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1、,计算机网络技术学习概要,第一章 计算机网络概述,计算机网络的定义,按网络中各部分的功能，计算机网络分成通信子网和资源子网,计算机网络的组成,计算机网络的分类,1.总线拓扑,A,B,C,C,优点：结构简单，实现容易；易于安装维护,缺点：a.故障检测和隔离较困难，总线故障会导致全网瘫痪；b.负载能力较低,计算机网络的拓扑结构,2.环型拓扑,优点：能够较有效地避免冲突，传输延迟时间固定。,缺点：环形结构中的网卡等通信部件比较昂贵且管理复杂。,计算机网络的拓扑结构,优点：结构简单，可扩充性强；故障的检测和隔离方便。,缺点：需要大量电缆，因此费用较高；中央结点产生故障，则全网不能工作。,3.星型拓扑,
2、中央 结点,计算机网络的拓扑结构,4.树型拓扑,优点：易于扩展；故障隔离方便。,缺点：根结点发生故障，全网不能正常工作。,根结点,计算机网络的拓扑结构,优点：结点间路径多；可靠性高；网络扩充比较灵活、简单。,缺点：网络关系复杂；建网和网络控制机制复杂。,5.网状拓扑,计算机网络的拓扑结构,1.5 计算机网络体系结构,数据通信协议的定义 决定数据的格式和传输的一组规则或者一组惯例,协议和网络体系结构,语法定义数据的格式或信号的形式；(控制信息的格式、数据编码等）=如何讲？语义包含了对等进程协调配合和数据管理所需要的信息结构；=讲什么？（控制信息的内容，需要做出的动作及响应）时序（同步）指收、发速
3、率匹配和接收排序（事件的先后顺序和速度匹配）协议只确定计算机各种规定的外部特点，不对内部的具体实现做任何规定。如遇红灯停车，不对停车的操作进行规定（不同车型）。,协议三个要素,层次结构 分层：将计算机网络的实体划分成不同功能的若干层次，每一层都建立在它的下一层之上，向它的上一层提供一定的服务；相邻层之间通过接口来实现访问。,计算机网络体系结构是对构成计算机网络的各个组成部分之间的关系及其所要实现的功能的定义和描述。,协议和网络体系结构,2.分层结构的数据传送,每层在向下一层传输数据前，都在数据上加上一个“报头”。,每层在往上一层传输数据前，都在原数据上剥掉该层“报头”。,OSI参考模型,处理网
4、络应用,数据表示,主机间通信,端到端的连接,寻址和路径,介质访问（接入）,二进制传输,OSI的分层,OSI参考模型各层功能,有关物理设备通过物理媒体进行互连的描述和规定；以比特流的方式传送数据，物理层识别0 和1；定义了接口的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。(详见课本P16),在物理层提供比特流服务的基础上，建立相邻节点之间的数据链路连接；为网络层提供可靠的信息传递机制，把数据封装成适合于正确传递的“数据桢”（或解封装）：如在桢中包含应答、流控制和差错控制等信息，并负责通过物理层在两台计算机之间无差错地传输数据帧；数据链路层要提供差错控制等功能，以实现应答、差错控制、数据流控制和发送顺
5、序控制，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路，确保接收数据的顺序与原发送顺序相同。,OSI参考模型各层功能,网络层,把数据转换为传输数据信息包或报文分组（具有地址标识和网络层协议信息的格式化信息组）；负责寻址，将IP地址转换为MAC地址（局域网内）；选择合适的路径并转发数据包（路由功能），负责建立、保持和终止通过中间设备的连接；进行拥塞控制，能协调发送、传输及接收设备的能力不平衡。,OSI参考模型各层功能,OSI参考模型中最复杂的一层,传输层,提供在不同的系统进程间数据交换的可靠服务，在网间建立端到端通信信道，实现端到端的连接；提供两端点之间的可靠、透明数据传输，执行端到端差错检测和恢复、顺
6、序控制和流量控制功能，管理多路复用；本层是面向应用的高层和与网络有关的低层协议之间的接口，其下3层与数据传输问题有关，其上3层与应用问题有关。它为会话层提供与网络类型无关的可靠信息传送机制，对会话层屏蔽了下层数据通信的细节。,OSI参考模型各层功能,第一个实现端到端连接的层,会话层,提供应用进程间对话控制的规则。会话层为在两个实体间建立的一次连接叫做会话。它组织和同步它们的对话及为管理它们的数据交换提供必要的手段；会话层负责控制每一站究竟什么时候可以传送与接收数据，为不同用户建立会话关系：例如，当许多用户同时收发信息时，该层主要控制、决定何时发送或接收信息，才不会有“碰撞”发生。在两端点间建立
