计算机网络复习课
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计算机网络复习课. 龙银香. 课程主要内容. 网络的基本概念 网络通信的基本原理、思想 网络体系结构 局域网技术 网络的应用. 网络的基本概念. 计算机网络发展经历了四个阶段: 初级阶段:主机-终端阶段 计算机网络阶段 :主机-主机互连阶段 标准或开放的计算机网络 高速、互连、智能化的计算机网络. 网络的基本概念. 计算机网络的定义 将地理上位置不同且功能独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理,以实现资源共享的系统。. 网络的基本概念. 计算机网络的分类

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Presentation Transcript

课程主要内容

  • 网络的基本概念

  • 网络通信的基本原理、思想

  • 网络体系结构

  • 局域网技术

  • 网络的应用


网络的基本概念

  • 计算机网络发展经历了四个阶段:

  • 初级阶段:主机-终端阶段

  • 计算机网络阶段 :主机-主机互连阶段

  • 标准或开放的计算机网络

  • 高速、互连、智能化的计算机网络


网络的基本概念

  • 计算机网络的定义

    将地理上位置不同且功能独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理,以实现资源共享的系统。


网络的基本概念

  • 计算机网络的分类

    计算机网络有多种分类标准,如按传输技术、通信介质、按数据交换方式、通信速率和使用范围等。


网络的基本概念

  • 计算机网络的功能

  • 资源共享:最主要的功能。

  • 通信:E-MAIL,QQ,IP电话等。

  • 分布计算与存储:

  • 提高资源的可用性与可靠性:平衡负载、后备等。


网络的基本概念

  • 计算机网络的拓朴结构:

    将网络中的具体设备视为点、将传输线路视为线,采用拓朴学的方法抽象出的关于节点与链路的几何构型。

    常见的拓扑结构有:

    •总线型•星型•树型•环型•网状型


网络的基本概念

  • 网络的规模

    • 局域网(LAN):以太网、ATM、FDDI

    • 城域网(MAN):DQDB

    • 广域网(WAN):ISDN、帧中继、X.25等。


网络的基本概念

  • 计算机网络的组成

    • 通信子网:

      • 提供网络的通信功能(数据的传输与转发)

      • 包括通信处理机通信设备与通信线路

    • 资源子网:

      • 提供用户访问网络和处理数据的能力。

      • 包括加入网络的所有的计算机、终端外设及各种软件和数据资源


网络通信的基本原理和思想

  • 数据、信号与信息

    • 数据:如二进制数据“01011011B”,可以是文本、数字、声音、图像等。

    • 信号:数据传输的物理形式。如电信号、光信号。分为模拟信号和数字信号。

    • 信息:数据中所包含的有意义的成分。


计算机

通信信道

计算机

发送信号

信道带宽

接收信号

网络通信的基本原理和思想

  • 数据通信系统

    三要素:信源、信道、信宿。

信源

信宿


网络通信的基本原理和思想

  • 通信信道:

    传送信号的一条通道,其建立在传输介质之上,但包括了传输介质和通信设备。同一传输介质上可提供多条信道,一条信道允许一路信号通过。

    信道可分为模拟信道和数字信道。


网络通信的基本原理和思想

  • 传输介质:泛指计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体,特指用来连接各个通信处理设备的物理介质。包括无线与有线两大类。如微波、卫星、红外、双绞线、铜缆、光纤。


网络通信的基本原理和思想

  • 信号的传输

    • 基带传输:在信道上直接传输数字信号。适合于局域网

    • 宽带(频带)传输:数字信号在传输之前进行调制,接受方必须进行相应的解调制。适合于城域网和广域网。


网络通信的基本原理和思想

  • 基带传输与编码

    • 基带传输的特点:

      • 抗噪声能力强,成本低,传输速率高

      • 信号衰减严重,只能利用有线介质近距离传输

      • 基带信号频带宽,传输时要占用整个传输介质的带宽

        编码:将二进制比特转换成适合在数字信道上传送的数字信号。常用的编码方法有:不归零编码(NRZ)、 Manchester 编码和差分Manchester 编码


网络通信的基本原理和思想

  • Manchester编码规则:

