1、2022-4-131 本章主要講解Internet網絡實現通信所涉及的一些技術基礎知識，使讀者了解在Internet網絡上信息是如何進行傳遞的。通過對這些基礎知識的學習，讀者應該掌握以下內容： n計算機網絡的類型、功能以及拓撲結構nInternet網絡數據的交換方式 nInternet網絡所采用的協議 nInternet網絡的域名管理2022-4-1322.1 計算機網絡的基礎知識 2.2 Internet數據通信基礎 2.3 數據交換 2.4 TCP/IP協議 2.5 Internet的域名管理2022-4-1332.1.1 計算機網絡的定義 2.1.2 計算機網絡的功能 2.1.3 傳輸介

2、質 2.1.4 計算機網絡的拓撲結構 2.1.5 計算機網絡的類型與模式 2022-4-134 什么是計算機網絡？目前還沒有一個嚴格的定義，這里可以作如下理解：把分布在不同地理位置上的具有獨立功能的多臺計算機、終端及其附屬設備在物理上互連，按照網絡協議相互通信，以共享硬件、軟件和數據資源為目的的系統稱作計算機網絡。 2022-4-135l數據通信l資源共享 l計算機系統可靠性和可用性的提高 l易于進行分布處理 2022-4-136l雙絞線 雙絞線分為屏蔽雙絞線（STP）和非屏蔽雙絞線（UTP）。 l表2-1 雙絞線的引腳定義線路線號12345678線路色標白橙橙白綠藍白藍綠白褐褐引腳定義Tx+

3、Tx-Rx+ Rx- 2022-4-137l雙絞線 制作雙絞線的方法。常規雙絞線接法 錯線雙絞線接法 2022-4-138l同軸電纜 同軸電纜的結構，它的中央是銅質的芯線（單股的實心線或多股絞合線），銅質的芯線外包著一層絕緣層，絕緣層外是一層網狀編織的金屬絲作外導體屏蔽層（可以是單股的），屏蔽層把電線很好地包起來，再往外就是外包皮的保護塑料外層了。 2022-4-139l光纖 光纖通信就是利用光導纖維（簡稱光纖）傳送光脈沖來進行通信。 光纖不僅具有通信容量非常大的特點，而且還具有其他的一些特點： l抗電磁干擾性能好 l保密性好，無串音干擾 l信號衰減小，傳輸距離長 l抗化學腐蝕能力強 2022

4、-4-1310 星型拓撲結構 總線型拓撲結構2022-4-1311環型拓撲結構樹型拓撲2022-4-1312全互連型混合型拓撲結構2022-4-1313l計算機網絡的類型 局域網（LANLocal Area Network）和廣域網（WANWide Area Network）是計算機網絡的兩種基本類型。 在局域網和廣域網兩種網絡類型之間還有一些有意思的變種：l校園網（Campus Network） l城域網（MAN，Metropolitan Area Network）2022-4-1314l計算機網絡的模式 計算機網絡的模式主要有兩種，分別是：對等網絡模式和客戶服務器網絡模式。l對等網絡模式

5、在對等網絡模式中，相連的機器之間彼此處于同等地位，沒有主從之分故又稱為對等網絡（Peer to Peer network）。它們能夠相互共享資源，每臺計算機都能以同樣方式作用于對方。 2022-4-1315l客戶機服務器網絡 客戶機服務器網絡是一種基于服務器的網絡，與對等網絡相比，基于服務器的網絡提供了更好的運行性能并且可靠性也有所提高。在基于服務器的網絡中，不需要將工作站計算機的硬盤與他人共享。共享數據全部都集中存放在服務器上。 2022-4-1316 客戶機服務器模式的網絡和對等網絡模式的網絡相比，無疑地有許多優點。首先，它有助于主機和小型計算機系統配置的規?？s小化；其次，由于在客戶機服務

6、器網絡中是由服務器完成主要的數據處理任務，這樣在服務器和客戶機之間網絡傳輸的數據就減少了很多。另外，客戶機服務器網絡中把數據都集中起來，這種結構能提供更嚴密的安全保護功能，也有助于數據的保護和恢復。 2022-4-13172.2.1 數據通信的基本概念2.2.2 模擬數據與數字數據的傳輸形式 2.2.3 數據傳輸中的檢錯與糾錯 2.2.4 多路復用 2022-4-13181.數據 數據是定義為有意義的實體，是表征事物的形式 。數據可分為模擬數據和數字數據兩類。2.信號 信號是數據的電磁或電子編碼。信號在通信系統中可分為模擬信號和數字信號。3.信道 信道是用來表示向某一個方向傳送信息的媒體。 2

