輸?shù)目煽啃?/p>

郵局實例一加深理解協(xié)議與服務

?郵局對于寫信人來說是下層

?運輸部門是郵局的下層一一下層為上層提供服務

寫信人與收信人之間使用相同的語言

?郵局之間的約定一一同層次之間使用相同的協(xié)議

第二講

三、OSI參考模型

(-)OSI參考模型

?OSI參考模型：OpenSystemInterconnect開放系統(tǒng)互連參考模型

?OSI參考模型是由ISO(國際標準化組織)定義的網(wǎng)絡世界的法律！

?OSI模型每層都有自己的功能集

?層與層之間相互獨立又相互依靠

?上層依賴于下層，下層為上層提供服務

網(wǎng)絡設備傳輸數(shù)據(jù)的過程是按照OSI參考模型來運動的。

(-)各層間的聯(lián)系

?應用層

?應用層由協(xié)議構(gòu)成,作用主要是為應用程序提供芟口，從而使得應用程序能夠使用

網(wǎng)絡服務。

?應用層由協(xié)議構(gòu)成,作用主要是為應用程序提供透口，從而使得應用程序能夠使用

網(wǎng)絡服務。

?常見的應用層協(xié)議http、ftp、smtp>pop3>telnet>dns等

?表示層

?表示層的功能：

數(shù)據(jù)的編碼和解碼。

數(shù)據(jù)的加密和解密。

數(shù)據(jù)的壓縮和解壓縮。

?表示層是各節(jié)點應用程序、文件傳輸?shù)姆g官。

?加密解密實例：

我畫藍江水悠悠，

愛晚亭上楓葉愁。

秋月溶溶照佛寺，

香煙裊裊繞經(jīng)樓。

?會話層

?會話層的作用主要是建立、維護、管理應用程序之間的會話。

?會話層的責任主要有：對話控制、何步

?傳輸層

?傳輸層負責建立端到端的連接，負責數(shù)據(jù)在端到端之間的傳輸

?傳輸層通過端口號區(qū)分上層服務

?網(wǎng)絡層

?為網(wǎng)絡設備提供邏輯地址

?負責數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端

?負貢數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶胶娃D(zhuǎn)發(fā)

?數(shù)據(jù)鏈路層

?管理設備的MAC地址

?數(shù)據(jù)鏈路層決定數(shù)據(jù)通訊的機制，差錯檢測

?數(shù)據(jù)鏈路層的構(gòu)成

IEEE802.3以太網(wǎng)標準

?MAC層管理畫絡設備的物理地址，物理地址也被稱作MAC地址。

?LLC層主要負責對各種網(wǎng)絡協(xié)議進行封裝，使得協(xié)議能在物理線路上傳輸。

?EthernetII的幀格式

?物理層

?物理層的主要蚱用是負責二進制信號在物理線路上的傳輸。

?物理層是不提供數(shù)據(jù)的糾錯服務，但是能對數(shù)據(jù)的傳輸速度作一定的控制，并能監(jiān)

測數(shù)據(jù)的出錯率。

?在物理層傳輸電氣信號的載體我們稱之為位流或比特流.

（三）數(shù)據(jù)的封裝與解封裝過程

其實數(shù)據(jù)鏈路層是把網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)加上頭和尾形成幀再交付給物理層。這就是封

裝。

之所以要加上頭和尾是因為物理層只管電信號，必須要有一個特殊的電信號告訴物理層這是一

個幀的開始和結(jié)尾。

一般頭和尾的電信號是連續(xù)的10101010這樣的形式，當物理層接收到信號后，知道這是一

個幀來了，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后交付給數(shù)據(jù)鏈路層，數(shù)據(jù)鏈路層剝離頭和尾把數(shù)據(jù)交付給上面的網(wǎng)

