計算機網絡

第1章計算機網絡概述

計算機網絡是計算機技術和通信技術緊密相結合的產物，始于20世紀50年代，在信息

社會起著舉足輕重的作用。其發展不僅反映了一個國家的計算機科學和通信技術的水平，同

時也是衡量其國力及現代化程度的重要標志之一。

本章主要講述計算機網絡的基礎知識、網絡類型與特點、網絡拓撲結構及網絡通信協議。

1.1計算機網絡的基礎知識

1.1.1計算機網絡的發展

經歷了三個階段：

1.具有通信功能的批處理系統。

2.具有通信功能的多機系統。

3.計算機網絡系統。

1.1.2計算機網絡的定義

凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多臺計算機系統通過通信設備和線路連接起來,

以功能完善的網絡軟件實現在網絡中資源共享的系統，稱之為計算機網絡系統。

1.1.3計算機網絡系統的組成

計算機網絡系統由網絡硬件和網絡軟件兩部分組成。

1.硬件設備

（1）服務器（2）網絡工作站（3）網絡接口卡（4）通信介質

2.網絡軟件（1）網絡操作系統（2）網絡協議軟件

1.1.4計算機網絡的主要用途

（1）共享資源（2）數據通信（3）分步式數據處理

1.2計算機網絡的類型與特點

1.2.1計算機網絡的類型

＞按信息傳輸距離的長短劃分：局域網、廣域網

＞按配置劃分：同類網、單服務器網、混合網

＞按對數據組織方式劃分：分步式網絡系統、集中式網絡系統、分布集中式網絡系統

＞按通信傳播方式劃分：點對點傳播方式網、廣播式傳播結構網

1.2.2計算機網絡的特點

1.數據通信2.自治性3.建網周期短4.成本低5.對技術要求不高

1.3計算機網絡拓撲結構

1.3.1拓撲的概念

拓撲——拋開網絡的具體設備，把工作站、服務器等網絡單元抽象為“點”，把網絡中

的傳輸介質抽象為：“線”。這樣從拓撲學的觀點看計算機網絡系統，從幾何圖形中抽象出

網絡系統的具體結構。采用這種方法抽象出的網絡結構為計算機網絡的拓撲結構。

1.3.2基本術語

L節點：節點就是網絡單元，是網絡系統中的各種數據處理設備、數據通信控制設備和

數據終端設備。

2.鏈路：鏈路是兩個節點間的連線。

3.通路：通路是從出發信息的節點到接收信息的節點之間的一串節點和鏈路。

1.3.3常見的網絡拓撲結構

1.總線結構2.環型結構

3.星型結構4.網狀結構

1.4計算機網絡通信協議

1.4.1協議的定義與組成

1.協議的定義：協議指連網和通信技術中正式規定的技術規范，它定義了數據發送和接

收工作中必須的過程。協議規定了網絡中使用的格式、定時方式、順序和檢錯。

2.協議的組成：網絡協議主要由語法、語義和同步3個要素組成。

3.協議的特點：網絡系統的體系結構是有層次的，通信協議也被分為多個層次，在每個

層次內又可分成若干子層次，協議各層次有高低之分。

1.4.2開放式系統互連參考模型OSI

1.OSI的分層結構

OSI參考模型定義了不同計算機互連標

準的框架結構，得到國際上的承認。在OSI

模型中，下一層為上一層提供服務，而各層

內部的工作與相鄰層是無關的。

2.OSI模型各層之間的關系

(1)物理層：物理層是OSI模型的最低層，是建立在通信介質基礎上的，實現設備之

間的物理接口。

(2)數據鏈路層：數據鏈路層負責從網絡向物理層發送數據幀，數據幀是存放數據的有

組織的邏輯結構。在接收端，將來自物理層的比特流打包為數據幀。

(3)網絡層：負責信息尋址和將邏輯地址和名字轉換為物理地址。

(4)傳輸層：傳輸層確保報文無差錯、有序、不丟失、無重復地傳輸。傳輸層提供數據

流控制和錯誤處理，以及與報文傳輸和接收有關的故障處理。

(5)會話層：會話層允許不同計算機上的兩個應用程序建立、使用和結束會話連接。會

話層也執行以安全性等功能，允許兩個應用程序跨網絡通信。

(6)表示層：確定計算機之間交換數據的格式，可稱其為網絡轉化器。

(7)應用層：應用層為OSI模型的最高層，是應用程序訪問網絡服務的窗口。應用層處

理一般的網絡訪問、流量控制和錯誤恢復。

1.5計算機網絡的主要性能指標

