中職網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)教案(網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ))

第一章 教學目標： 了解計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的概率和功能 對計算機網(wǎng)絡(luò)組成，分類有充分認識  教學要點： 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念和功能 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類 教學方式： 講授與提問 教學內(nèi)容： 第一講內(nèi)容（第一節(jié) 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念 2個課時） 1。1 計算機網(wǎng)絡(luò)的概念 隨著計算機應(yīng)用的不斷深入，人們已經(jīng)不再滿足于單機系統(tǒng)獨自運行，如何使不同計算機連接起來，以實現(xiàn)資源共享和信息傳遞,成為一種客觀需求，通信技術(shù)的飛速發(fā)展使得這種需求有了實現(xiàn)的可能。通信技術(shù)和計算機技術(shù)的相互結(jié)合,產(chǎn)生了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，從最早的簡單互連到現(xiàn)在無處不在的Internet,計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了四個發(fā)展階段:面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)→多主機互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡(luò)→標準計算機網(wǎng)絡(luò)→全球化的Internet。如今網(wǎng)絡(luò)正不斷地影響著我們的工作和生活，也必將改變我們的未來。 1.1。1 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路而連接起來,且以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等)實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)，可稱為計算機網(wǎng)絡(luò).我們平時所接觸的辦公網(wǎng)絡(luò)、校園網(wǎng)絡(luò)，以及我們訪問的Internet，都屬于計算機網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?？纱罂尚?最小的計算機網(wǎng)絡(luò)可以是兩臺計算機的互聯(lián),最大、最復雜的計算機網(wǎng)絡(luò)是全球范圍的計算機互聯(lián)。 網(wǎng)絡(luò)是計算機的一個群體,是由多臺計算機組成的，這些計算機是通過一定的通信介質(zhì)互聯(lián)在一起的。計算機之間的互聯(lián)是指它們彼此之間能夠交換信息?；ヂ?lián)通常有兩種方式：一種是計算機間通過雙絞線、同軸電纜、電話線、光纖等有形通信介質(zhì)連接；另一種是通過紅外光、激光、微波、衛(wèi)星通信信道等無形介質(zhì)互聯(lián)。 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義包括如下幾個基本要素。 1）至少存在兩個以上的具有獨立操作系統(tǒng)的計算機，相互間需要共享資源、信息交換與傳遞. 2)兩個以上能獨立操作的計算機之間要擁有某種通信手段或方法進行互聯(lián)。 3）兩個以上的獨立實體之間要做到互相通信，就必須制定各方都認可的通信規(guī)則，也就是所謂的通信協(xié)議。 4）需要有對資源進行集中管理或分散管理的軟件系統(tǒng)，即所謂的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng). 上述四個要素是充分必要的，缺一不可。 目前,計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，正在進一步引起世界范圍內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，促進全球信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展.計算機越普及、應(yīng)用范圍越廣，就越需要將計算機互聯(lián)起來構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。 1。1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 早在1952年,美國就建立了一套SAGE系統(tǒng),SAGE系統(tǒng)的誕生被譽為計算機通信發(fā)展史上的里程碑.從此，計算機網(wǎng)絡(luò)開始逐步形成并發(fā)展。 計算機網(wǎng)絡(luò)的形成大致可分為三個階段：計算機終端網(wǎng)絡(luò)、計算機通信網(wǎng)絡(luò)和計算機網(wǎng)絡(luò). 1。計算機網(wǎng)絡(luò)終端 計算機終端網(wǎng)絡(luò)又稱為分時多用戶聯(lián)機系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。 早期的計算機系統(tǒng)規(guī)模龐大、價格昂貴,設(shè)置在專用機房，并利用通信設(shè)備和線路連接多個終端設(shè)備。在通信軟件的控制下，各個用戶可以在自己的終端上分時輪流地使用中央計算機系統(tǒng)的資源，這樣既克服了到機房排隊等待的現(xiàn)象，又提高了計算機的效率和系統(tǒng)資源的利用率. 終端設(shè)備是用戶訪問中央計算機系統(tǒng)的窗口，它具有特殊的編輯和會話功能。一臺計算機所能連接的終端的數(shù)量隨其中央主計算機的性能而定,處理能力強且運行速度快的計算機連接的終端設(shè)備就多些,而處理能力低且運行速度稍慢的計算機,連接終端設(shè)備就相對要少一些. 面向終端的網(wǎng)絡(luò)存在以下兩個缺點： 1）主計算機的負荷較重，它既要承擔多終端系統(tǒng)的通信控制和通信數(shù)據(jù)的處理工 作，同時還要執(zhí)行每個用戶的作業(yè). 2）由于終端設(shè)備的速率低,操作時間長,尤其是在遠距離時，每個用戶獨一條通信線路，因此花費高。另外，這種操作方式需要頻繁地打擾主計算機，影響了其工作效率. 2.計算機通信網(wǎng)絡(luò) 20世紀60年代中期，計算機獲得日益廣泛的應(yīng)用。在一些大型公司、企事業(yè)部門和軍事部門中，往往擁有若干個分散的計算機終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，系統(tǒng)之間迫切需要交換數(shù)據(jù)、進行業(yè)務(wù)聯(lián)系.為了滿足應(yīng)用的需要，將多個計算機終端網(wǎng)絡(luò)連接起來，就形成了以傳輸信息為主要目的的計算機通信網(wǎng)絡(luò)。 計算機終端網(wǎng)絡(luò)是以中央計算機為核心的集中式系統(tǒng),只有“終端—計算機"之間的通信，而計算機通信網(wǎng)絡(luò)是含有前端處理器（CCP，又叫通信控制處理器）的多機系統(tǒng)，它不僅在系統(tǒng)內(nèi)部而且在互聯(lián)的系統(tǒng)間,實現(xiàn)了“計算機-計算機"之間通信，其結(jié)構(gòu)模型如圖1-2所示。 3.計算機網(wǎng)絡(luò) 計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機通信網(wǎng)絡(luò)的硬件組成一樣，都是由主計算機系統(tǒng)、終端設(shè)備、通信設(shè)備和通信線路四大部分組成的。在結(jié)構(gòu)上都是將若干個多機系統(tǒng)用高速通信線路連接起來,使它們的主計算機之間能相互交換信息、調(diào)用軟件以及調(diào)用其中任一主計算機系統(tǒng)的任何資源. 1。1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和日益普及,計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用已滲透到社會各個領(lǐng)域，其功能也得到不斷擴展。歸納起來,計算機網(wǎng)絡(luò)的功能主要有以下幾個方面。 1.數(shù)據(jù)通信 計算機網(wǎng)絡(luò)為我們提供了最快捷、最經(jīng)濟的數(shù)據(jù)傳輸和信息交換的手段。 2.資源共享 構(gòu)建計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的是實現(xiàn)資源共享。 1)硬件共享。 2）軟件共享。 3)數(shù)據(jù)共享。 3。提高計算機的可靠性和可用性 在計算機網(wǎng)絡(luò)中，同一資源可以分布在系統(tǒng)中的多處，一旦系統(tǒng)某部分出現(xiàn)故障,即可從另一部分獲得同樣資源,從而避免因個別部件或局部故障而導致整個系統(tǒng)失效。這種可靠性對于軍事、電力、銀行等可靠性要求極高的領(lǐng)域尤為重要。例如,在美國“9·11”事件發(fā)生時，某家處于事件現(xiàn)場的銀行系統(tǒng)全部被毀,但這家銀行的業(yè)務(wù)并沒有停止,因為這家銀行在另一處的計算機系統(tǒng)自動接管了這家銀行的所有業(yè)務(wù)。 