西安鹏程张建宁老师主讲.docx
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西安鹏程张建宁老师主讲
西安鹏程张建宁老师主讲：
计算机网络基础（听课笔记）
第一章：
计算机网络概述
第三讲：
网络硬件配置实例
一般PC机用作服务器，理论上同时可访问的计算机不能超过十台，实际上有二十台同时访问速度会明显变慢。
自己可以设置一个共享文件夹，让同班同学下载，如超过二十个，你会感觉到鼠标移动都缓慢了。
如果是专用服务器就好多了，一般能支持5000台，除了硬件性能外，还采用了负载均衡等技术。
第四讲：
网络概念和组成
以语音通讯为主的网络为电话网络（PSTN/GSM/CDMA）、以电视通讯为主的网络为电视网络、以数据通讯为主的网络为数据通讯网络（INTRANET/INTERNET）。
计算机网络就是通讯技术与计算机技术的结合。
未来网络是“三网融合”。
组成：
服务器、工作站、外围设备、通信协议（一种特殊的软件）
第五讲：
计算机网络的分类
按拓扑分：
总线、星形、环形
按介质控制方式：
以太网和令牌环网
按交换方式：
帧交换、信元交换、电路交换等
数据传输率：
10M/100M/1000M
覆盖范围：
局域、城域、广域。
这是常用的分类。
通信子网：
包括两部分：
通信信道、转接设备（专用计算机）。
互联网：
多个不同的网络系统互相连接，就构成世界范围的互联网，这些不兼容的网络通过网关连接起来，并由网关完成相应的转换功能。
第六讲：
主流的网络操作系统
第七讲：
网络拓扑结构详述
第二章：
网络互联设备
第一讲：
网络拓扑结构
总线形：
介质为同轴电缆。
成本低，易建网。
线路争用，同一时只能有一个设备传输数据，其它处于等待状态；只要有一段线路出问题，整个网络便瘫痪。
现在只用于食堂、停车场等数据量小的区域。
环形拓扑，主要用在城域网，或是大型局域网的核心部分。
一般局域网用的少。
用双环实现容错。
通过交换机，还可实现逻辑上的环形结构。
网状结构：
大网络中，要求节点两两之间都要有连接，采用该结构。
容错好，分担负荷好，但线缆多，容易形成环路。
第二讲网络传输介质
有线介质：
电缆：
同轴电缆：
一般用于总线型。
标准有：
粗缆（10BASE5）/细缆（10BASE2）
双绞线：
应用最广、价格低。
UTP（非屏蔽）/STP（屏蔽）。
标准有：
10BASE-T（3类）20BASE-T（4类）/100BASE-T（5类）/200BASE-T（6类）/1000BASE-T（7类）
制作水晶头（RJ－45）：
直通线：
两端线序一样，常用于不同设备间相连
交叉线：
两端线序不一样，常用于相同设备间相连
光纤：
与光缆不一样（将光纤包覆后才是光缆）。
标准：
单模/多模（性能差）
无线介质：
无线电：
微波：
卫星信号：
激光：
红外线：
第三讲：
常用网络互联设备的工作原理
以下是网络设备的分类：
网卡：
实现数据收发，还有过滤、优化、管理功能。
传输的是帧。
中继器：
只有两个接口。
局域网中用的较少。
一般控制距离1000M左右。
集线器：
多个接口，本质上就是一个多接口的中继器。
主要用于星形结构的中心设备
在用集线器组建局域网时，是共享带宽的。
网桥：
用于分割局域网的。
常用于外网租用电路接入和无线局域网内联。
交换机：
就是多单口的网桥。
样子与集线器相似，但功能更强大。
主要指标：
背板＝各端口和
与集线器区别：
一是工作的层次不同（物理层，数据链路层）；二是传输的方式不同（比特流/广播式、帧/转发式）；三是带宽占用方式不同（争用、独占）
网关：
也称协议转换器，工作在网络所有层次上，用于连接类型不同、协议差别较大的计算机网络。
如下图：
网关在两个网络之间充当翻译角色（令牌网、环网之间）
路由器：
多端口，实现不同局域网和广域网之间的互联。
工作在第三层（网络层）；实际上是充当网关角色，默认网关就是路由器的IP地址。
集线器、中继器只需要连接就能使用，但交换机、路由器都需要配置才能使用。
我们可以这样想：
如果两台计算机连接，可以用电缆，距离长的话就加中继器；如果多台连接可以用集线器；如果因多台连接性能受损，可以利用交换机/网桥连接（解决争用带宽问题）；如果要连接不同类型或协议的网络，就需要用路由器/网关。
第三章：
网络标准和OSI模型
第一讲：
网络标准化组织
IEEE：
电气与电子工程师学或称为I-3-E
ISO：
国际标准化组织
IEEE802网络规范：
802.3：
以太网包括介质和接口所有形式
802.11：
无线网络对于多种广播频率及技术的无线网络标准
什么是协议：
