第1章 网络基础知识.ppt
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计算机网络是指分布在不同地理位置上的具有独立功能的多个计算机系统，通过 通信设备和通信线路相互连接起来，在网络软件的管理下实现数据传输和资源共 享的系统。它综合应用了几乎所有的现代信息处理技术、计算机技术、通信技术 的研究成果，把分散在广泛领域中的许多信息处理系统连接在一起，组成一个规 模更大、功能更强、可靠性更高的信息综合处理系统。
无线接入点
制作：李永明
无线接入点的英文名为Wireless Network Access Point，简称无线AP，其功能类似于 有线网络中的集线器，外形如图所示。
制作：李永明
IP地址与子网掩码
本小节具体介绍IP地址与子网掩码的结构和 意义，以便读者在组建局域网时对于IP地址 与子网掩码的相关设置能做到心中有数
有一条道路，故简化了路径选择的控制。 环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单。 由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环
中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的 响应时间延长。 环路是封闭的，不便于扩充。 可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪。 维护难，对分支节点故障定位较难。
无线பைடு நூலகம்网设备
无线网卡 无线接入点
制作：李永明
制作：李永明
用于组建无线局域网的硬件设备主要有无线 网卡和无线接入点(无线AP)。下面分别 介绍。
无线网卡
制作：李永明
无线网卡是无线局域网中最基本的硬件设备，它在 无线局域网中扮演着有线网络中网卡的角色，是用 户计算机进行网络连接必不可少的设备。无线网卡 主要有四种类型，即迅驰笔记本电脑内建的无线网 卡，笔记本使用的PCMCIA无线网卡、台式机使用 的PCI无线网卡和笔记本电脑与台式电脑都可以使 用的USB无线网卡，目前大部分中、高档笔记本电 脑本身就自带无线网卡，无需再添加外部无线网卡。
环型结构
制作：李永明
环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相
连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成
环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间
传输，信息从一个节点传到另一个节点。环型网络拓
扑结构图如图所示。
1
N+1
PC 2
PC 3
PC N
环型网
PC 4
PC
PC
制作：李永明
环型结构具有如下特点： 信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅
制作：李永明
制作：李永明
IEEE 802.11标准
无线局域网的主流技术有三种，即蓝牙、红外线与扩展频谱。其中红外线与扩展频谱技术 被国际电工无线电委员会IEEE选为无线局域网的标准，称为IEEE 802.11。802.11包括 802.11、802.11b、802.11a、802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n等几个标 准。
网络标识号
主机标识号
制作：李永明
每个主机都有惟一的地址，这是通过IP协议来实现的。IP协 议要求在每次与IP网络建立连接时，每个主机都必须为这个 连接分配一个惟一的IP地址。此IP地址不但可以用来识别每 一个主机，而且也隐含着网际间的路径信息。实际上IP地址 是要配给计算机的网卡的，一台计算机可以有多块网卡，同 时也就可以有多个IP地址，一个网卡就是一个主机。IP地址 由32位二进制数组成，一般以4个十进制数字表示，每个数 字之间用点隔开。要使主机能连接到Internet，为避免IP地 址与其他网络冲突，必须向InterNIC组织申请一个网络标识 号，然后为网络上的每一台主机分配一个惟一的主机标识号， 这样网上的主机在Internet网上具有惟一的地址。国内用户 可以通过中国互联网络信息中心获得IP地址和域名。
制作：李永明
1. 局域网 局域网(LAN，Local Area Network)是一种在小区域内使用
的网络，其传送距离一般在几千米之内，最大距离不超过 10km。 2. 广域网 广域网(WAN，Wide Area Network)也叫远程网络，覆盖地 理范围比局域网要大得多，可从几十千米到几千千米。 3. 城域网 城域网(MAN，Metropolitan Area Network)是一种介于局 域网和广域网之间的高速网络，覆盖地理范围介于局域网和 广域网之间，一般为几千米到几十千米，传输速率一般在50 Mb/s左右，其用户多为需要在市内进行高速通信的较大单位 或公司等。
制作：李永明
分布式结构
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互 连起来的一种网络形式，分布式结构的网络具有如下优点：