1.5.1帶寬

帶寬的本來意思是指某個信號具有的頻帶寬度，單位是Hz、KHz、MHz,相當于頻率的概

念。對于數字信道，帶寬是指在一個信道上能夠傳送的數字信號的速率，即數據率或比特率,

有時也叫吞吐量。所用帶寬的單位是比特每秒(bit/s)。常見的帶寬的單位有Kbit/s、Mbit/s、

Gbit/s、Tbit/s0

1.5.2時延

時延(Delay或Latency)是指一個報文或分組從網絡的一端傳送到另一端所需要的時

間。它由傳播時延、發送時延、排隊時延組成。

1.5.3服務質量

服務質量的英文全稱為"QualityofService",縮寫為QoS。QoS是網絡的一種安全機

制，是用來解決網絡延遲和阻塞等問題的一種技術。

QoS具有分類、標注和優先級設置3的功能。

1.分類：分類是指具有QoS的網絡能夠識別哪種應用產生哪種數據包。通過分類，網絡

能確定對特殊數據包要進行的處理。

2.標注：在識別數據包之后，要對它進行標注，便于其他網絡設備方便地識別這種數據。

3.優先級設置：確保較高優先級的業務可以在不受較低優先級業務的影響下通過交換機。

1.6多用戶系統和分布式計算機系統

1.6.1多用戶系統

傳統的連機多用戶系統是由一臺中央處理機和多臺終端通過通信控制器連接在一起，構

成多用戶系統。在多用戶系統中，所有終端計算機上的資源是不能提供給網上共享的，只有

中央處理機上的資源才能被網絡系統共享。

1.6.2分布式計算機系統

分布式計算機系統是一種多處理器的計算機系統，各處理器通過互連網絡構成統一的系

統。

1.6.3網絡計算

＞移動計算：移動計算包括移動計算網絡和移動Internet。移動計算網絡是指主機或

局域網可在網中漫游，它支持通話、尋呼信息、高速數據與視頻的多媒體業務，是

實現個人通信的重要途徑。

＞網絡并行計算：并行計算是使用多個CPU或者計算機來協同工作的計算模式。并行

計算的結構可以是上千個CPU組成的大型并行計算機，也可以是由網絡互聯的多臺

計算機組成的虛擬超級計算機。

＞機群計算：機群計算的主要思想是將一些主機連接起來，通過網絡互聯，使得計算

機硬件、操作系統、中間件軟件、各種系統管理軟件有機結合起來，從而獲得較高

的性能價格比。

＞網格計算：網格計算(gridcomputing)的目標是將廣域網上一些計算資源、數據

源和其他設備等互聯，形成一個大的可相互利用、合作的高性能計算網，用戶可以

像登錄一臺超級巨型機一樣使用它。

1.6.3分布式數據存儲模式

1.RAID技術

RAID是RedundantArrayofIndependentDisks的縮寫，中文意思是“獨立磁盤冗余

陣列”，有時也簡稱磁盤陣列（DiskArray）oRAID是一種把多塊獨立的硬盤（物理硬盤）

按不同的方式組合起來形成一個硬盤組（邏輯硬盤），從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和

提供數據備份技術。

2.網絡存儲

>存儲區域網絡SAN：存儲區域網絡（StorageAreaNetwork,SAN）允許服務器在共

享存儲裝置的同時仍能高速傳送數據。

>網絡連接存儲NAS：網絡連接存儲（NetworkAttachedStorage,NAS）它是把計算機

的一些不需要的外部設備去掉，只留下主機和存儲設備。它是一種特殊的專用數據

存儲服務器，包括存儲器件和內嵌系統軟件，可提供跨平臺文件共享功能。

3.網絡數據的備份與恢復

>數據恢復：通過數據庫軟件的容錯和自動恢復功能，服務器主機雙機熱備份，同時

通過建立容災系統保證數據的安全性。雙機熱備份和容災系統的目的在于保證系統

數據和服務的“在線性”，即當系統發生錯誤時，仍然能夠正常地向網絡系統客戶

提供數據和服務，以使系統不致停頓。

>數據備份：備份就是“將在線數據轉移成離線數據的過程”。其目的在于應付系統

數據中的邏輯錯誤和歷史數據保存。

習題：

一、名詞解釋

1.什么是計算機網絡？

2.什么是協議？

3.什么是拓撲結構？

4.什么是分布式計算機系統？

5.什么是RAID?