4.促進分布式計算與協(xié)同工作 利用計算機網(wǎng)絡(luò)的分布式計算和協(xié)同工作的特性，可以將一些大型且復雜的處理任務(wù)分散到不同的計算機上，這樣既可以使一臺計算機負擔不會太重，又擴大了單機的功能，從而實現(xiàn)分布式處理和均衡負荷的作用.例如,在開發(fā)大型軟件時，通常將軟件分成若干模塊，并由不同人開發(fā)各個模塊，最后再將不同模塊整合到一起來提高軟件開發(fā)的效率。 第一講總結(jié)：本節(jié)主要學習了 1. 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義(回顧定義內(nèi)容)。 2. 學習和認識計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展與產(chǎn)生 3. 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能 第二講內(nèi)容（第二節(jié) 計算機網(wǎng)絡(luò)的組成和邏輯結(jié)構(gòu) 2個課時） 1。2計算機網(wǎng)絡(luò)的組成和邏輯結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)由硬件和軟件系統(tǒng)組成。計算機網(wǎng)絡(luò)從邏輯上可劃分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個層次. 1。2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成 和計算機系統(tǒng)一樣,一個完整的計算機網(wǎng)絡(luò)也是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成。 1。硬件系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)一般指網(wǎng)絡(luò)中的計算機、傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備等。 1） 計算機.計算機是計算機網(wǎng)絡(luò)的基本模塊，主要完成數(shù)據(jù)信息的收集、存儲、處理和輸出等任務(wù)，是網(wǎng)絡(luò)信息的生產(chǎn)者和加工者。傳輸介質(zhì).計算機網(wǎng)絡(luò)中的傳輸介質(zhì)主要負責將網(wǎng)絡(luò)中的計算機、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接起來，并提供數(shù)據(jù)信息的傳輸通道。常用的傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線、光纖和無線介質(zhì). 2） 網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備。計算機網(wǎng)絡(luò)中的連接設(shè)備主要負責網(wǎng)絡(luò)中各計算機的互連、數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)發(fā)、數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。常用的網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備包括網(wǎng)卡、集線器、中繼器、交換機和路由器等。 2。軟件系統(tǒng) 計算機網(wǎng)絡(luò)的軟件系統(tǒng)包括網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件等. 1)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng) 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的作用是管理網(wǎng)絡(luò)的軟/硬件資源，使網(wǎng)絡(luò)中的計算機可以相互通信.常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有UNIX、NetWare、Windows NT/2000/2003和Linux等。 2）網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議是指網(wǎng)絡(luò)中計算機在互相通信時所遵循的規(guī)則，如TCP/IP、IPX/SPX等。詳細內(nèi)容我們會在后面的章節(jié)中進一步介紹。 3）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件是指為某一應(yīng)用目的而開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)軟件.如目前常用的辦公自動化系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)、Internet通信軟件等都屬于網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件. 1.2。2計算機網(wǎng)絡(luò)的邏輯結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)要完成數(shù)據(jù)處理與數(shù)據(jù)傳輸兩大基本功能，所以從邏輯上可以將計算機網(wǎng)絡(luò)劃分為兩個層次：資源子網(wǎng)與通信子網(wǎng). 1．資源子網(wǎng) 資源子網(wǎng)由主機、終端、通信子網(wǎng)接口設(shè)備和各種軟件與駐處資源組成，負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，是計算機網(wǎng)絡(luò)的外層。 2．通信子網(wǎng) 通信子網(wǎng)由網(wǎng)絡(luò)通信控制處理機、通信設(shè)備和通信線路組成，負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理工作，是計算機網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)層。 1.2.3兩種類型的通信子網(wǎng) 計算機網(wǎng)絡(luò)的總體結(jié)構(gòu)基本上取決于其通信子網(wǎng)的組成和結(jié)構(gòu)。通信子網(wǎng)的組成和結(jié)構(gòu)與其通信控制方式有著內(nèi)在的聯(lián)系。 按照通信控制方式的不同,通信子網(wǎng)有以下兩種基本類型. 1．點對點通信子網(wǎng) 點對點通信子網(wǎng)中包含多條通信線路，每一條通信線路連接兩個節(jié)點計算機。 2。共享信道通信子網(wǎng) 在共享信道通信子網(wǎng)中，所有的節(jié)點計算機共享一條通信線路或信道，任一時刻子網(wǎng)中最多只能有一個節(jié)點計算機在發(fā)送信息,即任一時刻最多只能有一個信息在網(wǎng)中傳送。 通信子網(wǎng)的這兩種結(jié)構(gòu)，分別適用于不同的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).一般來說，遠程網(wǎng)一般是采用點對點通信方式，而局域網(wǎng)則大多為共享信道通信方式。由于通信控制方式的不同，使得它們在信號編碼、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、接口設(shè)備、連接方式等諸方面都表現(xiàn)出明顯的差異. 第二講總結(jié)：本節(jié)主要學習了 1. 計算機網(wǎng)絡(luò)的基本組成 2. 計算機網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu) 3. 兩種類型的通信子網(wǎng) 第三講內(nèi)容(第三節(jié)計算機網(wǎng)絡(luò)的分類，2個課時） 計算機網(wǎng)絡(luò)可以按不同角度進行分類，如可以按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類、按網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分類、按網(wǎng)絡(luò)中計算機所處的地位分類等。 1．按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍分類 按網(wǎng)絡(luò)所覆蓋的地理范圍的不同,計算機網(wǎng)絡(luò)可分為局域網(wǎng)(LAN，Local Area Network）、城域網(wǎng)（MAN,Metropolitan Area Network）、廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area Network）三種類型。 1） 局域網(wǎng)：是指在較小的地理范圍內(nèi)由計算機、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。局域網(wǎng)的分布范圍可以是一個辦公室、一幢大樓或一個園區(qū).它的特點是分布距離近、傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸可靠等。 2)城域網(wǎng):是指在一個城市范圍內(nèi)由計算機、通信線路和網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備組成的網(wǎng)絡(luò)。 