计算机网络建设施工与管理第一章 计算机网络基础知识
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对计算机网络的要求主要有:资源共享、高可靠 性、可伸缩性、分布式处理、提供强大的通信手段。
计算机网络的分类
一、按网络规模分类 计算机网络按其分布范围的大小， 可分为:
局域网LAN（Local Area Network） 城域网MAN(Metropolitan Area Network) 广域网WAN（Wide Area Network）
80
110 139 161
HTTP
POP3 NetBIOS-SS SNMP
TCP和UDP
TCP T C P 和U D P UDP
H T T P服务
邮局协议3 NetBIOS 会话服务 简单网络管理协议
5、会话层
(Session Layer)
会话层允许不同的主机上各种进程间进行会话。传输层是主 机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。会话层组织和同 步进程间的对话，并管理对话。
网络层与局域网和广域网中所涉及内容的对应关系 如下图所示。
网络层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
补充:为什么要有网络层?
世界上除了以太帧外，还有其他类型的帧，它们 的帧结构、地址构成方法等都不一样，因此，以太帧 就不能直接在令牌环网上传输，这就需要一种能在不 同的网上都能传输的数据包，从而实现不同的网之间 能交换数据。 这种情形与不同的国家之间收发信件很相似。 在中国国内相互通信，只要用中文按中国的习惯 在信封上写上通信地址；而在西班牙国内相互通信， 则要用西班牙文按西班牙的习惯在信封上写上通信地 址。前一封信在中国邮递没有问题，而后一封信在西 班牙邮递也没有问题，这时候可以认为中国和西班牙 是两种不同帧结构的局域网，只要信件不越过这两个 局域网的边界，通信就没有问题。
第一章 计算机网络 基础知识
本章介绍计算机网络的一些基本概念， 主要包括计算机网络的分类，以太网的工 作原理，网络协议等知识。
如何才能学好计算机网络技术
要多动手: 要学习并掌握计算机网络技术，就要多动手， 亲自试一试。
要多请教: 尽可能地向熟悉技术的人员请教，有时看别人 做一遍，胜过自己看半天的书。有条件的还要参加一些网 络学习班，以便对有关知识进行系统的学习。 常出去看看: 对于一些网络业余爱好者，可能没有书中所 介绍的某些设备,你可以到电脑市场上看一看，尤其是到 网络经销的柜台去看一看，会有许多收获。
双机互联网线(交叉 双绞线) 服务器 (可用普通PC 机代替)
客户机
在这样简单的网络上，你可 以完成许多重要的实验
什么是计算机网络
计算机网络是用通信线路和网络连接设备，将 分散在不同地点的多台计算机系统互相连接，按照 网络协议进行数据通信、实现资源共享，为网络用 户提供各种应用服务的信息系统。
4、传输层(Transport Layer)
传输层为第4层，它为上级用户提供端到端的透明、优 化的数据传输服务，即高层用户可以利用传输层的服务直 接进行端到端的数据传输。传输层还要处理端到端的差错 控制和流量控制问题。在 Internet TCP/IP 协议簇中， TCP 和UDP是传输层的两个协议（如下图所示）。
⑤ 按信息的交换方式来分：电路交换网、报文交换网和报文分组 交换网。
网络协议及有关概念
一、开放系统互联模型——OSI
为了在国际上有一个通用的网络体系结构标准， 1980年国际标准化组织ISO公布了开放系统互联参考模 型（Open System Interconnection Reference Model， 缩写为OSI/RM），简称OSI模型。它将数据从一个站点 到另一个站点的工作分割成7个不同的任务，这些任务 按层管理，这就是著名的OSI七层模型。
四、其他分类方法
① 按传输介质分可分为:同轴电缆网、双绞线网(局域网 中最常用 ) 、光纤网 ( 常用于校园网主干线路 ) 和无线 网（在下面的章节有介绍）。 ② 按传输技术分可分为:广播式网络(例:以太局域网中用)、点 到点网络(例:广域网的路由器之间就是点对到点传输)。 ③ 按所使用的协议分可分为:TCP/IP网、X.25网、ATM网和 FDDI网等。 ④ 按使用单位分有:企业网(Intranet)、校园网、政府网、 教育科研网等。
2、数据链路层 (Data link Layer)
2、数据链路层 (Data link Layer)
2、数据链路层 (Data link Layer)
在局域网中，最典型的帧是在以太网上所用的以太帧。在广域 网中常见的帧有HDLC和帧中继（Frame Relay）等。
数据链路层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
在传输层有TCP和UDP
在传输层，有两个重要的概念 —— 套接字 和 端口 号。 套接字是分配给某运行在主机上特定进程的逻辑地址。 它形成主机和客户机之间的虚拟连接。 计算机上既然有了IP 地址，为什么还要有端口号 呢？
这是因为在一台计算机上，可能要提供几个不同的网络服务（称 网络多任务），如FTP、WWW等，如果光有IP地址，就不能区分 从外部连接到计算机上的服务请求，究竟是要这台服务器提供哪 种服务。端口号可以区分同一台计算机上的不同的网络服务.