是个软件，需要讲相同“语言”，对语言规范的一组规则就是协议。
协议的三个要素：
语法（格式）、语义（功能）、时序（收发顺序）。
如银行转账。
协议分层意义：
相对独立，层次间用接口相连。
例如：
文件或电子邮件服务模块的设计，不必关心底层通信线路是光纤还是双绞线
服务与服务访问点（SAP）：
下层为上层提供服务，上层为下层提供指令。
不能跨层操作。
服务类型：
面向连接服务：
如打电话，需要先建立连接，数据包不需要携带目的地址，可靠性高。
信道利用率低
无连接服务：
如发信息，不需要建立连接，需要携带目的地址。
不保证传输可靠性（短信不一定能收到）
服务元素：
请求（拨号）－指示（被呼叫用户电话铃响）－响应（被呼叫用户摘机）－确认（呼叫方听到拨号音停止，对方开始收听）如下图：
OSI协议模型：
各层功能：
封闭与解封闭：
物理层功能；网络的基础，为数据传输提供可靠环境，如公路是汽车通行的基础一样。
数据链路层功能：
数据链路的建立、维护、和拆除；帧包装、帧传输、帧同步；帧的差错恢复；流量控制。
以太网：
主要在数据链路层。
我们平常使用的局域网就是以太网。
解决三个问题：
信道（介质）的访问控制方式（CSMA/CD，主机赿多效率越低）；寻址（MAC地址）；规范的格式（语言）（帧格式）。
以太网交换机：
能够根据以太网帧中目标地址智能的转发数据；交换分割冲突域，实现全双工通信。
关于冲突域：
集线器是一个冲突域（多条线路共享一个背板带宽），而交换机的一个端口就是一个冲突域（背板带宽是每个端口带宽之和）。
如下图：
交换机数据转发原理：
转发（依据目标地址单播数据帧）；学习（源地址）；广播（如果表中没有目的地址，就广播数据帧）；更新（五分钟不通信就清除。
入端口与原来的源地址不同就更新）
单工：
如广播。
半双工：
如对讲机。
全双工：
如电话。
冲突域与广播域：
网络层：
定义了基于IP协议的逻辑地址；连接不同的某介类型；选择数据通过网络的最佳路径。
路由和交换的对比：
（1）路由工作在网络层，交换工作在数据链路层；
（2）路由表“路由”寻址，MAC地址表“交换”寻址；
（3）路由隔离广播域，交换隔离冲突域；
传输层：
网络层提供点到点的连接，而传输层提供端到端的连接，靠端口访问不同服务，找到相应应用进程。
会话层：
建立、管理、中断会话。
多线程同时执行一个任务，加快下载速度。
表示层：
编码、解码、加密、解密等
应用层：
应用程序。
高三层在软件开发时整体实现
使用Sniffer进行TCP/IP协议栈分析：
（只有物理层进行的是物理传输，其它各层都是在对等层上进行逻辑传输，实现的是虚拟的通信过程。
）
第五章：
IP地址的格式、组成及分类
二进制和十进制数
IP地址就是为了帮助查找到目标计算机
IP地址的格式、组成
A、B、C分别是大型、中型、小型网络。
为防止重叠，用第1-4个二进制位来区分：
0、10、110、1110、1111。
IP地址的分类：
专网IP和公网IP：
1个A类地址：
10.0.0.0/8
16个B类地址：
172.16.0.0/12
256个C类地址：
192.168.0.0/16
以上地址只能供私用，不能出现在Internet网中。
要联外网必须进行一次地址转换。
适合于不需要Internet服务的集团使用。
127地址：
回送地址，主要用于测试TCP/IP协议栈能否正常发送和接收。
不能使用的IP地址：
0.0.0.0；255.255.255.255；127.*.*.*；A.0.0.0;A.255.255.255;B.B.0.0;B.B.255.255;C.C.C.0;C.C.C.255;
子网：
用路由器连接的网段。
子网掩码就是为了得到一个主机所在的子网而定的。
用它与IP地址相乘（与运算）就得到了子网地址。
与打电话一样，区号就是网络号（在不同区打就得输入区号）。
路由器的工作原理
网络层地址修改进来非常容易，实现的是逻辑寻址；数据链路层的MAC地址是不能修改的，实现的是物理寻址。
可变长度子网掩码及其计算：
为了合理地利用IP地址，解决目前IP地址已用完的问题。
变长子网掩码（VLSM）提供了一个主类（A类、B类、C类）网络内包含多个子网掩码的能力，可以对一个子网再进行子网划分。
它的优点：
对IP地址更为有效的使用（将大网络划分成小网络来使用）；应用路由归纳能力更强。
子网掩码只能有八种取值：
11111111255
11111110254
11111100252
11111000248
11110000240
11100000224
11000000192
10000000128
000000000
