計算機網絡基礎

計算機網絡概述

計算機網絡的概念

• 計算機網絡是“以相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”。
  （1）組建計算機網絡的主要目的是實現資源共享
  （2）互聯(lián)的計算機系統(tǒng)是自治的系統(tǒng)
  （3）聯(lián)網計算機之間的通信必須遵循共同的網絡協(xié)議

計算機網絡的功能

• 數據交換和通信
• 資源共享
• 提高系統(tǒng)的可靠性和可用性
• 均衡負荷，相互協(xié)作
• 分布式網絡處理
• 提高系統(tǒng)性價比，易于擴充，便于維護

計算機網絡的組成

計算機網絡的功能構成

通訊子網的組成要素：

• 資源子網提供可共享的軟硬件資源：可能含下級子網及若干終端；
• 通訊子網包含的下級子網或終端；
• 通訊子網的網絡管理及控制中心（中心服務器）；
• 網絡連接及互連設備（通信信道 - 網絡信號的傳輸通道，有線形式，無線形式；互連設備：調制解調器、交換器、路由器、交換機）

通訊協(xié)議

• 資源子網：負責對數據信息的收集和處理

• 主機（Host）：是網絡中的主要資源，也是數據資源和軟件資源的擁有者，一般都通過高速線路將它們和通信子網的節(jié)點相連。

• 終端控制器和終端：終端控制器連接一組終端，負責這些終端和主計算機的信息通信，或直接作為網絡節(jié)點。終端是直接面向用戶的交互設備，可以是由鍵盤和顯示器組成的簡單終端，也可以是微型計算機系統(tǒng)。

• 計算機外設：主要是網絡中的一些共享設備。

• 通信子網：負責信息的傳輸

• 網絡節(jié)點：是通信子網與資源子網的接口，完成信息的交換和轉發(fā)功能。

• 分類：
  ■ 交換節(jié)點：包括交換機、集線器、路由器以及負責網絡中信息交換的設備等。
  ■ 訪問節(jié)點：包括連接用戶主機和終端設備的接收器、發(fā)送器等通信設備。

• 通信鏈路 ：即通信信道 。包括：雙絞線、同軸電纜、光導纖維、無線電微波通信、衛(wèi)星通信等。

• 信號轉換設備 ：對信號進行變換以適應不同傳輸媒體的要求。如：Modem、無線通信接收和發(fā)送器、用于光纖通信的編碼解碼器等。

• 調制解調器(Modem，貓)：常用的連續(xù)模擬信號與離散的數字信號相互轉換的設備。
  ● 調制器：

  • 負責用計算機輸出的數字信號調制為模擬載波信號，因而將數字信號轉變?yōu)槟茉谕ㄐ判诺乐袀鬏數哪M信號

  ● 解調器：

  • 負責將接收到的模擬載波信號還原為數字信號

  由路由器連接的計算機網絡示意圖

計算機網絡的發(fā)展

• 計算機終端網絡
• 計算機通信網絡
• 開放式的標準化計算機網絡
• 高速計算機網絡

計算機網絡的類型

按分布范圍（覆蓋的地理面積）分類

按拓撲結構分類
基本的網絡拓撲有5種結構：

• 星型拓撲結構： 有明確的中心節(jié)點（主機、服務器），客戶機使用專門的、只與服務器相連的信道，客戶機之間的通信需服務器轉發(fā)
  

• 環(huán)型拓撲結構： 沒有明確的中心節(jié)點，閉環(huán)，數據傳輸一般具有一定方向，可根據需要設置主機，適合流水作業(yè)場景，相鄰的結點可以直接通信，不相鄰的結點需其他結點轉發(fā)。
  

• 總線型拓撲結構： 沒有明確的中心節(jié)點，適合（終端）對等同類業(yè)務場景，總線通訊
  

• 樹型拓撲結構： 當前流行的網絡結構，有明確的網絡中心節(jié)點，中間節(jié)點既是上層節(jié)點的終端、又是下層節(jié)點的服務中心；特點：聯(lián)網方便、分級控制、分層服務、系統(tǒng)穩(wěn)定
  

