计算机网络技术ppt课件

第1章计算机网络技术第1章计算机网络技术1.1OSI参考模型和TCP/IP协议1.2计算机网络分类1.3局域网技术1.4广域网技术1.5无线局域网技术1.6虚拟专用网技术小结习题与思考1第1章计算机网络技术1.1OSI参考模型和TCP/IP协议1.1.1OSI参考模型ISO提出OSI参考模型的目的，就是要使在各种终端设备之间、计算机之间、网络之间、操作系统进程之间以及用户之间互相交换信息的过程中，能够逐步实现标准化。采用这种分层的模型能够将复杂的网络划分成简单的独立组成部分，这样便能够定义标准的接口。OSI参考模型由七层组成，从最底层到最高层依次为：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层，如图1.1所示。2第1章计算机网络技术应用层表示层会话层传输层可靠或不可靠的传输及差错检测网络层路由选择数据链路层将比特组合成字节，再将字节组成帧物理层原始比特传输，规定电压、线速和针脚功能802.2802.3HDLCEIA/TIA-232V.35IP、IPXTCP、UDP、SPX数据流层举例图1.1OSI/RM和对应的数据流层关系3第1章计算机网络技术物理层的协议可以分为LAN和WAN两种，常见的LAN物理层协议有IEEE802.3、令牌环、FDDI等；而WAN协议主要有EIA/TIA-232、EIA/TIA-449、V.35等。4第1章计算机网络技术2．数据链路层(DataLinkLayer)数据链路层负责在两个相邻节点间的链路上无差错地传送数据(传输单位为帧)，并提供有关目的地址和如何处理的信息。该层的主要网络设备为网桥和第二层交换机。IEEE将数据链路层分为两个子层：(1)介质访问控制(MAC)子层(IEEE802.3)：该子层负责指定如何通过物理线路进行传输，并定义与物理层通信。它定义了诸如物理编址、网络拓扑、线路规范、错误通知、流量控制等功能。5第1章计算机网络技术(2)逻辑链路控制(LLC)子层(IEEE802.2)：该子层负责识别协议类型，并对数据进行封装以便通过网络进行传输，具有帧发送及接收、帧序列控制和流量控制等功能。6第1章计算机网络技术3．网络层(NetworkLayer)网络层独立于数据链路层，可用于连接位于不同物理介质上的设备，这是通过网络的逻辑编址来完成的。这种逻辑编址诸如IP、IPX等。网络层可完成异种网络之间的互联，实现路径选择功能，支持LAN和WAN组建的各种物理标准。7第1章计算机网络技术4．传输层(TransportLayer)传输层是通信子网和高层之间的接口层，其任务是根据通信子网的特性，最佳地利用网络资源，并以可靠而经济的方式，为两个端系统(也就是源终端和目的终端的传输层之间)的会话层之间提供建立、维护和取消传输连接的功能，传输层协议负责可靠或不可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。该层主要采用TCP、UDP和SPX等传输协议。8第1章计算机网络技术5．会话层(SessionLayer)会话层也可以称为会晤层。会话层不参与具体的传输，但是它提供包括访问验证和会话管理在内的建立、组织和协调实体之间通信的机制。比如，数据库服务器和用户登录之间形成的会话。9第1章计算机网络技术6．表示层(PresentationLayer)表示层主要提供具体的数据格式编码和转换问题，可完成视频、图像的公用压缩编码格式转换以及对应用层数据的公用加密、公用解密等任务。10第1章计算机网络技术7．应用层(ApplicationLayer)应用层是OSI/RM的最高层，是用户和应用程序与网络访问协议之间的接口。该层可完成HTTP、POP和SMTP等服务。从图1.1中可以得到，下四层形成了数据流层，并规定为终端之间如何建立连接以及交换数据；上三层负责规定如何通过物理线路传输，经由网络互联设备到达目的终端，并最终到达应用程序。