网络的发展与应用

1网络的发展与应用一、计算机网络发展的三个阶段1、研究阶段(68年~84年)主要特征：TCP/IP协议的研制成功。Client/Server工作方式的实现。实现了资源共享和分散控制等。2、运行阶段(85年~92年)主要特征：Internet骨干网络的延生网络私有化的形成网络商业化的开始3、应用阶段(92年~今)主要特征：网络发展的全球化网络运行的商业化网络应用的多样化二、我国计算机网络的三个层次1、国家经济信息化的基本通信网，CHINAPAC：1991建设，分组交换网。CHINADDN：1994建设，数字专用网金桥工程：1997建设，以光纤、卫星、微波、无线移动等多种方式，形成天地一体的网络结构。2、依托此平台开发的各种专业网络和应用网络；金卡工程：全民信用卡系统——电子货币工程。金企工程：企业生产与流通信息系统，为国家宏观调控提供科学依据。金农工程：农业综合管理及信息服务系统，以县城为点的农业基本情况数据库。金关工程：国家对外经济贸易信息网。金税工程：增值税专用发票计算机稽核系统工程。企业网络：企业总部与分部组成的异地独立网络。教育科研网：CERNET连接全国各大高校。3、目前中小型企业网络的应用情况企事业都建设了自己的局域网，而且越来越多的局域网和广域网相联。网络硬件水平不断提高，促进了网络技术的应用，网络管理人才的需求加大。网络管理员：以网络互联技术为主的网络人才。操作系统管理员：以管理操作系统为主的网络人才。线路维护人员：负责网络运行的维修人员。网络技术支持：负责公司网络产品的技术的咨询和售后服务。网络互联基础一、OSI七层协议OSI(OpenSysteminterconnection)开放系统互连参考模型ISO(InternationalStandardsOrganization)国际标准化组织1、物理层机械性能：接口的型状，尺寸的大小，引脚的数目和排列方式等。电气性能：接口规定信号的电压、电流、阻抗、波形、速率及平衡特性等。工程规范：接口引脚的意义、特性、标准。工作方式：确定数据位流的传输方式，如：单工、半双工或全双工。物理层协议有：美国电子工业协会(EIA)的RS232，RS422，RS423，RS485等；2国际电报电话咨询委员会(CCITT)的X.25、X.21等；物理层的数据单位是位(BIT)，典型设备是集线器HUB。2、链路层链路层屏蔽传输介质的物理特征，使数据可靠传送。内容包括介质访问控制、连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制和仲裁协议等。链路层协议有：协议有面向字符的通讯协议(PPP)和面向位的通讯协议(HDLC)。仲裁协议：802.3、802.4、802.5，即：CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)、TokenBus、TokenRing链路层数据单位是帧，实现对MAC地址的访问，典型设备是交换机Switch。3、网络层网络层管理连接方式和路由选择。连接方式：虚电路(VirtualCircuits)和数据报(Datagram)服务。虚电路是面向连接的(Connection-Oriented)，数据通讯一次路由，通过会话建立的一条通路。数据报是非连接的(Connectionless-Oriented)，每个数据报都有路由能力。网络层的数据单位是包，使用的是IP地址，典型设备是路由器Router。这一层可以进行流量控制，但流量控制更多的是使用第二层或第四层。4、传输层提供端到端的服务。可以实现流量控制、负载均衡。传输层信息包含端口、控制字和校验和。传输层协议主要是TCP和UDP。传输层位于OSI的第四层，这层使用的设备是主机本身。5、会话层会话层主要内容是通过会话进行身份验证、会话管理和确定通讯方式。一旦建立连接，会话层的任务就是管理会话。6、表示层表示层主要是解释通讯数据的意义，如代码转换、格式变换等，使不同的终端可以表示。还包括加密与解密、压缩与解压缩等。7、应用层应用层应该是直接面向用户的程序或服务，包括系统程序和用户程序，例如、FTP、DNS、POP3和SMTP等都是应用层服务。数据在发送时是数据从应用层至物理层的一个打包的过程，接收时是数据从物理层至应用层的一个解包的过程，从功能角度可分为三组，1、2层解决网络信道问题，3、4层解决传输问题，5、6、7层处理对应用进程的访问。从控制角度可分为二组，第1、2、3层是通信子网层，第4、5、6、7层是主机控制层。二、TCP/IP协议簇TCP/IP(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)已成为一个事实上的工业标准。TCP/IP是一组协议的代名词，它还包括许多协议，组成了TCP/IP协议簇。TCP/IP协议簇分为四层，IP位于协议簇的第二层(对应OSI的第三层)，TCP位于协议簇3的第三层(对应OSI的第四层)。TCP和IP是TCP/IP协议簇的中间两层，是整个协议簇的核心，起到了承上启下的作用。1、接口层TCP/IP的最低层是接口层，常见的接口层协议有：Ethernet802.3、TokenRing802.5、X.25、Framereley、HDLC、PPP等。2、网络层网络层包括：IP(InternetProtocol)协议、ICMP(InternetControlMessageProtocol)控制报文协议、ARP(AddressResolutionProtocol)地址转换协议、RARP(ReverseARP)反向地址转换协议。IP是网络层的核心，通过路由选择将下一跳IP封装后交给接口层。IP数据报是无连接服务。ICMP是网络层的补充，可以回送报文。用来检测网络是否通畅。Ping命令就是发送ICMP的echo包，通过回送的echorelay进行网络测试。ARP是正向地址解析协议，通过已知的IP，寻找对应主机的MAC地址。RARP是反向地址解析协议，通过MAC地址确定IP地址。比如无盘工作站和DHCP服务。