第二章網絡基礎《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材主編：孫秀英網絡基礎計算機網絡概念計算機網絡就是將分布在不同地理位置的具有獨立工作能力的計算機、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來，并配置網絡軟件，以實現資源共享的系統不同地理位置終端通信設備和通信線路資源共享《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材網絡基礎計算機網絡結構資源子網通信子網路由器主機服務器通信子網：由通信控制處理機、通信線路和其他網絡通信設備組成資源子網：由主機系統、終端、終端控制器、連網外設、各種軟件資源與信息資源組成。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材按覆蓋范圍分類計算機網絡分類之計算機網絡分類按覆蓋范圍分類按拓撲結構分類按傳輸方式分類按用途和采用技術分類按覆蓋范圍分類局域網LAN城域網MAN廣域網WAN按覆蓋范圍分按覆蓋范圍分各類特點？《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材計算機網絡分類局域網（LAN）局域網（LocalAreaNetwork，LAN），是指在一個較小的范圍（例如一棟大樓、一所學校）內的計算機、終端和外部設備通過高速通信線路相連接形成的計算機網絡。交換機交換機交換機………………辦公室內局域網一棟樓內局域網路由器有線局域網VS無線局域網共享式局域網VS交換式局域網局域網的特點：1.有限的地理范圍2.通常具有較好的性能3.易于建立、管理和維護《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材計算機網絡分類城域網（MAN）城市區域網絡簡稱城域網（MetropolitanAreaNetwork，MAN），覆蓋范圍約為幾千米到幾十千米，是介于局域網和廣域網之間的一種高速網絡城域網的特點：1.用于局域網之間的連接2.實現大量用戶間的數據、語音、圖形與視頻等多種信息的傳遞路由器XX工業大學局域網路由器XX師范大學局域網路由器路由器XX科技大學局域網XX信息大學局域網《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材計算機網絡分類廣域網（WAN）廣域網（WideAreaNetwork，WAN），其網絡覆蓋范圍巨大。廣域網的覆蓋范圍從幾十千米到幾千千米不等。廣域網可以覆蓋若干個國家和地區，甚至橫跨幾個洲。接入廣域網需要申請注意：路由器北京市網絡路由器上海市網絡路由器廣州市網絡西安市網絡路由器……………………通信網絡《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材網絡拓撲結構網絡拓撲結構網絡拓撲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。中心計算機小王的終端小李的終端小張的終端小型局域網的拓撲圖總線型拓撲結構星型拓撲結構環型拓撲結構樹型拓撲結構網狀拓撲結構按拓撲結構分類：《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型OSI參考模型分層結構面向用戶應用1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型面向數據通信Web服務電子郵件FTP路由器C路由器B路由器A主機A以太網ATM專線以太網《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型定義了通信網絡之間物理鏈路的電氣或機械特性物理層負責將0、1的比特流與電壓（高電平、低電平）或光等傳輸方式之間的互換，實現的是按位(bit)傳輸主機A主機B010101010101《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型負責物理層面上互連的、節點之間的通信傳輸數據鏈路層利用物理層的服務，在通信的實體間透明地傳輸以“幀”為單位的數據單元，并采用差錯控制和流量控制方法建立可靠的數據傳輸鏈路。010101010101主機A主機B數據幀與比特流之間的轉換負責節點之間的數據傳輸《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型傳輸以“分組”為單位的數據，完成目標尋址、路由轉發的功能網絡層由于網絡是錯綜復雜的，要想傳輸到目的地，要解決的關鍵問題是選擇路徑，另外還要解決擁塞、服務質量等問題主機A主機B網路層負責選擇一條路徑將數據傳送到目的端通信者A通信者B郵局收發郵件郵局收發郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件郵件運輸部門郵件運輸寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運輸郵件拆信、閱讀信件分發郵件分揀信件運輸郵件第一層第二層第三層第四層《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型在兩個節點之間通信鏈路已建立的基礎上，實現節點間端到端的傳輸傳輸層傳輸層要向會話層提供通信服務的可靠性，避免報文的出錯、丟失、延遲時間紊亂、重復、亂序等差錯。主機A主機B傳輸層在網絡層的基礎上實現端到端的傳輸應用程序1應用程序1通信者A通信者B郵局收發郵件郵局收發郵件郵局分揀郵件郵局分揀郵件郵件運輸部門郵件運輸寫信、貼郵票收集信件、蓋郵戳分揀信件運輸郵件拆信、閱讀信件分發郵件分揀信件運輸郵件第一層第二層第三層第四層《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型管理和協調不同主機上各種進程之間的通信會話層用戶之間進行數據傳輸可以理解為用戶之間進行對話，在傳輸層建立端到端連接的基礎上，對話用戶之間建立和釋放會話連接，確保會話過程的連續性以及實現管理數據交換等功能。