7、、维护和释放面向用户的连接；对会话进行管理和控制，保证会话数据可靠传送。,OSI参考模型各层功能,表示层,表示层是为了在不同系统之间的不同信息表示能够相互理解对方数据的含义以便进行通信而设置的。负责将数据转换为发送方和接收方都能识别的格式；负责数据的加密与解密；负责文件的压缩与恢复。,OSI参考模型各层功能,应用层,负责管理和执行应用程序，提供各种网络服务。,OSI参考模型各层功能,对等通信,物 理 层,数据链路层,传 输 层,网 络 层,会 话 层,应 用 层,表 示 层,TCP/IP是20世纪70年代中期美国国防部为ARPANET开发的网络体系结构,TCP/IP参考模型,TCP/IP网络模
8、型,1.TCP/IP网络模型各层功能,应用层:涉及为用户提供网络应用，并为这些应用提供网络支撑服务，把用户的数据发送到低层，为应用程序提供网络接口。常见的协议：FTP文件传输协议 HTTP超文本传输协议 SMTP简单邮件传输协议 DNS域名系统 TFTP简单文件传输协议 TELNET远程终端访问协议,传输层的作用是在源结点和目的结点的两个对等实体间提供可靠的端到端的数据通信。为保证数据传输的可靠性，传输层协议也提供了确认、差错控制和流量控制等机制。传输层从应用层接收数据，并且在必要的时候把它分成较小的单元，传递给网络层，并确保到达对方的各段信息正确无误。提供了两个主要协议：传输控制协议（TCP
9、）；用户数据报协议（UDP）。,1.TCP/IP网络模型各层功能,网络层(网际层）：负责独立地将分组从源主机送往目的主机，涉及为分组提供最佳路径的选择和交换功能，并使这一过程与它们所经过的路径和网络无关。分组路由和拥塞控制是该层主要解决的问题。该层有5个重要协议：IP网际协议。ICMP网际控制报文协议。ARP地址解析协议。RARP反向地址解析协议。IGMPInternet组管理协议。,1.TCP/IP网络模型各层功能,TCP/IP各层主要协议,第二章 物理层,按信号的传输方向分，数据通信可以分为单工、半双工和全双工三种工作方式。单工通信：只能在一个方向上传输。半双工通信：通信双方交替发送和接收
10、信息，但不能同时进行。全双工通信：同时进行双向信息传送。在通信过程中，发送方和接收方必须在时间上保持同步，才能准确地传送信息。在传送由多个码元组成的字符以及由许多字符组成的数据块时，通信双方要就信息的起止时间取得一致，这种同步作用有两种不同的方式，因而也对应了两种不同的传输方式。,2.1.3 数据通信方式,1频分多路复用（Frequency Division Multiplexing，FDM）,2.1.4 多路复用技术,2时分多路复用（Time Division Multiplexing，TDM）,2.1.4 多路复用技术,3波分多路复用（Wave Division Multiplexing，
11、WDM）,2.1.4 多路复用技术,1差错控制方式（1）前向纠错FEC：在发送端将数据按纠错码发送，具有一定的纠错能力。（2）自动重发请求ARQ：在发送端将数据按检错码发送，具有较强的检错功能，但不能确定错误位置。2差错控制编码（1）奇偶校验码：先将要发送的数据块分组，然后在每组的数据码元后面附加一个冗余位，使得该组连冗余位在内的码字中“1”的个数为偶数（偶校验）或奇数（奇校验）。,2.1.5 差错控制,（2）循环冗余码(CRC),前提:发送方和接受方必须事先商定一个二进制数G(x)(生成多项式),发送端:计算校验和,将校验和加在数据末尾,使这个带校验和的数据能被G(x)除尽.接收端:收到带校
12、验和的数据后,用G(x)去除它,如果有余数,则传输出错,实现:用简单的硬件(移位寄存器电路)即可,2.1.5 差错控制,网络中通常使用3种交换技术：电路交换、报文交换、分组交换。1电路交换 电路交换就是指在源主机和目的主机之间利用中间节点建立一条实际的物理通路，在整个传输过程中，这条通路被独占，直到通信结束。2报文交换 这种交换技术是以报文为传输单位，报文的长度没有限制。3分组交换 分组交换是对报文交换方式的改进，它将一个报文分成一个个较小的长度固定的分组，然后以分组为单位存储-转发，在接收端再将分组重组。,2.2 数据交换技术,在分组交换中为了吸收电路交换的长处引入了虚电路的概念，分组交换可