各种网络地址及子网数与主机数年的计算方法：
缺省网关：
是指缺省的路由器。
只有在不同子网之间互相通信时，才需要配置缺省网关的IP地址。
无类域间路由（CIDR）：
第六章典型的局域网技术和广域网技术简介
局域网：
是一种广播网络，即所有的站点都连接到共享的传输媒体上，任何站点发出的数据包，其他站点都能收到。
共享信道分配技术是局域网的核心技术，具体涉及拓扑结构、传输媒体和媒体访问控制技术三个方面。
局域网主要技术标准是IEEE802协议组（城域网采用的技术与局域网类似）
局域网的主要设备是网桥和交换机。
局域网的拓扑结构：
总线、星形、环形、树形。
环形：
单向运行（广播式）
路径固定
扩充不易
星形：
信息通过中央结点转发（广播式）
扩充容易，故障诊断与隔离容易
电缆长度和安装工作量可观，对中央结点可靠性和冗余度要求很高，且线路利用率低。
连接设备是网桥或交换机。
网状：
局域网用的少（除非很大的局域网），一般用在广域网上。
局域网的传输技术：
两种主要的传输方法：
以太网：
IEEE802.3定义了LAN标准
令牌环网：
IEEE802.5定义了
FDDI：
光纤分布式数据接口，其实是高速令牌环网的变体。
以太网：
CSMA/CD
易用、成本低，目前世界上80-85%PC和工作站使用该技术连接
为基带传输，采用曼彻斯特等编码技术，只支持LLC层类型操作--不确认的无连接服务（数据报服务），是网络接口层的一项技术。
以太网采取两种重要的措施：
采用较为灵活的无连接的工作方式，即不必先建立连接就可以直接发送数据
以太网对发送的数据帧不进行编号，也不要求对方发回确认。
这样做的理由是局域网范围小、距离短,信道质量很好，因信道质量产生差错的概率是很小的。
以太网提供的服务：
以太网提供的服务是不可靠的服务，即尽最大努力的交付
当目的站点收到有差错的数据帧时就丢弃此帧，其他什么也不做。
差错的纠正由高层来决定。
如果高层发现丢失了一些数据而进行重传，但以太网并不知道这是一个重传的帧，而是作为一个新的数据帧来发送。
CSMA/CD执行过程：
以太网的MAC子层功能：
负责执行CSMA/CD协议
以太网帧格式及功能：
最大长度帧：
最小帧长度：
如果一个帧长度是1500K，那么就是能容纳700个汉字，相当于一页书。
以太网的类型：
传统（10M）、快速（100M）、千兆（1000M）、万兆（10000M）
令牌环网：
IBM于七十年代开发，国内使用率没有以太网高，甚至是很少。
交换机控制，物理上星形拓扑、逻辑上环形拓扑。
不需要终结器
FDDI：
随着快速以太网的发展，FDDI用得越来越少了。
两条环路，可容错。
用的是令牌环访问方法。
三种局域网比较：
广域网与局域网：
WAN与LAN都是在拓扑结构和网络传输技术的基础上构造的
许多WAN使用了多种令牌或星形结构，WAN网络传输技术非常复杂
WAN网络服务是由电信运营商、有线电视公司和卫星供应商的。
能够提供各种各样服务的最大的供应商是区域性电信商。
在国内有中国电信、中国网通、中国铁通等。
而有线电视网络公司有中国广电。
它们是WAN连接的一项新的来源。
与有线电视进行竞争的是卫星电视公司，如中国卫通。
广域网的基础――公共传输系统
由电信网络提供公共传输平台：
物理线路、技术支持、网络服务（音频、视频、数据）；模拟通信（公本地环路，即“最后一公里”）、数字通信。
典型的广域网连接可被描述为“点到点”，如北京到上海等。
PSTN：
即公用电话交换网。
缺点在它的通信能力即吞吐量，采用电路交换方式。
DDN：
用于企业连接。
质量高、速度快、网络时延小，同步数据传输网，不具备交换功能。
全透明传输网，支持数据、图像、声音等业务。
传输安全可靠（因为是网状结构），网络运行管理简单（检错在高层智能设备进行）。
是我国中高速信息国道。
xDSL：
与ISDN不一样就是不用拨号就可直接接入，可以一直不间断地使用。
有对称和非对称之分（上下传速率不同）
X.25和帧中继：
采用包交换技术。
比电路交换速率更快、信道利用率更高，因为电路交换只能沿着同一固定路径传输一个数据流。
过去二十年一直使用X.25，近几年才出现帧中继。
由于这些包交换网络通信方式的不确定性，通常用云状图来表示。
ATM：
与X.25和帧中继一样，也用虚电路传输方式。
对时延要求高的可用这种传输方式，但成本高。
综合实例：
回顾：
交换机只是背板带宽稍大一些的集线器而已。
智能交换机需要设置，而傻瓜式交换机就不需要配置了。
路由器需要配置。
演示实验拓扑：
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