7、022-4-1319 由于數據信號分成模擬數據信號和數字數據信號，而信道又分成模擬信道和數字信道，這樣就構成了四種數據的傳輸形式：l模擬數據在模擬信道上傳輸l數字數據在模擬信道上傳輸 l模擬數據在數字信道上傳輸 l數字數據在數字信道上傳輸 2022-4-13201.模擬數據在模擬信道上傳輸 典型的例子是話音信號在普通的電話系統中傳輸。一般人的語音頻率范圍是3003400Hz，為了進行傳輸，在線路上給它分配一定的帶寬，國際標準取4KHz為一個標準話路所占用的頻帶寬度。 2022-4-13212. 數字數據在模擬信道上傳輸 數字數據要進入到模擬信道以前要有一個變換器進行數字信號到模擬信號的轉換，以

8、便能在模擬信道上傳輸，這樣的一個變換過程叫調制（注意：這個調制過程并不改變數據的內容，僅是把數據的表示形式進行了改變）。這個變換器又叫做調制器。而當調制后的模擬信號傳到接收端以后，在接收端也有一個變換器再對這個信號進行反變換，即又把它變回數字信號，這樣的一個變換過程叫解調。這個變換器又叫解調器。由于計算機和終端設備之間的數據通信一般是雙向的，因此在數據通信的雙方既有用于發送信號的調制器又有用于接收信號的解調器，所以把這兩個設備合在一起形成通常所說的調制解調器（Modem）。 2022-4-1322基帶傳輸信號調 幅調 頻調 相 0 0 0 0 0 1 1 1 12022-4-132333.6K

9、b/s與56Kb/s的區別2022-4-13243. 模擬數據在數字信道上傳輸模擬數據在數字信道上傳輸 用數字信道傳輸模擬數據時，需要對模擬數據進行脈沖編碼調制（PCM）。PCM是將模擬電話信號轉變為數字信號，所以首先要對電話信號進行取樣。根據取樣定理，只要取樣頻率不低于電話信號最高頻率的2倍，就可以從取樣的脈沖信號中無失真地恢復出原來的電話信號。標準的電話信號的最高頻率為3.4KHz，為方便起見，取最高頻率為4KHz，那么取樣頻率就是8KHz，相當于取樣周期為125s，即每秒鐘采樣8000次。下一步是進行編碼。在我國使用的PCM體制中，電話信號是采用8bit編碼，也就是說，將取樣后的模擬電話

10、信號量化為256個不同等級中的一個。2022-4-13254. 數字數據在數字信道上傳輸 這種方式最典型的例子是在兩個裝有這種方式最典型的例子是在兩個裝有Windows 98操作系統的計算機上，利用操作系統的計算機上，利用Windows 98中自帶的中自帶的“直接電纜連接直接電纜連接”功能把兩個計算機通過串行口或功能把兩個計算機通過串行口或并行口直接相連。在這種情況下通信的雙方發出的并行口直接相連。在這種情況下通信的雙方發出的數據和接收的數據以及在信道上所傳輸的全部都是數據和接收的數據以及在信道上所傳輸的全部都是數字信號。數字信號。 2022-4-13262022-4-1327 為了確保能夠讓

11、接收端檢測出數據傳輸過程中的差錯，一種有效的方法是對傳輸的數據進行抗干擾編碼，即給被傳送的數據碼元按一定的規則增加一些碼元（這些碼元稱冗余碼），使冗余碼元與被傳送的信息碼元之間建立一定的關系，這種關系就是抗干擾編碼。 抗干擾編碼分為兩大類，一類是能發現錯誤的檢錯碼，另一類是既能發現錯誤又能糾正錯誤的糾錯碼。 2022-4-1328 1.奇偶校驗 在一個二進制數據字上加上一位，以便檢測差錯。例如，在偶校驗時，要在每一個字符上增加一個附加位，使該字符中“1”的個數為偶數。在奇校驗時，要在每一個字符上增加一個附加位，使該字符中“1”的個數為奇數。接收端檢測該校驗位以確定是否有差錯發生。奇偶校驗并不是