13、分为两种工作方式:数据报和虚电路。数据报方式：在数据报方式中，分组被独立的对待，每一个分组都包含终点地址信息，彼此之间相互独立的寻找路径，同一份报文的不同分组可能沿着不同的路径到达终点。在这种技术中，一个被独立对待的分组就称为一个数据报。数据报方式特点：（1）无连接的工作方式；（2）存在分组失序现象（3）分组头复杂；（4）对网络故障适应性较强,分组交换的两种工作方式,双绞线的线序标准,橙绿蓝棕，顺序铺开；花线在前，46交叉。,助记：,左边=,1.双绞线,双绞线的线序标准,绿橙蓝棕，顺序铺开；花线在前，46交叉。,助记：,左边=,1.双绞线,（1）光纤的分类,3.光缆,(详见课本P41),网络号
14、24 位,主机号24 位,网络号16 位,网络号8 位,IP 地址中的网络号字段和主机号字段,0,A 类地址,主机号16 位,B 类地址,C 类地址,0,1,1,主机号8 位,D 类地址,1 1 1 0,多 播 地 址,E 类地址,保 留 为 今 后 使 用,1 1 1 1 0,0,1,识别一个IP地址类别，看第一个字节的十进制数的范围：A 类 1126 B 类 128 191C 类 192 223D 类 224 239E 类 240 254,例如 是A类 是C类,IP地址及其表示方法,几种特殊的IP地址,特别地：127.0.0.1默认为任何主机的本机IP地址，不可供用户分配。,IP地址及其表
15、示方法,保留地址(内网地址),为了避免某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突，IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用的保留地址，这些地址为：A类B类C类,IP地址及其表示方法,为什么要划分子网,1、实现更小的广播域，减少网络流量；2、更好的利用主机位；3、使不同物理空间的主机使用同一网络；4、提高网络性能；5、易于扩大地理范围。,IP子网划分,默认路由,10,.,0,.,0,.,0,/,8,R,1,40,.,0,.,0,.,0,/,8,30,.,0,.,0,.,0,/,8,20,.,0,.,0,.,0,/,8,R,3,R,2,20,.,0,.,
16、0,.,0,255,.,0,.,0,.,0,直接交付,0,.,0,.,0,.,0,0,.,0,.,0,.,0,20,.,0,.,0,.,2,10,.,0,.,0,.,0,255,.,0,.,0,.,0,直接交付,目的地,掩码,下一跳,40,.,0,.,0,.,0,255,.,0,.,0,.,0,直接交付,0,.,0,.,0,.,0,0,.,0,.,0,.,0,30,.,0,.,0,.,1,30,.,0,.,0,.,0,255,.,0,.,0,.,0,直接交付,目的地,掩码,下一跳,路由器R1的路由表,路由器R3的路由表,计算机网络基础（第三版）第五章 新一代网际协议Ipv6,49,5.2.1
17、IPv6地址格式,前导的0要去掉，但每段要至少保留一个数字,6.1.3 TCP/IP协议中的传输层,网络层的IP协议提供的是不可靠、数据报的服务，TCP和UDP建立在该服务的基础上，应用程序调用TCP或UDP传输数据，而不是直接调用IP。TCP是可靠的、面向连接的。TCP进行传输层寻址、连接管理、差错控制和流量控制。UDP是不可靠的、无连接的，即在进行数据传输之前不需要建立连接，而目的主机收到数据报后也不需要发回确认。这种协议提供了一种高效的传输服务，但其可靠性由应用程序来提供。,端口的作用就是让应用层的各种应用进程都能将其数据通过端口向下交付给传输层（发送方），以及让传输层知道应当将其报文段