由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障， 也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性。
网络中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输 速率高，但控制复杂。
制作：李永明
常用的网络拓扑结构
总线型结构 星型结构 环型结构 分布式结构 树型结构 网状拓扑结构
制作：李永明
拓扑结构这个名词来源于拓扑学，拓扑学 (Topology)是一种研究与大小、距离无关的 几何图形特性的方法。在计算机网络中通常 采用拓扑学的方法，分析网络单元彼此互连 的形状与其性能的关系，从而实现网络的最 佳布局。
制作：李永明
(1) IP地址
在TCP/IP网络中，IP地址用来标识源计算机及目标 计算机的地址。IP地址采用一种两级结构，一部分 表示主机所属的网络，另一部分代表主机本身，主 机必须位于特定的网络中，其基本组成如图所示。
基本的地址分配原则是，要为同一网络内的所有的 主机分配相同的网络标识符号，同一网络内的不同 主机必须分配不同的标识号，以区分主机。不同网 络内的每台主机必须具有不同的网络标识号，但是 可以具有相同的主机标识号。
第一章 网络基础知识
授课：李永明
制作：李永明
1.1 局域网简介
从20世纪60年代末期的ARPANET(阿帕网)，到80年代中期的NSFNET，再到今 天的Internet(因特网)，计算机网络技术正以当初人们意想不到的惊人速度向前 发展。
计算机网络的迅猛发展，使世界范围内的信息及通信变得更加方便、快捷，任何 人都无法忽视其存在。其友好的图形界面更让所有想要接触它的人只需操纵鼠标 就可以轻松地浏览世界各地的信息。计算机网络正以其强大的魅力席卷全球，走 进人们的日常生活，成为许多人生活的一部分。
制作：李永明
总线型结构
总线型结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，
各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的
信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送
信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信
息一样，因此又称为广播式计算机网络。各节点在接
收信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地
说，802.11e是通过无线数据网实现语音通话功能的协议。该协议将是无线数据网与传统 移动通信网络进行竞争的强有力武器。
制作：李永明
(5) 802.11g：802.11g是802.11b在同一频段上的扩展。共有3个不重叠的传输 信道。它虽然同样运行于2.4GHz，但由于该标准中使用了与802.11a标准相同的 调制方式OFDM，使网络达到了54Mb/s的高传输速率。
网状拓扑结构
制作：李永明
在网状拓扑结构中，网络的每两台设备之间 均有点到点的链路连接，这种连接不经济， 只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这 种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高， 容错能力强。有时也称为分布式结构。
无线局域网
IEEE 802.11标准 无线组网设备 无线局域网的结构 安装无线网卡 组建对等无线网 用无线AP组网
各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短。 便于全网范围内的资源共享。 分布式网络的结构具有如下缺点： 连接线路所用电缆长，造价高。 网络管理软件复杂。 报文分组交换、路径选择、流向控制复杂。
树型结构
制作：李永明
树型拓扑可以看成是星型拓扑的扩展，它将原来用单独链 路直接连接的节点，通过多级处理主机分级连接，如图1.6 所示。在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接，信息交 换主要在上下节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不 进行数据交换，或者说，数据交换量小。树型拓扑网络适 用于汇集信息的应用要求。
计算机网络的分类标准很多。例如，按计算机网络的拓扑结构分类，按网络的交 换方式分类，按网络协议分类，按数据的传输方式分类等。但是，各种分类标准 只能从某一方面反映网络的特征。按网络覆盖的地理范围(距离)进行分类是最普 遍的分类方法，它能较好地反映网络的本质特征。依照这种方法，可把计算机网 络分为三类：局域网、广域网和城域网。
制作：李永明
1. 节点 所谓的节点即为网络单元，是网络系统中的各种数据处理设
备、数据通信控制设备和数据终端设备。常见的节点有服务 器、网络工作站、集线器和交换机等。 2. 链路 链路是两个节点间的连线，可分为两种：物理链路和逻辑链 路。前者指实际存在的通信连线，后者指在逻辑上起作用的 网络通路。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最 大信息量。 3. 通路 通路是指从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节 点和链路，即是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点 的链路。
