网络基础知识普及.ppt
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1、计算机网络基础知识网管员教程2计算机网络软件计算机网络软件网络软件网络操作系统网络操作系统网络通信协议 应用软件IE浏览器、腾讯QQ、网络游戏TCPIP、UDP等Windows server、unix等网络协议为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。包括三个组成部分:语法、语义和时序。(1)语法规定了通信双方“如何讲”,即确定用户数据与控制信息的结构与格式;(2)语义规定通信的双方准备“讲什么”,即需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应;(3)时序规定双方“何时进行通信”,即对事件实现顺序的详细说明。协议(Protocol)就是对数据格式和计算机之间交换数据时必须遵守的规
2、则的正式描述,它的作用和普通话的作用如出一辙。依据网络的不同通常使用Ethernet(以太网)、NetBEUI、IPX/SPX以及TCP/IP协议。Ethernet是总线型协议中最常见的网络低层协议,安装容易且造价便宜;而NetBEUI可以说是专为小型局域网设计的网络协议。对那些无需跨经路由器与大型主机通信的小型局域网,安装NetBEUI协议就足够了,但如果需要路由到另外的局域网,就必须安装IPX/SPX或TCP/IP协议.前者几乎成了Novell网的代名词,而后者就被著名的Internet网所采用.特别是TCP/IP(传输控制协议/网际互联协议)就是开放系统互连协议中最早的协议之一,也是目前
3、最完全和应用最广的协议,能实现各种不同计算机平台之间的连接、交流和通信。网络参考模型网络参考模型常见的网络层次模型 1.OSI/RM参考模型 OSI标准中采用体系结构、服务定义、协议规格说明三级抽象,将网络分成:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。2.TCP/IP参考模型 TCP/IP参考模型将网络分成:网络接口层、网络层、传输层、应用层。OSI/RM参考模型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网络层(IP层)传输层(TCP层)链路层TCP/IP参考模型应用层1、物理层 物理层是OSI模型的第一层,对传输方式而言,
4、参考模型规定物理连接可以是全双工的或半双工的;2、数据链路层 数据链路层是OSI模型的第二层,它控制网络层与物理层之间的通信,并对网络层提供服务。3、网络层 网络层是OSI模型的第三层,其主要功能是将网络地址翻译成对应的物理地址,并决定如何将数据从发送方路由到接收方。4、传输层 传输层是整个网络体系结构中的关键部分,它利用通信子网提供的服务,实现数据可靠、顺序、无差错地从源端传输到目的端。5、会话层 会话层的主要任务是在传输连接的基础上提供增值服务,对端用户间的对话进行协调和管理。利用分段技术和拼接技术来提高数据交换的效率。6、表示层 表示层如同应用程序和网络之间的“翻译官”完成信息格式的转换
5、。7、应用层 应用层是用户和网络的界面,为用户使用网络提供接口或手段。用户的应用进程利用OSI提供的网络服务进行通信,完成信息处理;而应用层为用户提供许多网络服务所需要的应用协议。TCP/IP参考模型参考模型1、TCP/IP概述TCP/IP的核心思想是将使用不同低层协议的异构网络,在传输层、网络层建立一个统一的虚拟逻辑网络,以此来屏蔽、隔离所有物理网络的硬件差异,从而实现网络的互联。TCP/IP参考模型将网络体系结构分成四个层次,分别是:链路层(又称网络接口层)、网络层(IP层)、传输层(TCP层)、应用层。应用层应用层传输层传输层网络层网络层链路层链路层TCP/IP模型结构四个层次组成:应用
6、层 传输层 网络层 链路层 应用层负责向用户提供一组常用的应用程应用层负责向用户提供一组常用的应用程序,如电子邮件等。它包含所有序,如电子邮件等。它包含所有TCP/IP协协议集中的所有高层协议。如:虚拟终端协议集中的所有高层协议。如:虚拟终端协议议Telnet、文件传输协议、文件传输协议FTP、简单邮件、简单邮件传输协议传输协议SMTP、域名系统服务、域名系统服务DNS等等。等等。链路层主要负责接收从链路层主要负责接收从IP层交来的层交来的IP数据数据报并将报并将IP数据报通过低层物理网络发送出数据报通过低层物理网络发送出去,或者从低层物理网络上接收物理帧,去,或者从低层物理网络上接收物理帧,