应用层和表示层
二、TCP/IP协议
TCP/IP是“传输控制协议/网际互联协议” 的简称，是因特网的基本协议，学习计算机网 络的原理,很大程度上就是学习TCP/IP协议。 事实上，TCP/IP是一组协议（如TCP协议、 UDP协议、ARP协议、ICMP协议、FTP协议、 DNS协议等），所以又称TCP/IP协议簇或 TCP/IP协议栈（IP protocol stack）。但在这 一系列的协议中，最重要的是TCP协议和IP协 议，为称呼方便，将这一系列协议称作 TCP/IP协议。
数据链路层是第2层，在数据链路层，将一 些需要传送的信息位组合成为帧（Frame），以 便送到物理层传输。 帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原 始数据，还包括发送方和接收方的网络地址以 及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发 送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错 到达。
2、数据链路层 (Data link Layer)
网卡
1、物理层(Physical Layer)
例:当把你办公室里的一台计算机中插入一块网卡，然后 用一根双绞线（级联线）与另外一台计算机的网卡相 连时，我们就说这两台计算机之间的网卡和导线就是 物理层。
物理层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
2、数据链路层 (Data link Layer)
补充:为什么要有网络层?
先用一个世界通用的语言（如英文）信封 包好信件，并用英文写好地址，再将其装入 一个中国信封中，并在中文信封上写好中文 地址，然后投送，如图所示。
信件在国际间邮递的一种方案（非真实一种情况）
补充:为什么要有网络层?
当中国境内某人将信件发往中国海关时，由中国海 关人员将用中文写的外部信封拆毁，（但其内部的 英文信封不要拆开），海关人员根据英文信封的通 信地址，再用西班牙文写一个信封，将英文信封 （内部还有信件内容）放入用西班牙语写的一个信 封中，进入西班牙境内，信件可以在西班牙邮递。 当信件邮到西班牙海关时，由西班牙海关人员将外 部信封拆毁，海关人员根据英文信封的通信地址， 再用葡萄牙语写一个信封，将英文信封（内部还有 信件内容）放入用葡萄牙文写的一个信封中，进入 葡萄牙境内，信件可以在葡萄牙邮递到信件的接收 者。这种用英文信封上写的地址就相当于计算机网 络的网络层上的逻辑地址,即IP地址。
三、按网络中的每台计算机的地位是否平等分类
按网络中的每台计算机的地位是否 平等，可以分为: 对等网络（ Peer to Peer Network ）
客 户 机 ／ 服 务 器 网 络 （ Client/Server Network ） 两 类 。
对等网络
在对等网络中，相连的机器之间彼此处于 同等地位，没有主从之分。网络上的每台 计算机既可以向其它的计算机提供共享的 资源，同时，它又可以从网络上的另外的 计算机上获得共享的资源。 例如: 两台PC机中都安装了Windows 98, 任何一台计算机都可以将文件夹共享出来, 在另外一台计算机上通过网上邻居对共享 的文件进行操作.