城域網(wǎng)覆蓋范圍介于局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)之間，一般從數(shù)公里至數(shù)十公里，如一個城市的銀行系統(tǒng)全市聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)全市的通存通兌，這樣的網(wǎng)絡(luò)屬于城域網(wǎng)。 3）廣域網(wǎng)：當網(wǎng)絡(luò)的地理范圍不斷擴大，可以把不同城市、不同地區(qū)、不同國家的計算機連接起來的時候，也就形成了廣域網(wǎng)。在廣域網(wǎng)中，連接著數(shù)量眾多的計算機。我們經(jīng)常訪問的Internet就是一個典型的廣域網(wǎng). 2．按網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)分類 所謂網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，是以拓撲系統(tǒng)的方法來研究計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。拓撲的概念是從圖論中的相關(guān)概念演變而來，是一種研究與大小形狀無關(guān)的點、線、面特點的數(shù)學方法。在計算機網(wǎng)絡(luò)中，拋開網(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把工作站、服務(wù)器等網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的實體抽象為“點”，把網(wǎng)絡(luò)中的通信介質(zhì)抽象為“線”.若從拓撲學的觀點看網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，抽象出網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)，就形成了點和線組成的幾何圖形，形成網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)概念。（介紹介紹） 計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)主要有總線型、環(huán)型、星型、樹型和網(wǎng)狀?；揪W(wǎng)絡(luò)拓撲主要有三種模式:總線型、星型和環(huán)型。 1.總線型拓撲結(jié)構(gòu) 總線型拓撲結(jié)構(gòu)采用一條單根的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的節(jié)點都通過相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過總線進行數(shù)據(jù)傳輸,如上圖所示。 總線型網(wǎng)絡(luò)使用廣播式傳輸技術(shù)，總線上的所有節(jié)點都可以發(fā)送數(shù)據(jù)到總線上，數(shù)據(jù)沿總線傳播.但是,由于所有節(jié)點共享同一條公共通道，所以在任何時候只允許一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù).當一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，并在總線上傳播時，數(shù)據(jù)可以被總線上的其他所有節(jié)點接收。各節(jié)點在接收數(shù)據(jù)后,分析目的物理地址再決定是否接收該數(shù)據(jù)。粗、細同軸電纜以太網(wǎng)就是這種結(jié)構(gòu)的典型代表. 總線型拓撲結(jié)構(gòu)有如下特點。 1）結(jié)構(gòu)簡單靈活，易于擴展。 2)共享能力強，便于廣播式傳輸。 3）網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快,但負荷重時則性能迅速下降。 4）局部站點故障不影響整體,可靠性較高.但是,總線出現(xiàn)故障，則將影響整個網(wǎng)絡(luò)。 5)易于安裝，費用低。 6）網(wǎng)絡(luò)效率和帶寬利用率低。 7）采用分布控制方式，各節(jié)點通過總線直接通信。 8）各工作站點平等，都有權(quán)爭用總線，不受某站點仲裁。 2。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)是各個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點通過環(huán)型接口連在一條首尾相接的閉合環(huán)型通信線路中，如下圖所示。環(huán)型結(jié)構(gòu)有兩種類型，即單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu).令牌環(huán)是單環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表，光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表。 環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的特點如下。 1)在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單。 2）信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實時性較好. 3）兩個節(jié)點之間僅有唯一的路徑,簡化了路徑選擇。 4）可靠性差，任何線路或節(jié)點的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測困難。 5）可擴充性差。 3。星型拓撲結(jié)構(gòu) 星型拓撲結(jié)構(gòu)的每個節(jié)點都由一條點到點鏈路與中心節(jié)點(公用中心交換設(shè)備，如交換機、HUB等）相連，如下圖所示.信息的傳輸是通過中心節(jié)點的存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實現(xiàn)的,并且只能通過中心站點與其他站點通信，星型拓撲結(jié)構(gòu)的主要特點如下。 1）星型拓撲結(jié)構(gòu)簡單，便于管理和維護。 2)易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線。 3）星型拓撲結(jié)構(gòu)易擴充,易升級. 4)通信線路專用,電纜成本高。 5)星型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點控制與管理,中心節(jié)點的可靠性基本上決定了整個網(wǎng)絡(luò)的可靠性。 6）中心節(jié)點負擔重，易成為信息傳輸?shù)钠款i，且中心節(jié)點一旦出現(xiàn)故障，會導致全網(wǎng)癱瘓。 4。樹型拓撲結(jié)構(gòu) 樹型拓撲結(jié)構(gòu)是從總線型和星型結(jié)構(gòu)演變來的，它有兩種類型,一種是由總線型拓撲結(jié)構(gòu)派生出來的,它由多條總線連接而成.另一種是星型拓撲結(jié)構(gòu)的變種，各節(jié)點按一定的層次連接起來，形狀像一棵倒置的樹，故得名樹型拓撲結(jié)構(gòu)，如下圖所示。在樹型拓撲結(jié)構(gòu)的頂端有一個根節(jié)點，它帶有分支，每個分支還可以再帶子分支。 樹型拓撲結(jié)構(gòu)的主要特點如下。 1）這種結(jié)構(gòu)是天然的分級結(jié)構(gòu). 2）易于擴展。 3）易故障隔離,可靠性高。 4）電纜成本高。 5）對根節(jié)點的依賴性大，一旦根節(jié)點出現(xiàn)故障,將導致全網(wǎng)不能工作. 5。網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)是指將各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點與通信線路互聯(lián)成不規(guī)則的形狀,每個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連，或者說每個節(jié)點至少有兩條鏈路與其他節(jié)點相連，如下左圖所示。大型互聯(lián)網(wǎng)一般都采用這種結(jié)構(gòu),如我國的教育和科研計算機網(wǎng)CERNET，如下右圖所示,國際互聯(lián)網(wǎng)Internet的主干網(wǎng)都采用網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。 網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)的主要特點如下. 1）每個節(jié)點都有冗余鏈路,可靠性高。 2)因為有多條路徑,所以可以選擇最佳路徑,減少時延，改善流量分配，提高網(wǎng)絡(luò)性能，但路徑選擇比較復雜。 3）結(jié)構(gòu)復雜,不易管理和維護。 4)適用于大型廣域網(wǎng)。 5)線路成本高。 3.按網(wǎng)絡(luò)中計算機所處的地位分類 按照網(wǎng)絡(luò)中計算機所處的地位不同，可以將計算機網(wǎng)絡(luò)分為對等網(wǎng)和基于客戶機/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)。 （1）對等網(wǎng) 在對等網(wǎng)中，所有計算機的地位是平等的，沒有專用的服務(wù)器。每臺計算機既 作為服務(wù)器,又作為客戶機;既為其他計算機提供服務(wù)，也從其他計算機那里獲得服務(wù).