7、抽出抽出IP数据报,交给数据报,交给IP层。网络接口有两层。网络接口有两种类型。第一种是设备驱动程序,如局域种类型。第一种是设备驱动程序,如局域网网卡的驱动程序;第二种是含自身数据网网卡的驱动程序;第二种是含自身数据链路协议的复杂子系统。链路协议的复杂子系统。网络层 网络层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。主要包括三个方面:(1)处理来自传输层的分组发送请求 将分组装入IP数据报,填充报头,选择去往目的结点的路径,然后将数据报发往适当的网络接口。(2)处理输入数据报 首先检查数据报的合法性,然后进行路由选择,假如该数据报已到达目的结点(本机),则去掉报头,将IP报文的数据部分交给相应的传
8、输层协议;假如该数据报尚未到达目的结点,则转发该数据报。(3)处 理 ICMP(Internet Control Messages Protocol)报文:即处理网络的路由选择、流量控制和拥塞控制等问题。传输层传输层 传输层主要功能是在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供了两个传输层协议:传输控制协议TCP和用户数据报协议(UDP,User Datagram Protocol)。A、TCP协议 TCP协议是一个可靠的面向连接的传输层协议,它将某结点的数据以字节流形式无差错投递到互联网的任何一台机器上。B、UDP协议 用户数据报协议是一个不可靠的、无
9、连接的传输层协议,UDP协议将可靠性问题交给应用程序解决。UDP协议主要面向请求/应答式的交互式应用。IP地址1、IP地址的概念和子网掩码的计算2、子网的划分和地址数计算3、可变第子网掩码与地址数计算4、了解IP地址分配原则1.IP地址 IP协议要求所有参加Internet的网络节点要有一个统一规定格式的地址,简称IP地址。IP的原始版本是IPv4,使用32位的二进制地址,每个地址组织成由点分隔的8位数,每个8位数称为8位位组,二进制数表示对机器很友好,但却不易被用户所理解,因此习惯上人们总是把IP地址用十进制表示。IP地址中的每一个8位位组用0255之间的一个十进制数表示。这些数之间用点(.
10、)隔开,即所谓的点-十进制格式。因此,最小的IPv4地址值为,最大的地址值为。为为适适应应大大型型、中中型型、小小型型的的网网络络IPIP地地址址分分配配的的需需要要,根根据据网网络络号号和和主主机机号号的的数数量量可将可将IPIP地址分为五类:地址分为五类:A A类类地地址址、B B类类地地址址、C C类类地地址址、D D类类地地址址、E E类地址。类地址。A类地址通常为大型网络而提供用7位(bit)来标识网络号,24位标识主机号(如表3-1),最前面一位为“0”,即A类地址的第一段取值介于1126之间,因此A类网络地址的范围从到。全世界总共只有126个可能的A类网络,每个A类网络最多可以连
11、接16777214台主机。B类地址用14位来标识网络号,16位标识主机号,前面两位是“10”(如表3-2)。B类地址的第一段取值介于128191之间,第一段和第二段合在一起表示网络号,因此B类网络地址的范围从到。全世界大约有16000个B类网络,每个B类网络最多可以连接65534台主机。C类地址用21位来标识网络号,8位标识主机号,前面三位是“110”(如表3-3)。C类地址的第一段取值介于192223之间,第一段、第二段、第三段合在一起表示网络号。最后一段标识网络上的主机号。因此,C类网络地址范围从至。每一个每一个C类地址理论上可支持最大类地址理论上可支持最大256个主机地址个主机地址(02
12、55),但是仅有,但是仅有254个可用,因为个可用,因为0和和255不是有效的主不是有效的主机地址。在机地址。在IP地址中,地址中,0和和255是保留地址。是保留地址。IP地址中地址中所有的主机地址为所有的主机地址为0用于标识网络,而全为用于标识网络,而全为1表示在此表示在此网段中的广播地址。网段中的广播地址。D类地址D类地址使用全部的8位位组表示主机部分,第一段的前4位为“1110”,地址空间的范围从到。D类地址用于在IP网络中的组播。一个组播地址是一个唯一的网络地址。它能指导报文到达预定义的IP地址组。D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中。因此没有必要把地址中的