3、网络层 (Network Layer) 网络层是 OSI 模型的第 3 层，其主要 功能是提供逻辑地址 ,用于路由器的路径 选择。即：将要传送的数据，变成不同 的帧都能认识的数据包。在这些数据包 上有逻辑地址，即网络主机逻辑地址， 在网络层上还要将网络地址翻译成对应 的物理地址，并决定如何将数据从发送 方路由(Routing)到接收方。 网络层可以使信息在不同的通信子网 中进行路由选择、阻塞控制、网络互连 等。
OSI/RM参考模型
1、物理层(Physical Layer) 物理层是第 1 层，其作用是在物理媒体上传 输信息的比特流. 物理层协议主要规定了计算机或端系统与 通信设备之间在机械、电器、功能和规程等4个 方面的接口。
规程方 机械方 机械方 电器方 面 : 规 面 面 : : 规 规 定插座 定插座 定插座 上每个 的用途 尺寸等 每个针 针上信 上的电 等 号传输 压等 的先后 顺序等
客户机／服务器网络
在客户机／服务器网络中，服务器用来专 门向外提供资源，而客户机（又称工作站） 则一般只用来使用服务器的资源。也就是 说，共享数据全部都集中存放在服务器上。 客户机／服务器网络提供了更好的运行性 能并且可靠性也有所提高。 例如:Web服务器与上网浏览的客户机之间 就是典型的客户机／服务器网络.
会话层
6、表示层和应用层
表示层(Presentation Layer)为上层用户提供 共同需要的语法表示。对于描述信息的数据类型和数 据结构，不同的机器采用不同的编码方法来表示。表 示层采用标准的编码方式表示形式，并把计算机内部 的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式， 让采用不同编码的计算机通信交换后能相互理解。数 据压缩和加密也是表示层的功能。 应用层(Application Layer)是第7层。应用层 与用户使用的软件（如文字处理程序、 IE 浏览器）进 行交互。网络环境下不同主机间的文件传送、访问和 管理，网络环境下传送标准电子邮件的文字处理系统， 便于不同类型终端和不同类型软件之间通过网络相互 访问的虚拟终端协议等都属于应用层的范畴。
网络为什么要分层呢
网络为什么要分层呢
பைடு நூலகம்
分层的好处是： (1)分工明确、各司其职:在上图中，经理确定价格的数量 等内容，用计算机网络的术语就是应用层按“应用层的协 议”工作。秘书按经理的要求，用标准文书的格式写信或 读信，并与邮局打交道，用计算机网络的术语就是按“表 示层、会话层和传输层协议”工作。而邮局A2和B2则保 证邮件可靠、快速将邮件从秘书A1传到B1，用计算机网络 的术语就是按“网络层、数据链路层和物理层协议”工作。 (2)引入竟争,降低成本:如果经理希望更换秘书A1，只需聘 用一个懂秘书工作的人A1a去完成A1的工作就可以了。在 计算机网络中，这就是允许不同的网络软、硬件厂家按协 议要求生产与某一层功能兼容的产品，由用户选用，这就 可以引入市场竞争机制，从而降低网络产品成本。
ECHO FTP
所使用协议
T C P 和U D P TCP
功能
Echo(回声) 文件传输-控制
23
25 49 53 69 79
TELNET
SMTP LOGIN DNS TFTP FINGER
TCP
TCP TCP T C P 和U D P UDP UDP
远程登录
简单邮件传输协议 登录主机协议 域名服务器 重要的文件传输协议 F i n g e r服务
事实上LAN与WAN在原理上也有许 多不同，不仅仅是距离问题。
HUB
最简单的局域网(LAN)
计算机1
外地网
计算机2
HUB1
路由器1
从原理上说,可把广域网理解为 :用路由器将二个或两个以上 的局域网连接起来的网络
路由器2
本地网
HUB2
计算机3
计算机4
最简单的广域网(WAN)
二、按照拓扑结构分类
网络的基本拓扑结构
端口号是一个小于65535的数，端口号表示方法是 在 IP 地址后面，给出“：”，再在“：”之后给出用 十进制数字表示的端口号 例如，有一台 WWW 服务器的 套接字地址为 27.120.151.82:80 ，在这一串数字中， 80就是其端口号。
常见的T C P ／I P 端口号
端口号
7 21
进程名称
计算机网络的分类
一、按网络规模分类 计算机网络按其分布范围的大小， 可分为:
局域网LAN（Local Area Network） 城域网MAN(Metropolitan Area Network) 广域网WAN（Wide Area Network）
80
110 139 161
HTTP
POP3 NetBIOS-SS SNMP
TCP和UDP
TCP T C P 和U D P UDP
H T T P服务
邮局协议3 NetBIOS 会话服务 简单网络管理协议
5、会话层
(Session Layer)
会话层允许不同的主机上各种进程间进行会话。传输层是主 机的层次，而会话层是进程到进程之间的层次。会话层组织和同 步进程间的对话，并管理对话。
网络层与局域网和广域网中所涉及内容的对应关系 如下图所示。
网络层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
补充:为什么要有网络层?