• 網狀拓撲結構： 有中心節(jié)點，多種網絡結構的組合
  

按交換技術分類

• 電路交換網絡（circurt switching）。
• 報文交換網絡（message switching）。
• 分組交換網絡（packet switching）。

網絡體系結構

網絡互聯(lián)模型

OSI/RM結構與功能

國際標注化組織(ISO-International Standard Organization)公布的開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（Open
System Interconnection/Reference Model-OSI/RM）為開放式互連信息系統(tǒng)提供了一種功能結構的框架。

OSI/RM最高層為應用層，面向用戶提供應用服務；最低層為物理層，連接通信介質實現真正的數據通信。

特點：

1. （接口）逐層鏈接：第n層只與上、下兩層（第n+1、n-1層）鏈接；
2. （服務）鄰層服務：第n層接受第n-1層提供的服務，同時為第n+1層提供服務；
3. （協(xié)議）對等通訊：不同的系統(tǒng)間在對等層級間（遵守一定的協(xié)議）分組交換數據

TCP/IP結構模型

TCP-Transmission Control Protocol

• 是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議，

IP-Internet Protocol

• 是指互聯(lián)網協(xié)議，也稱作網際協(xié)議。
  

TCP/IP與OSI/RM的比較

在OSI/RM參考模型中，有3個基本概念：服務、接口和協(xié)議。

• TCP/IP模型并不十分清晰地區(qū)分服務、接口和協(xié)議這些概念。
• 相比TCP/IP模型，OSI/RM模型中的協(xié)議具有更好的隱蔽性并更容易被替換。
  兩者的另外一個差別是有關服務類型方面。
• OSI/RM模型的網絡層提供面向連接和無連接兩種服務，而傳輸層只提供面向連接服務。
• TCP/IP模型在網絡層只提供無連接服務，但在傳輸層卻提供兩種服務。

網絡地址與分配

IP地址構成

• IP地址是一個32位的二進制數邏輯地址（版本：IPv4-Internet Protocol Version 4.0），以.隔開的4字節(jié)二進制表示，用以表明網絡節(jié)點 （主機、服務器、路由器、終端計算機等等）在網絡中的邏輯位置

注：

1. 網絡節(jié)點在網絡中的IP地址是可變的，即節(jié)點硬件連入不同的網絡時IP地址可能是不同的；即便連接進入某個固定的網絡，IP地址也可能是動態(tài)分配的；但同一網絡中某特定時刻IP地址與節(jié)點之間是一一對應的
2. IP地址不是地理地址（地理坐標）、也不是物理地址（Mac地址-網卡硬件標識）。

例如，IP地址“11000000 10101000 11001000 10000000”，每字節(jié)用十進制數表示，字節(jié)之間用圓點分隔，表示為“192.168.200.128”。（四段：每段0~255）
每個IP地址由網絡號（net-id）和主機號（host-id）兩部分組成。

網路號越短，主機號越長，網絡涵蓋的主機越多，網絡越大

子網的劃分

劃分子網的基本思想是：借用主機號的一部分作為子網的子網號，劃分出更多的子網IP地址，而對于外部路由器的尋址沒有影響。 劃分子網后，通過使用掩碼，把子網隱藏起來，使得從外部看網絡沒有變化，這就是子網掩碼。

IPv6

IPv6（Internet Protocol Version 6）是用于替代現行版本IP協(xié)議（IPv4）的下一代IP協(xié)議。與IPv4相比，IPv6具有更大的地址空間(128位)。

傳輸介質與網絡設備

網絡傳輸介質

網絡設備

物理層設備

物理層設備有中繼器、集線器、無線接入點設備等。

集線器（Hub）：
總線式集線器，簡稱Hub，有多個端口，每個端口可以連接一個站點。

• 工作原理： 每個端口都具有接收數據幀和發(fā)送數據幀的功能，當集線器從一個端口接收到數據幀后，向所有其他端口發(fā)送。
• Hub一般用作局域網內網絡信號接收（從外部節(jié)點或上級節(jié)點）與分發(fā)（內部節(jié)點或下級終端）；不能識別信號來源的Mac地址，采用廣播式發(fā)送信號，因而也不能識別信號發(fā)送的目的地址，
  