由于對等網(wǎng)沒有專用的服務(wù)器，所以在管理對等網(wǎng)時，只能分別管理，不能統(tǒng)一管理,管理起來很不方便.對等網(wǎng)一般應(yīng)用于計算機數(shù)量少，安全要求不高的小型局域網(wǎng)。 (2)基于客戶機/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò) 在這種網(wǎng)絡(luò)中，有兩種角色的計算機，一種是服務(wù)器,一種是客戶機。 服務(wù)器一方面負責保存網(wǎng)絡(luò)的配置信息,另一方面也負責為客戶機提供各種各樣的服務(wù)。因為整個網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵配置都保存在服務(wù)器中，所以管理員在管理網(wǎng)絡(luò)時只需要修改服務(wù)器的配置，就可以管理整個網(wǎng)絡(luò)了。同時，客戶機需要獲得某種服務(wù)時，會向服務(wù)器發(fā)送請求，服務(wù)器接到請求后，向客戶機提供相應(yīng)的服務(wù).服務(wù)器的種類很多，有郵件服務(wù)器、Web服務(wù)器、傳真服務(wù)器、目錄服務(wù)服務(wù)器等，不同的服務(wù)器可以為客戶機提供不同的服務(wù)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時,一般選擇配置較好的計算機，在其上安裝相關(guān)服務(wù)，它也就成了服務(wù)器. 客服機主要用于向服務(wù)器發(fā)請求，獲得相關(guān)服務(wù),如客戶機向打印服務(wù)器請求打印服務(wù)，向Web服務(wù)器請求Web頁面等. 由于基于客戶機/服務(wù)器模式的網(wǎng)絡(luò)有專用的服務(wù)器，所以在管理網(wǎng)絡(luò)時，可以統(tǒng)一管理，管理員可以在某一臺計算機（服務(wù)器)上管理整個網(wǎng)絡(luò)。當我們要構(gòu)建一個復雜的企業(yè)網(wǎng)絡(luò)時，通?？梢耘渲脼榭蛻魴C/服務(wù)器模式。 第三講總結(jié)：本次課主要學習計算機網(wǎng)絡(luò)按不同的結(jié)構(gòu)分類 1. 按地理位置分 2. 按拓撲結(jié)構(gòu)分 3. 按計算機在網(wǎng)絡(luò)中所地位分 第二章 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與TCP/IP 教學目標: 了解計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 對IOS/OSI參考模型有一定認識 熟悉TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 掌握IP地址和子網(wǎng)掩碼的相關(guān)知識  能安裝和配置TCP/IP協(xié)議的安裝 教學要點： 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 計算機網(wǎng)絡(luò)中的IP地址與子網(wǎng)掩碼 能安裝和配置TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 教學方式: 講授與舉例 教學內(nèi)容: 第一講內(nèi)容（第一節(jié) 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 2個課時） 1.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的概念 計算機網(wǎng)絡(luò)由多個互聯(lián)的節(jié)點組成，節(jié)點之間需要不斷地交換數(shù)據(jù)信息和控制信息.要做到有條不紊地交換數(shù)據(jù),每個節(jié)點都必須遵循一些事先約定好的規(guī)則.這些規(guī)則明確地規(guī)定了所交換數(shù)據(jù)的格式和時序.這些為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而制定的規(guī)則、約定和標準稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由以下三個要素組成。 1）語法:用于確定協(xié)議元素的格式，即數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)格式。 2）語義：用于確定協(xié)議元素的類型,即規(guī)定了通信雙方需要發(fā)出何種控制信息,完成何種動作，以及做出何種應(yīng)答。 3）定時：用于確定通信速度的匹配和時序，即對事實實現(xiàn)順序的詳細說明。 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議從語法和語義上定義了數(shù)據(jù)信息交換的規(guī)則和過程，從時序上定義為通信雙方通信速度的匹配?？傊?，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是通信雙方共同遵守的通信語義、語法和時序的集合。 2. 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的概念 在現(xiàn)實生活中處理一些復雜的問題時，人們通常采用層次化的解決方式。例如郵政服務(wù)的實現(xiàn)就是一種層次模型。當一個發(fā)信人要把一封信寄給一個收信人時，發(fā)信人要完成寫信、裝信封、送郵局等三個環(huán)節(jié)，也就是三個層次：同樣，收信人在收信時也要經(jīng)過三個環(huán)節(jié)，即從郵局取信、拆信、讀信等三個環(huán)節(jié)，即三個層次.整個過程如圖2-1所示. 層次化的優(yōu)勢在于可以將問題的解決分配到各層中去，每一層解決一個小問題，最終解決整個問題。如圖2—1中發(fā)信方通過寫信、包裝、送郵局三個層次完成發(fā)信的過程，而收信方通過從郵局取信、拆裝、讀信完成收信的過程。同時，層次之間又保持著密切的聯(lián)系，高層進行操作時會使用低層的服務(wù)，但高層并不需要知道低層服務(wù)的具體實現(xiàn)方法。分層模型體現(xiàn)了對復雜問題采取“分而治之”的處理方式,從而降低了處理復雜問題的難度。 計算機網(wǎng)絡(luò)的通信過程非常類似于郵政服務(wù)的實現(xiàn)過程，只不過比這個過程要復雜得多。同樣，計算機網(wǎng)絡(luò)也采用了層次化設(shè)計,即把通信過程劃分為多個層次，并為每個層次設(shè)計一個單獨的協(xié)議,這些協(xié)議通過分層結(jié)構(gòu)進行組織.每層通過特定的協(xié)議完成一種功能，多層疊加完成整個信息的發(fā)送和接收過程。同時，層與層之間通過層間接口聯(lián)系起來,每一層可以從下層獲得服務(wù)，并為上層提供服務(wù)。各層又具有相對獨立性，各層只是簡單地使用其他層的服務(wù)，但不需要知道其他層是如何實現(xiàn)相應(yīng)功能的。 我們將計算機網(wǎng)絡(luò)的這種層次結(jié)構(gòu)模型和各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡(luò)體系 結(jié)構(gòu)。計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)對計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)該實現(xiàn)的功能進行了精確定義，而這些功能用什么硬件與軟件去完成是具體的實現(xiàn)問題。體系結(jié)構(gòu)是抽象的,而實現(xiàn)是具體的。有了完善的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，再去使用相應(yīng)的硬件與軟件來實現(xiàn)這些功能也就比較容易了。\ 計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)采用分層模型的優(yōu)點如下。 1）高層不需要知道低層是如何實現(xiàn)的，只需要知道低層所提供的服務(wù)，以及本層向上層提供的服務(wù)，各層獨立性強。 2）當任何一層發(fā)生變化時，只要層間接口不發(fā)生變化,那么這種變化就不會影響到其他層，適應(yīng)性強。 3）整個系統(tǒng)已被分解為若干易于處理的部分，這種結(jié)構(gòu)使得一個龐大而復雜的系統(tǒng)實現(xiàn)和維護起來更容易。 4)每層的功能與所提供的服務(wù)都有精神的定義和說明，有利于促進標準化。 第二講內(nèi)容(第二節(jié) OSI參考模型 2個課時) OIS參考模型 1.OSI參考模型簡介 在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的早期，世界各大型計算機廠商分別推出適應(yīng)于自身網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。由于它們沒有遵循通用的標準，導致使用這些標準組建的不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)無法實現(xiàn)互聯(lián),這阻礙了網(wǎng)絡(luò)的進一步發(fā)展，同時也給用戶帶來很多不便。為了協(xié)調(diào)各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，國際標準化組織（ISO）和國際電報電話咨詢委員會（CCITT)分別提出“開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型”，試圖推出一種全世界統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。 