二、填空題

1.計算機網絡的拓撲結構主要有、、、和o

2.RAID通常分為、、、和o

3.QoS的功能有：、和o

4.RAID級別的選擇有3個主要因素：、和o

三、選擇題

1.計算機網絡最突出的優點是（）。

A.精度高B.內存容量大C.運算速度快D.共享資源

2.在組建廣域網時，經常采用的拓撲結構是（）。

A.星型B.網狀C.環型D.總線型

3.計算機網絡按其所涉及范圍的大小和計算機之間互連的距離，其類型可分為（）。

A.局域網、廣域網和混合網B.分布的、集中的和混合的

C.局域網和廣域網D.通信網、因特網和萬維網

4.網絡存儲的類型有（）。

A.SNAB.INASC.SAND.IDE

5.下列哪個選項不是QoS分類方法（）o

A.協議B.目的IP地址C.源IP地址D.TCP和UDP端口號

四、簡答題

1.什么是網絡操作系統與一般操作系統有什么區別？

2.計算機網絡是由什么組成的？

3.0SI模型及各層之間的關系是什么？

4.計算機網絡有哪些特點？

5.如何選擇網絡拓撲結構？

答案：

一、名詞解釋

1.計算機網絡：凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多臺計算機系統通過通信設

備和線路連接起來，以功能完善的網絡軟件實現在網絡中資源共享的系統，稱之

為計算機網絡系統。

2.協議：協議指連網和通信技術中正式規定的技術規范，它定義了數據發送和接收

工作中必須的過程。協議規定了網絡中使用的格式、定時方式、順序和檢錯。

3.拓撲結構：采用點和線表示網絡節點設備和通信介質方法抽象出的網絡結構稱為

計算機網絡的拓撲結構。

4.分布式計算機系統：是一種多處理器的計算機系統，各處理器通過互連網絡構成

統一的系統。

5.RAID：獨立磁盤冗余陣列，簡稱磁盤陣列，是一種把多塊獨立的硬盤按不同方式

組合起來形成一個硬盤組，從而提供比單個硬盤更高的存儲性能和提供數據備份

技術。

二、填空題

1.總線型、環型、星型、樹型、網狀

2.RAIDO,RAIDKRAID10、RAID3、RAID5

3.分類、標注、優先級設置

4.可用性、性能、成本

三、選擇題

1.D2,B3.C4.C5.B

四、簡答題

1.網絡操作系統（N0S）,是網絡的心臟和靈魂，是向網絡計算機提供網絡通信和網絡資

源共享功能的操作系統。它是負責管理整個網絡資源和方便網絡用戶的軟件的集合。

由于網絡操作系統是運行在服務器之上的，所以有時我們也把它稱之為服務器操作

系統。網絡操作系統與運行在工作站上的單用戶操作系統（如WIND0WS98等）或多

用戶操作系統由于提供的服務類型不同而有差別。一般情況下，網絡操作系統是以

使網絡相關特性最佳為目的的。如共享數據文件、軟件應用以及共享硬盤、打印機、

調制解調器、掃描儀和傳真機等。一般計算機的操作系統，如DOS和OS/2等，其目

的是讓用戶與系統及在此操作系統上運行的各種應用之間的交互作用最佳。

2.計算機網絡系統由網絡硬件和網絡軟件兩部分組成：

(1)硬件設備：服務器、網絡工作站、網絡接口卡、通信介質

(2)網絡軟件：網絡操作系統、網絡協議軟件

3.OSI模型各層之間的關系

(I)物理層：物理層是OSI模型的最低層，是建立在通信介質基礎上的，實現設備

之間的物理接口。

(2)數據鏈路層：數據鏈路層負責從網絡向物理層發送數據幀，數據幀是存放數據

的有組織的邏輯結構。在接收端，將來自物理層的比特流打包為數據幀。

(3)網絡層：負責信息尋址和將邏輯地址和名字轉換為物理地址。

(4)傳輸層：傳輸層確保報文無差錯、有序、不丟失、無重復地傳輸。傳輸層提供

數據流控制和錯誤處理，以及與報文傳輸和接收有關的故障處理。

(5)會話層：會話層允許不同計算機上的兩個應用程序建立、使用和結束會話連接。

會話層也執行以安全性等功能，允許兩個應用程序跨網絡通信。

(6)表示層：確定計算機之間交換數據的格式，可稱其為網絡轉化器。

(7)應用層：應用層為OSI模型的最高層，是應用程序訪問網絡服務的窗口。應用

層處理一般的網絡訪問、流量控制和錯誤恢復。

4.計算機網絡特點：

(1)數據通信(2)自治性(3)建網周期短(4)成本低(5)對技術要求不高

5.網絡拓撲是由網絡節點設備和通信介質構成的網絡結構圖。網絡拓撲結構對網絡采

用的技術、網絡的可靠性、網絡的可維護性和網絡的實施費用都有重大的影響。在選擇

拓撲結構時，主要考慮的因素有：安裝的相對難易程度、重新配置的難易程度、維護的

相對難易程度、通信介質發生故障時受到影響的設備的情況等。

第2章Internet/Intranet概述

Internet（互連網，又稱因特網）是一種計算機網絡的結合，以TCP/IP（Transmission

ControlProtocol/InternetProtocol:傳輸控制協議/網際協議）協議進行數據通信，把世

界各地的計算機網絡連接在一起，進行信息交換和資源共享。

本章主要介紹Internet的基本概念，了解Internet的由來、現狀與發展過程，認識

Internet的基本應用范圍掌握Internet的基本原理等。

2.1Internet的基礎知識

2.1.1Internet的基本概念

Internet是建立在一組共同協議之上的路由器和線路的物理集合，或者是一組可共享的

資源集，甚至可以被認為是網間互連和互相通信的方法。

2.1.2Internet的發展歷史

>1969年：Internet的形成階段，主要用做網絡技術的研究和試驗。

>1983年：進入Internet的實用階段，在美國和一部分發達國家的大學和研究部門中

得到廣泛使用。

>1986年：NSF利用TCP/IP協議在5個科研教育服務超級電腦中心的基礎上建立了

NSFnet廣域網，以使在全美國實現資源共享。

>1989年：由CERN開發成功的WWW,為Internet實現廣域網超媒體信息截取/檢索奠

定了基礎。從此，Internet開始進入迅速發展時期。

>1993年：NCSA發表的Mosaic以其獨特的GUI贏得了人們的喜愛，緊隨其后的網絡

瀏覽工具Netscape的發表，以及WWW服務器的增長，掀起了Inteniet應用新的高

潮。

2.1.3Internet的應用

>遠程登錄（Telnet）：遠程登錄是指在網絡通信協議telnet的支持下，使用戶的計

算機暫時成為遠程計算機終端的過程。一經登錄后，在個人計算機與遠程主機之間

建立在線連接，用戶便可以實時使用遠程計算機對外開放的全部資源。

>電子郵件（E-mail）：電子郵件是Internet上應用范圍最為廣泛的服務，它是通過

連網計算機與其它用戶進行聯絡的快速、高效、廉價的現代化通信手段。

>文件傳輸（FTP）：文件傳輸是指在不同計算機系統間傳輸文件的過程，FTP:（文件

傳輸協議）是傳輸文件使用的協議。

>電子公告板（BBS）：BBS是Intemet上的電子公告板系統，BBS上開設了許多專題，

供感興趣的人士進行討論、交流等活動。

>全球信息網（WWW）：WWW是分布式超媒體系統，是融合信息檢索技術與超文本技術而

形成的使用簡單、功能強大的全球信息系統，也是基于Internet的信息服務系統。

2.1.4中國Internet的建設與發展

1.中國Internet的建設與發展歷史

>1983年：我國于1983年第一次與國外計算機和網絡進行通信，從此拉開了中國

Internet建設的帷幕。

>1986年：北京計算機應用技術研究所開始與國際聯網，建立了中國學術網絡。

>1989年：開始了中國國家計算與網絡設施（NCFC）高技術信息基礎設施項目的建設。

>1990年：CANET向InterNic申請注冊了我國的最高域名“cn”.