主機A主機B負責建立、管理和終止應用程序之間的會話《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型關心的是所傳輸的數據的表現方式，它的語法和語義表示層表示層提供一個可供應用層選擇的服務的集合，使得應用層可以根據這些服務功能解釋數據的含義，它如同應用程序和網絡之間的翻譯官主機B語音、圖像等數據格式轉換數據加解密過程網絡標準格式主機A《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材OSI參考模型OSI參考模型各層功能1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型提供用戶應用程序和網絡之間的接口應用層直接向用戶提供服務，完成用戶希望在網絡上完成的各種工作。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP協議棧TCP/IP協議棧TCP/IP協議簡介TCP/IP主要由傳輸控制協議(TCP)和網際協議(IP)而得名，它是Internet上所有網絡和主機之間進行交流所使用的共同“語言”，是Internet上使用的一組完整的標準網絡連接協議。1.網絡接口層2.網絡層3.傳輸層4.應用層TCP/IP協議棧與OSI參考模型不同，TCP／IP模型更側重于通信的實現方式發送端接收端Internet《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP協議棧TCP/IP協議特點1.網絡接口層2.網絡層3.傳輸層4.應用層TCP/IP協議棧開放的協議標準獨立于特定的網絡硬件統一的網絡分配地址標準化的高層協議可以免費使用，并獨立于特定的計算機硬件與操作系統可以運行在局域網、廣域網，更適合于互聯網使得整個TCP／IP設備在網絡中都具有唯一的地址可以提供多種可靠的用戶服務《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP協議棧TCP/IP與OSI對應關系1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.會話層6.表示層7.應用層OSI參考模型1.網絡接口層2.網絡層3.傳輸層4.應用層TCP/IP協議棧1.物理層2.數據鏈路層3.網絡層4.傳輸層5.應用層分解后TCP/IP協議棧《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP通信處理方式TCP/IP通信處理過程TCP/IP數據封裝過程TCP/IP數據解封裝過程理解TCP/IP通信處理方式理解TCP/IP數據封裝過程理解TCP/IP數據解封裝過程學習目標TCP/IP通信處理方式TCP/IP通信處理過程發送端接收端路由器應用層應用程序傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用程序網絡層數據鏈路層物理層封裝解封裝《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP通信處理方式TCP/IP數據封裝過程應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層數據數據TCP首部數據TCP首部IP首部數據TCP首部IP首部數據TCP首部IP首部LLC首部LLC首部MAC首部FCSFCS010101011101001010101010101校驗《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP通信處理方式TCP/IP數據解封裝過程應用層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層數據數據TCP首部數據TCP首部IP首部數據TCP首部IP首部數據TCP首部IP首部LLC首部LLC首部MAC首部FCSFCS010101011101001010101010101校驗《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP通信處理方式數據包的整體結構《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材傳輸層的主要功能傳輸層的主要功能小張小劉通信設備傳輸介質傳輸層關注的是：數據包在通信雙方的終端上是如何知道將數據發送給哪個應用程序的呢《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP協議TCP/IP協議特點TCP/IP協議應用場景掌握TCP協議特點理解TCP協議格式學習目標TCP/IP協議TCP協議特點TCP:傳輸控制協議，為了在主機間實現高可靠性數據交換的傳輸協議TCP面向連接的可靠傳輸數據的破壞丟包重復分片順序混亂IP協議面向無連接的不可靠的協議《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP協議TCP協議應用場景主要用于對網絡傳輸可靠性高的環境HTTPFTPDNSTelnetSMTP《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP協議報文格式TCP協議報文結構TCP協議格式及個字段作用掌握TCP協議特點理解TCP協議格式學習目標TCP/IP報文格式源端口號1端口號占用16位源端口（16）源端口是由發送方進程產生的一個隨機數，一般使用臨時端口。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式目標端口號2端口號占用16位目標端口目標端口（16）接收端的進程接收端收到數據段后，根據其來確定把數據送給哪個應用程序的進程。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式端口號的使用端口號主要是區分服務類別和在同一時間進行多個會話FTP文件1(1025)文件2(1026)TCPIP

