网络基础培训教程

第六章网络基础6.1计算机网络概述6.2数据通信基础知识6.3计算机网络的硬件与软件组成6.4局域网6.5网络互连6.1计算机网络概述6.1.1计算机网络发展史1.什么是计算机网络一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换其他外设打印机产生计算机网络的基本条件:通信技术与计算机技术的结合6.1.1计算机网络发展史2.计算机网络的发展1954年第一代计算机网络1969年ARPA网，第二代计算机网络1983年OSI模型，第三代计算机网络Internet的建立，第四代计算机网络单个主机为中心、面向终端多处理中心体系结构标准化信息高速公路计算机网络的发展史TTTTHTTTH分组交换网THT…TH…H单个主计算机为中心的网络多计算机为中心的网络T终端设备，H主计算机6.1.2计算机网络系统的组成与功能计算机网络系统的组成通信子网:网络内层，负责网络数据传输、转发等通信处理任务资源子网：网络的外围，提供各种网络资源和网络服务通信子网资源子网1．信息交换2．资源共享3．分布式处理计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点之间的通信。包括硬件、软件和数据资源的共享。网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。计算机网络的功能共享软件共享硬件共享从网络的地理范围进行分类局域网覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE802系列标准。6.1.3计算机网络的分类通常是使用高速光纤的网络，在一个特定的范围内（例如校园、社区或城市）将不同的局域网连接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速率比局域网高。城域网在一个学校范围内的计算机网络通常我们称为校园网。实质上它是由若干个局域网连接构成的一个规模较大的局域网，也可视校园网为一种介于普通局域网和城域网之间规模较大的、结构较复杂的局域网络。一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围通常为几十公里到几千公里，它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。广域网的通信子网主要使用分组交换技术，它可以使用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。广域网星形拓扑总线形拓扑结构特点：结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星形结构对站点扩充和删除容易总线任务重，易产生瓶颈问题特点：通信协议简单对外围站点要求不高单个站点故障不会影响全网电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路6.1.4网络的拓扑结构特点：传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃环形拓扑结构特点：信息交换在上、下节点之间进行通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便资源共享能力差，可靠性低树形拓扑Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。应此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。Internet拓扑结构6.1.5计算机网络的体系结构例:甲乙两个人通电话语法：电话号码；语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作；同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。物理网为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。语法：数据与控制信息的结构或格式语义：用来说明通信双方应当怎么做同步：详细说明事件如何实现协议一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。协议三要素开放系统互连OSI参考模型国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。双向箭头线表示概念上的通信线路空心箭头表示实际通信线路。开放系统互连OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通信子网资源子网通信系统基本要素6.2数据通信基础知识6.2.1基本概念信源信宿传输媒体数字数据编码跳变0无跳变110011010数据非归零编码曼彻斯特编码差分曼彻斯特编码跳变0调幅：载波的振幅随数字信号变化调频：载波的频率随数字信号变化调相：载波的初始相位随数字信号变化模拟信号编码调幅调制调频调制调相调制100111001110011带宽指信道能传送信号的频率宽度，可传送的信号的最高频率与最低频率之差。比特率：单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps波特率：线路中每秒传送的波形的个数，其单位为baud两者的换算关系为：比特率=波特率×log2N数字信号模拟信号数据传输方式并行传输以比特为单位串行传输数据通信发送装置数据通信接收装置0101001ASSCII码字符TASSCII码字符T数据通信发送装置1011000数据通信接收装置以字符为单位线路通信方式单工通信（单向）信息流是单方向的且不能改变半双工通信（双向交替）通信双方不能同时进行收发全双工通信（双向同时）通信双方可同时收发信息电路交换是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。分组交换报文交换电路交换报文以报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。分组交换将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，其他与报文交换相同。6.2.2信息交换技术与差错控制报文控制信息报文正文信息结束信息同步技术使接收速度和发送速度保持一致数据接收端能识别所收到的数据同步同步方法异步传输传输以字符为单位同步传输传输以数据块为单位在每个发送的字符前加入一个起始位，后面插入一个（或两个）停止位。