    将每比特周期T分为前T/2和后T/2;前T/2传送该比特的反码,后T/2传送该比特的原码。

  • 差分Manchester编码规则:

    对Manchester编码的改进,保留每比特中间的跳变作同步之用;每比特的值则根据其开始处是否出现电平的跳变来决定,有跳变者为“0”,无跳变者为二进制“1”。

    在基带传输中,无信号传输时,线路电平是低电平。


网络通信的基本原理和思想

  • 频带传输与调制解调

    • 调制:由于基带传输的近距离限制,在远距离传输中通常采用模拟信道。利用模拟信道,传输二进制数据时,必须先将数据寄存到载波信号上,即利用数据改变载波信号的某个参数,然后传输调制后的已调信号。这个过程称为调制。

    • 解调:与调制相反的过程称为解调。

    • 调制的方法:调幅、调频、调相。

    • 调制解调器:集成了调制和解调功能线路的设备。


网络通信的基本原理和思想

  • 通信的方式

    • 按照一次传输字符的一个比特还是全部比特:串行通信和并行通信

    • 按照同步的要求分为:同步通信(块同步)与异步通信(字符同步)

    • 按照通信过程中双方是否能同时进行数据的发送分为:单工、双工和半双工通信。


网络通信的基本原理和思想

  • 信道的参数:

    • 带宽:信道中能传输信号的频谱范围 。信道的带宽与信道的传输速率成正比关系。

    • 传输速率:bps。

    • 信噪比:SNR,反映信道的质量。

    • 误码率:信道中错误比特所占的百分比。误码率的大小与干扰源噪声的大小有关。


网络通信的基本原理和思想

  • Nyquist 定理给出了有限带宽的无噪声信道的最大数据传输速率:

    最大数据传输速率=2Hlog2V(b/s)

    其中,H为信道带宽,V表示被传信号的电平级数。

  • Shannon 定理给出了有限带宽的噪声信道的最大数据传输速率:

    最大数据传输速率=Hlog2(1+S/N)

    其中,H为信道带宽,S/N为信道的信噪比。


网络通信的基本原理和思想

  • 多路复用:

    在一条物理线路上建立多条逻辑通信信道,以充分利用信道资源,达到多个用户共享信道的技术。

  • 常用多路复用技术:

  • 频分多路复用( FDM ):模拟通信

  • 时分多路复用(TDM):数字通信

  • 波分多路复用(WDM):光纤上的FDM

  • 码分多路复用(CDM):移动通信


网络通信的基本原理和思想

  • 交换方式:

    • 电路交换:建立电路、传输数据、释放电路三个步骤。延时小、线路带宽利用率低。

    • 报文交换:存储转发报文。延时大、延时抖动大、线路带宽利用率高、出错需重传整个报文。

    • 分组交换:存储转发大小确定的分组。相比报文交换具有出错只需重传分组、服务质量更好的优点。


网络体系结构-有关概念

  • 分层结构:

    分层的目的是为了降低复杂性,提高灵活性----“分而治之,各个击破”

  • 分层体系结构中的有关术语:实体和对等实体、协议、服务与接口、


网络体系结构-有关概念

  • Entity(实体)

    每一层上的活动元素,包括实现该层功能的所有硬件与软件

  • Peer-peer entity (对等实体)

    相互通信的两个不同机器上的同一层次


网络体系结构-有关概念

  • Service(服务)

    每一层为上一层所提供的功能称为服务。N层使用N-1层所提供的服务,向N+1层提供更高的服务。

  • Interface (接口)

    定义下层向其相邻的上层提供的服务及原语操作,但服务的实现细节对上层是透明的(不可见的)。


网络体系结构-有关概念

  • 协议数据单元:

  • 简称为PDU。是指每层协议所采用的数据格式。网络中所传送的数据的逻辑组成单元。

  • 从高层到下层,存在数据的封装过程

  • 从下层到高层,存在数据的拆封过程


网络体系结构-有关概念

  • 协议:

    为网络通信所制定的一组规则、约定和标准。

  • N层协议:

    网络通信是一种层到层的对等通信,第N层上的通信规则或约定称为N层协议


网络体系结构-有关概念

  • 网络体系结构:网络功能分层结构与各层协议的集合。

    网络体系结构的例子:

    • IBM的SNA(系统网络结构)-1974

    • DEC的DNA(分布型网络的数字网络体系)-1975

    • ISO/OSI RM

    • TCP/IP


网络体系结构-有关概念

OSI的七层模型:

  • Layer 7: 应用层

  • Layer 6: 表示层

  • Layer 5: 会话层

  • Layer 4: 传输层

  • Layer 3: 网络层

  • Layer 2: 数据链路层

  • Layer 1: 物理层


FTP

telnet

HTTP

SMTP

SNMP

DNS

TCP

UDP

IP

ARP/RARP ICMP

Ethernet

TokenRing

FDDI

ATM

其他

网络体系结构-有关概念

  • TCP/IP的主要协议


网络体系结构-有关概念

  • TCP/IP的体系结构

  • Layer 4:应用层

  • Layer 3:传输层

  • Layer 2:网际层

  • Layer 1:网络接口层


网络体系结构——物理层

  • 物理层的功能:负责实际或原始的数据“位(BIT)” 传送,通过传输介质将比特流由一个节点传向另一个节点。具体的讲该层的功能包括信号的发送和接受、数据的编码和解码、调制和解调、物理接口的规定等


网络体系结构——物理层

  • 物理层的设备与组件

    • 被动(不需要外电源)

      • 线缆

      • 连接头

      • 连接座

      • 接线面板

      • 转换器

    • 主动 (需要电源)

      • -调制解调器

      • -中继器

      • - 集线器


网络体系结构——物理层

  • 传输介质:

    泛指计算机网络中用于连接各个计算机的物理媒体,主要指用来连接各个通信处理设备的物理介质。

  • 类型:

    有线介质和无线介质。最主要的有无屏蔽双绞线(UTP)、同轴电缆(分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆)和光纤(分为单模光纤和多模光纤)

  • 性能指标:

    物理特性、传输特性、地理范围、抗干扰性、价格(包括安装与维护费用)


网络体系结构——物理层

  • 接口标准

  • TIA/EIA-568-A /B是关于水平布线的标准。UTP的接口标准是RJ45。

  • RS232C:串行接口标准。DB15接口。包括机械、电气、功能和归程特性。


网络体系结构——物理层

  • 物理层的设备:

  • 中继器:物理信号的放大与再生。可延伸网络距离。

  • 集线器:多端口中继器 ,又称为HUB

    典型的端口数为 4, 8, 或 24


网络体系结构——物理层

  • 关于物理层设备和组件的评论

  • 只关注原始比特流的传送,即物理信号的传输。其不关心也不认识所传输信号所包含的信息。

  • 物理层是网络的物理基础,也是网络故障的多发层,不可被低估或轻视。


网络体系结构——数据链路层

  • 数据链路层的功能

  • 实现两个相邻的机器间的无差错的传输。

  • 利用物理层提供的原始比特流传输服务,向网络层提供可靠的数据传输服务。


帧的开始

地址

帧类型或长度

数据

帧校验

帧的结束

网络体系结构——数据链路层

  • 成帧

  • 帧:数据链路层规定最小的数据传送逻辑单位

  • 帧的格式:


网络体系结构——数据链路层

  • 帧的定界:定界就是标识帧的开始与结束。

  • 常用的帧定界方法:

    • 带字符填充的首尾界符法:DLE STX/DLE ETX

    • 带位填充的首尾标志法:位模式“01111110”作为开始和结束标记。

    • 字符计数法:在帧头中使用一个字段来标明帧内的字符数,通常该字段称为帧长字段。该方法通常与上述其他方法结合使用。

  • 位填充:发送端在数据中若遇到5个连续的“1”时,则在其后自动插队入一个“0”。该技术简称“逢五1插0”;接收端则忽略5个连续的“1”后面的“0”,简称“逢五1删0” 。


  • 网络体系结构——数据链路层

    • 差错控制

    • 差错控制的核心是对传送的数据信息添加上与其满足一定关系的冗余比特。接受端可以据此发现数据在传输中有无出错。

    • 纠错码不仅能发现传输中的错误,还能利用纠错码中的信息自动纠正错误。

    • 检错码用来发现传输中的错误,但不能自动纠正所发现的错误。

    • 常见的检错码有:奇偶校验码 、循环冗余校验码(CRC)