3、传输层传输层协议主要是：传输控制协议TCP(TransmissionControlProtocol)和用户数据报协议UDP(UserDatagramrotocol)。TCP是面向连接的通信协议，通过三次握手建立连接，通讯时完成时要拆除连接，由于TCP是面向连接的所以只能用于点对点的通讯。TCP提供的是一种可靠的数据流服务，采用“带重传的肯定确认”技术来实现传输的可靠性。TCP还采用一种称为“滑动窗口”的方式进行流量控制，所谓窗口实际表示接收能力，用以限制发送方的发送速度。UDP是面向无连接的通讯协议，UDP数据包括目的端口号和源端口号信息，由于通讯不需要连接，所以可以实现广播发送。UDP通讯时不需要接收方确认，属于不可靠的传输，可能会出丢包现象，实际应用中要求在程序员编程验证。4、应用层应用层一般是面向用户的服务。如FTP、TELNET、DNS、SMTP、POP3。FTP(FileTransmisionProtocol)是文件传输协议，一般上传下载用FTP服务，数据端口是20H，控制端口是21H。Telnet服务是用户远程登录服务，使用23H端口，使用明码传送，保密性差、简单方便。DNS(DomainNameService)是域名解析服务，提供域名到IP地址之间的转换。SMTP(SimpleMailTransferProtocol)是简单邮件传输协议，用来控制信件的发送、中转。POP3(PostOfficeProtocol3)是邮局协议第3版本，用于接收邮件。数据格式：数据帧：帧头＋IP数据包＋帧尾(帧头包括源和目标主机MAC地址及类型,帧尾是校验4字)IP数据包：IP头部＋TCP数据信息(IP头包括源和目标主机IP地址、类型、生存期等)IP数据信息：TCP头部+实际数据(TCP头包括源和目标主机端口号、顺序号、确认号、校验字等)三、TCP连接的建立1、TCP连接通过三次握手完成。client首先请求连接，发一个SYN包；Server收到后回应SYN_ACK包；Client收到后再发ACK包。即：ClientServerSYN---收---SYN+ACKACK---收established表示建立状态，当某端发出数据包后收到了回应则进入established状态。在TCP/IP连接时，如果两端都是established状态，则握手成功，否则是无连接或半联接状态。2、套接字Socket套接字Socket由协议、IP地址和端口号组成，套接字表示一路通讯，一般是一个服务，如端口，Telnet是TCP的23端口。四、IP地址划分1、IP地址分类IP地址有四个段，包括网络标识和主机标识两部分：netid+hostid。IP地址应用分为A、B、C三类，D、E类是保留和专用的。ClassA0*******xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxClassB10**************xxxxxxxxxxxxxxxxClassC110*********************xxxxxxxxClassD1110****************************ClassE1111****************************2、地址区间址址类地址区间网络数主机数A类1.0.0.1～126.255.255.25427-2=126224-2=16777214B类128.0.0.1～191.255.255.254214-2=16382216-2=65534C类192.0.0.1～223.255.255.254221-2=209715028-2=254D类224.0.0.1～239.255.255.255228=2684354560E类240.0.0.1～255.255.255.255228=26843545603、特殊地址主机地址全0表示为一个网络地址。主机地址全1表示为对应网络的广播地址。全0的IP地址：0.0.0.0，表示本机地址，只在启动过程时有效。全1的IP地址255.255.255.255，表示本地广播(有的软件不支持)。私有地址：10.0.0.0-10.255.255.255172.16.0.0-172.31.255.255192.168.0.0-192.168.255.2555127.0.0.0网络是回环网络loopback，用于本机测试。例如：ping127.0.0.1是测试本机网卡是否工作正常。4、子网掩码子网掩码用来区分网络地址和主机地址，标准的子网掩码为：A类：1.0.0.1～126.255.255.254netmask：255.0.0.0B类：128.0.0.1～191.255.255.254netmask：255.255.0.0C类：192.0.0.1～223.255.255.254netmask：255.255.255.0子网掩码和IP地址的“与”运算得出对应的网络地址。如果将子网掩码“1”的位数增加则网络地址数增加，形成子网。相当于网络的分隔。如果将子网掩码“1”的位数减小则网络地址数减少，形成超网。相当于网络的聚合。交换机原理与应用一、基本以太网1、以太网标准：以太网是Ethernet的意思，过去使用的是十兆标准，现在是百兆到桌面，千兆做干线。常见的标准有：10BASE-2细缆以太网10BASE-5粗缆以太网10BASE-T星型以太网100BASE-T快速以太网1000BASE-T千兆以太网2、接线标准星型以太网采用双绞线连接，双绞线是8芯，分四组，两芯一组绞在一起，故称双绞线。8芯双绞线只用其中4芯：1、2、3、6。常见接线方式有两种：568B接线规范：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕12345678568A接线规范：白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕12345678将568B的1和3对调，2和6对调，就得到568A。3、接线方法两边采用相同的接线方式叫做平接，两边采用不同的接线方式叫扭接。不同的设备之间连接，使用平接线；相同的设备连接使用