FTPWWW文件1(21)文件2(21)網頁(80)TCPIP

WWW瀏覽器(1029)TCPIP

主機A服務器B主機C《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式端口號的分類端口號是由16位二進制數組成，最大為65535系統端口號又稱知名端口號范圍是0到1023每個端口號對應固定應用FTP20、21HTTP80對于應用程序，也可自行設定：HTTP8080用戶端口號動態端口號又稱注冊端口號范圍是1024到49151沒有明確的定義服務對象又稱臨時端口號范圍是49152到65535系統分配給應用程序使用使用完成后釋放這個端口《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式端口號和協議的對應關系服務類型端口號傳輸層協議內

容ftp-data20tcp/udp文件傳輸協議ftp21tcp文件傳輸協議ssh22tcp/udpSSH遠程登錄協議telnet23tcp/udp遠程登錄協議smtp25tcp簡單郵件傳輸協議dns53tcp/udp域名系統tftp69udp小型文件傳輸協議http80tcp超文本傳輸協議pop3110tcp郵局協議snmp161udp簡單網絡管理協議https443tcp超文本傳輸安全協議《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式序列號3占用32位不同的數據段序列號（SequenceNumber，32）《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP/IP報文格式確認號4占用32位下一個期望收到的段的序列號如果是X確認號（AcknowledgementNumber，32）代表前X-1各收到《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP連接建立與釋放TCP連接建立過程TCP連接斷開過程掌握TCP建立連接過程掌握TCP斷開連接過程學習目標TCP連接建立與釋放TCP連接建立過程Internet源端目的端建立連接三次握手TCP：面向連接的協議釋放連接四次揮手請求確認確認延遲或丟失延遲或丟失《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP連接建立與釋放TCP連接建立過程三次握手發送端接收端②應答確認seq=300，ack=101①請求建立連接seq=100SYN=1SYN=1，ACK=1③應答確認seq=101，ack=301源端口（16）目標端口（16）序列號（SequenceNumber，32）確認號（AcknowledgementNumber，32）數據偏移TCP報文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校驗和（16）緊急指針（16）可選項填充數據SYNACKACK=1《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材TCP連接建立與釋放TCP連接斷開過程四次揮手發送端接收端②確認此方向斷開seq=301，ack=102①請求斷開連接seq=101FIN=1ACK=1④確認此方向斷開seq=102，ack=303源端口（16）目標端口（16）序列號（SequenceNumber，32）確認號（AcknowledgementNumber，32）數據偏移TCP報文格式保留字段URGACKPSHRSTSYNFIN窗口大小（16位）校驗和（16）緊急指針（16）可選項填充數據FINACKACK=1③請求斷開連接seq=302，ack=102FIN=1《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用UDP協議特點及格式UDP協議應用了解UDP協議作用理解UDP協議格式了解UDP協議的應用學習目標UDP協議格式及應用UDP協議特點及格式UDP全稱是用戶數據報協議，它是一種面向非連接的協議。UDP不提供數據包分組、組裝和不能對數據包進行排序的缺點。分組傳輸順序的檢查與排序由應用層完成。實時流多媒體、實時多媒體播放器和游戲、IP電話（VoIP）TCP需要建立連接、需要確認、需要添加20字節的首部UDP不需要建立連接、不需要確認、不保證數據傳送到對端《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用UDP報文格式源端口（16）目標端口（16）長度（16）校驗和（16）數據bit0bit31UDP報文格式長度：指出UDP數據段中所包含數據的大小校驗和：用來完成對UDP數據的差錯檢驗《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用UDP協議應用流媒體VOIP游戲實時交流工具UDP協議沒有流控、沒有擁塞控制，除了校驗和，沒有差錯控制《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用面向連接的TCP面向連接的會話建立的通信信道是一條邏輯鏈路主機A主機B路由器A路由器B路由器D路由器C1.源應用程序向目的端請求一個面向連接的通信會話2.兩端建立會話3.在邏輯連接上開始數據傳輸4.傳輸結束時，信道解除連接TCP:使用順序控制或重發機制保證數據傳輸的可靠性流控（流量控制）、擁塞控制、差錯控制《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用面向無連接的UDP面向無連接的服務中，發送方和接收方之間沒有建立連接，每個分組含有源地址和目的地址，自行尋址UDP是不具有可靠性的數據包協議如視頻、咨詢、股票等，用的幾乎全都是UDP協議《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材UDP協議格式及應用兩種協議比較TCPUDP比較方面協議類型可靠性控制機制發送順序分組順序面向連接面向無連接提供可靠傳輸提供不可靠傳輸流控、擁塞控制、差錯控制無盡量按序到達不一定按序到達不會丟失數據，適合大數據量交換高速傳輸和實時性有較高要求的通信《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式IPv4報文格式版本（4）版本（version）1表示該數據報所使用的IP協議版本號0100IPv40110IPv6《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式存活時間（TTL）8避免報文在網絡中永遠存在。TTL（8）最大的生存期為255《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式協議（Protocol）9定義了該報文數據區使用的協議協議（8）協議字段值協議類型1ICMP2IGMP6TCP17UDP89OSPF《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式源、目的IP地址11源IP地址是報文的發送端的地址，