12、一種十分安全可靠的檢錯方法，如果有偶數個數據位在傳輸中同時出錯，接收端無法檢測出差錯的數據，所以其檢錯概率為50%。 2022-4-1329 2.循環冗余校驗（CRC）碼 循環冗余校驗碼是基于將位串看成是系數為0或1的多項式，一個k位幀可以看成是從xk-1到x0的k次多項式的系數序列，這個多項式的階數為k-1。高位（最左邊）是xk-1項系數，下一位是xk-2的系數，以此類推。例如，110001有6位，表示成多項式是x5+x4+x0。它的6個多項式系數分別是1，1，0，0，0，和1。 2022-4-1330 2.循環冗余校驗（CRC）碼 多項式的運算法則是模2運算。按照它的運算法則，加法不進位，

13、減法不借位。加法和減法兩者都與異或運算相同。例如：2022-4-1331 2.循環冗余校驗（CRC）碼 基本思想是：將校驗和加在幀的末尾，使這個帶校驗和的幀的多項式能被G(x)除盡。當接收方收到帶有校驗和的幀時，用G(x)去除它，如果有余數，則傳輸出錯。計算校驗和的算法如下： 設生成多項式G(x)為n階，在幀的末尾附加n個零，使幀長為m+n位，則相應的多項式是2nM(x)。 按模2除法用對應于G(x)的位串去除對應于2nM(x)的位串。按模2減法從對應于2nM(x)的位串中減去余數。結果就是要傳送帶校驗和的幀，叫多項式T(x)。 2022-4-1332 2.循環冗余校驗（CRC）碼 表示幀11

14、01011011和G(x)=x4+x+1的算法。 2022-4-1333 2.循環冗余校驗（CRC）碼 目前，常見的生成多項式G(x)國際標準有以下幾種：CRC-12 G(x)=x12+x11+x3+x2+x+1CRC-16 G(x)=x16+x15+x2+1CRC-CCITT G(x)=x16+x12+x5+1 2022-4-1334 為了能夠有效地利用傳輸系統，人們希望通過同時攜帶多個信號來高效率地使用傳輸介質，這就是所謂的多路復用。一般多路復用主要有兩種方法：頻分多路復用（FDM）和時分多路復用（TDM）。 2022-4-1335 本節講述三種數據交換技術，分別是線路交換、報文交換、報文

15、分組交換。2.3.1 線路交換2.3.2 報文交換2.3.3 報文分組交換2022-4-1336 使用線路交換方式，就是通過網絡中的結點在兩個站之間建立一條專用的通信線路。 線路交換方式的通信也應包括這三種狀態，即線路建立、數據傳送和線路拆除。2022-4-1337 報文交換方式傳輸的單位是報文，在報文中包括要發送的正文信息和指明收發站的地址及其它的控制信息。在這種報文交換方式中，不需要在兩個站之間建立一條專用通路。相反，如果一個站想要發送一個報文給另一站，它只要把一個目的地址附加在報文上，然后發送整個報文即可。報文從發送站到接收站，中間要經過多個結點，在這每個中間結點中，都要接收整個報文，暫

16、存這個報文，然后轉發到下一個結點。 2022-4-13382022-4-1339 報文分組交換原理是把一個要傳送的報文分成若干段，每一段都作為報文分組的數據部分，由于報文分組交換允許每個報文分組走不同的路徑，所以一個完整的報文分組還必須包括地址、分組編號、校驗碼等傳輸控制信息，并按規定的格式排列每個分組。 有兩種方法：數據報和虛電路來管理這些分組流。 2022-4-1340數據報2022-4-1341虛電路 2022-4-13422.4.1 TCP/IP協議概述 2.4.2 Internet 網際協議（IP） 2.4.3 TCP/IP的配置 2.4.4 TCP/IP測試2.4.5 下一代的網際

17、協議IPv62022-4-1343 TCP/IP協議，即傳輸控制協議/網際協議 TCP/IP協議可以在各種硬件和操作系統上實現，并且TCP/IP協議已成為建立計算機局域網、廣域網的首選協議，并將隨著網絡技術的進步和信息高速公路的發展而不斷地完善。 TCP/IP已成為Internet網絡事實上的工業標準和國際標準。 2022-4-1344l1。IP地址 IP協議要求在每次與TCP/IP網絡建立連接時，每臺主機都必須為這個連接分配一個唯一的32位地址，因為在這個32位IP地址中，不但可以用來識別某一臺主機，而且還隱含著網際間的路由信息。2022-4-1345lIP地址的分類 2022-4-1346

