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1、计算机网络技术网络基础p通信p网络通信p,网际网络p协议p分层模型p网络编址p本课程结构p如何学习本课程1.1 通信通信p在日常生活中，沟通的形式有很多种，存在于各种环境中。在日常生活中，沟通的形式有很多种，存在于各种环境中。p建立规则建立规则 在开始彼此通信前，我们会建立规则或协议来管理会话。必须遵守这在开始彼此通信前，我们会建立规则或协议来管理会话。必须遵守这些规则（即协议），才能成功传递和理解消息。所应遵守的协议包括：些规则（即协议），才能成功传递和理解消息。所应遵守的协议包括：n标识出发送方和接收方标识出发送方和接收方n双方一致同意的通信方法（面对面、电话、信件、照片）双方一致同意的通
2、信方法（面对面、电话、信件、照片）n通用语言和语法通用语言和语法n传递的速度和时间传递的速度和时间n证实或确认要求证实或确认要求1.1.1 通信要素通信要素p通信的3个主要的要素p Message source （消息来源消息来源）p The channel （传输通道传输通道）p Message destination（消息的目的消息的目的）pSegmentation - breaking communication into pieces.1.1.2 传递消息传递消息pMultiplexing interleaving the pieces as they traverse the med
3、ia.1.1.2 传递消息传递消息1.1.2 传递消息传递消息分段和复用增加了网络传输的复杂性p对于个人和企业来说，能与身处任意地域的任何人进行可靠对于个人和企业来说，能与身处任意地域的任何人进行可靠通信正变得越来越重要。虽然这些数据或信息网络的大小和通信正变得越来越重要。虽然这些数据或信息网络的大小和功能各异，但所有网络都有功能各异，但所有网络都有四个四个共同的共同的基本要素基本要素：1.2 网络通信网络通信 用于管理消息如何发送、定向、接收和解释的规则或协议 将会从一个设备传送到另一设备的消息或信息单位 互联这些设备的工具，也就是可以将消息从一个设备传输到另一设备的介质 彼此之间要交换消息
4、的设备n交换机交换机 用于互连局域网的最常见用于互连局域网的最常见设备设备n防火墙防火墙 为网络提供安全保障为网络提供安全保障n路由器路由器 当消息在网络中传输时，当消息在网络中传输时，帮助指引方向帮助指引方向n无线路由器无线路由器 家庭网络中常用的一家庭网络中常用的一种路由器种路由器n网云网云 用于概述一组网络设备，其用于概述一组网络设备，其详细信息对于后续讨论可能并不重要详细信息对于后续讨论可能并不重要n串行链路串行链路 一种一种WAN互连形式，互连形式，用闪电形状的线条表示用闪电形状的线条表示 1.2.1 网络要素网络要素1网络设备网络设备 有线连接：铜缆、光缆有线连接：铜缆、光缆 无线
5、连接：无线电波无线连接：无线电波1.2.1 网络要素网络要素2媒介媒介p消息消息 人们希望通过计算机应用程序来发送和接收各种消息；而这些应用人们希望通过计算机应用程序来发送和接收各种消息；而这些应用程序需要用到网络提供的各种服务。这类服务包括万维网、电子邮程序需要用到网络提供的各种服务。这类服务包括万维网、电子邮件、即时消息和件、即时消息和IP电话等等。电话等等。p规则规则(协议协议) 通过介质互连来提供服务的设备必须彼此遵守一定的规则通过介质互连来提供服务的设备必须彼此遵守一定的规则( (即协即协议议) )。协议是网络设备用于彼此通信的规则。协议是网络设备用于彼此通信的规则。 目前，联网的行
6、业标准是目前，联网的行业标准是TCP/IP协议族。协议族。TCP/IP协议用于家庭协议用于家庭网络和企业网络，是网络和企业网络，是Internet的主要协议。的主要协议。TCP/IP协议指定了协议指定了格式、编址和路由机制，从而确保消息可传递到正确的收件人。格式、编址和路由机制，从而确保消息可传递到正确的收件人。1.2.1 网络要素网络要素3消息和规则消息和规则p第一步：通过介质传输即时消息时，首先要将其转换第一步：通过介质传输即时消息时，首先要将其转换成可在媒介中传输的格式成可在媒介中传输的格式 二进制比特。二进制比特。网络要素示例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息的示例网络要素示
