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1、第一课 网络基础知识,1.1 计算机网络的功能与应用,计算机网络是由各种通信线路所连接的一组计算机和其他设备。计算机网络分成两个部分：通信子网和资源子网。通过计算机网络，可以将分布在不同地区的计算机用专门的外部设备通过通信线路连接起来，组成一个规模大、功能强的计算机综合系统，从而使计算机之间可以方便地传递信息，共享硬件、软件和数据等资源，实现信息集中或分布式处理。,计算机网络的功能与应用,计算机网络的功能和应用主要表现在以下几个方面。1文件和打印服务2通信服务3邮件服务4Internet服务5管理服务,1.2 计算机网络的分类,计算机网络一般按照使用网络的大小和地理位置来分。按照这一规则，计算
2、机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）3类，Internet属于最大的综合性网络。,1.2.1 局域网,局域网（LAN，Local Area Network）的范围一般较小，通常是一个企业、公司、校园等，它是在这个有限的地域范围内把分散的计算机、终端、大容量存储器以及其他设备连接起来组成的网络。局域网具有连接简单方便、高传输速率、维护容易等优点，因此在很多中小型网络中得到了广泛的应用。,局域网,1.2.2 城域网,城域网（MAN，Metropolitan Network）具有比局域网更大的范围，一般是以城市和地区为组网单位。为了获得更高的传输速度，传输介质一般采用光纤
3、。,城域网,1.2.3 广域网,广域网（WAN，Wide Area Network）又具有比城域网更大的范围，一般是以省为单位，也可能是国家甚至是洲，网络连接也最为复杂。,广域网,1.2.4 Internet,Internet可看作是一个巨大的广域网，它是由无数的局域网、城域网和广域网连接组成的。在Internet上提供了无数的网络服务，可以实现强大的功能。,Internet,中国国家级网中国于1994年5月 加入了Internet。目前通过中国公用互联网络（CHINANET）、中国教育科研计算机网（CERNET）和中科院科技网（CSTNET）都可以连接到Internet。,1.3 计算机网络
4、的拓扑结构,物理拓扑结构是解释一个网络物理布局的形式图，它以概括的形式描述一个网络，即一般不指定设备、连接方法或网络地址。物理拓扑结构按照基本的几何学图形分为3类：总线型、环型和星型，这些拓扑结构也可混合构成混合型拓扑结构。,计算机网络的拓扑结构,在网络的拓扑结构中主要包括网络服务器、工作站的网络配置和相互之间的连接等，按照连接形式可分为总线型、环形和星型拓扑结构，每一种网络拓扑结构都由节点、链路、通路等几部分组成。,计算机网络的拓扑结构,节点,网络单元的简称，它是网络中各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备的总称。常见的节点有服务器、工作站、集线器、交换机等设备。,链路,即两个节点
5、之间的连接线路，通常可分为物理链路和逻辑链路两种。物理链路是指实际存在的通信线路，而逻辑链路是指在逻辑上起作用的网络通信线路。,通路,指从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一连串节点和链路之间的线路，可看作是一系列穿越通信线路而建立起的节点到节点的链路。,1.3.1 总线型拓扑结构,一个总线形拓扑结构由单根电缆（一般是同轴电缆）组成，该电缆连接网络中所有节点，其中没有插入其他的连接设备。在这种结构中，所有的站点都地位平等，任何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被其他所有站点接收，因此，这种网络结构又称广播式计算机网络。,总线型拓扑结构,1.3.2 环型拓扑结构,在一个环形拓扑结构中