1974年,ISO發(fā)表了著名的ISO/IEC7498標準，也就是開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（ISO’OSI RM，Open System Interconnect Reference Model）.該模型定義了不同計算機互聯(lián)的標準，成為設(shè)計和描述計算機網(wǎng)絡(luò)通信的基本框架。在OSI框架中，進一步詳細規(guī)定了每一層功能，以實現(xiàn)開放系統(tǒng)環(huán)境中的互聯(lián)性、互操作性與應(yīng)用的可移植性。這使得OSI模型成為真正“開放”的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互聯(lián)參考模型即只要遵循OSI標準，任何網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間都可以輕松實現(xiàn)互聯(lián)。CCITT的建議書X.4也定義了一些相似的內(nèi)容。有了國際統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標準，使計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進入了標準化時代. OSI參考模型是一種層次結(jié)構(gòu)，它將整個網(wǎng)絡(luò)的功能劃分為七層,從低層到高層分別為：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層、表示層和應(yīng)用層，如圖2—2所示. 2.OSI參考模型各層的功能 1.物理層 物理層是OSI分層結(jié)構(gòu)體系中最重要、最基礎(chǔ)的一層，它建立在傳輸媒介基礎(chǔ)上,實現(xiàn)設(shè)備之間的物理接口。物理層只是接收和發(fā)送一串比特流,不考慮信息的意義和信息的結(jié)構(gòu)。它包括對連接到網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備描述其各種機械的、電氣的和功能的規(guī)定，還定義電位的高低、變化的間隔、電纜的類型、連接器的特性等.物理層的數(shù)據(jù)單位是位。物理層的功能是實現(xiàn)實體之間的按位傳輸，保證按位傳輸?shù)恼_性，并向數(shù)據(jù)鏈路層提供一個透明的位流傳輸。在數(shù)據(jù)終端設(shè)備、數(shù)據(jù)通信和交換設(shè)備等設(shè)備之間完成對數(shù)據(jù)鏈路的建立、保持和拆除操作。 2．數(shù)據(jù)鏈路層 數(shù)據(jù)鏈路層實現(xiàn)實體間數(shù)據(jù)的可靠性傳送。通過物理層建立起來的鏈路,將具有一定意義和結(jié)構(gòu)的信息正確地在實體之間進行傳輸，同時為其上面的網(wǎng)絡(luò)層提供有效的服務(wù)。在數(shù)據(jù)鏈路層中對物理鏈路上產(chǎn)生的差錯進行檢測和校正，采用差錯控制技術(shù)保證數(shù)據(jù)通信的正確性；數(shù)據(jù)鏈路層還提供流量控制服務(wù)，以保證發(fā)送方不致因為速度快而導致接收方來不及正確接收數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)鏈路層的數(shù)據(jù)單位是幀.數(shù)據(jù)鏈路層的功能是實現(xiàn)系統(tǒng)實體間二進制信息塊的正確傳輸。為網(wǎng)絡(luò)層提供可靠無錯誤的數(shù)據(jù)信息.在數(shù)據(jù)鏈路中，需要解決的問題包括信息模式、操作模式、差錯控制、流量控制、信息交換過程控制和通信控制規(guī)程. 3．網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層也稱通信子網(wǎng)層，是高層協(xié)議與低層協(xié)議之間的界面層，用于控制通信子網(wǎng)的操作,是通信子網(wǎng)與資源子網(wǎng)的接口。網(wǎng)絡(luò)層的主要任務(wù)是提供路由,為信息包的傳送選擇一條最佳路徑。網(wǎng)絡(luò)層還具有擁塞控制、信息包順序控制等功能.在網(wǎng)絡(luò)層交換的數(shù)據(jù)單元是 包.網(wǎng)絡(luò)層的功能是向傳輸層提供服務(wù)，同時接受來自數(shù)據(jù)鏈路的服務(wù)。其主要功能是實現(xiàn)整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)連接，為傳輸層提供整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)兩個終端用戶之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐?。它涉及到整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)所有節(jié)點、通信雙方終端節(jié)點和中間節(jié)點幾方面的相互關(guān)系。所以網(wǎng)絡(luò)層的任務(wù)就是提供建立、保持和釋放通信連接手段，包括交換方式、路徑選擇、流量控制、阻塞與死鎖等. 4．傳輸層 傳輸建立在網(wǎng)絡(luò)層和會話層之間，實質(zhì)上它是網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中高低層之間銜接的一個接口層。傳輸層不僅是一個單獨的結(jié)構(gòu)層，它還是整個分層體系協(xié)議的核心,沒有傳輸層,整個分層協(xié)議就沒有意義。 傳輸層獲得下層提供的服務(wù)包括：發(fā)送和接收順序正確的數(shù)據(jù)分組序列，并用其構(gòu)成傳輸層數(shù)據(jù)；獲得網(wǎng)絡(luò)地址，包括虛擬信道和邏輯信道。傳輸層向上層提供的服務(wù)包括：無差錯的有序的報文收發(fā),提供傳輸連接，進行流量控制。傳輸層的功能是從會話層接受數(shù)據(jù)，根據(jù)需要把數(shù)據(jù)切成較小的數(shù)據(jù)片，并把數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)層，確保數(shù)據(jù)片正確到達網(wǎng)絡(luò)層，從而實現(xiàn)兩層間數(shù)據(jù)透明傳送. 5．會話層 會話層用于建立、管理以及終止兩個應(yīng)用系統(tǒng)之間的會話.它是用戶連接到網(wǎng)絡(luò)的接口。它的基本任務(wù)是負責兩主機間的原始報文的傳輸。會話層為表示層提供服務(wù)，同時接受傳輸層的服務(wù)。為實現(xiàn)在表示層實體之間傳送數(shù)據(jù),會話連接必須被映射到傳輸連接上。會話層的功能包括:會話層連接到傳輸層的映射；會話連接的流量控制；數(shù)據(jù)傳輸；會話連接恢復與釋放；會話連接管理、差錯控制。會話層提供給表示層的服務(wù)包括：數(shù)據(jù)交換；隔離服務(wù)；交互管理;會話連接同步和異常報告。會話層最重要的特征是數(shù)據(jù)交換.與傳輸連接相似，一個會話分為建立鏈路、數(shù)據(jù)交換和釋放鏈路三個階段。 6．表示層 表示層向上對應(yīng)用層服務(wù),向下接受來自會話層的服務(wù)。表示層是為在應(yīng)用過程之間的信息提供表示方法的服務(wù)，它關(guān)心的只是發(fā)出信息的語法與語義。表示層要完成某些特定的功能。主要有不同數(shù)據(jù)編碼格式的轉(zhuǎn)換，提供數(shù)據(jù)壓縮、解壓縮服務(wù),對數(shù)據(jù)進行加密、解密。 表示層為應(yīng)用層提供的服務(wù)包括：語法選擇、語法轉(zhuǎn)換等.語法選擇是提供一種初始語法和以后修改這種選擇的手段。語法轉(zhuǎn)換涉及代碼轉(zhuǎn)換和字符集的轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)格式的修改以及對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)操作的適配。 7．應(yīng)用層 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層是通信用戶之間的窗口，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)管理、文傳輸、事務(wù)處理等服務(wù)。其中包含了若干個獨立的、用戶通用的服務(wù)協(xié)議模塊.網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層是OSI的最高層，為網(wǎng)絡(luò)用戶之間的通信提供專用的程序。應(yīng)用層的內(nèi)容主要取決于用戶的各自需要，這一層涉及的主要問題是：分布數(shù)據(jù)庫、分布計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和分布操作系統(tǒng)、遠程文件傳輸、電子郵件、終端電話及遠程作業(yè)登錄與控制等。目前應(yīng)用層在國際上幾乎沒有完整的標準,是一個范圍很廣的研究領(lǐng)域。在OSI的七個層次中，應(yīng)用層是最復雜的,所包含的應(yīng)用層協(xié)議也最多，有些還正在研究和開發(fā)之中。 第二講總結(jié)：本節(jié)主要學習了OSI參考模型各層的功能 其中：物理層,數(shù)據(jù)鏈路層，網(wǎng)絡(luò)層屬于通信子網(wǎng)，主要完成數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ埽瑐鬏攲?