世界上除了以太帧外，还有其他类型的帧，它们 的帧结构、地址构成方法等都不一样，因此，以太帧 就不能直接在令牌环网上传输，这就需要一种能在不 同的网上都能传输的数据包，从而实现不同的网之间 能交换数据。 这种情形与不同的国家之间收发信件很相似。 在中国国内相互通信，只要用中文按中国的习惯 在信封上写上通信地址；而在西班牙国内相互通信， 则要用西班牙文按西班牙的习惯在信封上写上通信地 址。前一封信在中国邮递没有问题，而后一封信在西 班牙邮递也没有问题，这时候可以认为中国和西班牙 是两种不同帧结构的局域网，只要信件不越过这两个 局域网的边界，通信就没有问题。
第一章 计算机网络 基础知识
本章介绍计算机网络的一些基本概念， 主要包括计算机网络的分类，以太网的工 作原理，网络协议等知识。
如何才能学好计算机网络技术
要多动手: 要学习并掌握计算机网络技术，就要多动手， 亲自试一试。
要多请教: 尽可能地向熟悉技术的人员请教，有时看别人 做一遍，胜过自己看半天的书。有条件的还要参加一些网 络学习班，以便对有关知识进行系统的学习。 常出去看看: 对于一些网络业余爱好者，可能没有书中所 介绍的某些设备,你可以到电脑市场上看一看，尤其是到 网络经销的柜台去看一看，会有许多收获。
双机互联网线(交叉 双绞线) 服务器 (可用普通PC 机代替)
客户机
在这样简单的网络上，你可 以完成许多重要的实验
什么是计算机网络
计算机网络是用通信线路和网络连接设备，将 分散在不同地点的多台计算机系统互相连接，按照 网络协议进行数据通信、实现资源共享，为网络用 户提供各种应用服务的信息系统。
4、传输层(Transport Layer)
传输层为第4层，它为上级用户提供端到端的透明、优 化的数据传输服务，即高层用户可以利用传输层的服务直 接进行端到端的数据传输。传输层还要处理端到端的差错 控制和流量控制问题。在 Internet TCP/IP 协议簇中， TCP 和UDP是传输层的两个协议（如下图所示）。
⑤ 按信息的交换方式来分：电路交换网、报文交换网和报文分组 交换网。
网络协议及有关概念
一、开放系统互联模型——OSI
为了在国际上有一个通用的网络体系结构标准， 1980年国际标准化组织ISO公布了开放系统互联参考模 型（Open System Interconnection Reference Model， 缩写为OSI/RM），简称OSI模型。它将数据从一个站点 到另一个站点的工作分割成7个不同的任务，这些任务 按层管理，这就是著名的OSI七层模型。
四、其他分类方法
① 按传输介质分可分为:同轴电缆网、双绞线网(局域网 中最常用 ) 、光纤网 ( 常用于校园网主干线路 ) 和无线 网（在下面的章节有介绍）。 ② 按传输技术分可分为:广播式网络(例:以太局域网中用)、点 到点网络(例:广域网的路由器之间就是点对到点传输)。 ③ 按所使用的协议分可分为:TCP/IP网、X.25网、ATM网和 FDDI网等。 ④ 按使用单位分有:企业网(Intranet)、校园网、政府网、 教育科研网等。
2、数据链路层 (Data link Layer)
2、数据链路层 (Data link Layer)
2、数据链路层 (Data link Layer)
在局域网中，最典型的帧是在以太网上所用的以太帧。在广域 网中常见的帧有HDLC和帧中继（Frame Relay）等。
数据链路层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
在传输层有TCP和UDP
在传输层，有两个重要的概念 —— 套接字 和 端口 号。 套接字是分配给某运行在主机上特定进程的逻辑地址。 它形成主机和客户机之间的虚拟连接。 计算机上既然有了IP 地址，为什么还要有端口号 呢？
这是因为在一台计算机上，可能要提供几个不同的网络服务（称 网络多任务），如FTP、WWW等，如果光有IP地址，就不能区分 从外部连接到计算机上的服务请求，究竟是要这台服务器提供哪 种服务。端口号可以区分同一台计算机上的不同的网络服务.