>1993年：由國家計委投資、教育部主持的中國教育與科研計算機網絡（CERNET）開

始進入規劃階段。

>1994年：由郵電部投資建設的中國公用計算機互聯網CHINANET開始啟動，1996年

該網經過聯調測試后模擬開通，正式投入運行。

>2000年：CERNET的信息服務中心CERNIC在國內率先提供IPv6地址分配服務。

>2001年：中國十大骨干互聯網簽署了互聯互通協議。

>2003年：國務院正式批復啟動“中國下一代互聯網示范工程”一CNGI

2.中國Internet的現狀

（1）上網用戶數（2）上網計算機數（3）國際出口帶寬

（4）IPv4地址數（5）IPv6地址數

2.1.5信息化建設——金字工程

金橋工程：即國家公用經濟信息網絡。是中國信息高速公路的主體。

金關工程：即國家經濟貿易信息網絡工程。是金橋工程的?期工程。

金卡工程：即電子貨幣工程。是一項推廣信用卡及其應用的社會工程。

2.1.6Intranet的基本概念

1.Internet的基本概念：Internet是基于Internet的TCP/IP協議，使用WWW工具，

采用防止外界侵入的安全措施，為企業內部服務，并有連接Intemet功能的企業內部網絡。

2.Internet的特點

>Intranet是根據企業內部的需求而設置的，它的規模和功能是根據企業經營和發展

的需求確定的。

>Intranet必須方便地和外界連接，尤其是和Internet的連接。

>Intranet采用TCP/IP協議及相應的技術和工具，是一個開放的系統。

>Intranet根據企業的安全要求采取設置防火墻、安全代理等措施，以保護企業內部

的信息安全，防止外界侵入。

>Intranet廣泛使用WWW的工具，使企業員工和用戶能方便地瀏覽和采掘企業內部的

信息以及Intranet的豐富的信息資源。

3.Intejrnet的應用：電子郵件、信息發布系統、企業快報、系統用戶手冊、新聞組等。

2.1.7下一代互聯網

>Internet?：Internet2是指由美國120多所大學、協會、公司和政府機構共同努力

建設的網絡，它的目的是滿足高等教育與科研的需要，開發下一代互聯網高級網絡

應用項目。但在某種程度上，Internet2已經成為全球下一代互聯網建設的代表名詞。

>CNGI：中國下一代互聯網CNGI工程由8個部委聯合發起，并經國務院批準啟動，計

劃投入經費14億元人民幣，于2005年底前建成一個由多運營商參與，覆蓋全國的

世界最大的IPv6示范網。CNGI項目的啟動，標志著中國政府作為國家戰略全面推動

和加速IPv6產業發展已經明確。

>CERNET2：即第二代中國教育和科研計算機網，是“中國下一代互聯網示范工程

CNGI”中最大的核心網和唯一學術網。

2.2Internet的基本技術

2.2.1Internet的體系結構

1.Internet體系結構的特點

(1)對用戶隱蔽網絡的底層節點，Internet用戶不必了解硬件連接的細節；

(2)不指定網絡互聯的拓撲結構，尤其在增加新的網絡時不要求全互連或嚴格的星形

連接；

(3)能通過各種網絡收發據；

(4)網絡的所有計算機共享一個全局的標識符；

(5)用戶界面獨立于網絡，即建立通信和傳輸數據的--系列操作與低層網絡技術和信

宿機無關。

2.應用TCP/IP技術實現網絡互連

Internet通過TCP/IP技術實現互聯。TCP/IP技術實質上是在低層網絡技術與高層應用

程序之間增加一個中間軟件層，以屏蔽和抽象硬件細節，這樣互聯的網絡變以一個一致性的

大網的面目出現。

3.使用中間計算機實現網關

Internet中各種網絡之間的連接是借助中間計算機實現的。在Internet中，中間計算

機就叫做Intemet網關，兩個網絡經網關互聯。

2.2.2TCP/IP協議

1.TCP/IP協議的基本概念

TCP/IP是Internet采用的協議標準，也是全世界采用的最廣泛的工業標準。實際上

TCP/IP是一個協議系列，包含了100多個協議，用來將各種計算機和數據通信設備組成計算

機網絡。

2.TCP/IP協議簇

在TCP/IP協議簇中，IP與TCP一起，組成了TCP/IP協議簇的核心。

(1)網際協議(IP)

網際協議是第三層主要的協議，是Internet最基本、最重要的協議，通常縮寫為IP。

IP負責將數據單元從一個節點傳到另一個節點。

IP提供了三個基本功能：

第一是基本數據單元的傳送，規定了通過TCP/IP網的數據的格式；

第二是IP軟件執行路由功能，選擇傳遞數據的徑；

第三是確定主機和路由器如何處理分組的規則，以及產生差錯報文后的處理方法。

(2)地址轉換協議(ARP)和反向地址轉換協議(RARP)

在Internet中，目的地址是靠IP規定的地址來確定的。由于MAC地址與IP地址之間沒

有直接關系，因此需要通過IP協議簇中另外兩個協議動態地發現MAC和IP地址的關系，這

兩個協議為：ARP(地址轉換協議)和RARP(反向地址轉換協議)。

(3)傳輸控制協議(TCP)

傳輸控制協議(TCP)是為了解決Internet上分組交換通道中數據流量超載和傳輸擁塞

的問題而設計的，使數據傳輸和通信更加可靠。TCP負責將數據從發送方正確地傳遞到接收

方，是端到端的數據流傳送。

(4)用戶數據協議(UDP)