會話層，表示層，應(yīng)用層則屬于資源子網(wǎng)層，主要完成數(shù)據(jù)處理的功能，并為用戶提供網(wǎng)絡(luò)之間的接口。 第三講內(nèi)容（第三節(jié) TCP/IP體系結(jié)構(gòu) 2個課時) TCP/IP協(xié)議概述 TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)是指傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議，是針對 Internet開發(fā)的一種體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議標準, 其目的在于解決異種計算機網(wǎng)絡(luò)間的通信問題，使得網(wǎng)絡(luò)在互聯(lián)時把技術(shù)細節(jié)隱藏起來，為 用戶提供一種通用、一致的通信服務(wù).TCP/IP起源于美國ARPANET，由它的兩個主要協(xié)議TCP協(xié)議和IP協(xié)議而得名。 通常所說的TCP/IP協(xié)議實際上包含了大量的協(xié)議和應(yīng)用，并且由多個獨立定義的協(xié)議組合在一起, 因此更確切地說，TCP/IP是一個協(xié)議族而不是一種協(xié)議。 TCP/IP協(xié)議具有以下特點。 1)TCP/IP是開放的協(xié)議標準,任何廠商和個人都可以直接使用，而不用征得誰的許可. 2)TCP/IP獨立于特定的網(wǎng)絡(luò)硬件，可以運行在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)等各種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 3)TCP/IP使用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)地址分配方案，使得整個TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中具有唯一的地址。 4）TCP/IP是標準化的高層協(xié)議,可以提供多種可靠的用戶服務(wù). TCP/IP協(xié)議和OSI模型一樣,也采用分層體系結(jié)構(gòu)。協(xié)議的分層使得各層的任務(wù)和目的十分明確，這樣有利于軟件編寫和通信控制。TCP/IP協(xié)議分為四層，由下至上分別是網(wǎng)絡(luò)接口層、網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層和應(yīng)用層，如圖2-3所示. 1.網(wǎng)絡(luò)接口層 它包括了能使TCP/IP與物理網(wǎng)絡(luò)進行通信的協(xié)議，對應(yīng)著OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。其功能是接收和發(fā)送IP數(shù)據(jù)包，負責與網(wǎng)絡(luò)中的傳 輸媒介打交道。 TCP/IP標準并沒有定義具體的網(wǎng)絡(luò)接口協(xié)議,目的是能夠適應(yīng)各類型的網(wǎng)絡(luò)，如以太網(wǎng)、 令牌網(wǎng)、幀中繼、ATM等，這也說明了TCP/IP協(xié)議可以運行在各種網(wǎng)絡(luò)之上。 2．網(wǎng)絡(luò)層 網(wǎng)絡(luò)層又稱網(wǎng)際層， 負責相鄰計算機之間的通信，它主要包括三個方面的功能. 1）處理來自傳輸層的請求，收到請求后,將分組裝入IP數(shù)據(jù)報，填充報頭, 選擇去往目標網(wǎng)絡(luò)的路徑， 然后將數(shù)據(jù)報發(fā)往適當?shù)木W(wǎng)絡(luò)接口。 2）處理輸入的數(shù)據(jù)報，首先檢查其合法性，然后進行路由選擇。假如該數(shù)據(jù)報已經(jīng)到達信宿本地機，則去掉報頭 ，將剩下部分(TCP分組） 交給適當?shù)膫鬏攨f(xié)議;假如該數(shù)據(jù)報尚未到達信宿,即轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)報. 3)處理路徑、流量控制、擁塞等問題.另外，網(wǎng)絡(luò)層還提供差錯報告功能 3．傳輸層 TCP/IP的傳輸層與OSI的傳輸類似,它的根本任務(wù)是提供端到端的通信。傳輸層對信息流具有調(diào)節(jié)作用，提供可靠性傳輸，確保數(shù)據(jù)能夠正確到達。為此，在接收方安排了下一種發(fā)“確定” 和要求重發(fā)丟失報文分組的機制。 傳輸層軟件把要發(fā)送的數(shù)據(jù)流分成若干個報文分組 ,在每個報文分組上加一些輔助信息 ， 包括用來標示是哪個應(yīng)用程序發(fā)送這個報文分組的標識符（即源端口）、哪個應(yīng)用程序應(yīng)接收這個報文分組的標識 （即目標端口) 以及給每個報文分組附帶校驗碼，接收方即可使用這個校驗碼驗證收到的報文分組的正確性。在一臺計算機中,同時可以有多個應(yīng)用程序訪問網(wǎng)絡(luò) 。傳輸層同時從幾個用戶接收數(shù)據(jù)，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送給下一個較低的層。 4.應(yīng)用層 在TCP/IP模型中，應(yīng)用層是最高層,它對應(yīng)OSI參考模型中的會話層、表示層和應(yīng)用層。它使用戶的程序訪問網(wǎng)絡(luò)，并獲得各種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如Web瀏覽、電子郵件等。當然用戶完全可以根據(jù)自己的需要在傳輸層之上建立自己的專用程序,這些專用程序要用到TCP/IP，但卻不屬于TCP/IP.在應(yīng)用層,用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序與傳輸層協(xié)議相配合，發(fā)送或接收數(shù)據(jù)。每個應(yīng)用程序都應(yīng)選用自己的數(shù)據(jù)形式，它可以是一系列報文或字節(jié)符，不管采用哪種形式,都要將數(shù)據(jù)傳送給傳輸層以便交換信息。 應(yīng)用層的協(xié)議很多，依賴關(guān)系相當復雜，這種現(xiàn)象與具體應(yīng)用的種類繁多現(xiàn)象密切相關(guān)。應(yīng)當提出，在應(yīng)用層中，有些協(xié)議不能直接為一般用戶所使用,那些能直接被用戶所使用的應(yīng)用層協(xié)議往往是一些通用的、容易標準化的東西，例如，F(xiàn)TP、Telnet等.在應(yīng)用層中還包含很多用戶的應(yīng)用程序，它們是建立在TCP/IP協(xié)議族基礎(chǔ)上的專用程序，無法標準化. TCP/IP各層的協(xié)議 1.網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議主要有IP、ICMP、IGMP、ARP、RARP等幾種協(xié)議。 (1）IP（Internet Protocol)協(xié)議 IP協(xié)議是Internet上最重要的協(xié)議 ，也是TCP/IP協(xié)議中兩個最重要的核心協(xié)議之一,它的主要任務(wù)是提供無連接的數(shù)據(jù)報傳輸及路由選擇的功能。 （2）ICMP（Internet Control Message Protocol）協(xié)議 ICMP協(xié)議即網(wǎng)際控制報文協(xié)議,它為IP協(xié)議提供差錯報告。數(shù)據(jù)在Internet中傳輸時，發(fā)生錯誤的機會是比較多的。例如 。通信線路的故障、主機系統(tǒng)或路由器出錯、網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞等 。IP協(xié)議無法檢測錯誤。為了能夠處理這些錯誤,專門設(shè)計了ICMP協(xié)議。在IP數(shù)據(jù)報的傳輸過程中,如果某個路由器發(fā)現(xiàn)了傳輸錯誤 ，則立即向各源主機發(fā)送ICMP報文,報告出錯情況，以便源主機采取措施加以糾正。 (3）IGMP(Internet Group Management Protocol）協(xié)議 IP協(xié)議只是負責網(wǎng)絡(luò)中點到點的數(shù)據(jù)報傳輸,而單點到多點的數(shù)據(jù)報傳輸要依靠IGMP（網(wǎng)際主機組管理協(xié)議）來完成.它主要負責報告主機組之間的關(guān)系 ,以便相關(guān)的設(shè)備（路由器）可支持多播發(fā)送. (4）ARP（Address Resolution Protocol）和RARP協(xié)議 在互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)中，任何一次從IP層（即網(wǎng)絡(luò)層)以及上層次發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸都是用IP地址進行標識的。由于物理網(wǎng)絡(luò)本身不認識地址,因此必須將IP地址映射成物理地址 ，才能把數(shù)據(jù)發(fā)往目的地。ARP協(xié)議和RARP協(xié)議，它們的作用就是將源主機和目的主機的IP地址轉(zhuǎn)化為物理地址，或?qū)⑽锢淼刂忿D(zhuǎn)化為IP地址。 2。傳輸層的協(xié)議主要有兩個：TCP和UDP。 (1)TCP(Transmission Control Protocol）協(xié)議 盡管IP協(xié)議提供了一種使計算機能夠發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)的方法，也就是將分組從源地址傳送目的地址。