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第第2 2章章 计算机网络基本知识计算机网络基本知识本章主要内容n2.1 计算机网络的概念计算机网络的概念n2.2 计算机网络的组建计算机网络的组建n2.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构2.1 计算机网络概念1)什么是计算机网络什么是计算机网络2)计算机网络的作用计算机网络的作用3)计算机网络的发展计算机网络的发展4)计算机网络的分类计算机网络的分类1)什么是计算机网络v位于不同位置的位于不同位置的自主计算机系统自主计算机系统的互连。的互连。vNode：节点节点vNetwork：网络。网络。2)计算机网络的作用v资源共享资源共享v提高系统的处理能力提高系统的处理能力v提供了新的通讯手段提供了新的通讯手段v实现信息的快速传输。实现信息的快速传输。v提高系统的可靠性提高系统的可靠性最主要目的：资源共享基于网络的连接基于网络的连接1970s 1980sHost简单连接简单连接1960s 1970sHostLow speed lines网络互联网络互联1980s 广域网广域网路由器路由器3)计算机网络发展历史4)计算机网络的分类按照网络按照网络拓扑结构拓扑结构划分：划分：v星形（星形（Star）v总线形（总线形（Bus）v环形（环形（Ring）v阶层树形（阶层树形（Hierarchical Treev网形（网形（Distributed Mesh）星形（Star）总线形（Bus）环形（Ring）阶层树形(Hierarchical Tree)网形（Distributed Mesh）按照网络连接方式划分：按照网络连接方式划分：v点对点通信点对点通信（Point-to-Point）：）：.一条线路连接一对节点。一条线路连接一对节点。.信息的传输采用存贮转发方式。信息的传输采用存贮转发方式。.常见拓扑结构：星形、树形、回路形、相交回常见拓扑结构：星形、树形、回路形、相交回路形、全连接形和不规则形式分布式等。路形、全连接形和不规则形式分布式等。v广播信道广播信道（Broadcast）：）：.只有一条供所有节点共享的通信信道。只有一条供所有节点共享的通信信道。.任一节点所发出的报文可被所有节点接收。任一节点所发出的报文可被所有节点接收。.常见拓扑结构：总线性、环形、卫星或无线广常见拓扑结构：总线性、环形、卫星或无线广播通信方式等。播通信方式等。按地域范围划分：按地域范围划分：v局域网（局域网（LAN，Local Area Network）v城域网（城域网（MAN，Metropolitan Area Network）v广域网（广域网（WAN：Wide Area Network）2.2 计算机网络的组建服务器（服务器（Server）网络适配器（网络适配器（Adapter，Network Interface Card）网络工作站（网络工作站（Work Station）中继器（中继器（Repeater）桥接器（桥接器（Bridge）路由器（路由器（Router）网关（网关（Gateway）交换机（交换机（Switch）集线器（集线器（HUB）服务器（Server）服务器是网络的核心控制计算机。用于管服务器是网络的核心控制计算机。用于管理网络资源、处理工作站提交的任务。网理网络资源、处理工作站提交的任务。网络操作系统主要运行在服务器上。络操作系统主要运行在服务器上。服务器服务器网络适配器（网卡）网卡网卡网卡网卡用于连接通信介质和数据处理设备（计算机）用于连接通信介质和数据处理设备（计算机）。主要作用是完成数据转换、信息包的组。主要作用是完成数据转换、信息包的组装、网络访问控制、数据缓存、网络信号装、网络访问控制、数据缓存、网络信号生成等。生成等。网络工作站（Work Station）工作站是指网络用户的工作终端，一般是指工作站是指网络用户的工作终端，一般是指用户的计算机。用户的计算机。网络工作站网络工作站中继器（Repeater）主要作用是加强信号和整形信号，以延长传主要作用是加强信号和整形信号，以延长传输距离。输距离。桥接器（Bridge）桥接器也称网桥。