數據鏈路層設備

數據鏈路層設備有網卡、網橋、交換機等

網卡與MAC（Media Access Control）地址：

• 介質訪問地址（Media Access Control Address） 也叫物理地址或硬件地址，是一個全局地址，即世界唯一。
• 格式： 6字節(jié)(48位)，前3個字節(jié)為廠商惟一標識符， 后3個字節(jié)由生產廠商自行分配-編號，生產時，固化在網卡的ROM中。
• 當計算機插上網卡聯(lián)入局域網時，網卡上的MAC地址作為該機的唯一入網物理地址，通信時為主機標識。

交換機（switch）：

• 交換式集線器，從一個端口接收到上級或外部節(jié)點發(fā)來的數據幀后，直接將數據幀轉發(fā)給指定接收節(jié)點所在的端口。
• 采用地址匹配、端口到端口的數據接收與發(fā)送工作模式，能明確識別信號來源及目的地地址，既可以用于不同類型的網絡連接，也可以用于局域網內部連接

網絡層設備

網絡層主要負責完成數據分組從源端傳輸到目的端、邏輯地址分配以及網絡的路由選擇等任務。網絡層的設備主要有路由器和三層交換機等。

路由器：

• 工作在網絡層，可以將兩個或多個不同類型、不同結構的網絡互相連接起來；
• Router是連接兩個或多個網絡的硬件設備，在網絡間起網關的作用，是讀取每一個數據包中的地址（來源、目的）然后決定如何傳送（識別來源、目的，數據包是否需要重新組裝） 的專用智能性的網絡設備，它能夠理解不同的協(xié)議并順利轉換。

傳輸層以上的設備

傳輸層以上的設備主要有防火墻、網關等。

要素：

• 外部網絡、路由器、防火墻、網絡中心（一級服務器、一級交換機）、資源子網（二級服務器、二級交換機、終端……）、通信子網（二級服務器、二級交換機、終端……）

Internet及其應用

Internet基礎

Internet的概念

由數以千計的小網絡構造出了Internet這個世界上最大、最流行的計算機互聯(lián)網，它連接了上百萬臺計算機和數千萬用戶（還在不斷增加）。
從一般角度認為Internet的定義應包含下面三個方面的內容：

• Internet是一個基于TCP/IP協(xié)議簇的網絡；
• Internet是一個網絡用戶的集團，用戶使用網絡資源，同時也為該網絡的發(fā)展壯大貢獻力量；
• Internet是所有可被訪問和利用的信息資源的集合。

Internet的域名系統(tǒng)

DNS-Domain Name System

• IP地址的局限： 不容易理解、記憶、使用

• 為了識別互聯(lián)網上的千千萬萬個主機，人們設計了用“.”分隔的一串英文單詞來標識每臺主機的方法。

• 以“.”分開最前面的是主機名，其后的是子域名，最后的是頂級域名

• 標準域名： 主機名.子域名.高級子域名.頂級域名

例如：域名：www.hise.hznu.edu.cn------IP地址：192.08.43.223

Internet的接入方式

（1）ADSL。
（2）HFC（CABLEMODEM）。
（3）光纖寬帶。
（4）無線網絡。
（5）電力網接入（PLC）。

Internet的應用

Internet的基本服務

Internet提供的基本服務主要有Web服務、電子郵件服務、文件傳送服務、遠程登錄服務等。

1. Web服務：WWW(World Wide Web)

   • HTTP：HyperText Transfer Protocol-超文本傳輸協(xié)議
   • HTML：HyperText Markup Language-超文本標記語言

2. 電子郵件服務與協(xié)議

   • SMTP-Simple Mail Transfer Protocol-簡單郵件傳輸協(xié)議（發(fā)送）
   • POP3- Post Office Protocol - Version 3-郵件協(xié)議（接受）