絡層，這就是解封裝的過程。

其實網(wǎng)絡的七層結(jié)構(gòu)基本上都是封裝和解封裝的過程，上層數(shù)據(jù)下來的時候就給他

加特定的頭，相當于裝了人信封，就這樣一層層的裝下來。下層的數(shù)據(jù)送到上層就一層層的剝

離頭（信封），直到最后沒有信封得到最終的數(shù)據(jù)為止。

第三講

四、TCP/IP協(xié)議棧

（一）TCP/IP協(xié)議棧

?協(xié)議棧：利用一組協(xié)議完成OSI所實現(xiàn)的功能。

?TCP/IP協(xié)議棧：是一組由不同的協(xié)議組合在一遠構(gòu)成的協(xié)議棧。

（二）TCP/IP中的協(xié)議

?應用層

?Telnet遠程登陸協(xié)議

?FTP文件傳輸力議

?Email電子郵件月艮務

?WWW服務

?SMTP簡單郵件傳輸協(xié)議

?TCP/傳輸層

?TCP/IP尋址

?端口號

?傳輸層利用端口號來區(qū)分上層的應用協(xié)議

?Well-known端口：0-1023

?注冊端口：1024-49151

9動態(tài)或私有端口：49152-65535

9常見的端口號

FTPTCP20,21

TelnetTCP23

HTTPTCP80

DNSTCP,UDP53

TFTPUDP69

?源/目的端口號

?應用客戶端使用的源端口號?般為系統(tǒng)中未使用的且大于1023

?目的端口號為所進行的操作。如HTTP為80。

?TCP和UDP的應用場合

回顧：

?面向連接的服務

?先建立連接再傳輸數(shù)據(jù)，之后再斷開連接

?數(shù)據(jù)傳輸過程中，數(shù)據(jù)包不需要攜帶目的地址

?保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?/p>

?無連接的服務

?不需要事先建立連接，直接發(fā)送數(shù)據(jù)

?每個報文都帶有完整的目的地址

?不保證報文傳輸?shù)目煽啃?/p>

?IP/網(wǎng)絡層

?網(wǎng)絡層也叫Inlernet網(wǎng)絡層，它主要的目的是實現(xiàn)兩個通訊端系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)透

明準確地傳送，在復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)中能準確地找到對方。

?網(wǎng)絡層作用

?為網(wǎng)絡中的設備提供邏輯地址

?負責數(shù)據(jù)包的尋徑和轉(zhuǎn)發(fā)

?IP數(shù)據(jù)包格式

?ARP（地址解析協(xié)議）

?ARP的作用：將IP地址解析為MAC地址

?RARP

?ARP一地址解析協(xié)議，已知IP地址，解析為MAC地址。

?RARP…反向ARP,已知MAC地址，解析為IP地址。

?ARP欺騙

五、計算機網(wǎng)絡拓撲

?總線結(jié)構(gòu)

?星型結(jié)構(gòu)

?環(huán)型結(jié)構(gòu)

?樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡

?混合拓撲結(jié)構(gòu)

（一）總線結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點

?網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，易于布線

?缺點

?單點故障

（-）星型結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點

?擴展方便

?缺點

?對中心節(jié)點的依賴性較大

（三）環(huán)型結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點

?結(jié)構(gòu)簡單，擴展方便

?缺點

?單點故障

（四）樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡

?優(yōu)點

?擴展方便

?缺點

?對非葉子節(jié)點的依賴性大

（五）混合拓撲結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點

?應用廣泛，擴展靈活

?缺點

?較難維護

第四講

六、進制轉(zhuǎn)換與IP地址

（-）10-2進制轉(zhuǎn)換

?10進制的8轉(zhuǎn)換成2進制數(shù)是多少？

因此，10進制的8轉(zhuǎn)換成2進制為1000

?加深理解

?2位十進制數(shù)能表示多少個數(shù)？3位呢？N位呢？

?2位二進制數(shù)能表示多少個數(shù)？3位呢？N位呢？

（二）IP地址的作用

?用來標識一個節(jié)點的網(wǎng)絡地址

（三）IP地址

?IP地址屬于網(wǎng)絡層地址，用于標識網(wǎng)絡中的節(jié)點設備。

?IP地址由32bit構(gòu)成，每8bit一組，共占用上個字節(jié)

?IP地址由兩部分組成，網(wǎng)絡位和主機位

9

網(wǎng)絡位定義IP地址屬于哪-?個網(wǎng)絡的部分主

機位定義主機在一個特定網(wǎng)絡中的位置

子網(wǎng)掩碼表明IP地址中哪幾位是網(wǎng)絡位

?子網(wǎng)掩碼的使用

子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0

（四）IP地址分類

8比特8比特8比特8比特

（五）私有IP地址

A類:至55

B類:至55

C類:至55

（六）特殊的IP地址

?本地回環(huán)地址

?

?IP地址的網(wǎng)絡位不變，主機位全為0

?

