专升本网络教案

概述 网络定义：就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连成一个规模大，功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便的互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。 从概念就能知道网络的功能：连接和共享。而且可以看出计算机网络和通信技术密不可分。 补充：三网合一：电信网，有线电视网，计算机网络 1．1发展与应用 1．1．1产生与发展： 四个阶段 面向终端：终端-通信线路-计算机 互联阶段：分组概念，ARPANET，该阶段，完成了体系结构和协议的研究。 标准化阶段：OSI/RM 网络互联与高速网络阶段：高速，综合业务数字网、网络多媒体和智能网络 IP化：其一指因特网，其二指使用TCP/IP组建整个通信网。 1．1．2计算机网络应用 1．Intranet：企业、校园网 2．Internet：公众 internet(互连网或互联网)是个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 Internet(因特网)则是个专用名词，它指当前全球最大的，开放的，由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，采用TCP/IP族作为通信的规则，前身是美国的ARPANET 1．1．3计算机在我国的发展与应用 NCFC（中国国家计算机网络设施）；CERNET（中国教育与科研计算机网络） CHINANET（中国公用计算机互联网），CHINADDN（中国公用数字数据网） CHINAGB（中国金桥网） 1．2网络的功能 通信，共享（硬件，软件，数据），提高系统可靠性，均衡负载与分布处理，分散数据的综合处理。 1．3网络分类 1．3．1按照网络作用范围 （1）LAN 特征： 地理范围有限，传输介质单一 传输率快 传输延迟低，误码率低 组网方便，实用灵活 （2）MAN（城域网）； （3）WAN（广域网）。 1．3．2其他分类方法 按介质不同（有线，无线）；使用范围（公用，专用）；按通信传播方式（广播，点到点）。 1．4 网络拓扑结构 1．星型：所有节点通过传输介质与中心节点连接，采用集中控制，即任何两个节点之间的通信都要通过中心节点进行转发，中心节点通常为HUB。（广播式，交换式） 优点： 结构简单，建网容易，便于集中控制和管理 易于扩展 故障的检测和隔离方便 延迟小，误差较低。 2．总线型 将若干个节点设备平等的连接到一条高速公用总线上，其中一个是服务器，其他是工作站。 一般采用广播通信方式，一段时间内只允许一个节点发送。 特点：用于小型的局域网，结构简单灵活，便于扩充，可靠性高，节点间响应速度快，易于布线，成本低，实时性差，故障诊断困难。 3．环型 每个节点都先连接到一个转发器上，再将所有的转发器通过点到点信道连成闭合环路，各工作站平等。令牌方式。 优点： 结构简单，网络确定时，延迟确定 信息单向流动，无信道选择问题，简化了路径选择的控制 用双环结构提高可靠性 缺点： 因为环路封闭，不便于增加和删除节点 节点过多时，影响传输效率 单环网中如果某一节点故障，会引起全网故障，同时确定故障点也很困难 4. 树型（多级星型） 特点：易于扩展，故障隔离容易。愈靠近顶部，处理能力愈强，对顶点的依赖性太大，如果顶点故障，则全网瘫痪。 数据通信基础 2．1．1基本概念 通信是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。如果传输的信息是数据就是数据通信。 数据：是有意义的实体，数据涉及到事物的表示形式，是信息的载体 信息：是对客观事物的特征和运动状态的描述。对数据的解释。 信号：是数据在传输过程中的电气的或电磁的表示形式，或称数据的电磁或电子编码。 信道(Channel)：传送信息的线路（或通路），也可理解为电信号的传输媒介。 数据传输：用电信号把数据从发送端传送到接收端的过程。 基带传输：只使用一种载波频率的数据传输，只传输0，1，例：100BASE-T 频带传输：把数字信号调制成能在公共电话线上传输的音频模拟信号后再发送和传输，到达接收端后，再把音频信号解调成原来的数字信号。，计算机的远程通信都为频带传输 宽带传输：在一根电缆上多路复用多个独立信号的数据传输技术，传输的信号是经过调制的模拟信号，多用于LAN。 2.1.2 线路通信方式 单工通信:只能有一个方向的通信而没有反方向的交互.