計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)講解

笫一講

一、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概述

（-）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生卻發(fā)展

?第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的誕生

?1946年產(chǎn)生第一臺數(shù)字計(jì)算機(jī)

?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(luò)，被稱為第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

?第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(jì)算機(jī)分組交換網(wǎng)ARPANET投入運(yùn)行

?1977年OSI參考模型的提出，標(biāo)志著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入到第三個階段

（-）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是將分布在不同地理位置，具有獨(dú)立功能的多臺計(jì)算機(jī)，通過通信線路和通信設(shè)

備相互連接起來，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享。

二、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

（-）網(wǎng)絡(luò)的分類

?計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(wù)器網(wǎng)（client/server）

（二）以太網(wǎng)

?以太網(wǎng)是在20世紀(jì)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(luò)媒體.采用載波多路訪問和沖突檢測（CSMA/CD）機(jī)制.數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)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(jià)格低、速

度高等。

?以太網(wǎng)絡(luò)的分類：

標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)識介質(zhì)類型

例如：100BASE-TX

（三）網(wǎng)絡(luò)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(luò)傳輸介質(zhì)?網(wǎng)線

?線序標(biāo)準(zhǔn)：

568A綠白、綠、橙白、藍(lán)、藍(lán)白、橙、棕白、棕

568B橙白、橙、綠白、藍(lán)、藍(lán)白、綠、棕白、棕

?線纜種類

交叉線相同設(shè)備類型接口使用

直連線不同設(shè)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(shè)備兩種電纜（普通、交叉）都可連接交換機(jī)、

集線器或NIC設(shè)備。

消除由于電纜配錯引起的連接錯誤簡化10/100M網(wǎng)絡(luò)安裝維護(hù)，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(luò)上從源傳遞到目的地，網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備需要“講”相同

的“語言”描述網(wǎng)絡(luò)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(luò)通信的過程很復(fù)雜

數(shù)據(jù)以電子信號的形式穿越介質(zhì)到達(dá)正確的計(jì)算機(jī)，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(luò)設(shè)計(jì)的豆雜性，將協(xié)議進(jìn)行了分層設(shè)計(jì)

（七）服務(wù)與服務(wù)訪問點(diǎn)

?服務(wù)

?是網(wǎng)絡(luò)中各層向其相鄰上層提供的一組操作

?服務(wù)訪問點(diǎn)（SAP）

?N+1層實(shí)體是通過N層的SAP來使用N層所提供的服務(wù)

?SAP相當(dāng)于相鄰層之間的接口

?服務(wù)類型：

面向連接的服務(wù)

?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(wù)

?不需要事先建立連接，直接發(fā)送數(shù)據(jù)

?每個報(bào)文都帶有完整的目的地址

?不保證報(bào)文傳輸?shù)目煽啃?/p>

郵局實(shí)例一加深理解協(xié)議與服務(wù)

?郵局對于寫信人來說是下層

?運(yùn)輸部門是郵局的下層一一下層為上層提供服務(wù)

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(biāo)準(zhǔn)化組織)定義的網(wǎng)絡(luò)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(dú)立又相互依靠

?上層依賴于下層，下層為上層提供服務(wù)

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的過程是按照OSI參考模型來運(yùn)動的。

(-)各層間的聯(lián)系

?應(yīng)用層

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

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

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

網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

?常見的應(yīng)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(diǎn)應(yīng)用程序、文件傳輸?shù)姆g官。

?加密解密實(shí)例：

我畫藍(lán)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(hù)、管理應(yīng)用程序之間的會話。

?會話層的責(zé)任主要有：對話控制、何步

?傳輸層

?傳輸層負(fù)責(zé)建立端到端的連接，負(fù)責(zé)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(wù)

?網(wǎng)絡(luò)層

?為網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提供邏輯地址

?負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)從源端發(fā)送到目的端

?負(fù)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(shè)備的MAC地址

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

?數(shù)據(jù)鏈路層的構(gòu)成

IEEE802.3以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

?MAC層管理畫絡(luò)設(shè)備的物理地址，物理地址也被稱作MAC地址。

?LLC層主要負(fù)責(zé)對各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)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(fù)責(zé)二進(jìn)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(wù)，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(shí)數(shù)據(jù)鏈路層是把網(wǎng)絡(luò)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?yàn)槲锢韺又还茈娦盘?，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(dāng)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(luò)層，這就是解封裝的過程。

其實(shí)網(wǎng)絡(luò)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(shí)候就給他

加特定的頭，相當(dāng)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(shí)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(yuǎn)構(gòu)成的協(xié)議棧。

（二）TCP/IP中的協(xié)議

?應(yīng)用層

?Telnet遠(yuǎn)程登陸協(xié)議

?FTP文件傳輸力議

?Email電子郵件月艮務(wù)

?WWW服務(wù)

?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(yīng)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(yīng)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(jìn)行的操作。如HTTP為80。

?TCP和UDP的應(yīng)用場合

回顧：

?面向連接的服務(wù)