13、8位位组或地址位分开表示网络和主机。相反,整个地址空间用于识别一个IP地址组。E类地址E类地址的前4位恒为1,因此有效的地址范围从至。E类地址虽被定义,但却被保留作研究之用。子网掩码2、子网掩码IP协议标准规定:每一个使用子网的网点都选择一个32位的位模式,若位模式中的某位置1,则对应IP地址中的某位为网络地址(包括网间网部分和物理网络号)中的一位;若位模式中的某位置0,则对应IP地址中的某位为主机地址中的一位。子网掩码与IP地址结合使用,可以区分出一个网络地址的网络号和主机号。为了使用的方便,常常使用“点分整数表示法”来表示一个子网掩码。由此可以得到A、B、C三大类IP地址的标准子网掩码。A
14、 A类地址类地址:B B类地址类地址:C C类地址类地址:3、用定长子网掩码计算地址空间 定长子网掩码是指所有的网际网ID部分具有相同的位数。由于IPv4地址体系中,每个IP地址为32位固定长度,所以采用定长子网掩码时,有一个显著的特点:每个网段可供分配的IP地址数相同计算步骤如下:(1)(1)将所需的子网数转换为二进制。将所需的子网数转换为二进制。7(十进制数):111(二进制数)(2)(2)以以二二进进制制表表示示子子网网数数所所需需的的位位数数即即为为向向缺缺省省子子网网掩掩码码中中加加入入的的位位数数,这这些些位位数需要向主机数需要向主机IDID借用。借用。111:3位(3)(3)决定
15、子网掩码决定子网掩码B类地址的标准掩码为:。借用主机ID的3位以后子网掩码为:。即。(4)(4)决定可用的网络决定可用的网络IDID列出附加位引起的所有二进制组合:0000(00000000)00132(00100000)01064(01000000)129.20.64.0 01196(01100000)129.20.96.0 100128(10000000)129.20.128.0 101160(10100000)129.20.160.0 110192(11000000)(5)(5)决定可用的主机决定可用的主机IDID范围范围 由于主机号全为“1”的网络地址用于广播之用(同时向网上所有主机发
16、送报文),主机号全为“0”的网络地址被解释成“本”网络,所以在列出可用的主机ID时应去掉这两个地址。(6)(6)为每个网段指定为每个网段指定IPIP地址段地址段4、可变长子网掩码与地址数计算可变长子网掩码与地址数计算 目前所采用的IP v4地址资源变得相当短缺。为了有效地利用有限的地址资源,出现了变长子网掩码(VLSM)技术。实际上子网掩码的大小不会自己改变,VLSM的意思是不同子网的子网掩码可能有不同的长度,但一旦子网掩码的长度确定了,它们就不变了。这个技术对于高效分配IP地址,减少路由表的大小非常有用,但是如果使用不当可能会造成意想不到的错误。IP地址分配的原则A、CNNIC对IP地址的管
17、理规定 中 国 互 联 网 络 信 息 中 心(China Internet Network Information Center,CNNIC)是成立于1997年6月3日的非营利管理与服务机构,行使国家互联网络信息中心的职责。作为亚太互联网络信息中心(APNIC)的国家互联网络注册机构会员(NIR),CNNIC成立了以CNNIC为召集单位的IP地址分配联盟,负责为我国的网络服务商(ISP)和网络用户提供IP地址。B、RFC 1918私有地址块 1.公有地址与私有地址 Internet协议要求网络上的每个网络接口都有一个唯一的地址,如果通过CNNIC申请IP地址,将得到全球唯一的地址号,这些地址
18、被称为公有地址块。在网络中使用IP协议,但并不打算连接到Internet上,此时它所使用的IP地址可以不是全球唯一的。这种类型的网络叫做私有网络,所使用的地址被叫做私有地址。2.网络地址转换 地址转换,即NAT功能将其私有IP地址转换为公有IP地址,即用该组织申请的合法IP地址进行通信3.私有地址块的范围RFC1918将下面三个地址范围做为私有地址块:4.使用私有地址块具有以下的特点 (1)地址数量大 (2)安全性高 (3)不能直接与Internet连接 (4)转入和离开私有地址段时,需要对设备重新编址 (5)网络互联时容易产生冲突 C、IP地址分配 设计设计IPIP地址方案之前,应考虑以下几
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