起始位的编码值为0，停止位的编码值为1。异步传输字符间隔不定长发送器接收器字符码n10011010停止位起始位字符码111001001停止位起始位当没有数据发送时，发送器就连续发出停止码1，接收器根据从1至0的跳变来识别一个新字符的开始。在每一个数据块的开始处和结束处各附加一个或多个特殊的字符或比特序列，用于标记数据块，这些组合称为帧。接收端接收到同步脉冲序列后，根据同步脉冲来确定数据的起始与终止，从而实现发送端信号和接收端信号同步的目的。同步传输发送器接收器数据字符（数据长度可变）结束位同步位校验位控制位6.2.3数据传输介质双绞线非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）组网方便，价格最便宜，应用广泛五类双绞线最大传输率为100Mbps传输距离小于100米同轴电缆基带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆光缆光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。在2.5Gb/s的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤和光端设备无线介质包括无线频段、红外线、激光等。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外、可见光。地面微波通信卫星微波通信6.3计算机网络的硬件与软件组成6.3.1网络的主体设备主体设备（HOST）中心站（服务器）提供共享资源工作站（客户机）用户入网操作的节点常用服务器文件服务器域名服务器打印服务器通信服务器数据库服务器大多数时候服务器是网络的核心386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。网络适配器(网卡)网卡通过总线与计算机设备接口相连，另一方面又通过电缆接口与网络传输媒介相连。插入主机扩展槽中有线介质在PC机中主要使用PCI总线结构的网卡和USB接口的网卡安装网卡后，还要进行协议的配置。例如，TCP/IP协议。6.3.2网络的连接设备网络传输媒介的中间节点，具有信号再生转发功能。集线器类型无源有源智能不对信号做任何处理，工作站到集线器之间的距离在30米以内。对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的距离可达600米。具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。集线器（HUB）6.3.3网络软件系统局域网上流行的传输协议有：NetBEUINetBEUI（NetBIOSExtendUserInterface）网络基本输入输出系统扩展用户接口。适合单网段小型局域网，无路由功能。IPX（InternetPacketExchangeProtocol）运行在网络层的包交换协议。使应用程序能在网络上发送包和接收包。SPX（SequencedPacketProtocol）运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测。IPX/SPX包括了100多个不同功能的协议，最主要的是TCP和IP协议。TCP/IP协议的主要特点：标准化，任何网络软件或设备都能在该协议下运行；可路由性，用户可以将多个局域网连成一个大型互联网络。TCP/IP协议包TCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议用于保证被传送信息的完整性。IP（InternetProtocol）网际互连协议负责将消息从一个地方传送到另一个地方。TCP/IP资料：协议OSI参考模型TCP/IP模型应用层应用层Telnet、SMTP、FTP、DNS表示层会话层传输层传输层TCP、UDP协议网络层网际网层IP协议数据链路层网络接口层物理层6.3.4网络操作系统网络操作系统：具有网络功能的操作系统特点复杂性——要对全网资源进行管理，以实现整个系统的资源共享。实现计算机之间通信与同步。并行性——每个节点机上的程序都可以并行执行，一个作业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。安全性——可对不同用户规定不同的权限；提供身份验证机制；保证数据传输的安全和保密。提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务功能网络操作系统对等式网络操作系统客户机/服务器（Client/Server）模式分类对等网网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。客户机/服务器模式网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务。网络操作系统UnixLinuxNovellNetwareIP地址是IP协议提供的一种地址格式，它为Internet上的每一个网络和每一台主机分配一个网络地址，以此来屏蔽物理地址的差异。是运行TCP/IP协议的唯一标识。XXX.XXX.XXX.XXX0~255202.112.0.36（中国教育科研网）IP地址结构：网络部分+机器部分分类：A、B、C6.3.5网络地址IP地址类型1.0.0.1~126.255.255.254128.0.0.1~191.255.254192.0.0.1~223.255.255.254A类B类C类1261638420971152167721465534254B类A类18162432网络号网络号机器号机器号C类机器号网络号011010允许数量在寻址时通过子网掩码对IP地址进行屏蔽运算，先找出网络部分，再确定子网中的主机地址。子网掩码某位为1，表示该位所对应IP地址中的一位是网络地址部分中的一位，若某位为0，表示它对应IP地址中的一位是主机地址部分中的一位。A类地址的掩码:255.0.0.0B类地址的掩码:255.255.0.0C类地址的掩码:255.255.255.0IP地址202.112.0.36与掩码255.255.255.0进行“与”运算，可得到网络地址202.112.0，屏蔽IP地址中的网络部分，可得到中国教育科研网主机地址36。子网掩码DNS采用分层次结构，入网的每台主机都可以有一个类似下面的域名：主机名