    网络体系结构——数据链路层

    • CRC的工作原理

    • 将要发送的长度为n的二进制数序列看成是一个n-1阶多项式P(x)

    • 选定阶数为m的生成多项式G(x)。

    • 将xmP(x) 作为被除式,G(x)作除式,进行多项式除法。除法采用“加法不进位,减法不借位”的规则,即模2除。设余数为R(x)。

    • 将所得到的余式多项式R(x)重新转换为长度为m的二进制数,作为冗余码。

    • 将冗余码加在原传送数据后面,构成发送序列。

    • 接收方收到后,将接收序列用同样的生成多项式去除。若余式为零,则表示无差错;否则,说明传输过程中出现了错误。


    网络体系结构——数据链路层

    • 流量控制

    • 流量控制的作用是使发送方的发送速率不要超过接收方所能接收的速率。

    • 滑动窗口协议:在滑动窗口协议中,每一个要发送的帧都有包含一个序列号;任何时候发送方保持着一组序列号,对应于允许发送的帧,并且这些帧被认为在发送窗口内;任何时候接收方也保持着一组序列号,对应于允许接收的帧,并且这些帧被认为在接收窗口内。通过窗口的移动来实现接受方对发送方的流量控制。


    网络体系结构——数据链路层

    网桥(Bridges)

    • 数据链路层上的网络互连设备

    • 用以连接两个不同的局域网网段

      -----网络互连功能(物理上扩展)

    • 依据第二层地址进行网络流量过滤,忽略关于本地网络的所有流量,转发目标地址不在本地的数据流量。

    • 通过维持一个关于网卡地址(MAC)的连接表来实现过滤功能


    网络体系结构——数据链路层

    交换机(Switch)

    • 与网桥类似,属于数据链路层上的网络互连设备。

      基于第二层地址进行流量的过滤

    • 多端口网桥:

      可连接多个局域网段

    • 将网桥的第二层过滤功能与集线器所具有的集中功能集成到了一起。


    不同点

    集线器为物理层设备,只关注原始比特流的传送,不具备流量过滤功能。

    交换机为数据链路层设备,基于MAC地址在不同网段间进行流量过滤。

    集线器提供共享带宽,交换机提供专用带宽

    e.g. 24口/100M集线器,每个端口带宽100/24M

    24口/100M交换机,每个端口带宽100M

    交换机与集线器的比较

    相同点:

    均具有集中器功能

    基于硬件地址实现

    网络体系结构——数据链路层


    网络体系结构——网络层

    • 网络层的功能

    • 路由和转发:从源端到目的端可能要经过许多的中间节点。

    • 逻辑寻址:确定收发双方的网络地址。

    • 拥塞控制


    网络体系结构——网络层

    网络层提供的服务:

    • 可靠的面向连接的服务:虚电路服务。

    • 不可靠的面向无连接的服务:数据报服务


    网络体系结构——网络层

    • 路由算法:

    • 按路由算法能否自动适应网络状态(如通信流量、拓朴结构等)的变化分为:

      • 静态路由(非自适应算法)

      • 动态路由(自适应算法)

    • 按路由算法的作用范围分为:

      • 内部路由协议(RIP,OSPF)

      • 外部路由协议(BGP)

    • 动态路由算法又包括:

      • 距离矢量算法(RIP)

      • 链路状态算法(OSPF)


    网络体系结构——网络层

    • 拥塞

    • 当通信子网中的某一部分有太多的数据分组时,会导致网络性能的下降。这种现象称为网络中的拥塞。拥塞会引起网络分组的丢失,在严重的情况下,会导致网络运行的瘫痪。

    • 拥塞控制用于确保通信子网能运送所有待传送的数据,是一个全局性的问题。 --涉及所有主机、路由器


    网络体系结构——网络层

    网际层协议:

    • IP协议(因特网协议):

      Internet Protocol

    • ICMP协议 (因特网消息控制协议)

      Internet Control Message Protocol

    • RAP协议 (地址解析协议)

      Address Resolution Protocol

    • RARP协议(反向地址解析协议)

      ReverseAddress Resolution Protocol


    网络体系结构——网络层

    IP协议:

    • IP协议是网际层的核心协议。

    • 提供无连接的数据报传输机制。

    • 网际层的数据报称为IP数据报。

    • IP数据报通过IP地址进行寻址。


    网络体系结构——网络层

    IP数据报的格式:


    网络体系结构——网络层

    • IP地址

    • IP地址为32位长度的二进制数,分为4个8位组 ,每个8位组的最大值为1111111(即十进制的 255),采用点分十进制表示。

    • IP地址为一个结构化的地址模式,由网络号与主机号组成 。

    • IP地址分为A、B、C、D、E五类。


    本机

    本网中的主机

    局域网中的广播

    对远程网广播

    回路

    网络体系结构——网络层

    • 广播地址:IP地址的主机部分以全“1”表示的IP地址被用作广播地址

    • 其它特殊地址:


    网络体系结构——网络层

    • 专有(私有)地址:私有地址一般用于与因特网隔离的网络中。私有地址均不能被路由到外部的因特网上。这些网络中的主机若要连入外部的因特网必须采用代理或网络地址翻译(NAT)的功能。

    • 私有地址有:


    网络体系结构——网络层

    • IP地址的分配方式:

    • 静态分配:每台主机具有固定的IP地址。

    • 动态分配:每台主机的IP地址由服务器根据可用的地址自动分配。

    • DHCP:用于进行IP地址动态分配的协议。它的工作过程包含四个数据报,分别是Discover,Offer,Choose,Ack。

    • 动态分配的优点:


    网络体系结构——网络层

    子网掩码(Subnet Mask):

    • 子网掩码(subnet masking)的功能是告知主机或路由设备,地址的哪一部分是包括子网的网络号部分,哪一部分是主机号部分。

    • 子网掩码使用与IP地址相同的编址格式,即4 个8位组的32位长格式。

    • 在子网掩码中,网络部分和子网络部分对应的位全为“1”,主机部分对应的位全为“0”。

    • 通过将子网掩码与IP地址进行“与”操作,可提供所给定的IP地址所属的网络号(包括子网络号)。

    • 三类IP网络的子网掩码:


    网络体系结构——网络层

    • ARP协议

    • ARP协议的功能就是由一个主机的IP地址获得其物理地址。

    • ARP的工作原理:查看CACHE→ARP请求→ARP回应→ARP更新。


    网络体系结构——网络层

    • 子网划分:由网络管理员将一个A类、B类或C类网络划分成若干个规模更小的子网络,简称子网(subnets )。

    • 作用:提供IP地址使用的灵活性,节省IP地址;减少广播域的大小。

    • 从主机位中借出若干位,指定作为子网络标识。


    网络体系结构——网络层

    关于子网划分的总结

    • 在创建子网时,首先要决定子网的数量和所拥有的主机规模,由此来确定从原主机位所借的位数。

    • 创建子网后,主机的网络号、所在网络的广播地址、子网掩码等要相应地改变。

    • 注意,任何方式的子网划分存在网络地址的损失:

      -第一和最末的两个子网

      -第一和最末的两个子网中的所有IP地址。


    网络体系结构——网络层

    路由器

    • 第三层的网络互连设备

      基于OSI第三层的有关信息工作。

    • 主要功能:路由与交换

      通过检查进入数据包的第三层信息,为数据包选择最佳的网络路径,然后将其交换到合适的端口

    • 用于互连不同的第二层网络技术

      如IP路由器可将不同的第二层技术如Ethernet, Token-ring, FDDI and ATM,帧中继等网络统一在一个IP网络中.

    • 除了路由功能外,在大规模网络中,路由器还是最重要的流量平衡设备,并可在路由器上实施安全策略。

      包过滤功能

    • 路由器是IP网络的主干设备。


    网络体系结构——传输层

    传输层的功能:是数据传送的最高层。完成资源子网中的源主机到目的主机间的可靠的数据传输,使之与当前使用的网络无关。

    • 为高层数据传输建立、维护与拆除传输连接,实现透明的端到端的传输。

    • 提供端到端的错误恢复与流量控制。

    • 信息的分段与合并。

    • 多路复用。


    网络体系结构——传输层

    传输层存在的必要性

    • 由于网络层提供的服务有可靠与不可靠之分,因此要增加传输层为高层提供可靠的端到端通信,以弥补网络层所提供的传输质量的不足。

    • 换言之,用户不可能对通信子网加以控制,不可能通过更换性能更好的路由器或增强数据链路层的纠错能力来提高网络层的服务质量,只能依靠所增加的传输层来检测分组的丢失或数据的残缺并采取相应的补救措施