11第1章计算机网络技术1.1.2TCP/IP体系结构TCP/IP体系已成为Internet的主流，局域网、城域网几乎都采用了兼容性强的TCP/IP体系。与OSI/RM不同，OSI/RM在解释互联网络通信机制上有更强的能力，TCP/IP模型更侧重于互联设备间的数据传送，而不是严格的功能层次划分，但是现今TCP/IP已经在互联网络中担当了一个重要的角色，成为了市场的标准。TCP/IP协议是一个总称，它代表了一个协议集，其中典型的协议就是TCP和IP协议。TCP/IP协议体系结构与OSI/RM之间的对比如图1.2所示。12第1章计算机网络技术应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络互联层网络接口层HTTP、SMTPPOP3等TCP、UDPIP等以太网、帧中继、PPP等OSI/RMTCP/IP模型TCP/IP协议图1.2TCP/IP与OSI/RM对比图13第1章计算机网络技术由图1.2可知TCP/IP体系结构共有四个层次，每层具体任务和功能描述如下。1．应用层(ApplicationLayer)应用层对应OSI/RM中的上三层，负责处理用户界面、数据格式化和应用程序访问。当前应用层的Web应用服务的应用最为广泛，主要采用HTTP协议完成应用层之间的通信。14第1章计算机网络技术2．传输层(TransportLayer)传输层与OSI/RM中的传输层实现的功能相似，负责上层的数据封装，实现数据传递。该层的主要协议有传输控制协议(TCP)和用户数据报协议(UDP)。TCP协议是一种面向连接的可靠传输协议，实现了三次握手机制；而UDP协议是一种无连接的不可靠传输协议。TCP和UDP协议与上层进行数据交换的时候，需要借助服务端口来判别与应用层中的哪种服务进行通信。15第1章计算机网络技术3．网络互联层(NetworkLayer)网络互联层与OSI/RM中的网络层具有相似的功能，主要进行路由选择。该层由ICMP、IP、IGMP、RIP、OSPF和用于边界路由的EGP协议组成，这些协议的主要功能是保证数据包能被成功传递。其中IP是主要的协议，被称为网际互联协议；IP定义了地址，让网络上每台主机或网络设备都有不同的逻辑地址，当IP地址在不同的子网网段中时，需要RIP、OSPF等路由协议完成IP路由，此时IP被称为被路由协议。16第1章计算机网络技术4．网络接口层(NetworkInterfaceLayer)网络接口层对应OSI/RM中的物理层和数据链路层。网络接口层定义了主机如何通过物理网络传送数据，也定义了所需的协议和硬件。例如，以太网网络处于TCP/IP网络接口层，定义了组建LAN和WAN的布线方式、编址方法、电缆型号和协议等。要实现以太网LAN和LAN之间的互联通信，可通过WAN的连接标准PPP(点到点协议)和帧中继来完成。图1.3体现了网络接口层标准、数据封装和拆分的过程。17第1章计算机网络技术Eth.IP数据Eth.数据IP主机AEth.IP数据Eth.数据IP主机BPPPIP数据PPP图1.3提供给IP的PPP服务和以太网服务18第1章计算机网络技术1.1.3TCP/IP协议集和IP地址1．地址解析协议ARPIP网络数据包能够在网络中正常传输，都需使用网络介质访问控制子层的MAC地址，通过这种物理地址来确定发送的目的地。因此需要通过ARP和RARP协议来动态发现48位的二进制MAC地址。在TCP/IP网络中，网络接口层主要采用以太网技术，以太网技术在同一个局域网中具有网络广播的能力，通过发送带有ARP广播请求的网络数据，当局域网中所有主机都可以收到这个请求时，便根据ARP协议解析来获取对方主机IP对应的MAC地址，然后将结果返回给带有MAC地址的源主机，最终完成在物理网中传输逻辑数据的目的。19第1章计算机网络技术2．反向地址解析协议RARPRARP实现的是将主机的MAC地址映射为对应的IP地址，通过这种RARP请求方式可以从服务器上获取IP地址。在无盘工作站中通过BOOTP协议方式发送RARP广播请求来实现RARP解析。