UDP的報頭格式只有源端口、目的端口、長度和校驗和。它采用無連接的方式向高層提

供服務，與遠方的UDP實體不建立端對端的連接，而將數據報送上網絡或者從網絡上接收數

據，它不保證數據的可靠投遞。

OSI參考模型TCP/IP協議RJ

3.TCP/IP協議與OSI參考模型間的對應關系應用層

4.TCP與IP協同工作表小層FTP.Telnet.SMTP.NFS

會話層

IP提供了將數據分組從源計算機傳送到目的計傳輸層TCP,IDP

而絡展

算機的方法，TCP提供了解決數據在Internet中傳IP,ICMP

敷據的路層ARP.RARP

送丟失數據報、重復傳送數據報和數據報失序的方物理層

法，從而保證了數據的可靠傳輸。(IP提供了靈活性，TCP提供了可靠性。)

5.高層協議與TCP/IP連接

在TCP/IP協議簇中包含了許多高層協議提供的非常廣泛的應用。如網絡管理、文件傳輸、

終端仿真、電子郵件等。0~255的端口號稱為公用端口號，許多操作系統將這些端口號當作

受保護的固定端口號。這些端口號只能被具有特殊操作系統權限的進程使用，剩余的端口才

能被普通的進程使用。

2.2.3IP地址

1.IP地址的組成

IP地址是一個32位的二進制無符號數，為了表示方便，國際通行一種“點分十進制表

示法”：即將32位地址按字節分為4段，高字節在前，每個字節用十進制數表示出來，并且

各字節之間用隔開。

IP協議的地址通常劃分成兩部分或者三部分：指定網絡的地址，指定子網的地址，指定

主機的地址。

2.IP地址的類型

IP協議的尋址方式支持五種不同的網絡類型，地址格式的最左邊的一個或多個二進制位

通常用來指定網絡的類型。

(1)A類網絡地址：最高位為0主要是為大型網絡而設計的，它提供的網絡地址字段的

長度僅僅為7個二進制位，主機地址字段的長度達到24個二進制位，其格式為：

nnn.hhh.hhh.hhh(001.hhh.hhh.hhh~127.hhh.hhh.hhh)

(2)B類網絡地址：最高位為10,分別為網絡地址字段和主機地址分配了14個和16個

二進制位，這種分配方式在網絡地址和主機地址之間提供了一種很好的組合，其格式為：

nnn.nnn.nnn.hhh(128.001.hhh.hhh?191.254.hhh.hhh)