例:广播,有线电视. 半双工通信:通信的双方都可以发送信息,但不能同时发送(也不能同时接收);一方发送另一方接收,过一段时间反过来. 全双工通信:双方可以同时发送和接收信息. 2．1．3同步传输和异步传输 1．同步传输：以数据组为单位的数据传输，用固定时钟频率来发送，收发双方的时钟信号与传输的每一位相对应，达到位同步。适应高速数据传输。 2．异步传输：群同步，字符可以随机传递，也叫起停传输，接收器知道所接收的起始时间和长度，每个字符是独立的，可以以不同速率发送。插入起始位和结束位。 2．3多路复用 1．频分复用（FDM）：前提是可用带宽超过单个原始信号所需带宽。做法是将总带宽分割成若干个与传输单个信号带宽相同（或略宽）的子信道。比如：电视频道。在数据通信系统中应和调制解调器结合使用。 2．时分复用（TDM）： 同步时分：固定分配信道，时隙利用率低。 异步时分：按需分配信道。 3．空分复用（SDM）：利用光缆中不同纤芯同时传输多个频道信号。 4．波分复用（WDM）：利用光辐射的高频特性及光纤宽频带、低功耗的特点，用一根光纤同时传输几个不同波长的光，波分复用实际上就是在光频上进行频分复用。 2．4数据交换技术    网络体系结构 3．1 标准化组织（ISO（国际标准化组织），IEEE（电器和电子工程师协会）） 开放是指只要遵循OSI/RM标准一个系统就可以和位于世界上任何地方的也遵循同一标准的其他任何系统进行通信。 3．2 网络体系结构的基本概念 实体：进程或程序 系统：实体的集合，具有信息处理和通信功能 层：人们对复杂问题处理的基本方法。 协议：规则和约定的集合。 网络体系结构是一种网络功能层次化模型；只是从功能上描述计算机网络的结构，而不涉及每层硬件和软件的组成及这些硬件或软件的实现问题，是抽象的。 OSI参考模型  （1）物理层 功能：在物理媒体上传输原始的数据比特流。按位传输。 内容：同具体的物理媒体有关，定义了设备间的物理接口标准（机械特性、功能特性、电气特性、规程特性）及比特传输规则。 （2）数据链路层 功能：在相邻节点间无差错地传输一帧数据 内容：寻址和封装—加入头尾信息（如头部的源和目标的物理地址） 同步—通知接收者开始接收帧数据 差错控制—加入数据校验码 流控制—协调收、发双方数据传输速率，以免收方缓冲溢出 （3）网络层 功能：将分组穿过通信子网从信源传输到信宿，支持网络连接。 内容：路由选择：如何在多条路径中选择，穿过子网 拥塞控制：控制分组流入子网的流量，以免子网过载，性能下降 数据分片和组装：将长的分组分片，以使能在短分组网络上传输 网络互联：多个子网之间进行互连 （4）传输层(运输层) 功能：提供端到端的数据传输服务 内容：连接管理：建立连接、发收数据、拆除连接 报文分割和装配：将上层的长数据报文分割成小的段进行传输 端到端的差错控制与流量控制 分流和多路复用 TCP(传输控制协议)面向连接,数据单位是报文段,提供可靠交付 UDP(用户数据报协议)无连接,数据单位是用户数据报,不可靠交付 （5）会话层 功能：在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调其交互，提供会话活动管理、交互管理和会话同步管理等功能。 （6）表示层 解决如何描述数据结构并使之与机器无关。 功能：（1）通过一些编码规则定义在通信中传送这些所需的传送语法，完成信息格式的转换 （2）数据加密、压缩和还原。 （7）应用层 功能：是直接面向用户的一层。它为应用进程提供访问OSI环境的手段，同时为应用进程提供服务。对一些普遍需要的网络应用（如文件传输、电子邮件、域名服务等）制定了一系列标准。 服务和协议的关系 1．服务是垂直的，协议是水平的。 2．N 层的服务用户只能看见 N 层的服务而无法看见 N 层的协议。 3. 在 N 层协议控制下两个对等实体间的通信使得 N 层能够向 N＋1 层提供服务；要实现 N 层协议，需要使用 N－1 层提供的服务。 3.4 TCP/IP 参考模型 TCP/IP特点： 开放的标准协议，免费，独立于硬件和OS 可运行在LAN,WAN,INTERNET 统一的地址分配，即IP地址 可提供多种可靠的用户服务 可把不同的物理网络联在一起 TCP/IP结构定义了每个协议的责任 两个进程之间传送要通过TCP/IP堆栈上下移动 IP协议 采用数据报方式，不可靠，通过路由转发 IP协议配套使用的有下述四个协议。 