用来连接若干个网络，这桥接器也称网桥。用来连接若干个网络，这些网络一般运行相同的通信协议。些网络一般运行相同的通信协议。路由器（Router）用于连接多个运行不同协议的网络。主要功用于连接多个运行不同协议的网络。主要功能是路由选择。能是路由选择。网关（Gateway）网关可以互连不同体系结构的网络，网关可以互连不同体系结构的网络，主要用主要用来进行高层协议之间的转换。来进行高层协议之间的转换。网关比网桥网关比网桥/路由器的功能更加强大。路由器的功能更加强大。交换机（Switch）交换机是一种基于网卡硬件地址和机器逻辑交换机是一种基于网卡硬件地址和机器逻辑地址识别、能完成封装转发数据包功能的地址识别、能完成封装转发数据包功能的网络设备。网络设备。集线器（HUB）用来集中连接网络系统中各种设备。用来集中连接网络系统中各种设备。2.3 计算机网络体系结构1)OSI/RM2)TCP/IP的体系结构模型的体系结构模型3)IEEE802.体系结构模型体系结构模型通过邮局寄信件杭州当地邮局北京当地邮局?如何传送如何传送!制订各种标准：如邮制订各种标准：如邮编、地址格式等编、地址格式等1)OSI/RMOSI的七层通讯协议标准的七层通讯协议标准 7 Application 应用层应用层 6 Presentation 表示层表示层 5 Session 会话层会话层 4 Transport 传输层传输层 3 Network 网络层网络层 2 Data Link 数据链路层数据链路层 1 Physical 物理层物理层 应用层（application layer）n功能：应用层将用户接入网络，给用户提供功能：应用层将用户接入网络，给用户提供了接口和服务支持。了接口和服务支持。n功能包括：网络虚拟终端、文件传送、存取功能包括：网络虚拟终端、文件传送、存取和管理、邮件服务、名录服务等。和管理、邮件服务、名录服务等。表示层（presentation layer）n功能：表示层考虑的是两个系统所交换的信功能：表示层考虑的是两个系统所交换的信息的语法和语义。息的语法和语义。n功能包括：信息的表示、转换、加密和解密、功能包括：信息的表示、转换、加密和解密、压缩等。压缩等。会话层（session layer）n功能：会话层是网络的对话控制器，它建立、功能：会话层是网络的对话控制器，它建立、维持和同步通信系统之间的对话。维持和同步通信系统之间的对话。n功能包括：对话控制、同步等。功能包括：对话控制、同步等。传输层（transport layer）n功能：传输层负责整个报文的源端到目的端功能：传输层负责整个报文的源端到目的端（端到端）的传送。传输层要确保整个报文（端到端）的传送。传输层要确保整个报文完整地到达目的地，并进行差错控制和流量完整地到达目的地，并进行差错控制和流量控制。控制。n功能包括：服务点编址、分段与重装、连接功能包括：服务点编址、分段与重装、连接控制、流量控制、差错控制等。控制、流量控制、差错控制等。n传输数据：报文。传输数据：报文。网络层（network layer）n功能：对报文进行分组，选择合适的路由，功能：对报文进行分组，选择合适的路由，使源站传输层发下来的报文能够正确无误的使源站传输层发下来的报文能够正确无误的传送到目的地。传送到目的地。n功能包括：逻辑编址、路由选择、流量控制功能包括：逻辑编址、路由选择、流量控制等。等。n传输数据：分组（传输数据：分组（packet）。数据链路层（data-link layer）n功能：负责在两个相邻的节点间的线路上无功能：负责在两个相邻的节点间的线路上无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定的数据和必要的控制信息，在接收点接一定的数据和必要的控制信息，在接收点接收到数据出错时要通知发送方重发，知道这收到数据出错时要通知发送方重发，知道这一帧无误得到达接收节点。一帧无误得到达接收节点。n功能包括：组帧、物理编址、流量控制、差功能包括：组帧、物理编址、流量控制、差错控制、接入控制等。错控制、接入控制等。n传输数据：帧（传输数据：帧（Frame）。）。物理层（physical layer）n功能：完成在传输媒体中传送比特流。