7、例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息的示例 第二步：第二步：PC中的网络接口卡中的网络接口卡 发出电信号用于代表这些比特并将其置于媒介上。发出电信号用于代表这些比特并将其置于媒介上。这些二进制比特到达第一台网络设备。这些二进制比特到达第一台网络设备。网络要素示例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息的示例 第三步：二进制比特在本地区域内从一台设备传输到另一台设备。当二进制比第三步：二进制比特在本地区域内从一台设备传输到另一台设备。当二进制比特要离开本地区域是，通常要经过一台路由器。特要离开本地区域是，通常要经过一台路由器。网络要素示例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息
8、的示例 第四步：二进制比特传输到连接本地网络的设备。将这些消息路由到其目的设第四步：二进制比特传输到连接本地网络的设备。将这些消息路由到其目的设备的过程中，可能要经过十几台甚至上百台设备的处理。备的过程中，可能要经过十几台甚至上百台设备的处理。网络要素示例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息的示例 第五步：当二进制比特即将到达目的设备时，要再一次通过本地设备传送。第五步：当二进制比特即将到达目的设备时，要再一次通过本地设备传送。网络要素示例网络要素示例 发送即时消息的示例发送即时消息的示例 第六步：目的设备读取二进制比特并将其重新转换为人工可读取的消息。第六步：目的设备读取二进制比特并
9、将其重新转换为人工可读取的消息。 融合网络融合网络：多项服务：多项服务 一个网络一个网络 技术进步使得我们可将这些单独的网络合并到一个平台技术进步使得我们可将这些单独的网络合并到一个平台 即融合网即融合网络的平台。通过络的平台。通过同一个网络同一个网络传输传输语音、视频和数据流语音、视频和数据流，使人们不必再，使人们不必再创建和维护各个单独的网络。创建和维护各个单独的网络。融合网络融合网络 1.3 ,网际网络网际网络p同一个组织结构（如一个企业、园区或地区）同一个组织结构（如一个企业、园区或地区）内的网络称为局域网内的网络称为局域网 (LAN)。1.3.1 Local Area Network
10、sp连接分布于不同地理位置的连接分布于不同地理位置的 LAN 的这些网络的这些网络称为广域网称为广域网 (WAN)。1.3.2 Wide Area NetworkspInternet 是将属于是将属于 Internet 服务提供商服务提供商 (ISP) 的网络相互连接搭建而成的。这些的网络相互连接搭建而成的。这些 ISP 网络相互连网络相互连接，为世界各地数以百万计的用户提供接入服务。接，为世界各地数以百万计的用户提供接入服务。1.3.3 Internet - 由很多网络组成的网络由很多网络组成的网络1.3.4 网络的表示方式网络的表示方式(图例图例)1.4 协议协议p通过网络进行的所有通信都
11、要遵守预先确定的规通过网络进行的所有通信都要遵守预先确定的规则，即协议。则，即协议。p网络中不同主机之间的成功通信需要在许多不同网络中不同主机之间的成功通信需要在许多不同协议之间进行交互。执行某种通信功能所需的一协议之间进行交互。执行某种通信功能所需的一组内在相关协议称为协议簇。组内在相关协议称为协议簇。1.4.1 用于规范通信的规则用于规范通信的规则p组成协议簇的许多协议通常都要参考其它广泛采组成协议簇的许多协议通常都要参考其它广泛采用的协议或行业标准。用的协议或行业标准。p标准是指已经受到网络行业认可并经过标准是指已经受到网络行业认可并经过诸如诸如电气电气电子工程师协会电子工程师协会(IE