目的IP地址是報文接收端的地址。源IP地址（32）目的IP地址（32）源IP發送端接收端目的IP《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IP地址基礎知識什么是IP地址網關的作用掌握IP地址的結構掌握子網掩碼的作用掌握網關的作用學習目標子網掩碼的作用IPv4報文格式IP地址基礎知識網絡層主要利用IP地址完成路由尋址功能。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式什么是IP地址IP地址是主機在Internet上的一個全世界范圍內唯一32位標識符IP地址：點分十進制：用4個十進制數表示，中間用圓點隔開100.29.0.201100100000111010000000000000010888832位+++二進制：思考：計算機使用二進制，為什么用十進制表示IP地址呢？《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式IP地址結構100.29.0.20517–83808237網絡號主機號區號電話號Internet網絡1網絡2網絡3主機1主機2主機3互聯網層次結構思考：如何確定網絡號呢《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式子網掩碼的作用通過將網絡號所占二進制位置為1，主機號所占二進制位置為0，然后轉換成十進制計算得來的。用來確定IP地址的網絡號。100.29.0.2網絡號主機號0110010000011101000000000000001011111111111111110000000000000000255.255.0.0表示方法：

/16前綴表示法計算網絡號方法：IP地址與子網掩碼與運算011001000001110100000000000000101111111111111111000000000000000001100100000111010000000000000000100.29.0.0《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式子網掩碼的作用本網網絡號：本網網絡號：本網網絡號：路由器A路由器B路由器C路由器D目的地址：目的地址：取出目的地址使用設定的子網掩碼子網掩碼：&網絡號：主機A應用舉例：《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材IPv4報文格式網關的作用一個網絡的出口就稱為網關。當一個主機要將數據發送給其他網絡的主機時，通常首先將數據發往網關。路由器網絡A……InternetF0F1F0：《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材分類的IP地址具體分類方式每類網絡所包含主機數量掌握IP地址的分類掌握每類的網絡位數掌握每類網絡包含主機數量學習目標分類的IP地址具體分類方式A類B類C類D類E類字節1字節2字節3字節40網絡號主機號10網絡號主機號110網絡號主機號1110多播地址1111預留第一字節范圍000000000111111110000000101111111100000011011111111000001110111111100000111011110~127128~191192~223224~239240~255ABC三類為常用地址D類為多播地址保留為實驗科研用

C類《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材分類的IP地址每類網絡所包含主機數量IP地址類別網絡地址長度子網掩碼包含主機數量A類B類C類8位224-2=1677721416位216-2=6553424位28-2=25411111111000000000000000000000000255.0.0.0《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用網絡地址多播地址理解特殊IP地址的應用學習目標保留地址廣播地址環回地址特殊IP地址及應用網絡地址網絡地址包含了一個有效的網絡號和一個全“0”的主機號。如：/8主機位全為0，為網絡號，因此不能分配給主機使用。《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用IP地址分類練習AddressClassNetwork004620ABCCB不存在《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用廣播地址包含一個有效的網絡號和一個全“1”的主機號，即將IP地址中的主機號部分全部設置為1，如55/24路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器轉發直接廣播包發送到網絡中的所有主機《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用廣播地址也稱受限廣播地址，指32位全為“1”的IP地址，即55。用于本網廣播，即被限制在本網絡之中。路由器A路由器B路由器C目的地址：55路由器隔離有限廣播包《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用多播地址多播（Multicast）也稱為組播，D類的IP地址就屬于多播地址。主機E主機F主機G路由器A主機A主機B主機C主機D發送多播數據包路由器復制多播數據包主機H主機I《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用

環回地址在A類網絡中，當網絡號部分為127，主機號為任意值時的地址稱為環回地址。它主要用于網絡軟件測試以及本地進程之間的通信。本地主機《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材特殊IP地址及應用

保留地址表示所有不清楚的主機和目的網絡C:\>routeprintActiveRoutes:NetworkDestinationNetmaskGatewayInterfaceMetric5820

1

88208820

5555881DefaultGateway:5169.254.*.*使用DHCP無法自動獲取地址時，系統自動分配這個網段的地址《路由交換技術及應用》第4版“十四五”職業教育國家規劃教材子網劃分為什么要劃分子網子網劃分的方法了解子網劃分的原因掌握子網劃分的方法學習目標子網劃分舉例子網劃分為什么要