制作：李永明
星型结构
星型拓扑结构是这样被定义的：网络中存在 一个中心节点，所有其他每一个节点都通过 点到点线路与此中心节点连接，任何两个节 点间的通信都要通过中心节点转发。按照这 个定义，共享介质方式的局域网中就不存在 星型拓扑。因为共享介质的含义是指，网络 中只要有一个节点发送数据，连接在此介质 上的所有其余节点都能同时接收到，不需要、 也不存在中间节点转发的问题。
(1) 802.11：定义了三种物理介质。 数据传输速率最大为2Mbit/s，波长在850μm~950μm之间的红外线。 运行在2.4GHz的ISM(工业、科学和医学)频带上的直接序列扩展频谱DSSS微波，最大数
据传输速率为2Mbit/s。 运行在2.4GHz的ISM(工业、科学和医学)频带上的频率跳动扩展频谱FHSS微波，最大数
(8) 802.11n：今年1月，IEEE在美国通过802.11n标准的草案，联合提案小组 以EWC(Enhanced Wireless Consortium)规格为基础架构，结合IEEE 802.11n Task Group的TGn Sync与WWiSE中的技术规格，建构出802.11n提 案。新的802.11n标准可以提供更高的连接速度，理论传输速度达到100Mb/s， 峰值速度达到140Mb/s，并且未来会提升到600Mb/s，而目前的802.11b和 802.11g的峰值带宽仅为11Mb/s和54Mb/s。
据传输速率为2Mbit/s。 (2) 802.11b：对802.11进行了改进，选用DSSS技术作为标准的扩展频谱技术，采用新
的调制方式，使得最大传输速率达到11Mbit/s。 (3) 802.11a：进一步将速率提高到54Mbit/s，采用的是频率为5GHz的ISM微波做传输
介质，与802.11b不兼容，是其最大的缺点。 (4) 802.11e：基于WLAN的QoS协议，通过该协议802.11a,b,g能够进行VoIP。也就是
址相符，相符则接收网上的信息。总线型网络拓扑结
构如图1.3所示。
PC
PC
PC
PC
PC
制作：李永明
总线型结构的网络特点如下： 结构简单，可扩充性好，当需要增加节点时，
只需要在总线上增加一个分支接口，便可与 分支节点相连，当总线负载不允许时还可以 扩充总线。 使用的电缆少，且安装容易。 使用的设备相对简单，可靠性高。 维护难，分支节点故障查找难。
(6) 802.11h：802.11a的扩展，目的是兼容其他5GHz频段的标准，如欧盟使 用的HyperLAN2。
(7) 802.11i：主要是克服802.11在安全性方面存在的不足，不像WEP，它是 一类基于AES加密算法的完整新型标准。在今年3月国际标准化组织(ISO)的投票 中，802.11i战胜我国的WAPI标准，确立了以此标准作为更安全无线协议的基础。
无线接入点
制作：李永明
无线接入点的英文名为Wireless Network Access Point，简称无线AP，其功能类似于 有线网络中的集线器，外形如图所示。
制作：李永明
IP地址与子网掩码
本小节具体介绍IP地址与子网掩码的结构和 意义，以便读者在组建局域网时对于IP地址 与子网掩码的相关设置能做到心中有数
有一条道路，故简化了路径选择的控制。 环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单。 由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环
中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的 响应时间延长。 环路是封闭的，不便于扩充。 可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪。 维护难，对分支节点故障定位较难。
无线பைடு நூலகம்网设备
无线网卡 无线接入点
制作：李永明
制作：李永明
用于组建无线局域网的硬件设备主要有无线 网卡和无线接入点(无线AP)。下面分别 介绍。
无线网卡
制作：李永明
无线网卡是无线局域网中最基本的硬件设备，它在 无线局域网中扮演着有线网络中网卡的角色，是用 户计算机进行网络连接必不可少的设备。无线网卡 主要有四种类型，即迅驰笔记本电脑内建的无线网 卡，笔记本使用的PCMCIA无线网卡、台式机使用 的PCI无线网卡和笔记本电脑与台式电脑都可以使 用的USB无线网卡，目前大部分中、高档笔记本电 脑本身就自带无线网卡，无需再添加外部无线网卡。
环型结构
制作：李永明
环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相
连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成
环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间
传输，信息从一个节点传到另一个节点。环型网络拓
扑结构图如图所示。
1
N+1
PC 2
PC 3
PC N
环型网
PC 4
PC
PC
