【网络通信安全管理员认证－中级】第二章计算机网络基础

网络通信安全管理员认证计算机网络基础Copyright©2010Mazhao计算机网络基础-网络的形成、发展与定义计算机网络(ComputerNetwork)是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。四个阶段：1、面向终端的远程联机系统2、ARPAnet，分组交换时代3、OSI参考模型4、Internet迅猛发展计算机网络的定义和演变计算机网络的定义把分布在不同地理位置计算机、终端，通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议，信息交换方式及网络操作系统等），实现互相通信及网络资源共享的系统。——核心内容：资源共享。计算机网络是由多个具有独立自主功能的计算机系统，通过各种通信手段相互连接，进行信息交流、资源共享和协同工作的集合没有严格的定义，内涵也不断变化。通信装置通信装置通信装置终端主机前置机公用电话网计算机网络基础-网络分类及组成分类：◆广播式(总线型、环形)、点对点（树型、星型、网型）◆局域网、城域网、广域网◆总线型、星型、树型、混合型、网状型◆电路交换式、报文交换式、分组交换式◆双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、无线网络等组成：◆通信子网通信子网提供网络通信功能，能完成网络主机之间的数据传输、交换、通信控制和信号变换等通信处理工作，由通信控制处理机CCP、通信线路和其它通信设备组成的数据通信系统。◆资源子网资源子网为用户提供了访问网络的能力，它由主机系统、终端控制器、请求服务的用户终端、通信子网的接口设备、提供共享的软件资源和数据资源(如数据库和应用程序)构成。计算机网络的二级结构网络的二级结构通信子网资源子网资源子网通信子网负责数据通信资源子网提供各种软、硬件资源实现交换的方法主要有：电路交换、报文交换、分组交换。呼叫请求呼叫应答数据ABCD分组1分组2分组3报文ABCDABCD寻路延迟排队延迟线路交换报文交换分组交换通信交换技术分为两类：一是线路交换，二是存储转发。存储转发又分为两类：一是报文交换，二分组交换。分组交换又分两类：一是虚电路交换，二是数据报交换。主机A通信子网主机D数据报方式主机C主机B分组交换方式1：数据报方式主机A主机C通信子网主机D虚电路方式主机B分组交换方式2：虚电路方式计算机网络基础-OSI七层参考模型国际标准化组织于1979年公布了开放系统互连参考模型OSI/RM。OSI模型分为7层，在同一个结点上，下层为上层提供服务，在两个结点之间，对等层之间通过该层协议进行通信通信子网结点2结点1系统B物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层系统A传输介质物理层链路层网络层物理层链路层网络层物理层链路层网络层传输层会话层表示层应用层物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层PB系统B物理层数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层PA系统A物理层数据链路层网络层物理层数据链路层网络层传输介质报文分组帧结点2结点1OSI中的数据流“你好”“Hello”传真中国教师翻译秘书“Hallo”“Hello”传真德国教师翻译秘书对交谈内容的共识用英语对话使用传真通信P3P2P1物理通信线路对等通信示例：中德教师之间的对话问题：中国教师与德国教师之间、翻译之间，他们是在直接通信吗？翻译、秘书各向谁提供什么样的服务？中德教师、翻译各使用谁提供的什么服务？几个概念服务访问点（SAP）：接口上相邻两层实体交换信息之处接口数据单元（IDU）：相邻两层实体之间交换的信息单元接口控制信息（ICI）：相邻两层实体之间交换信息时的控制信息服务数据单元（SDU）：来自上一层，需要在本层与对等实体交换的信息协议数据单元（PDU）：对等实体之间交换的信息单元协议控制信息（PCI）：对等实体之间交换信息时的控制信息优点简化了协议，便于实现、调试和维护，分而治之。各层相互独立，某一层只需知道下一层通过接口所提供的服务，而不需了解其实现的细节。功能的追加和变更，限定在相关的层中，使得功能扩充比较灵活性。结构上可分割开，各层都可以选则最适合的实现技术。服务第n层第n-1层系统A服务第n层第n-1层系统B第n-1层协议第n层协议1.网络应该具有哪些层次？每一层的功能是什么？（分层与功能）2.各层之间的关系是怎样的？它们如何进行交互？（服务与接口）3.通信双方的数据传输要遵循哪些规则？（协议）层次结构方法包括三个内容：分层及每层功能，服务与层间接口，协议。每层的功能和作用P13页：图2-1功能层次功能描述通俗解释应用层与用户应用进程的接口做什么？表示层数据格式的转换对方看起来像什么？会话层会话的管理与数据传输的同步轮到哪方传输，从何处开始传输？传输层从端对端经网络透明地传送报文数据如何到达对方？网络层分组传送、路由选择和流量的控制对方在何处？数据链路层在连路上无差错的传送数据帧每一步该如何无差错地走？物理层将比特流送到物理媒体信息实际如何传送？应用层Application表示层Presentation会话层session传输层transport物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信端到端的连接寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输实现◆OSI七层模型只说明了做什麼（WHATTODO）而未规定怎样做（HOWTODO）协议簇的实现：协议栈（软硬件）一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程成为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。数据协议头发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号…。