(3)C類網絡地址：最高位為110,分別為網絡地址字段和主機地址分配了22個和8個

二進制位，這種分配方式在很大程度上限制了同--網絡中所能容納的主機數目，其格式為：

nnn.nnn.nnn.hhh（192.000.001.hhh~223.255.254.hhh）

（4）D類網絡地址：四個最高的二進制位按順序分別設置為1110,在RFC1112中規定，

即將其留作IP多路復用組使用，如224.0.0.5和224.0.0.6分配給了0SPF。

（5）E類網絡地址：按IP協議規定也是留做將來使用，其中4個最高的二進制位按順

序分別設置為1111。

3.子網

如果網段內的主機數目不多，可以用主機的某些地址把網段劃分成更小的單元，即子網。

4.子網掩碼

子網掩碼使用了與IP地址相同的格式和表示方法，它將IP地址格式中除了被指定為主

機地址之外的所有二進制位均設置為lo

2.2.4域名

IP地址用數字表示不易記憶，TCP/IP為人們方便記憶而設計了一種字符型的計算機命名

機制，便形成了網絡域名系統。

1.計算機的命名

給計算機命名基于以下三個因素：（1internet允許每個用戶為計算機命名。（2）Internet

允許用戶輸入計算機名字。（3）Internet提供了一種將計算機的名字翻譯成計算機地址的服

務。

2.域名系統的結構

域名系統的結構是層次型的，域下面按領域又分子域，子域下面又有子域。在表示域名

時，自右到左越來越小，用分開。一個計算機也可以命名，稱為主機名。在表示一臺計

算機時把主機名放在其所屬域名之前，用圓點分隔開，就形成了主機地址，便可以在全球范

圍內區分不同的計算機了。一臺計算機的全名應是局部名字后跟一個點號，再后面是其公司

或組織的名字。為了防止重名，Internet的命名機制給出了用戶所屬組織的類型的約束名字。

計算機名由三部分組成，局部名、組織名和組織類型名。

3.域名系統與IP地址的關系

>域名系統與IP地址有映射關系，它也實行層次型管理。在訪問一臺計算機時，既可

用IP地址表示，也可用域名表示。

>一般情況下，一個域名對應一個IP地址，但并不是每個IP地址都有一個域名和它

對應，對于不需要他人訪問的計算機只有IP地址，沒有域名。還有時一個IP地址

對應幾個域名。

4.域名服務器（DNS）

DNS實際上是一個服務器軟件，運行在指定的計算機上，完成域名——IP地址的轉換。

2.2.5網絡地址翻譯技術

接入Internet受到IP地址的許多限制。NAT（網絡地址）翻譯解決問題的辦法是：在

內部網絡中使用內部地址，通過NAT把內部地址翻譯成合法的IP地址，在Internet上使用。

NAT有三種類型：靜態NAT、NAT池和端口NAT。

1.NAT池：使用NAT池，可以從未注冊的地址空間中提供被外部訪問的服務，也可以從

內部網絡訪問外部網絡，而不需要重新配置內部網絡中的每臺機器的IP地址。采用

NAT池意味著可以在內部網中定義很多的內部用戶，通過動態分配的辦法，共享外部

IP地址。

2.使用PAT：PAT在遠程訪問產品中得到了大量的應用，特別是在遠程撥號用戶使用的

設備中。PAT可以把內部的TCP/IP映射到外部注冊IP地址的多個端口上。

3.基于NAT的負載平衡：路由器或其他NAT設備把需要負載平衡的多個IP地址翻譯成

一個公用的IP地址，每個TCP連接被NAT送到一個IP地址，而后續的TCP連接則被

NAT送到下一個IP地址。真正實現了負載平衡。

2.2.6動態主機配置協議

動態主機配置協議（DHCP）是在TCP/IP網絡上使客戶機獲得配置信息的協議，它是基于

BOOTP協議，并在BOOTP協議的基礎上添加了自動分配可用網絡地址等功能。

DHCP向網絡主機提供配置參數，它由兩個基本部分組成：一部分是向網絡主機傳送專用

的配置信息，另?部分是給主機分配網絡地址。

2.2.7IP組播技術

在Internet上實現的視頻點播（VOD）、可視電話、視頻會議等音視頻業務有著數據量大、

時延敏感性強、持續時間長等特點。因此采用最少時間、最小空間來傳輸和解決視音頻業務

所要求的網絡利用率高、傳輸速度快、實時性強的問題，就要采用不同于傳統單播、廣播機

制的轉發技術及QoS服務保證機制來實現，而IP組播技術是解決這些問題的關鍵技術。

LIP組播技術的概念：IP組播（也稱多址廣播或多播）技術，是一種允許一臺或多臺

主機（組播源）發送單一數據包到多臺主機（一次的，同時的）的TCP/IP網絡技術。

組播作為一點對多點的通信，是節省網絡帶寬的有效方法之一。

2.IP組播地址和組播組：IP組播通信必須依賴于IP組播地址，在IPv4中它是一個D

類IP地址，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255,并被劃分為局部鏈接組播地址、

預留組播地址和管理權限組播地址三類。

3.組播協議：組播協議主要包括組管理協議（IGMP）和組播路由協議。

2.2.8IP安全性

IPSec提供了兩種安全機制：認證和加密。認證機制使IP通信的數據接收方能夠確認數

據發送方的真實身份以及數據在傳輸過程中是否被修改。加密機制通過對數據進行編碼來保

證數據的機密性，以防數據在傳輸過程中被竊聽。IPSec協議組包含AuthenticationHeader

（AH）協議、EncapsulatingSecurityPayload（ESP）協議和InternetKeyExchange（IKE）

協議。

2.3IPv6基礎知識

2.3.1IPv6的新特性

（1）巨大的地址空間（2）全新的報文結構（3）全新的地址配置方式

（4）更好地QoS支持（5）內置的安全性（6）全新的鄰居發現協議

2.3.2IPv6地址

1.IPv6地址表示：IPv6地址有3種格式，即首選格式、壓縮格式和內嵌格式。

2.IPv6地址類型：IPv6地址有單播、組播和任播（Anycast）三種類型。

2.3.3IPv4向IPv6的過渡

1.過渡周期：IPv4向IPv6的過渡會需要相當長的時間才能完成。IPv4向IPv6的演進

應該是平滑漸進的。

2.過渡方案：有三種技術：隧道技術、雙棧技術和地址翻譯技術。

＞隧道技術：是目前國際IPv6試驗床6bone所采用的技術。利用隧道技術可以通過現

有運行IPv4協議的Internet骨干網絡（即隧道）將局部的IPv6網絡連接起來。因

而是IPv4向IPv6過渡的初期最易于采用的技術。

＞雙棧技術：是在路由器和交換機的內部讓IPv4和IPv6協議棧同時存在。如果一臺

主機同時支持兩種協議，那么該主機既能與支持IPv4協議的主機通信，又能與支持

IPv6的主機通信。