制作：李永明
环型结构具有如下特点： 信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅
制作：李永明
制作：李永明
IEEE 802.11标准
无线局域网的主流技术有三种，即蓝牙、红外线与扩展频谱。其中红外线与扩展频谱技术 被国际电工无线电委员会IEEE选为无线局域网的标准，称为IEEE 802.11。802.11包括 802.11、802.11b、802.11a、802.11e、802.11g、802.11h、802.11i、802.11n等几个标 准。
网络标识号
主机标识号
制作：李永明
每个主机都有惟一的地址，这是通过IP协议来实现的。IP协 议要求在每次与IP网络建立连接时，每个主机都必须为这个 连接分配一个惟一的IP地址。此IP地址不但可以用来识别每 一个主机，而且也隐含着网际间的路径信息。实际上IP地址 是要配给计算机的网卡的，一台计算机可以有多块网卡，同 时也就可以有多个IP地址，一个网卡就是一个主机。IP地址 由32位二进制数组成，一般以4个十进制数字表示，每个数 字之间用点隔开。要使主机能连接到Internet，为避免IP地 址与其他网络冲突，必须向InterNIC组织申请一个网络标识 号，然后为网络上的每一台主机分配一个惟一的主机标识号， 这样网上的主机在Internet网上具有惟一的地址。国内用户 可以通过中国互联网络信息中心获得IP地址和域名。
制作：李永明
1. 局域网 局域网(LAN，Local Area Network)是一种在小区域内使用
的网络，其传送距离一般在几千米之内，最大距离不超过 10km。 2. 广域网 广域网(WAN，Wide Area Network)也叫远程网络，覆盖地 理范围比局域网要大得多，可从几十千米到几千千米。 3. 城域网 城域网(MAN，Metropolitan Area Network)是一种介于局 域网和广域网之间的高速网络，覆盖地理范围介于局域网和 广域网之间，一般为几千米到几十千米，传输速率一般在50 Mb/s左右，其用户多为需要在市内进行高速通信的较大单位 或公司等。
制作：李永明
分布式结构
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互 连起来的一种网络形式，分布式结构的网络具有如下优点：
由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障， 也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性。
网络中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输 速率高，但控制复杂。
制作：李永明
常用的网络拓扑结构
总线型结构 星型结构 环型结构 分布式结构 树型结构 网状拓扑结构
制作：李永明
拓扑结构这个名词来源于拓扑学，拓扑学 (Topology)是一种研究与大小、距离无关的 几何图形特性的方法。在计算机网络中通常 采用拓扑学的方法，分析网络单元彼此互连 的形状与其性能的关系，从而实现网络的最 佳布局。
制作：李永明
(1) IP地址
在TCP/IP网络中，IP地址用来标识源计算机及目标 计算机的地址。IP地址采用一种两级结构，一部分 表示主机所属的网络，另一部分代表主机本身，主 机必须位于特定的网络中，其基本组成如图所示。
基本的地址分配原则是，要为同一网络内的所有的 主机分配相同的网络标识符号，同一网络内的不同 主机必须分配不同的标识号，以区分主机。不同网 络内的每台主机必须具有不同的网络标识号，但是 可以具有相同的主机标识号。
第一章 网络基础知识
授课：李永明
制作：李永明
1.1 局域网简介
从20世纪60年代末期的ARPANET(阿帕网)，到80年代中期的NSFNET，再到今 天的Internet(因特网)，计算机网络技术正以当初人们意想不到的惊人速度向前 发展。
计算机网络的迅猛发展，使世界范围内的信息及通信变得更加方便、快捷，任何 人都无法忽视其存在。其友好的图形界面更让所有想要接触它的人只需操纵鼠标 就可以轻松地浏览世界各地的信息。计算机网络正以其强大的魅力席卷全球，走 进人们的日常生活，成为许多人生活的一部分。
制作：李永明
总线型结构
总线型结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上，
各工作站地位平等，无中心节点控制，公用总线上的
信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送
信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信
息一样，因此又称为广播式计算机网络。各节点在接
收信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地
说，802.11e是通过无线数据网实现语音通话功能的协议。该协议将是无线数据网与传统 移动通信网络进行竞争的强有力武器。
制作：李永明
(5) 802.11g：802.11g是802.11b在同一频段上的扩展。共有3个不重叠的传输 信道。它虽然同样运行于2.4GHz，但由于该标准中使用了与802.11a标准相同的 调制方式OFDM，使网络达到了54Mb/s的高传输速率。