3. 文件傳輸服務（FTP-File Transfer Protocal）與協(xié)議

   • 二進制文件傳輸協(xié)議，以四段、四字節(jié)二進制代碼（顯示為十進制）標識服務器地址。
   • FTP協(xié)議包括兩個組成部分，其一為FTP服務器，其二為FTP客戶端。其中FTP服務器用來存儲文件，用戶可以使用FTP客戶端通過FTP協(xié)議訪問位于FTP服務器上的資源。

Internet的其他服務

（1）搜索引擎
（2）電子公告牌
（3）即時消息
（4）博客
（5）網絡電話
（6）電子商務
（7）語音廣播
（8）網絡游戲
（9）數字家庭網絡

補充題

計算機網絡中，通信子網的主要任務是（ ）。

• 數據傳輸

計算機網絡中的不同計算機使用相同的（ ） 就可以實現通信。

• 通信協(xié)議

OSI參考模型中，第N層提供的服務是下列哪項與對等層實體交換信息來實現的（ ）。

• 利用N-1層提供的服務以及按N層協(xié)議

TCP/IP協(xié)議簇中最核心的協(xié)議是（ ） ，所有其他協(xié)議都是以它為基礎的。

• IP

TCP/IP體系結構中的TCP和IP所提供的服務分別為（ ）。

• 傳輸層服務和網絡層服務

在TCP/IP參考模型中，傳輸層的主要作用是在互聯(lián)網絡的源主機與目的主機對等實體之間建立用于會話的（ ）。

• 端—端連接

TCP/IP協(xié)議簇的層次中，解決計算機之間通信問題是在（ ） 。

• 網絡層

將網絡劃分為廣域網（WAN）、城域網（MAN）和局域網（LAN）的主要是依據（ ） 。

• 網絡覆蓋的地域范圍

在構建計算機局域網時，若將所有計算機均連接到同一條通信傳輸線路上，并在線路兩端連接防止信號反射的裝置。這種局域網的拓撲結構被稱為（ ） 。

• 總線結構

中心節(jié)點故障會造成整個網絡癱瘓的網絡拓撲結構是（ ） 。

• 星型

連接廣域網與局域網必須使用（ ） 。

• 路由器

廣域網中采用的交換技術大多是（ ） 。

• 分組交換

下列關于計算機廣域網的敘述正確的是（ ） 。

• 信息傳輸的基本原理是分組交換和存儲轉發(fā)

在使用域名訪問因特網上的資源時，由網絡中的一臺服務器將域名翻譯成IP地址，該服務器簡稱為（ ） 。

• DNS

“www.yahoo.com.cn”是雅虎（ ） 公司的網站地址。

• 中國

網址http://www.nju.edu.cn中的“http”是指（ ） 。

• 超文本傳輸協(xié)議

某用戶在WWW瀏覽器地址欄內鍵入一個URL“http://www.zdxy.cn/index.htm”，其中的“/index.htm”代表（ ） 。

• 路徑及文件名

人們往往會用“我用的是10M寬帶上網”來說明己計算機連網的性能，這里的“10M”指的是數據通信中的（ ）指標。

• 最高數據傳輸速率

通常所說的TCP／IP協(xié)議是指一個由上百個協(xié)議組成的協(xié)議系列。下列協(xié)議中，用于發(fā)送電子郵件的應用層協(xié)議是（ ） 。

• SMTP

下列有關電子郵件（Email）的敘述錯誤的是（ ）。

• 目前郵件發(fā)送時一般采用POP3協(xié)議，接收時采用SMTP協(xié)議

在TCP／IP協(xié)議中，遠程登錄使用的協(xié)議是（ ） 。

• TELNET

某些型號的打印機自帶網卡，可直接與網絡相連。

• 是

計算機局域網中的傳輸介質只能是同類型的，要么全部采用光纖，要么全部采用雙絞線，不能混用。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-799224.html

• 否

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