＞地址翻譯技術：NAT-PT是附帶協議轉換器的網絡地址轉換器，通過修改協議報文頭

來轉換網絡地址，使它們能夠互通。NAT-PT只要求在IPv4與IPv6網絡的轉換設備

上啟用。

2.4連入Internet

2.4.1窄帶撥號方式

窄帶撥號主要是利用電話線作為上網載體，靈活方便，但其速率一般只有兒十Kbps到上

百Kbpso主要包括傳統的PPP撥號和ISDN撥號兩種方式。

1.硬件連接:選擇這種方式入網用戶所需

要的硬件設備包括一臺微型計算機、一根電話服務器

線、一臺調制解調器（MODEM）＞一根RS232

電纜。匚事坦號步訪問器

Modem

2.申請賬號：當以PPP方式入網時，需飛Mode中

電話電話

向Internet服務提供商（ISP）申請PPP賬號。,_,曲曲通，電話交換網.—I

選擇ISP時用戶應考慮電話中繼線數量、登錄便攜機IIPC

方式、上網費用、傳輸速率等因素。

3.安裝軟件：Windows98/2000/XP內置有TCP/IP協議，提供了現成的撥號網絡軟件。

4.設置撥號網絡參數：從ISP申請到上網的賬戶后，用戶會從ISP處得到一些必需的參

數，主要有：用戶名、口令、撥號上網用的電話號碼、ISP的主機DNS、電子郵件地址等。

5.撥號登錄上網：軟件的配置都完成后，就可以進行撥號接入Internet網。

6.下網斷線：當上網的工作完成之后，想要斷開連接，只需要在圖標上點擊鼠標右鍵,

從彈出菜單中選擇“斷開”命令，即可退出與Internet網的連接并切斷電話線。

2.4.2準寬帶方式

準寬帶方式是指上網的單向數據傳輸速率在幾百Kbps到幾Mbps之間的上網方式，主要

包括ADSL、Cab1eModem,PLC等方式。ADSL利用電話線作為載體，CableModem利用有線電視

電纜，而PLC利用電力線。

共同特點：

＞利用了用戶家中現有線路資源，免去了布線施工的麻煩。

＞由于采用了頻率復用技術，在利用原有線路的同時，ADSL不會影響打電話，

CableModem不會影響看電視，而PLC更不會影響我們用電。

＞不再需要電話撥號的過程，但一般ISP都會要求用戶進行賬號和密碼的認證，以實

現計費。

＞連接簡單。計算機通過網卡或USB接口與外置的各種MODEM相連，再通過各種不同

線纜將MODEM與電話插座、有線電視插座或電源插座相連即可。

1.ADSL簡介：ADSL（非對稱數字用戶環路）是運行在原有普通電話線上的一種新的高

速寬帶技術，它利用現有的一對電話銅線，為用戶提供上、下行非對稱的傳輸速率（帶

寬）。

2.硬件連接：ADSL安裝包括局端線路調整和用戶端設備安裝。在局端方面，由服務商

在用戶原有的電話線中串接入ADSL局端設備；用戶端的ADSL安裝也非常簡易方便，

只要將室內電話線插座與ADSLModem之間用一條電話線連上，ADSLModem與計算機

的網卡之間用一條網線連通即可完成硬件安裝，也有的ADSLModem是通過USB口與

計算機相連。

3.軟件安裝：如果ADSLModem是通過網線與PC連接的，PC端無需安裝Modem驅動程

序;如果是通過USB方式與PC連接的,PC端需要安裝Modem驅動程序。然后再將TCP/IP

協議中的IP、DNS等參數設置好，便完成了軟件安裝工作。

4.系統設置：通過新建連接向導對連接屬性進行設置。大多數情況下，ADSL都被設置

為自動獲得IP地址和DNS服務器地址。

5.連接上網：ADSL不需要撥號，只需接上ADSL電源，就可以享受高速的網絡服務了。

ADSL連通后，會在窗口右下角的任務欄中出現圖標。需要斷開連接時，點擊該圖

標，然后在打開的窗口中，點擊“斷開”按鈕，即可結束上網。

2.4.3寬帶方式

寬帶方式是指上網的單向數據傳輸速率在10Mbps以上的方式，主要包括有線局域網和無

線局域網兩種方式。有線局域網需要將光纜和雙絞線鋪設到要使用網絡的用戶辦公室或家中，

而無線局域網也需要用無線信號覆蓋用戶所要上網的區域。

1.無線局域網簡介：簡稱WLAN（WirelessLocalAreaNetwork）,是計算機網絡與無線

通信技術相結合的產物。與常規局域網中使用的雙絞線或光纖作為傳輸介質不同，WLAN通過

電磁波來傳送和接收數據。

2.硬件條件：所在地必須已經被無線覆蓋，可能被一個信號源也可能被多個信號源交

叉覆蓋。上網的計算機必須有無線網卡。

3.系統設置：安裝好無線網卡驅動程序后，在WindowsXP的網絡連接中就能看到無線

網絡連接了。同時，在系統右下角任務欄也能看到圖標，單擊打開該圖標，就能看到無線

網絡連接狀態窗口。點擊“屬性”按鈕，可以對無線網絡連接屬性進行設置。

習題：

一、名詞解釋

1.什么是Internet?

2.什么是TCP/IP?

3.什么是WLAN?

二、填空題

1.Internet的主要應用包括：、、、和。

2.和一起，構成了TCP/IP協議簇的核心。

3.IPv4向IPv6過渡的主要方案有、和。

三、選擇題

1.Internet上各種網絡和各種不同類型的計算機相互通信的基礎是（）的協議。

A.HTTPB.IPXC.X.25D.TCP/IP

2.www.bjtu.edu.cn是Internet上一臺計算機的（

A.域名B.IP地址C.非法地址D.協議名稱

3.合法的IP地址是（）0

A.202:144:300:65B.202.112.144.70

C.202,112,144,70D.202.112.70

4.以下IPv6地址中，不合法的是（）□

A.2001:0250:0000:0001:0000:0000:0000:4567

B.2001:250:0:1::4567

C.2001:250::1::4567

D.::202.112.114.70

四、簡答題

1.”三金工程”是指什么？

2.IP地址與域名的關系是什么？

3.解釋ARP、NAT、ADSL、NAT-PT的含義。

4.什么是DHCP,它所支持的三種IP地址分配方法分別是什么？

答案：

一、名詞解釋

1.Internet：是建立在一組共同協議之上的網絡設備和線路的物理集合，是一組可共

享的資源集。

2.TCP/IP：是Internet采用的協議標準，是世界上最廣泛的工業標準，TCP/IP是一

個協議系列，用來將各種計算機和數據通信設備組成計算機網絡。

3.WLAN：無線局域網，是計算機網絡與無線通信技術相結合的產物，WLAN通過電磁波

來傳送和接收數據。

二、填空題

1.遠程登錄（Telnet）,電子郵件（E-mail）.文件傳輸（FTP）、電子公告板（BBS）、全

球信息網（WWW）

2.TCP、IP

3.隧道技術、雙棧技術、地址翻譯技術

三、選擇題

1.D2.A3.B4.C5.