    DHCP

    SNMP

    网络体系结构——传输层

    • TCP/IP的传输层协议:TCP和UDP。


    网络体系结构——传输层

    TCP的特性:

    • TCP 以虚电路的方式提供应用程序或进程之间端到端的通信,TCP具有以下特性:

    • 面向连接(connection-oriented) 的服务。

    • 可靠(reliable)的服务。差错重传。

    • 在源端将上层的数据流划分成段(segments)的形式。

    • 在目的端将段(segments)重新整合成数据流

    • 流控制


    网络体系结构——传输层

    建立TCP 连接的方法

    • TCP 主机通过三次握手方法建立一条TCP的连接。.


    网络体系结构——传输层

    TCP 的分段格式


    网络体系结构——传输层

    UDP的特性

    • UDP的特性:

    • 面向无连接connectionless 的服务。

    • 不提供对数据的检测 (不可靠unreliable)

    • 以用户数据报形式传送信息,在目标端不需要重组数据。

    • 不提供确认与流量控制


    网络体系结构——传输层

    • UDP 的格式


    网络体系结构——传输层

    选择TCP vs.UDP?

    • TCP常用于一次传输要交换大量报文的情形(如文件传输、远程登录等).

    • TCP为面向数据流的协议,其从用户过程接收任意长的数据,将其分成不超过64K字节(包括TCP头在内)的段,以适合IP数据包的载荷能力。

    • UDP 用于传送一次性数据较小的应用(如请求回应模式的DNS等),或对可靠性要求不高的实时语音视频传送。


    网络体系结构——传输层

    端口号

    • 端口号用于标识同一时刻在主机间传送的不同的应用程序或进程。

    • 端口号以源端口和目标端口的形式在TCP段 或UDP 数据报中出现。

    • 关于端口范围的规定:

    • 255 以下- 用于公共应用(又称著名端口Well-known ports)

    • 255-1023 – 用于业界的商业应用开发

    • 1023以上 –未规定。源主机在请求TCP服务时通常由此范围中选择。


    网络体系结构——传输层

    一些著名的TCP端口

    HTTP的 TCP 端口为80


    网络体系结构——会话层

    会话层的功能

    • 实现进程间通信的组织与同步。

    • 相互通信的进程称为会话实体,进程间的通信被称为会话。

    • 包括会话的

      -开始

        -终止

       -维护或同步

    • 机制

      -会话控制

       -会话隔离


    网络体系结构——表示层

    表示层的功能

    • 负责数据的表示,以使通信双方以相互可以理解的数据形式进行通信.

    • 主要提供三方面的功能:

    • 数据格式或表示 (presentation)

    • 数据加密

    • 数据压缩


    网络体系结构——应用层

    应用层的功能:

    • OSI的最高层,是计算机网络与用户之间的界面,由若干的应用进程或程序组成。

    • 网络通过应用层为用户提供多种网络服务:

    • 确立通信双方的有效性

    • 同步相互通信的应用程序

    • 建立错误恢复的机制

    • 控制数据的一致性


    网络体系结构——应用层

    客户机-服务器结构:

    • 大部分工作在网络环境下的应用程序属于客户机-服务器(client-server,简称C/S)架构.