?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(wù)

?不需要事先建立連接，直接發(fā)送數(shù)據(jù)

?每個報(bào)文都帶有完整的目的地址

?不保證報(bào)文傳輸?shù)目煽啃?/p>

?IP/網(wǎng)絡(luò)層

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

明準(zhǔn)確地傳送，在復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中能準(zhǔn)確地找到對方。

?網(wǎng)絡(luò)層作用

?為網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備提供邏輯地址

?負(fù)責(zé)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

?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(luò)

?混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（一）總線結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點(diǎn)

?網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單，易于布線

?缺點(diǎn)

?單點(diǎn)故障

（-）星型結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點(diǎn)

?擴(kuò)展方便

?缺點(diǎn)

?對中心節(jié)點(diǎn)的依賴性較大

（三）環(huán)型結(jié)構(gòu)

?優(yōu)點(diǎn)

?結(jié)構(gòu)簡單，擴(kuò)展方便

?缺點(diǎn)

?單點(diǎn)故障

（四）樹型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)

?優(yōu)點(diǎn)

?擴(kuò)展方便

?缺點(diǎn)

?對非葉子節(jié)點(diǎn)的依賴性大

（五）混合拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

?優(yōu)點(diǎn)

?應(yīng)用廣泛，擴(kuò)展靈活

?缺點(diǎn)

?較難維護(hù)

第四講

六、進(jìn)制轉(zhuǎn)換與IP地址

（-）10-2進(jìn)制轉(zhuǎn)換

?10進(jìn)制的8轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制數(shù)是多少？

因此，10進(jìn)制的8轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制為1000

?加深理解

?2位十進(jìn)制數(shù)能表示多少個數(shù)？3位呢？N位呢？

?2位二進(jìn)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(biāo)識一個節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址

（三）IP地址

?IP地址屬于網(wǎng)絡(luò)層地址，用于標(biāo)識網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)設(shè)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(luò)位和主機(jī)位

9

網(wǎng)絡(luò)位定義IP地址屬于哪-?個網(wǎng)絡(luò)的部分主

機(jī)位定義主機(jī)在一個特定網(wǎng)絡(luò)中的位置

子網(wǎng)掩碼表明IP地址中哪幾位是網(wǎng)絡(luò)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(luò)位不變，主機(jī)位全為0

?

?IP地址的網(wǎng)絡(luò)位不變，主機(jī)位全為1

?55

?IP地址的網(wǎng)絡(luò)信全為0,主機(jī)位隨意

?3

?IP地址的網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位全為0

?

?IP地址的網(wǎng)絡(luò)位和主機(jī)位全為1

?55

（七）IP網(wǎng)絡(luò)中主機(jī)數(shù)的計(jì)算方法

公式:2N-2

?“N”代表主機(jī)位數(shù)

?主機(jī)位全“0”表示網(wǎng)絡(luò)編號

?主機(jī)位全“1”表示該網(wǎng)絡(luò)中的廣播

?B類網(wǎng)絡(luò)可容納的主機(jī)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(luò)劃分成多個小的網(wǎng)絡(luò)

（-）VLSM（可變長子網(wǎng)掩碼）

?0/30

?/24

?/16

?標(biāo)準(zhǔn)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(luò)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(jī)

?1/28

?55Z19

?3、請問下列地址中哪些地址分配給主機(jī)后可以直接通信（無需路由）。

?4/29

?3/29

?1/29

?1/29

注意：網(wǎng)絡(luò)編號和廣播地址不能分配給主機(jī)使用。

（三）網(wǎng)絡(luò)地址規(guī)劃

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

在標(biāo)準(zhǔn)C類網(wǎng)基礎(chǔ)上，通過借用主機(jī)位中的5位，標(biāo)識為網(wǎng)絡(luò)位，可劃分25=32個子網(wǎng)。

每個子網(wǎng)主機(jī)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(jī)，主機(jī)的IP地址是如何分配。

（四）計(jì)算子網(wǎng)掩碼

?己知子網(wǎng)數(shù)目、主機(jī)數(shù)目。

步驟：1、將子網(wǎng)數(shù)目轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制；

2、取二進(jìn)制的位數(shù)為N；

3、取對應(yīng)IP地址的類子網(wǎng)掩碼，將主機(jī)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(jī)部分前5位置1

77

?利用主機(jī)數(shù)計(jì)算

步驟:：1、將主機(jī)數(shù)目轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制；

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

占據(jù)不止8位；

3、將該類IP地址的主機(jī)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(jī)

1、700=(1010111100)2

2、N=10；

3、主機(jī)部分置1-55再由后向前將10位置0

得

(五)階段練習(xí)

?3是哪一類IP地址？掩碼長度應(yīng)該是多少？

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

是什么？

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

設(shè)計(jì)，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(jì)算例2

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

3.網(wǎng)絡(luò)ID變成10進(jìn)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(jī)ID變成10進(jìn)制：

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

00011—21+20-3

11110-*24