6、，每个节点与两个最近的节点相连接以使整个网络形成一个环状，而数据在环路中沿着一个方向传输。在环型拓扑结构中，每个工作站接收并响应发送给它的数据包，然后将其他数据包转发到环中的下一个工作站。一个环形网没有“终止端”，数据在它们的目的地停止继续发送，因而环形网络不需要终结器。,环型拓扑结构,1.3.3 星型拓扑结构,在一个星型拓扑结构中，网络中的每个节点通过一个中央设备，如集线器连接在一起。在一个星型网络中任何单根电线只连接两个设备，如一个工作站和一个集线器。因此，若某段电缆出现问题，将最多影响连接它的两个节点。设备如工作站或打印机将数据发送到集线器，再由集线器将数据转发到包含目标节点的网络段。,
7、星型拓扑结构,1.3.4 目录式拓扑结构,目录式拓扑结构由于其结构特点像大树，因此又被称为树型拓扑结构。在目录式拓扑结构中，从任一节点发出信号时，服务器（树根）先接收信号，再重新广播到整个网络中。,目录式拓扑结构,1.3.5 混合型拓扑结构,混合型拓扑结构实际上是将以上几种类型的网络拓扑结构结合起来使用，这种网络根据实际需要选择合适的网络结构，具有较高的可靠性和较强的扩充性。在局域网中，使用最多的是星型与总线型混合结构。,1.3.6 网络拓扑结构的选择,每种拓扑结构都有自己的优缺点，因此在组建网络时，确定拓扑结构时除了需要考虑传输介质和介质访问控制方法外，还需要注意以下几点。,网络拓扑结构的选
8、择,1网络的可靠性2网络的扩展性3组网费用综上所述，当网络较简单时，即连网的计算机数量不多，距离较远或可靠性要求不高时，可考虑总线型结构；当网络连接较为复杂时，最好使用混合型结构。,1.4 网络相关知识,在网络中，除了需要了解网络的基本概念外，还需要了解一些如IP地址、子网掩码、网关、主机名、DNS（域名系统）服务系统等概念知识，这些都是网络的基础。,1.4.1 IP地址,1IP地址的基本概念2IP地址的规范3IP地址的分类,IP地址的基本概念,IP（Internet Protocol）地址是在Internet上区分每台主机的惟一编码。在Internet网络中，IP地址正如电话号码一样，惟一地
9、标识一台计算机。IP地址构成了整个Internet的基础，InterNIC（由美国控制，其它国家有分中心。全称：Internet Network Information Center）负责对申请的组织分配惟一的IP地址。,IP地址的规范,像个人地址一样，IP地址必须遵从一定的规范。下面为IP地址常见的编址规范：IP地址为32位长的二进制数。每个IP地址被分成4组，每组8位二进制数。各组数字之间用点号分隔开。,IP地址的规范,在实际使用中以点分十进制的形式表示，如：172.16.1.1,每组数字的大小范围为1 254。每个IP地址包含两部分：网络号（A、类）和主机号。对于某个网络上所有节点而言，
10、网络号地址部分是相同的，而每个设备的主机号部分地址则各不相同。,IP地址的分类,IP地址由网络ID和主机ID组成，每个IP地址都包含有关网络类的信息。能惟一标识出主机所在的网络和网络中位置的编号。按照网络规模的大小，常用IP地址主要分为3类，即A类、B类和C类（实际上还存在D和E两类地址）。,IP地址的分类,1A类IP地址 一个A类IP地址由1字节（位二进制为一字节）的网络地址和3字节主机地址组成，网络地址的最高位必须是“0”，地址范围从1.0.0.0 到126.0.0.0。可用的A类网络有126个，每个网络能容纳1亿多个主机。2B类IP地址 一个B类IP地址由2个字节的网络地址和2个字节的主
11、机地址组成，网络地址的最高位必须是“10”，地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255。可用的B类网络有16382个，每个网络能容纳6万多个主机。3C类IP地址 一个C类IP地址由3字节的网络地址和1字节的主机地址组成，网络地址的最高位必须是“110”。范围从192.0.0.0到223.255.255.255。C类网络可达209万余个，每个网络能容纳254个主机。,4D类地址用于多点广播（Multicast）。D类IP地址第一个字节以“lll0”开始，它是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicast）中。多点广播地址用来一次寻址一