数据数据封装数据段头数据段头数据网络头帧头段头数据网络头帧尾数据段数据包帧比特电脉冲011101000011000010100101111010110封装拆封数据多层封装TCP头应用层数据应用层数据TCP头应用层数据IP头帧头TCP头应用层数据IP头帧尾应用层传输层网际层数链层实际例子：TCP/IP协议的封装计算机网络拓扑课外知识：起初它是几何学的一支，研究几何图形在连续变形下保持不变的性质（a）物理连接（b）拓扑图网络的物理连接与拓扑图结点链路通路星型结构星型结构所有结点与中央结点连接结构简单、控制简单结点出现故障易于隔离中央结点的可靠性致关重要环型结构环型结构通信控制分散在各个结点，提高了可靠性各结点共享环路采用令牌控制，重负载时吞吐量较大网状结构网状（不规则）结构端结点之间存在多条通路，需选择路径可靠性高通信控制复杂总线结构总线型结构结构简单，可靠性好各结点共用总线，广播式传输扩充性好，增减结点容易总线长度有限还有什么？树型混合型TCP/IP协议体系Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等TCP/IP支持所有的、标准的物理和数据链路协议网络接口层功能：比特流传输服务，链路管理，成帧方式，差错控制等协议：PPP、PPPoE以太网MAC地址及其安全性可能用到的概念比特一个二进制位叫一个比特（bit）信道用于一路信号传输的通道，称为信道，一条物理线路常可以被划分为多个信道通信方式单工通信发送站接收站信息流向单工通信可能用到的概念发收发收半双工通信发收发收全双工通信半双工通信全双工通信串行传输把每个二进制位按顺序排列成串，形成比特流，逐位在信道上传送同步控制发送端接收端b0b1b2b3b4b5b6b7串行信道发送时钟接收时钟串行通信可能用到的概念-传输方式可能用到的概念—并行传输多个比特以成组的方式在多个并行的信道上同时传输道信行并b0b7b6b5b4b3b2b1b0b7b6b5b4b3b2b1并行通信可能用到的概念—多路复用频分多路复用信道可用带宽t复用器信道A信道C信道D信道BffAfCfDfB复用器信号源D信号源B信号源C信号源A保护带可能用到的概念—多路复用时分多路复用DCBADCBADCBA时分复用帧t复用器信道可用带宽复用器f信道D信道A信号源D信号源B信号源C信号源A波分多路复用在光传输领域中，根据光的不同波长来划分信道，使得在一根光纤中可以同时传输基于不同波长的多路数据，从而达到复用链路，提高总体带宽的目的可能用到的概念基带传输基带传输是在数字信道上直接传送基带信号频带传输通常是指在电话网上传输数据调制与解调•调制是用交流信号承载信息的过程，即用要发送的信息调制载波•解调是从载波中还原发送的信息的过程网络层及IP层IP地址：网络号+主机号、NATIP数据报格式IP地址及子网掩码几类特殊的IP地址IP安全性IP地址的概念IP地址是独立于硬件地址的逻辑地址，它是由软件提供的地址。IP地址是网络层地址。IP地址IP编址方案和分类IP地址由32位二进制数构成，分为前缀（网络地址）和后缀（主机地址）每台计算机的IP地址是唯一的网络地址的分配全球一致，主机地址可以本地分配IP地址的分类其中A，B，C三类为基本类0123...78……1516……2324……310前缀后缀1111111011010前缀前缀后缀后缀用于研究和试验多目传送（组播）地址A类E类D类C类B类前缀位数最多网络数后缀位数最多主机数A类71282416777216B类14163841665536C类2120971528256A类地址分配给超大型网络：允许27个网络，每个网络224-2个主机；B类地址分配给大型和中型网络:允许214个网络，每个网络216-2个主机;C类地址分配给小型网络:允许221个网络，每个网络28-2个主机；D类地址用于多目地址传送，即多个主机共享一个多目地址，发送到此地址的数据将同时送给这一类主机例如IP地址:11000000000001010011000000000011可以表示为192.5.48.3从第1段的值可以知道地址的类型。类数值范围A0~1270.0.0.0～126.255.255.255B128~191128.0.0.0～191.255.255.255C192~223192.0.0.0～223.255.255.255D224~239E240~255点分十进制表示法几个特殊的IP地址广播地址直接广播地址：主机号各个位全为1的地址例如：128.211.255.255受限广播地址：网络号和主机号全为1的地址255.255.255.255本网络上的特定主机地址：网络号为00.0.0.126回送地址：127.0.0.0~127.255.255.255.254静态IP地址和动态IP地址单播、组播（多播）、广播子网掩码子网掩码：(subnetmask)又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它是一种用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。因为屏蔽掉了IP地址的一部分所以叫掩码。方法：32位模式，网络地址：1，主机地址：0•例如：192.168.1.3255.255.255.0•128.211.0.0/16和202.122.23.0/24作用：为了避免IP地址的浪费，可以把多余的主机地址拿出来作为子网的地址来分配10网络地址主机地址B类位018162431划分子网前划分子网后10网络地址B类位01816243122子网地址主机地址23若原来的网络地址为128.10.0.0，划分为子网后128.10.2.0表示第1个子网128.10.4.0表示第2个子网128.10.6.0表示第3个子网A类地址的子网掩码为：255.0.0.0B类地址的子网掩码为：255.255.0.0C类地址的子网掩码为：255.255.255.010000000000101010000001100001100（IP地址）11111111111111110000000000000000（子网掩码）10000000000101010000000000000000（网络地址）例如：若B类IP地址为128.21.03.12，它与B类地址的子网掩码“与”的结果若要在B类IP地址中把主机地址的高7位作为子网地址，则子网掩码