18、中的数据向上通过端口交付给应用层相应的进程（接收方）。,端口的作用,从这个意义上讲，端口是用来标志应用层的进程的。,6.1.4 端口,端口号,6.1.4 端口,协议端口的分配与熟知端口,端口分配有两种基本方式,统一分配,动态分配,组织模式,地理模式,类别域名6个,行政区域名34个,具体机构名称,机构内部的各主机域名,DNS采用层次型名字管理机制,域名系统的命名机制,IEEE802标准的产生,二十世纪80年代是局域网迅速发展时期，各种标准的局域网层出不穷。为了使不同厂商生产的局域网能够互联通信(促进局域网产品的标准化以增加产品的互操作性)，1980年2月，美国电气和电子工程师学会（IEEE）成立
19、了局域网标准化委员会（简称IEEE 802委员会），专门从事局域网标准的制订，形成了一系列的标准，统称为IEEE802标准。IEEE 802标准于1984年3月被ISO采纳作为局域网的国际标准系列，称为ISO 8802标准。,8.3.1 以太网概述,802.2-逻辑链路控制802.3-CSMA/CD（以太网）802.4-Token Bus（令牌总线）802.5-Token Ring（令牌环）802.6-分布队列双总线DQDB-MAN标准802.7-宽带技术802.8-FDDI（光纤分布数据接口）802.11-WLAN（无线局域网）802.16 无线城域网,IEEE802常用标准,带冲突检测的载
20、波监听多路访问（CSMA/CD),标准协议:IEEE802.3 网络拓扑结构：总线型(共享介质)信道分配方法：随机接入(争用),8.3.4 CSMA/CD介质访问控制协议,载波侦听多路访问CSMA（Carrier Sense Multi Access）又称为“先听后说”，是减少冲突的主要技术。,8.3.4 CSMA/CD介质访问控制协议,1载波侦听多路访问协议CSMA,（1）非坚持型CSMA,（2）1-坚持型CSMA,（3）P-坚持型CSMA,CSMA：发送站检测通信信道中的载波信号，如果没有检测到载波信号，说明没有其他站在发送数据，或者说信道上没有数据，该站可以发送。否则，说明信道上有数据，
21、等待一定时间后再次试探，直到能够发送数据为止。,三种类型有关说明请阅课本P175,CSMA/CD的工作原理 在CSMA/CD方式下，一个工作站发送数据帧前，首先要侦听介质上是否有其他站正在收发信息，然后根据以下规则进行处理。（1）若介质空闲，则可以立即发送；否则转（2）。（2）若介质忙，继续对信道进行侦听，一旦发现空闲，就进行发送。（3）若在发送过程中检测到冲突，则停止发送，并发出一个短小的干扰信号，让所有站点都知道发生了冲突。（4）发完干扰信号后，随机延迟一个时间量，重新尝试发送，转（1）。=应使帧有足够的长度以使冲突能在帧传输完毕前被检测到。,8.3.4 CSMA/CD介质访问控制协议,计
22、算机网络基础（第三版）第八章 局域网技术,60,8.6.3 无线局域网的协议标准,1IEEE 802.11标准系列,（1）IEEE 802.11，1997年，速度2Mbit/s,（2）IEEE 802.11b，1999年，速度11Mbit/s,（3）IEEE 802.11a，1999年，速度54Mbit/s,（4）IEEE 802.11g，2003年，速度54Mbit/s,（5）IEEE 802.11n，2009年，速度600Mbit/s,实现步骤,（1）安装网卡（2）安装滤波器（3）安装ADSLModem,2ADSL的硬件安装,9.2.2 ADSL接入,1.硬件连接,实现步骤,计算机网络基础
23、（第三版）第九章 接入网技术,63,9.6.3 NAT技术,代理服务器采用网络地址转换（Network Address Translation，NAT）技术，使得内部采用私有地址，外部采用公有地址通信成为可能,借助于NAT技术，使用私有（保留）地址的“内部”网络主机与Internet上的某台主机进行通信时，在通过边界（代理服务器）时，将内网主机的私有地址转换成外部全球唯一的IP地址,一个局域网只需使用少量公有IP地址（甚至是1个）即可实现私有地址网络内所有计算机与Internet的通信需求,11.1.3 网络威胁的主要类型,非人为因素主要是指自然灾害所造成的不安全因素，如火灾、地震、水灾、战争等原因造成网络的中断、数据破坏和丢失等。人为因素是攻击者或攻击程序利用系统资源中的脆弱环节进行人为入侵而产生的。主要有4种：截获、中断、篡改、伪造,密码技术的分类（1）对称加密体制 优点：加密处理简单，加密解密速度快。缺点：密钥过短。（2）非对称密钥加密体制,11.2.2 算法类型,