12、EE)或或Internet工程工作工程工作小组小组(IETF)之类标准化组织批准的流程或协议。之类标准化组织批准的流程或协议。1.4.2 协议簇和行业标准协议簇和行业标准p Web服务器和服务器和 Web 浏览器之间的交互是协议浏览器之间的交互是协议簇在网络通信中的典型应用示例。簇在网络通信中的典型应用示例。在二者之间的在二者之间的信息交换过程中使用了多种协议和标准。各种不信息交换过程中使用了多种协议和标准。各种不同协议共同确保双方都能接收和理解交换的报文。同协议共同确保双方都能接收和理解交换的报文。这些协议包括：这些协议包括：1.4.3 协议的交互示例协议的交互示例p协议通常仅仅说明特定通信
13、规则所需要的功能是什协议通常仅仅说明特定通信规则所需要的功能是什么而并不规定这些规则应该用何种技术去具体实现。么而并不规定这些规则应该用何种技术去具体实现。p以以 Web 服务器为例，服务器为例，HTTP 并没有指定创建浏并没有指定创建浏览器使用什么编程语言、提供网页应该使用什么览器使用什么编程语言、提供网页应该使用什么 Web 服务器软件、软件运行在什么操作系统之上服务器软件、软件运行在什么操作系统之上或者显示该浏览器需要满足什么硬件要求。或者显示该浏览器需要满足什么硬件要求。1.4.4 独立于具体技术的协议独立于具体技术的协议1.5 分层模型分层模型p使用分层模型的优点使用分层模型的优点:
14、n有助于协议设计，可以有助于协议设计，可以简化问题简化问题。n可以同时使用不同厂商的产品可以同时使用不同厂商的产品实现相同的功能以实现相同的功能以促进竞争。促进竞争。n避免一个协议层的技术或功能变化影响相邻的其避免一个协议层的技术或功能变化影响相邻的其它层。它层。1.5.1 层次化模型的优点层次化模型的优点p网络模型有两种基本类型：网络模型有两种基本类型：n协议模型协议模型n参考模型参考模型1.5.2 协议模型与参考模型协议模型与参考模型1.5.3 TCP/IP模型模型1.5.4 OSI参考模型参考模型1.5.5 OSI参考模型与参考模型与TCP/IP模型的对比模型的对比pcapsulatio
15、n and encapsulation1.5.6 协议数据单元与封装过程协议数据单元与封装过程 p完整的通信过程包括如下步骤完整的通信过程包括如下步骤: :1.1.在发送方源终端设备的应用层在发送方源终端设备的应用层创建数据创建数据2. 2. 当数据在源终端设备中沿协议栈向下传递时对其当数据在源终端设备中沿协议栈向下传递时对其分段分段和封装和封装3. 3. 在协议栈网络接入层的在协议栈网络接入层的介质介质上生成数据上生成数据4. 4. 通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据5. 5. 在目的终端设备的网络接入层在目的终端设备的网络接入层接收
16、接收数据数据6. 6. 当数据在目的设备中沿协议栈向上传递时对其当数据在目的设备中沿协议栈向上传递时对其解封和解封和重组重组7. 7. 将此数据传送到目的终端设备应用层的将此数据传送到目的终端设备应用层的目的应用程序目的应用程序 通信过程通信过程(封装与解封装封装与解封装)1.5.7 协议数据单元与封装过程协议数据单元与封装过程各层各层PDU的术语名称：的术语名称：1.6 网络编址网络编址p为了将数据从一台主机上运行的源应用程序成功为了将数据从一台主机上运行的源应用程序成功传送到另一台主机上运行的目的应用程序，可能传送到另一台主机上运行的目的应用程序，可能在封装中包含几种不同类型的地址在封装中包含几种不同类型的地址。1.6.1 网络中的地址网络中的地址pLayer 3 address：1.6.2 数据通过网际网络数据通过网际网络 1.7 本课程结构本课程结构chapt1网络基础知识网络基础知识chapt2应用层chapt3传输层chapt4网络层chapt5数据链路层chapt6物理层chapt7局域网chapt78网络安全 1.8 如何学习本课程如何学习本课程