?IP地址的網(wǎng)絡位不變，主機位全為1

?55

?IP地址的網(wǎng)絡信全為0,主機位隨意

?3

?IP地址的網(wǎng)絡位和主機位全為0

?

?IP地址的網(wǎng)絡位和主機位全為1

?55

（七）IP網(wǎng)絡中主機數(shù)的計算方法

公式:2N-2

?“N”代表主機位數(shù)

?主機位全“0”表示網(wǎng)絡編號

?主機位全“1”表示該網(wǎng)絡中的廣播

?B類網(wǎng)絡可容納的主機數(shù)量

216-2=65534

七、劃分子網(wǎng)

（一）劃分子網(wǎng)的作用

?通過將子網(wǎng)掩碼變長，將大的網(wǎng)絡劃分成多個小的網(wǎng)絡

（-）VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼）

?0/30

?/24

?/16

?標準長度的子網(wǎng)施碼:

或/8

或/16

或/24

?可變長的子網(wǎng)布碼:

128(10000000)例如：255,255.255.128或/25

192(11000000)例如：或/18

224(11100000)例如：24或/27

240(11110000)例如：或/12

248(11111000)例如：48或/29

252(11111100)例如：52或/30

例題：

?1、求下列地址的網(wǎng)絡編號和廣播地址

?55/16

?0/28

?2、請問下列地址是否可以分配給主機

?1/28

?55Z19

?3、請問下列地址中哪些地址分配給主機后可以直接通信（無需路由）。

?4/29

?3/29

?1/29

?1/29

注意：網(wǎng)絡編號和廣播地址不能分配給主機使用。

（三）網(wǎng)絡地址規(guī)劃

?例1：已知一個C類網(wǎng)絡/24將其劃分為20個子網(wǎng)，每個子網(wǎng)5臺主機

在標準C類網(wǎng)基礎上，通過借用主機位中的5位，標識為網(wǎng)絡位，可劃分25=32個子網(wǎng)。

每個子網(wǎng)主機數(shù)為23-2=6

可分子網(wǎng)如下：

—/29

—5/29

63/29

4—1/29

2—9/29

48—55/29

?例2：一個B類子網(wǎng)，/16,要求分成18個子網(wǎng)，如何分配。子網(wǎng)掩碼是

多少，每個子網(wǎng)中可容納多少臺主機，主機的IP地址是如何分配。

（四）計算子網(wǎng)掩碼

?己知子網(wǎng)數(shù)目、主機數(shù)目。

步驟：1、將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換成二進制；

2、取二進制的位數(shù)為N；

3、取對應IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將主機地址部分前N位置1。

例：B類IP：168.195.09劃分成27個子網(wǎng)

1、27-(11011)2

2、N=5

3、主機部分前5位置1

77

?利用主機數(shù)計算

步驟:：1、將主機數(shù)目轉(zhuǎn)換成二進制；

2、如果主機數(shù)至254,取主機數(shù)的二進制位數(shù)為N,否則表示主機地址將

占據(jù)不止8位；

3、將該類IP地址的主機地址全部置1,然后由后向前將N位置0o

例：B類IP：劃分成若干子網(wǎng),每子網(wǎng)700臺主機

1、700=(1010111100)2

2、N=10；

3、主機部分置1-55再由后向前將10位置0

得

(五)階段練習

?3是哪一類IP地址？掩碼長度應該是多少？

?/26,包含的子網(wǎng)數(shù)與每子網(wǎng)包含的主機數(shù)是多少？每個子網(wǎng)的網(wǎng)絡地址

是什么？

?你是ABC公司的網(wǎng)絡管理員，公司原來使用網(wǎng)段，現(xiàn)在公司網(wǎng)絡重新

設計，并劃分VSN,公司共有5個部門，最大的部門30人，子網(wǎng)掩碼的長度是多少？

?子網(wǎng)計算例2

子網(wǎng)掩碼為255.255.255224時,可以劃分的子網(wǎng)個數(shù)和每子網(wǎng)的主機數(shù)是多少？

3.網(wǎng)絡ID變成10進制:

00000000-000100C00-*25-32

01000000-26-6401100000f26+25-96

10000000-*27-*12810100000-27+25-160

11000000-*27+26-19211100000—27+26+25-224

4.主機ID變成10進制：

00001-*20-*100010-*21-2

00011—21+20-3

11110-*24