主要功能：完成在传输媒体中传送比特流。主要涉及接口和传输媒体的机械和电气规约。涉及接口和传输媒体的机械和电气规约。n功能包括：接口和媒体的物理特性、比特的功能包括：接口和媒体的物理特性、比特的表示、传输速率、比特的同步、线路配置、表示、传输速率、比特的同步、线路配置、物理拓扑、传输模式等。物理拓扑、传输模式等。n传输数据：位（传输数据：位（bit）。）。n通信子网：物理层、数据链路层和网络层。通信子网：物理层、数据链路层和网络层。n资源子网：会话层、表示层和应用层。资源子网：会话层、表示层和应用层。n传输层是通信子网和资源子网的接口，负责传输层是通信子网和资源子网的接口，负责两个子网之间的沟通。两个子网之间的沟通。应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层协议的工作过程网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层AB广域网广域网广域网路由器路由器路由器路由器应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层协议的工作过程AB2)TCP/IP的体系结构模型应用层：各种应用层协议应用层：各种应用层协议传输层：传输层：TCPTCP和和UDPUDP网络层：网络层：IPIP、ICMPICMP、ARPARP、RARPRARP等等网络访问层：与各种网络接口网络访问层：与各种网络接口TCP/IP与OSI/RM的比较应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层互联网层互联网层网络接口层网络接口层硬件硬件Telnet TIMEFTP DNSHTTP SNMPSMTP TFTPTCP UDPIP ICMP ARP RARPEthernet/Token-Ring/Other mediaHardwareOSI模型模型TCP/IP协议体系协议体系TCP/IP和和OSI模型一样模型一样,也是一种分层体系结构也是一种分层体系结构,广泛应用于实际网络中广泛应用于实际网络中3)IEEE802体系结构模型数据链路层数据链路层逻辑链路层逻辑链路层（LLCLLC）媒体访问控制层媒体访问控制层（MACMAC）物理层物理层物理层物理层IEEE802的主要标准vIEEE802.2：数据链路层的上层子层（逻数据链路层的上层子层（逻辑链路控制层）的标准。辑链路控制层）的标准。vIEEE 802.3：CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）的标准。的标准。vIEEE802.4：令牌总线协议（令牌总线协议（Token Bus）的数据链路和物理层的标准。的数据链路和物理层的标准。vIEEE802.5：局域网协议的令牌环局域网协议的令牌环（Token Ring）存取方法的标准。存取方法的标准。vIEEE 802.11：无线局域网络标准。无线局域网络标准。广域网广域网RBRAAB1第第1步：步：RA=RB。网络层网络层=路由选择；路由选择；通过通过IP地址寻址；地址寻址；分组交换分组交换2第第2步：步：RB=主机主机B。数据链路层数据链路层=直接传送；直接传送；通过通过MAC地址寻址；地址寻址；数据帧数据帧主机主机A有信息要有信息要发送给主机发送给主机B互联网的数据通信互联网的数据通信互联网的数据通信互联网的数据通信网络层网络层网络层网络层=路由选择路由选择路由选择路由选择RBRA传输对象：分组分组目的地址：IP地址地址路由选择：路由协议路由协议 不同的分组可以选择不同的路由。数据链路层数据链路层数据链路层数据链路层=直接传送直接传送直接传送直接传送ADCBRB互联网一、目的地址转换：一、目的地址转换：IP地址地址=MAC地址。地址。将分组将分组(Packet)=数据帧数据帧(Frame)。二、以广播的方式将数据帧二、以广播的方式将数据帧发送到以太网上，所有局域发送到以太网上，所有局域网上的主机都能接收到帧。网上的主机都能接收到帧。三、与帧中目的地址相同的三、与帧中目的地址相同的主机将该数据帧接收下来。主机将该数据帧接收下来。