四、簡答題

1.三金工程：

金橋工程：即國家公用經濟信息網絡。是中國信息高速公路的主體。

金關工程：即國家經濟貿易信息網絡工程。是金橋工程的一期工程。

金卡工程：即電子貨幣工程。是一項推廣信用卡及其應用的社會工程。

2.域名系統與IP地址的關系

>域名系統與IP地址有映射關系，它也實行層次型管理。在訪問一臺計算機時，既可

用IP地址表示，也可用域名表示。

>一般情況下，一個域名對應一個IP地址，但并不是每個IP地址都有一個域名和它

對應，對于不需要他人訪問的計算機只有IP地址，沒有域名。還有時一個IP地址

對應幾個域名。

3.解釋ARP、NAT、ADSL、NAT-PT

>ARP：ARP協議是"AddressResolutionProtocol”（地址解析協議）的縮寫，所

謂“地址解析”就是主機在發送幀前將目標IP地址轉換成目標MAC地址的過程。

ARP協議的基本功能就是通過目標設備的IP地址，查詢目標設備的MAC地址，以

保證通信的順利進行。

>NAT：網絡地址轉換，是通過將專用網絡地址（如企業內部網Intranet）轉換為

公用地址（如互聯網Internet）,從而對外隱藏了內部管理的IP地址。

>ADSL：ADSL是非對稱數字用戶線路（AsymmetricDigitalSubscriberLine）的

縮寫，有時也作非對稱數字用戶環路（AsymmetricDigitalSubscriberLoop）。

它是一種在電話銅纜上進行較高速率數據傳輸的方法，是DSL的一種形式。

>NAT-PT：（NetworkAddressTranslation-ProtocolTranslation）,是附帶協議

轉換器的網絡地址轉換器，通過修改協議報文頭來轉換網絡地址，使它們能夠互

通。

4.DHCP：DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol（動態主機配置協議），它所

支持的三種IP地址分配方法：第一種是自動分配，DHCP給用戶分配一個永久的IP地址；第

二種是動態分配，用戶可以得到一個IP地址，但是有時間限制；第三種是手工分配，用戶的

IP地址是由管理員手工指定的，這種情況下，DHCP服務器只需要將這個指定的IP地址傳關

給用戶即可。

第3章網絡技術基礎

網絡技術的發展經歷了從計算機間點對點的通信到主機間和異種網絡間的互聯，在技術

與實現手段上經歷了不同的階段。通常將網絡按照地理范圍分為局域網、廣域網兩種。

3.1以太網絡

以太網(Ethernet)是在20世紀70年代開發的局域網組網規范，80年代初首次公布初

版，1982年又進行了修改。

以太網這一術語常用來指與以太網規范一致的帶碰撞檢測載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)

的局域網。

3.1.1以太網體系結構

以太網的體系結構與OSI參考模型的關系

OSI參考模型

應用層

表示層

會話層

以太網模型

運?層

網絡層網際層

邏輯解路控制層(LLC)

數據鏈路層

介項訪問控制層

物理層

3.1.2帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問CSMA/CD

IEEE8023所用的媒體訪問方法采用帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)

技術。

CSMA/CD媒體訪問方法的規則如下：

(1)如果媒體信道空閑，則可進行發送，否則轉到第2步。

(2)如果媒體信道忙(有載波)，則繼續對信道進行偵聽。一旦發現空閑，就進行發送。

(3)如果在發送過程中檢測到碰撞，則停止正常發送，轉而發送一個短的干擾(jam)信

號，使網上所有站都知道出現了碰撞。

(4)發送了干擾信號后，退避一段隨機時間，重新嘗試發送，轉到第1步。

3.1.3MAC幀

1.幀的格式

以太網發送的數據是按一定格式進行的，以太網的幀由8個字段組成，每一段符合這種

格式的數據段稱為幀，這些段的定義如圖：

葡導碼像首定界符目的地址源地址長度指示罌LLC數據填充幀校驗序列

7字節1字節6字節6字節2字節4150。字節字節4字節

以太網類型

以太網類型

以太類型(十六進制)協議

0600HXNSIDP

0800HDODIP

0805HX.25PLP

0806HARP

8035HRARP

0200HXeroxPUP

0201HPUP地址翻譯

2.地址字段

目的地址字段的格式

I/GISbitife址16位地址

I/GU/L46bi他址48位地址

3.1.4Ethernet網卡的構成

以太網的網絡接口板是計算機與通信介質進行數據交互的中間處理部件，每個網卡有自

己的控制器，用以確定何時發送，何時從網絡上接受數據，并負責執行IEEE8023所規定

的規程，如構成幀、計算幀檢驗序列、執行編碼譯碼轉換等。

3.1.5網卡與通信介質的連接

網卡與通信介質的連接方法取決于所用的通信介質。

1.粗纜收發器

2.細纜連接

3.網卡與雙絞線的連接

4.網卡與光纖的連接

3.1.6以太網組網示例

3.2網絡互連與實現技術

網絡互連通常是指將不同的網絡用互連設備連接在一起而形成一個范圍更大的網絡，也

可以是為增加網絡性能和易于管理而將一個原來很大的網絡劃分為幾個子網或網段。

3.2.1網絡互連技術

網絡互連設備與OSI參考模型

.網關，

應用層應用層

表示層表猥

會話層會話層

運輸層運輸層

w路由器

網絡層--?網絡屋

一1網731-橋tlf-

數據轉路層<--?數據德里是

中繼器

物理層<1--?物理層

中繼器、網橋、路由器比較

特征中繼器網橋路面器

OS虛次物理層數據鏈路層網絡層

轉發功能位幀轉發報文轉發

尋址功能無地址MAC地址網絡地址

擴展功能是是是

報文過濾否是