12、组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。5E类IP地址以“llll0”开始，为将来使用保留。全零（“0000”）地址对应于当前主机。全“1”的IP地址（“255255255255”）是当前子网的广播地址。,IP地址的分类,在IP地址3种主要类型里，各保留了3个区域作为私有地址，其地址范围如下：,IP地址的分类,1.4.2 子网掩码,子网掩码用于对IP地址的解释，它是一个特殊的32位数字，当子网掩码与设备的IP地址结合时，子网掩码可以说明该设备所属网络类的其他网络信息。子网掩码的指定方式与IP地址的指定方式相同，或在设备的TCP/IP配置中手工配置，也可通过诸如DHCP的服务自动指定。子网掩码
13、的两个主要功能将网络划分为多个子网和区分IP地址中的网络号与主机号。,A类的默认子网掩码 255.0.0.0 一个子网最多可以容纳1677万多台电脑 B类的默认子网掩码 255.255.0.0 一个子网最多可以容纳6万台电脑 C类的默认子网掩码 255.255.255.0一个子网最多可以容纳254台电脑,ABC类网络子网掩码,1.4.3 网关,网关（Gateway）是一种连接不同子网以及内部网与Internet上其他网络的中间设备。网络中的数据包只能在自已的子网中发送，两个不同子网以及内部网与Internet上其他网络要通信就必须要有网关设备，所以网关必须负责解释和传递信息。每个设备都有一个缺
14、省网关，即第一个解释外出请求和最后一个解释其他子网进入请求。,网关,网关,两个不同的网络之间需要使用网关进行连接。通俗地说，可理解为：甲网络上的一台主机需要访问与其联网的乙网络上的主机，则需要网关为其进行沟通。这里，网关充当了一个翻译官的角色，负责对不同的通信协议进行翻译，使运行不同协议的两种网络之间可以实现相互通信。每个缺省网关都有自己的IP地址，这一地址被称为网关地址。,1.4.4 主机名,大多数人对字词的记忆能力比对数字的记忆能力要强，人们更倾向于把名称与网络设备联系起来，而不愿意记忆IP地址。因此，Internet权力机构为Internet上所有节点建立了一套命名系统。这样在相同的网络
15、内使用一个惟一的主机名可标识一台计算机。,主机名,主机名有许多命名限制。可以使用最多63个字符的字母或数字的组合，其中也可以包含连字符、下划线和点号，但不允许使用其他字符。,1.4.5 域名及DNS服务系统,1域名2DNS服务系统,域名,每台主机都是某域的成员，或者说是属于相同组织、IP地址具有相同内容的计算机组中的一员。域是由域名标识的，通常，域名与公司或其他类型组织联系在一起，如大学或军队单位。例如，导向科技的域名是dx-，如果导向科技中的一台工作站为chenbo，则完整主机名（也称为完全认证主机名）可能是chenbo.dx-。,域名,Inter NIC已经建立域名命名规范，即Intern
16、et上每个组织域的后缀，这些后缀也被称为最高级域。而且，每个国家有自己的域后缀，如中国域后缀为.cn。,域名,域名,DNS服务系统,简单的主机名可以满足单个组织的需求，甚至允许组织网络连接到其他网络的主机。但对于Internet而言，单个主机名远远不能满足需求。在80年代中期，斯坦福研究中心的网络信息中心（NIC）推出了一种跟踪域名和地址的层次方法，称为域名系统（DNS，Domain Name Server的缩写）。,DNS服务系统,DNS数据库不依赖单个文件或服务器，而是分布在Internet上多个关键计算机上，这样可以避免一旦其中部分计算机出故障时，Internet仍可以正常运转。,DNS服务系统,在名称服务器的最高级层次是根服务器，根服务器是由Inter NIC维护的名称服务器，并最终决定如何与最高级域交互，如以.com、.edu、.net、.cn等结尾的域。Inter NIC在全球维护13个根服务器，全球级名称服务器实际上是美国的根服务器。,