    • 客户机-服务器结构的应用程序均由两部分组成,即客户端与服务器端。客户端为服务的请求者,通常为用户本地计算机;服务器端为服务的提供者,其对客户端的请求作出响应,服务器端通常为远端计算机。


    网络体系结构——应用层

    域名服务DNS

    • DNS提供域名到主机IP地址的映射

    • 其核心是分级的基于域的命名机制以及为了实现该命名机制的分布式数据库系统

    • 域名服务的三大要素:

    • 域(Domain)和域名(Domainname):域指由地理位置或业务类型而联系在一起的一组计算机构成。

    • 主机:由域名来标识。域名是由字符和(或)数字组成的名称,用于替代主机的数字化地址(IP地址)。

    • 域名服务器:提供域名解析服务的主机,通常由其IP地址标识。


    通用的

    国家的

    net

    edu

    gov

    com

    org

    us

    cn

    uk

    ca

    yale

    cs

    wzu

    ibm

    ibm

    cise

    zju

    harvard

    sina

    sun

    cm

    mg

    edu

    gov

    com

    域的层次结构图


    网络体系结构——应用层

    DNS的查找过程

    • DNS系统是以层次化模式构建的,DNS的查询也为C-S模式,基于分布式数据库技术,并采用递归查询和反复查询。

    • 若一个本地 DNS服务器能够将域名解析为相应的IP地址,则由其将结果返回给客户端。若其不能解析,则将相应的请求发送给根DNS服务器,由后者进行解析。

    • 若下一个DNS服务器能够将域名解析为相应的IP地址,则由其将结果返回给本地DNS服务器,否则返回下一级可能解析的DNS服务器IP地址。

    • 上述过程不断重复,直到找到相应的解析或由于查找失败而返回错误信息。

    • 返回的域名解析结果将会保存于本地DNS服务器的缓存中,但缓存中的信息不是权威记录。


    How—所使用的协议,包括HTTP,FTP, Mailto, Telnet, News等

    Where

    What

    网络体系结构——应用层

    URL

    • URL为统一资源定位符(Uniform Resource Locator)的英文缩写.

    • URL用于标识网络资源在因特网上的位置。如任一个网站均有一个唯一的URL。

    • URL的一般格式为:

      <协议>://<主机名>/<路径名>/<文件名>


    网络体系结构——应用层

    常用命令:

    • Ping

    • Ipconfig

    • Nslookup

    • ftp

    • telnet


    局域网技术

    局域网的特点:

    • 通信速率高:达Mbit/s

    • 通信质量高:误码率低,在10-7—10-12之间。

    • 支持多种传输介质:同轴电缆、双绞线、光纤、无线介质。

    • 成本低、安装、扩充及维护方便 。

    • 通常属于某个部门、企业或单位所有

    • 采用宽带局域网技术后,可实现高带宽的应用:语音、数据和视频。


    局域网技术

    局域网组网的两种方式

    • 对等方式:工作组模式。无专用的服务器,简单。

    • 主从方式(C/S模式):域模式,帐户、权限、数据集中存储和管理。


    局域网技术

    客户机/工作站/服务器的概念

    • 客户机:

      C/S模式下提出服务请求并接受服务的计算机,通常为PC机或专用工作站。

    • 工作站:

      对等网络环境下的所有计算机,它们地位平等,只能相互提供简单的共享。

    • 服务器: C/S模式下接受服务的计算机。


    局域网技术

    常见局域网拓朴结构

    • 总线型:各工作节点(包括服务器与工作站)均连在一条总线上。

    • 环型:各节点通过环路接口连在一条闭合的环型通信线路中。

    • 星型:各节点以中央节点为中心相连接,各节点与中央节点以点对点方式连接 。

    • 混合型

      各有何优缺点?


    局域网技术

    介质访问控制的概念:

    • 共享网络环境:是指网络上的所有的设备通过一条公用的信道来传输数据。又称广播网络。

    • 冲突:当同一时刻多个节点试图发送数据时,就会发生冲突。

    • 冲突域:通常将可能发生冲突的所有设备和与之相关的共享介质称为一个冲突域。

    • 介质访问控制: 在共享或广播网络中,当信道的使用产生竞争时,如何分配信道的使用权。


    局域网技术

    介质访问控制的类型

    • 集中式:

      有一个单独的集中控制器或一个具有控制整个网络的节点来管理网络的通信

    • 分布式:

      无集中控制节点,各节点均处于平等地位。节点间的通信由各节点自身控制

    • CSMA/CD

    • 令牌法

    • 时隙法(Time Slot)


    局域网技术

    CSMA/CD

    • 含义:为“带冲突检测的载波侦听多点访问方法” 的英文缩写 。

    • 基本思想:

      先听后发、边听边发、冲突停止、随机延迟(按指数退避算法)后重发 。

    • 工作过程:


    局域网技术

    令牌控制法

    • 令牌是一种特殊的控制帧

    • 令牌在网络中传送,只有获得令牌的节点才能启动帧的发送。若发送站数据发送完毕,则释放令牌。

    • 令牌法又称许可证法,用于令牌环网和令牌总线网。

    • 令牌环网的优点是:计算机等待获取令牌的时间是有上限的。在重负荷时,有良好的延迟特性和吞吐率 。适合于实时通信,缺点是协议复杂,需要维护确保网络中始终有且只有一个令牌。


    局域网技术

    局域网模型

    • 物理层:与OSI对应层类似,主要规定比特流的传输与接收,描述所使用的信号电平的编码及解码,规定网络的拓朴结构,传输介质及介质的传输速率等。

    • 数据链路层:分为LLC子层与MAC子层。

    • MAC子层:处理局域网中各站点对通信介质的争用问题,不同类型的局域网使用不同的介质访问控制协议;

    • LLC子层:屏蔽MAC子层的具体实现,将其变成统一的LLC界面,从而向网络层提供一致的服务。

      局域网标准:IEEE802标准,包括802.2、802.3、802.4、802.5等子标准。


    局域网技术

    以太网技术

    • 传统以太网

    • 10BASE-5 :粗缆以太网,<=2500m

    • 10BASE-2 :细缆以太网,<=925m

    • 10BASE-T :双绞线以太网,<=500m

    • 快速以太网

    • 千兆位以太网


    局域网技术

    中继器的5-4-3-2-1 规则

    • 5个网络段

    • 4个中继器(或集线器)

    • 3个网段为主机网段

    • 2 个网段为连接网段

    • 1个冲突域.


    局域网技术

    令牌环网(Token Ring)

    • 由IBM公司研制开发,其协议标准为IEEE802.5

    • 环型拓朴,令牌访问控制

    • 数据传输速率为4M或16M

    • 传输介质采用UTP或STP

    • 已被淘汰


    局域网技术

    FDDI(光纤分布式数据接口)

    • 美国国家标准局(ANSI)于1989年制定的一种用于高速局域网的MAC标准,其协议标准为IEEE802.8

    • 采用光纤作为传输介质、反向旋转双环拓朴结构,令牌访问方式

    • 光信号码元传输率为125M Baud,采用4B/5B编码方法,所以相应的最大数据传输率为100Mbps。

    • 具有传输速率高,覆盖范围广,可靠性好等优点。


    局域网技术

    局域网的主要组网设备

    • 计算机:

      服务器、客户机、工作站

    • 中继器(Reapter)和集线器(Hub)

    • 网桥(Bridge)

    • 交换机(Switch)

    • 网络适配器:即 网卡/NIC


    网络的应用

    计算机网络的应用领域

    • 信息检索

    • 现代化的通信方式

    • 办公自动化

    • 管理信息系统

    • 电子商务

    • 远程教育与E-Learning

    • 远程医疗

    • 生活娱乐


    网络的应用

    各种网络形态

    • ARPARNET:美国国防部网络,Internet的早期。

    • internet:互连网的统称。

    • Internet:因特网。

    • Intranet:企业内联网,基于Internet技术。

    • Extranet:企业外联网,基于Internet技术。


    因特网的主要特点

    • 采用TCP/IP协议组网

    • 各种异构网络的互连:包括各种的局域网技术和广域网技术。

    • 非集中管理的松散型网络

    • 提供多种网络服务:

      WWW,E-mail,FTP,Telnet,Newsgroup,Chat,等

    • 改变了人类的Live,Work,Learn方式。


    网络的应用

    第二代因特网

    • 第二代因特网简称Internet II。

    • 采用IPV6进行组网,提供了无限的IP资源。

    • 提供更高完善的网络性能,包括:

       更高的带宽、更高的服务质量(QoS)和网络安全性,智能化的网络管理模式等


    网络的应用

    接入因特网

    • 因特网的接入分为单机接入与网络接入两大类模式。

    • 单机接入一般用于个人:PSTN,ISDN,ADSL,LAN

    • 网络接入一般用于企业:帧中继,T1/E1, ADSL,LAN(Ethernet),…


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