地址解析协议ARP (Address Resolution Protocol) IP——》MAC 逆地址解析协议RARP (Reverse Address Resolution Protocol) MAC----(ip 因特网控制报文协议ICMP (Internet Control Message Protocol) 因特网组管理协议IGMP (Internet Group Management Protocol) 网络组成 (1)双绞线 双绞线上既可以传输数字信号，又可以传输模拟信号。绞合可减少(但不能消除)对相邻导线的电磁干扰。在电话系统和局域网中，双绞线得到了广泛的应用 双绞线可以分为屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair, STP）和无屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair, UTP）无屏蔽双绞线的应用远比屏蔽双绞线广 双绞线线序 为什么叫双绞线？为了减少线对之间的电磁干扰，双绞线由两根以螺旋状扭合在一起的绝缘铜导线组成。 T568A 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕 T568B 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕 同种设备相连用交叉线（一头A，一头B），不同设备连接用直通线（两头一样）  1.HUB，中继器：在物理层扩展局域网。 2.网桥和集线器的不同点： 集线器在转发一个帧时不对传输媒体进行检测；网桥在转发一个帧之前必须进行CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）算法，在这点上网桥的接口很象适配器，但网桥却没有适配器，因此网桥并不改变它转发的帧的源地址！ 集线器和交换机的区别： （1）集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效的处理，不能保证数据传输的完整性和正确性，类似于一个大的总线型局域网；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片对封装数据包进行转发等。 （2） 从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候，其他所有端口都能够收听到信息，容易产生广播风暴，并且每一个时刻只有一个端口发送数据，另外安全性差，所有的网卡都能接收到所发数据，只是非目的地网卡丢弃了信包。当交换机工作的时候，只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，因此交换机就能够隔离冲突域和有效的抑制广播风暴的产生。（3） 从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都是共享一条带宽，在同一时刻只能有二个端口传送数据，其他端口只能等待，同时集线器只能工作在半双工模式下；而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当二个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下而且可以工作在全双工模式下。 （4）交换机工作于数据链路层以MAC地址进行寻址，有一定的额外寻址开销，在数据流量小时，时延可能相对数据传输时间而言较大；集线器工作于物理层为广播方式传输数据，流量小时性能下降不明显适合于共享总线型结构局域网。3.路由器：工作在网络层，路由器是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。 网络应用 1.WWW 世界万维网 WWW服务过程：启动web客户程序（浏览器），如果客户程序配置了缺省主页链接，则自动连接到主页上，否则它只是启动，等待用户输入项查看的web页的地址；客户程序与该地址的服务器连通，并告诉服务器需要哪一页；服务器将该页发给客户程序；客户程序显示该页内容；这时你便可以阅读该页，每页又包含了指向别的页的指针，有时还包含指向本页其他内容的指针，用户只需要单击该指针就可以到达相应的地方，跟着这些指针，直到完成web上的旅行。 2.http 超文本传输协议 3.ftp 文件传输协议 4.smtp 简单邮件传输协议，发送邮件 Mime（多用途网际邮件扩展协议） POP(邮局协议) 接收邮件 电子信箱的格式：用户名@域名 5.dns 域名系统 负责域名解析（域名到IP） URL（Uniform Resource