网状拓扑结构
制作：李永明
在网状拓扑结构中，网络的每两台设备之间 均有点到点的链路连接，这种连接不经济， 只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这 种方法。它的安装也复杂，但系统可靠性高， 容错能力强。有时也称为分布式结构。
无线局域网
IEEE 802.11标准 无线组网设备 无线局域网的结构 安装无线网卡 组建对等无线网 用无线AP组网
各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短。 便于全网范围内的资源共享。 分布式网络的结构具有如下缺点： 连接线路所用电缆长，造价高。 网络管理软件复杂。 报文分组交换、路径选择、流向控制复杂。
树型结构
制作：李永明
树型拓扑可以看成是星型拓扑的扩展，它将原来用单独链 路直接连接的节点，通过多级处理主机分级连接，如图1.6 所示。在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接，信息交 换主要在上下节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不 进行数据交换，或者说，数据交换量小。树型拓扑网络适 用于汇集信息的应用要求。
计算机网络的分类标准很多。例如，按计算机网络的拓扑结构分类，按网络的交 换方式分类，按网络协议分类，按数据的传输方式分类等。但是，各种分类标准 只能从某一方面反映网络的特征。按网络覆盖的地理范围(距离)进行分类是最普 遍的分类方法，它能较好地反映网络的本质特征。依照这种方法，可把计算机网 络分为三类：局域网、广域网和城域网。
制作：李永明
1. 节点 所谓的节点即为网络单元，是网络系统中的各种数据处理设
备、数据通信控制设备和数据终端设备。常见的节点有服务 器、网络工作站、集线器和交换机等。 2. 链路 链路是两个节点间的连线，可分为两种：物理链路和逻辑链 路。前者指实际存在的通信连线，后者指在逻辑上起作用的 网络通路。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最 大信息量。 3. 通路 通路是指从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节 点和链路，即是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点 的链路。
制作：李永明
星型结构
星型拓扑结构是这样被定义的：网络中存在 一个中心节点，所有其他每一个节点都通过 点到点线路与此中心节点连接，任何两个节 点间的通信都要通过中心节点转发。按照这 个定义，共享介质方式的局域网中就不存在 星型拓扑。因为共享介质的含义是指，网络 中只要有一个节点发送数据，连接在此介质 上的所有其余节点都能同时接收到，不需要、 也不存在中间节点转发的问题。
(1) 802.11：定义了三种物理介质。 数据传输速率最大为2Mbit/s，波长在850μm~950μm之间的红外线。 运行在2.4GHz的ISM(工业、科学和医学)频带上的直接序列扩展频谱DSSS微波，最大数
据传输速率为2Mbit/s。 运行在2.4GHz的ISM(工业、科学和医学)频带上的频率跳动扩展频谱FHSS微波，最大数
(8) 802.11n：今年1月，IEEE在美国通过802.11n标准的草案，联合提案小组 以EWC(Enhanced Wireless Consortium)规格为基础架构，结合IEEE 802.11n Task Group的TGn Sync与WWiSE中的技术规格，建构出802.11n提 案。新的802.11n标准可以提供更高的连接速度，理论传输速度达到100Mb/s， 峰值速度达到140Mb/s，并且未来会提升到600Mb/s，而目前的802.11b和 802.11g的峰值带宽仅为11Mb/s和54Mb/s。
据传输速率为2Mbit/s。 (2) 802.11b：对802.11进行了改进，选用DSSS技术作为标准的扩展频谱技术，采用新
的调制方式，使得最大传输速率达到11Mbit/s。 (3) 802.11a：进一步将速率提高到54Mbit/s，采用的是频率为5GHz的ISM微波做传输
介质，与802.11b不兼容，是其最大的缺点。 (4) 802.11e：基于WLAN的QoS协议，通过该协议802.11a,b,g能够进行VoIP。也就是
址相符，相符则接收网上的信息。总线型网络拓扑结
构如图1.3所示。
PC
PC
PC
PC
PC
制作：李永明
总线型结构的网络特点如下： 结构简单，可扩充性好，当需要增加节点时，
只需要在总线上增加一个分支接口，便可与 分支节点相连，当总线负载不允许时还可以 扩充总线。 使用的电缆少，且安装容易。 使用的设备相对简单，可靠性高。 维护难，分支节点故障查找难。
(6) 802.11h：802.11a的扩展，目的是兼容其他5GHz频段的标准，如欧盟使 用的HyperLAN2。
(7) 802.11i：主要是克服802.11在安全性方面存在的不足，不像WEP，它是 一类基于AES加密算法的完整新型标准。在今年3月国际标准化组织(ISO)的投票 中，802.11i战胜我国的WAPI标准，确立了以此标准作为更安全无线协议的基础。