20第1章计算机网络技术3．网际控制报文协议ICMPICMP是一种面向连接的协议，用于传输错误报告控制信息。由于IP协议提供了无连接的数据报传输服务，在传输过程中若发生差错或意外，比如目的不可到达，这就需要ICMP来向源节点报告差错情况，以便源节点对此做出相应的处理。21第1章计算机网络技术4．传输控制协议TCPTCP是在IP提供的基础服务上，支持面向连接的、可靠的、面向数据流的传输服务。两个使用TCP进行通信的对等实体的一次通信，一般需要经过建立连接、维持连接和数据传输、终止连接三个阶段。在建立连接阶段实现TCP的三次握手协议，根据序列号和确认号保证实体间数据传输的可靠性。TCP模块以IP模块为传输基础，同时可以面向多种应用程序提供传输服务：一种是服务程序；另外一种是客户程序。比如实现Web服务器和客户IE浏览器之间的通信服务。常见的服务默认端口有：Telnet服务端口23、Web服务端口80、SMTP服务端口25、POP3服务端口110、FTP服务端口21和20等。22第1章计算机网络技术5．用户数据报协议UDPUDP协议是建立在传输层的一种简单的、无连接的、不可靠的数据传输服务，没有确认号和序列号。在多媒体应用中采用UDP服务是一种比较理想的方法，可提高视频与音频的传输速率。使用UDP服务的应用程序有：DNS(端口号53)、SNMP(端口号161)、TFTP(端口号69)、DHCP服务器(端口号67)等。23第1章计算机网络技术6．网际互联协议IPIP协议称为网际互联协议，实现网络互联层IP寻址、IP数据转发等功能。IP提供的主要功能有三种：u无连接、不可靠的数据转发；u数据包分组和重组；u路径选择。IP协议不仅仅解决了同一网络之间的数据包基础服务，而且还解决了不同物理网络和不同逻辑网络之间的数据转发功能。24第1章计算机网络技术7．IP地址分配和子网划分目前在TCP/IP网络中使用了两种IP地址版本：IPv4和IPv6。其中，IPv4为32位二进制的地址，被广泛使用；而IPv6为128位二进制的地址，是下一代Internet网络采用的地址分配方案。1) IPv4地址及其表示方法IPv4版本采用32位二进制描述，IP地址由两部分组成：网络号字段(net-id)和主机号字段(host-id)。IP地址的分类如图1.4所示。25第1章计算机网络技术0net-idA10net-idBhost-idhost-id110net-idChost-id1110组播地址D11110E保留为今后使用图1.4IP地址的五种类型26第1章计算机网络技术将IP地址每8位二进制看成一组，并换成十进制数，用点“.”分开，形成4组的点分十进制，这是常用方式。例如11000000100000011100000000000001，换成点分十进制IP地址表示为：192.129.192.1，这样看起来更为方便。通过图1.4的描述可以得到A、B、C三类IP地址的使用范围如下：A类：1.0.0.0～126.255.255.255默认子网掩码：255.0.0.0；B类：128.0.0.0～191.255.255.255默认子网掩码：255.255.0.0；C类：192.0.0.0～223.255.255.255默认子网掩码：255.255.255.0。27第1章计算机网络技术目前作为私有网络中的IP地址，不作为Internet公有IP地址的使用范围如下：A类：10.0.0.0～10.255.255.255默认子网掩码：255.0.0.0；B类：172.16.0.0～172.31.255.255默认子网掩码：255.255.0.0；C类：192.168.0.0～192.168.255.255默认子网掩码：255.255.255.0。在IP地址使用中，某个网络主机字段的二进制全1时，表示某个网络中的广播地址，比如222.18.134.255；而某个网络需要表示单个网络的地址时，该IP地址的主机号应该全0，比如10.0.0.0(A类)，222.18.134.0(C类)。因此