18、特殊的IP地址 如果網絡ID為127，主機地址任意，這種地址是用來做循環測試用的，不可用作其它用途。 在IP地址中，如果某一類網絡的主機地址為全1，則該IP地址表示是一個網絡或子網的廣播地址。 在IP地址中，如果某一類網絡的主機地址為全0，則該IP地址表示為網絡地址或子網地址。 私有地址的范圍是： 10.0.0.1 10.255.255.254 （A類） 172.13.0.1 172.32.255.254 （B類） 192.168.0.1 192.168.255.254 （C類） 2022-4-1347l子網及子網掩碼 子網是指在一個IP地址上生成的邏輯網絡，它使用源于單個IP地址的IP尋址方

19、案，把一個網絡分成多個子網，要求每個子網使用不同的網絡ID，通過把主機號（主機ID）分成兩個部分，為每個子網生成唯一的網絡ID。一部分用于標識作為唯一網絡的子網，另一部分用于標識子網中的主機。 2022-4-1348 子網掩碼是一個32位地址，用于屏蔽IP地址的一部分以區別網絡ID和主機ID；用來將網絡分割為多個子網；判斷目的主機的IP地址是在本局域網還是在遠程網。在TCP/IP網絡上的每一個主機都要求有子網掩碼。這樣當TCP/IP網絡上的主機相互通信時，就可用子網掩碼來判斷這些主機是否在相同的網段內。 2022-4-1349lIP路由 在上面講述了子網及利用子網掩碼來劃分子網，那么不同的網絡

20、段之間是怎樣進行互連的呢？這就需要通過設置IP路由來實現。 路由是數據從一個節點傳輸到另一個節點的過程 。在TCP/IP網絡中，同一網絡區段中的計算機可以直接通信，不同網絡區段中的計算機要相互通信，則必須借助于IP路由。 2022-4-1350lIP地址：標識TCP/IP主機的唯一的32位地址 l子網掩碼：用來測試IP地址是在本地網絡還是遠程網絡 l默認網關：與遠程網絡互連的路由器的IP地址。如果沒有規定默認網關，則通信僅局限于局域網絡內部 2022-4-13511.TCP/IP測試工具Ping （1 1）PingPing工具的格式工具的格式Ping命令的格式為：ping目的地址參數1參數2其

21、中目的地址是指被測試計算機的IP地址或域名。Ping工具主要參數有：A：解析主機地址。N：數據，發出的測試包的個數，缺省值為4。L：數值，所發送緩沖區的大小。T：持續執行Ping命令，直到用戶按Ctrl+C終止。2022-4-1352（2）用Ping工具測試TCP/IP協議的工作情況 Ping工具測試成功的示意圖 2022-4-1353Ping工具測試不成功的示意圖 2022-4-1354 Ping回環地址以驗證TCP/IP協議已經安裝且正確裝入。 命令：Ping 127.0.0.1 Ping 工作站的IP地址以驗證工作站是否正確加入，并檢驗IP地址是否沖突。 命令：ping工作站IP地址 P

22、ing默認網關的IP地址，以驗證默認網關打開且在運行，驗證是否可以與本地網絡通信。命令：Ping 默認網關IP地址 Ping 遠程網絡上主機的IP地址以驗證你能通過路由器進行通信。 命令：Ping遠程主機的IP地址 2022-4-13552.測試TCP/IP協議配置工具Ipconfig/Winipcfg （1）Ipconfig工具的命令格式和應用 Ipconfig可運行在Windows 95/98/NT/2000/XP的命令提示符下，其命令格式為：Ipconfig /參數l/參數2其中兩個最實用的參數為：all：顯示與TCP/IP協議相關的所有細節，其中包括主機名、節點類型、是否啟用IP路由、

23、網卡的物理地址、默認網關等。 Batch 文本文件名：將測試的結果存入指定的文本文件中，以便于逐項查看。 2022-4-1356（2）Winipcfg工具的使用 “IP配置”對話框 “IP配置”的詳細情況 2022-4-13573.網絡協議統計工具Netstat Netstat工具的命令格式為：Netstat 參數1 參數2其中主要參數有：A：顯示所有與該主機建立連接的端口信息。E：顯示以太網的統計信息，該參數一般與S參數共同使用。N：以數字格式顯示地址和端口信息。S：顯示每個協議的統計情況 2022-4-1358 現在看來，當初IP地址的設計確實有不夠合理的地方。為此，在l992年6月就提出要制訂下一代的I