但是，IP協(xié)議并沒有解決諸如數(shù)據(jù)報丟失或順序傳遞等問題.TCP協(xié)議位于傳輸層，它解決的IP協(xié)議不能解決的這個問題。TCP協(xié)議是面向連接的,所謂“面向連接”即在進行數(shù)據(jù)通信之前,通信雙方必須先建立連接，然后才能進行通信 。顯然 ,面向連接的服務(wù)具有高可靠性 ，這正是 TCP協(xié)議的特點。因此，IP協(xié)議與TCP協(xié)議結(jié)合在一起,提供了一種在Internet上傳輸數(shù)據(jù)的可靠方法. 為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可靠傳輸，TCP協(xié)議解決了以下幾個問題. 1）如果路由器由于過多的數(shù)據(jù)報而超載，則必須將一些數(shù)據(jù)報丟失，結(jié)果造成數(shù)據(jù)報在互聯(lián)網(wǎng)上傳輸時可能丟失。TCP將自動檢測丟失的數(shù)據(jù)報，并將丟失的數(shù)據(jù)報重發(fā)。 2）互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)是十分復雜的，一個數(shù)據(jù)報在傳遞的過程中,可以通過多條路徑到達目的地。而往往又由于路徑不同,一些數(shù)據(jù)報會以一種不同的順序到達目的地，TCP便負責自動檢測到達的數(shù)據(jù)報，并將它們按原來的順序加以排列. 3)由于網(wǎng)絡(luò)硬件的故障而導致數(shù)據(jù)報重復出現(xiàn)，這樣一來，一個數(shù)據(jù)報就可能有多個副本到達目的地。TCP便自動檢測重復的數(shù)據(jù)報，并且只接收最先到達的數(shù) 據(jù)報. （2）UDP（User Datagram Protocol）協(xié)議 UDP協(xié)議是一個無法連接的協(xié)議，但是，它增加了提供協(xié)議端口的能力，以實現(xiàn)對應(yīng)用層的服務(wù)。由于UDP協(xié)議是無連接的，因此它不可靠，也不提供錯誤恢復 能力.但是UDP協(xié)議的特點是效率高,并且比TCP協(xié)議要簡單得多,在實際應(yīng)用中，在一些特定 的 環(huán)境還是非常有優(yōu)勢的。例如，要發(fā)送的信息較短，不值得在主機之 間建立一次連接，另外，面向連接的通信通常只能在兩個主機之間進行.如果需要 實現(xiàn)多個主機之間的一對多或多對多的數(shù)據(jù)傳輸，即廣播或多播，就需要使用UDP協(xié)議. 3。應(yīng)用層協(xié)議 在TCP/IP模型中,應(yīng)用層包括了所有的高層協(xié)議，而且不斷有 新的協(xié)議加入，應(yīng)用層協(xié)議主要有以下幾種。 1）TELNET(遠程終端協(xié)議）：TELNET允許本地主機為仿真 終端登錄到遠程主機并運行應(yīng)用程序. 2)FTP(文件傳輸協(xié)議）:用于實現(xiàn)主機之間的文件傳輸. 3）SMTP（簡單郵件傳輸協(xié)議）:實現(xiàn)主機之間電子郵件的傳 送。 4）DNS（域名系統(tǒng)）:實現(xiàn)主機名與IP地址之間的轉(zhuǎn)換。 5）DHCP（動態(tài)主機配置協(xié)議）：實現(xiàn)IP地址的自動分配。 6）RIP（路由信息協(xié)議)：用于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間交換路由信息。 7）HTTP(超文本傳輸協(xié)議):用于Internet中的客戶機與WWW 服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)傳輸. 8）NFS(網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)）：實現(xiàn)主機之間的文件系統(tǒng)的共享. 9)ANMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）：實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的遠程監(jiān)控和管理. 4.TCP/IP與OSI模型的關(guān)系 TCP/IP協(xié)議與OSI參考模型之間的對應(yīng)關(guān)系如圖 2-4 所示，其中應(yīng)用層對應(yīng)了OSI模型的上三層，網(wǎng)絡(luò)接口層對應(yīng)了OSI模型的下兩層 值得注意的是，在一些問題的處理上，TCP/IP與OSI有很大不同。 1）TCP/IP一開始就考慮到多種異構(gòu)網(wǎng)的互聯(lián)問題，并將網(wǎng)際協(xié)議IP作為TCP/IP的重要組成部分.但ISO和CCITT最初只考慮到使用一種標準的公用數(shù)據(jù)網(wǎng)將各種不同的系統(tǒng)互聯(lián)在一起。后來，ISO認識到了網(wǎng)際協(xié)議IP的重要性，然而已經(jīng)來不及了，只好在網(wǎng) 絡(luò)層中劃分出一個子層來完成類似TCP/IP中IP的作用. 2） TCP/IP一開始就將面向連接服務(wù)和無連接服務(wù)并重 ，而OSI在開始時只強調(diào)面向連接服務(wù),過了很長時間之后OSI才開始制定無連接服務(wù)的有關(guān)標準 。無連接服務(wù)的數(shù)據(jù)包對于互聯(lián)網(wǎng)中的數(shù)據(jù)傳送以及分組語音通信（即在分組交換網(wǎng)里傳送語音信息 )都是十分有利的. 3）TCP/IP有較好的網(wǎng)絡(luò)管理功能，而OSI到后來才開始考慮這個問題。 第四講內(nèi)容（第四節(jié) IP地址 2個課時） IP地址和子網(wǎng)掩碼 1．為什么要引入IP地址 在網(wǎng)絡(luò)中，為了實現(xiàn)不同計算機之間的通信，每臺計算機都必須有一個唯一的地址。就像日常生活中的家庭地址一樣,我們可以通過一個人的家庭住址找到他的家。當然 ,在網(wǎng)絡(luò)中要找到一臺計算機，進而和它通信,也需要借助于一個地址，這個地址就是IP地址.IP地址是唯一標識一臺主要機的地址。 2什么是IP地址 IP地址是一個32位二進制數(shù) ，用于標識網(wǎng)絡(luò)的一臺計算 IP地址通常以兩種方式表示：二進制數(shù)和十進制數(shù)。 （1)二進制數(shù)在計算機內(nèi)部，IP地址用 32 位二進制數(shù)表示每8位為一段，共四段。 例如10001100。00001110.01101011.11001000 （2）十進制數(shù)為了方便使用 ,通常將每段轉(zhuǎn)換為十進制數(shù). 如二進制數(shù)10000011。01101011.00010000。11001000 表示的地址轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)后的格式為131。107.16.200，這種格式是我們在計算機中所配置的IP地址的格式。 3．IP地址的組成 IP地址由兩部分組成：網(wǎng)絡(luò)ID和主機ID。網(wǎng)絡(luò)ID：用來標識計算機所在的網(wǎng)絡(luò)，也可以說是網(wǎng)絡(luò)的編號。 主機ID：用來標識網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同計算機，即計算機的編號. 4．IP地址分類 由于IP地址是有限資源,為了更好地管理和使用IP地址,國際組織Internet網(wǎng)絡(luò)信息中心INTERNIC（INTERnet Network Information Center)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的大小將IP地址分為五類（A、B、C、D、E）,如圖2-5所示。 5．幾個特殊的IP地址 主機號全0：表示網(wǎng)絡(luò)號，不能分配給主機 ，如192.168.4。0為網(wǎng)絡(luò)地址。主機號全1：表示向指定子網(wǎng)發(fā)廣播，如192。168。1。255表示向網(wǎng)絡(luò)192.168.1.0發(fā)廣播。255。255。255.255：本子網(wǎng)內(nèi)廣播地址。127。X。Y.Z:測試地址，不能配置給計算機. 6.IP地址的分配 如果需要將計算機直接連入Internet,則必須向有關(guān)部門申請IP地址,而不能隨便配置IP地址。這種申請的IP地址稱為“公有IP".在互聯(lián)網(wǎng)中的所有計算機都要配置公有IP 。如果要組建一個封閉的局域網(wǎng) ，則可以任意配置 A、 B 、C三類IP地址，只要保證IP地址不重復就行了.這時的IP稱為“私有IP”但是 ，考慮到這樣的網(wǎng)絡(luò) 仍然有連接Internet的需要，因此 INTERNIC 特別指定了某些范圍作為專用的私有IP ，用于局域網(wǎng)的IP地址的分配，以免與合法的IP 地址有沖突 。建議我們自己組建局域網(wǎng)時，使用這些專用的私有IP ,也稱保留地址，INTERNIC保留的IP范圍如下。 A類：10。0.0.1～10.255。255。254。 B類：172。16.0。1~172.31.255。254。 C類:192.168。0。1～192。168.255.254 7。子網(wǎng)掩碼 我們在配置TCP/IP參數(shù)時,除了要配置IP地址外 ，還要設(shè)置子網(wǎng)掩碼為“1”，主機位對應(yīng)的子網(wǎng)掩碼設(shè)為“0”.例如：對于IP地址是131。107。16.200的主機,由于是B類地址 ，前兩組數(shù)為網(wǎng)絡(luò)號，后兩組數(shù)為主機號。則子網(wǎng)掩碼配置為11111111。11111111. 00000000。00000000,轉(zhuǎn)換為十進制數(shù)為255.255.0.0。由此，各類地址的默認子網(wǎng)掩碼如下. A類：11111111.00000000.00000000.00000000，即為255.0.0.0。 B類：11111111。11111111.00000000.00000000，即為255.255.0。0。 C類：11111111。11111111.11111111。00000000，即為255。255。255.0 8．關(guān)于IPv6 我們現(xiàn)在使用的IP地址規(guī)范稱為IPv4.IPv4（IP Version 4）標準是 20 世紀 70 年代末期制定完成的 ，20世紀 90 年代初期,WWW的應(yīng)用導致Internet爆炸性發(fā)展,使得IP地址資源日趨枯竭，現(xiàn)在的 IP地址很快就要被用完了。為解決 IP 地址資源日趨枯竭的問題 ，Internet 工程任務(wù)組 （ IETF ） 于 1992 年成立了IPNGB（IP Next GBeneration）工作組，著手研究下一代IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議IPv6.IPv6使用長達128位的地址空間,使Internet中的IP地址達到2128個.這樣，IPv6地址空間是不可能用完的。除此之外，IPv6具備更強的安全性，更容易配置,從而更適合未來Internet的要求。 子網(wǎng)劃分 1．什么是子網(wǎng) 將網(wǎng)絡(luò)進一步劃分成幾個獨立的組成部分 ，每個部分稱為這個網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng) 。劃分子網(wǎng)后，可以分割網(wǎng)絡(luò)流量 ，提高網(wǎng)絡(luò)性能。子網(wǎng)的設(shè)計可以簡化對網(wǎng)絡(luò)的管理 。劃分子網(wǎng)以后 ，每個子網(wǎng)看起來像一個獨立的網(wǎng)絡(luò).而對于遠程網(wǎng)絡(luò)而言 ,子網(wǎng)是透明的。子網(wǎng)劃分通常用于將局域網(wǎng)接入Internet.在將局域網(wǎng)接入Internet時，通常只申請一個網(wǎng)絡(luò)號，即只能將一個網(wǎng)絡(luò)接入Internet。但在局域網(wǎng)內(nèi)部，為了分割網(wǎng)絡(luò)流量。要將一個網(wǎng)絡(luò)劃分為若干子網(wǎng) 。這就要求有多個網(wǎng)絡(luò)號 。為了解決這個問題 ，可以通過子網(wǎng)劃分的方式 ，將申請的一個網(wǎng)絡(luò)號劃分為多個網(wǎng)號 ，分配給不同的子網(wǎng) 。從而實現(xiàn)用一個網(wǎng)絡(luò)號（劃分為多個子網(wǎng)號）將局域網(wǎng)接入Internet。 2.子網(wǎng)劃分方法 劃分子網(wǎng)的基本原則：網(wǎng)絡(luò)位向主機位“借”位。 子網(wǎng)劃分的運算公式如下. 1）劃分子網(wǎng)的個數(shù)：2n－2，n是網(wǎng)絡(luò)位向主機位所借的位數(shù)。 2）每個子網(wǎng)的主機數(shù)：2m－2，m是借位后所剩的主機位數(shù) 第三章 第二講：（第二節(jié)內(nèi)容 課時4個課時) 主要內(nèi)容如下： 3。3 局域網(wǎng)介質(zhì)訪問控制方法 ? 在局域網(wǎng)中使用的通信方式是廣播式傳輸，即通信信道是各節(jié)點共享的，為了避免信道上的信息沖突 ，必須根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用相應(yīng)的介質(zhì)訪問控制技術(shù) 。所謂介質(zhì)訪問控制方法就是控制網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點如何使用局域網(wǎng)共享通信信道發(fā)送數(shù)據(jù)的方法，又稱為信道訪問控制方法. ? IEEE 802規(guī)定了局域網(wǎng)中最常用的介質(zhì)訪問方法：IEEE 802.3載波監(jiān)聽多路訪問/沖突檢測(CSMA/CD)、IEEE 802.5 ? 令牌環(huán)（Token Ring）和IEEE 802。4令牌總線（Token Bus）。 3.3.1 CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法 ? CSMA/CD是具有沖突檢測（CD）功能的載波監(jiān)聽多路訪問（CSMA)介質(zhì)訪問控制方法,它解決了多節(jié)點共享總線的問題，是一種隨機爭用型介質(zhì)訪問控制方法 ，廣泛應(yīng)用于以太網(wǎng)中，并已成為以太網(wǎng)的核心技術(shù)。IEEE 802 委員會制定的IEEE 802。3標準，定義了CSMA/CD總線介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范。 1．CSMA載波監(jiān)聽多路訪問 ? 使用載波多路監(jiān)聽訪問協(xié)議時，每節(jié)點在使用信道發(fā)送信息之前 ，都會對信道的使用情況進行檢測，即檢查是否在信道中存在載波。如果存在，說明此信道正在被某個節(jié)點所使用,處于忙狀態(tài)，就暫不能發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就發(fā)送數(shù)據(jù)。這種檢測方式可以大大減少信道中發(fā)生沖突的可能性。 2．CD沖突檢測 ? 當超過一個節(jié)點檢測到信道處于空閑狀態(tài)時，就會同時發(fā)送出各自的數(shù)據(jù)信息,因而在信道中會發(fā)生碰撞，產(chǎn)生沖突.另外，當一個節(jié)點的數(shù)據(jù)信息還未到達目的地時，另一個要發(fā)送數(shù)據(jù)的節(jié)點可能因為時間延遲的原因監(jiān)聽到信道處于空閑狀態(tài)，并開始發(fā)送數(shù)據(jù)，這種情況也會導致數(shù)據(jù)信息發(fā)生碰撞沖突。在節(jié)點檢測到?jīng)_突發(fā)生之后，產(chǎn)生信息碎片，數(shù)據(jù)無法繼續(xù)正常傳送。為了確保數(shù)據(jù)的正確傳輸，每個網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點在發(fā)送數(shù)據(jù)時邊發(fā)送邊檢測沖突,在檢測到?jīng)_突發(fā)生時立即取消傳輸，停止數(shù)據(jù)發(fā)送. ? 沖突檢測的實現(xiàn)方法有多種，一種是使用硬件對因信號疊加引起的接收信號電平擺動變化情況進行判斷：一種是在發(fā)送的同時進行信號的接收,比較發(fā)送與接收的信號波形是否一致，如果不一致則說明信道中存在兩個或兩個以上發(fā)送信號，證明發(fā)生沖突. 3．CSMA/CD介質(zhì)訪問控制方法 ? 在采用CSMA/CD 介質(zhì)訪問控制的局域網(wǎng)中，每個節(jié)點在利用公用傳輸信道進行數(shù)據(jù)發(fā)送前，首先要監(jiān)聽當前的傳輸信道是否處于空閑狀態(tài).如果一個節(jié)點已經(jīng)準備好發(fā)送的數(shù)據(jù)信息，并且此時信道恰好處于空閑狀態(tài),節(jié)點即可發(fā)送信息。為了避免同時有其他節(jié)點發(fā)送信息 ,節(jié)點在發(fā)送信息的同時進行沖突檢測。如果節(jié)點沒有檢測到?jīng)_突信號，節(jié)點將在發(fā)送結(jié)束后進入正常結(jié)束狀態(tài)；如果在發(fā)送數(shù)據(jù)信息的過程中檢測到了沖突的發(fā)生，發(fā)生沖突的各個節(jié)點會立即停止數(shù)據(jù)的發(fā)送 。在停止數(shù)據(jù)發(fā)送后,各個節(jié)點要繼續(xù)發(fā)送一串固定格式的阻塞信號,以便使沖突強化,保證所有的節(jié)點都能知道信道中已經(jīng)發(fā)生了沖突。在發(fā)出阻塞信號后,節(jié)點按照Backoff策略計算等待時間，在等待一個時間后再將數(shù)據(jù)信息重新發(fā)送一次 。如果在發(fā)送過程中再次產(chǎn)生了沖突，則重復監(jiān)聽、等待、重傳的操作步驟，在以太網(wǎng)中規(guī)定重傳的次數(shù)不允許超過16次。CSMA/CD的工作原理如圖3—3所示. 3.3。2 令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法 ? 令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制技術(shù)是環(huán)狀拓撲結(jié)構(gòu)中廣泛使用的介質(zhì)訪問方法，最早是在1969年由IBM公司提出的。 ? 1985年，IEEE 802委員會制定的IEEE 802.5標準，定義了令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制子層和物理層規(guī)范。 令牌環(huán)介質(zhì)訪問控制方法是一種非掙用型的介質(zhì)訪問控制方法,其特點是在訪問控制中使用了一個沿著環(huán)路循環(huán)的令牌。令牌是一種特殊的數(shù)據(jù)幀，用于控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的數(shù)據(jù)發(fā)送權(quán) ，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點只有在獲得令牌時才能發(fā)送數(shù)據(jù)，沒有獲