应用层和表示层
二、TCP/IP协议
TCP/IP是“传输控制协议/网际互联协议” 的简称，是因特网的基本协议，学习计算机网 络的原理,很大程度上就是学习TCP/IP协议。 事实上，TCP/IP是一组协议（如TCP协议、 UDP协议、ARP协议、ICMP协议、FTP协议、 DNS协议等），所以又称TCP/IP协议簇或 TCP/IP协议栈（IP protocol stack）。但在这 一系列的协议中，最重要的是TCP协议和IP协 议，为称呼方便，将这一系列协议称作 TCP/IP协议。
数据链路层是第2层，在数据链路层，将一 些需要传送的信息位组合成为帧（Frame），以 便送到物理层传输。 帧是用来移动数据的结构包，它不仅包括原 始数据，还包括发送方和接收方的网络地址以 及纠错和控制信息。其中的地址确定了帧将发 送到何处，而纠错和控制信息则确保帧无差错 到达。
2、数据链路层 (Data link Layer)
网卡
1、物理层(Physical Layer)
例:当把你办公室里的一台计算机中插入一块网卡，然后 用一根双绞线（级联线）与另外一台计算机的网卡相 连时，我们就说这两台计算机之间的网卡和导线就是 物理层。
物理层与局域网和广域网中所涉及的内容对应关系
2、数据链路层 (Data link Layer)
补充:为什么要有网络层?
先用一个世界通用的语言（如英文）信封 包好信件，并用英文写好地址，再将其装入 一个中国信封中，并在中文信封上写好中文 地址，然后投送，如图所示。
信件在国际间邮递的一种方案（非真实一种情况）
补充:为什么要有网络层?
当中国境内某人将信件发往中国海关时，由中国海 关人员将用中文写的外部信封拆毁，（但其内部的 英文信封不要拆开），海关人员根据英文信封的通 信地址，再用西班牙文写一个信封，将英文信封 （内部还有信件内容）放入用西班牙语写的一个信 封中，进入西班牙境内，信件可以在西班牙邮递。 当信件邮到西班牙海关时，由西班牙海关人员将外 部信封拆毁，海关人员根据英文信封的通信地址， 再用葡萄牙语写一个信封，将英文信封（内部还有 信件内容）放入用葡萄牙文写的一个信封中，进入 葡萄牙境内，信件可以在葡萄牙邮递到信件的接收 者。这种用英文信封上写的地址就相当于计算机网 络的网络层上的逻辑地址,即IP地址。
三、按网络中的每台计算机的地位是否平等分类
按网络中的每台计算机的地位是否 平等，可以分为: 对等网络（ Peer to Peer Network ）
客 户 机 ／ 服 务 器 网 络 （ Client/Server Network ） 两 类 。
对等网络
在对等网络中，相连的机器之间彼此处于 同等地位，没有主从之分。网络上的每台 计算机既可以向其它的计算机提供共享的 资源，同时，它又可以从网络上的另外的 计算机上获得共享的资源。 例如: 两台PC机中都安装了Windows 98, 任何一台计算机都可以将文件夹共享出来, 在另外一台计算机上通过网上邻居对共享 的文件进行操作.
3、网络层 (Network Layer) 网络层是 OSI 模型的第 3 层，其主要 功能是提供逻辑地址 ,用于路由器的路径 选择。即：将要传送的数据，变成不同 的帧都能认识的数据包。在这些数据包 上有逻辑地址，即网络主机逻辑地址， 在网络层上还要将网络地址翻译成对应 的物理地址，并决定如何将数据从发送 方路由(Routing)到接收方。 网络层可以使信息在不同的通信子网 中进行路由选择、阻塞控制、网络互连 等。
OSI/RM参考模型
1、物理层(Physical Layer) 物理层是第 1 层，其作用是在物理媒体上传 输信息的比特流. 物理层协议主要规定了计算机或端系统与 通信设备之间在机械、电器、功能和规程等4个 方面的接口。
规程方 机械方 机械方 电器方 面 : 规 面 面 : : 规 规 定插座 定插座 定插座 上每个 的用途 尺寸等 每个针 针上信 上的电 等 号传输 压等 的先后 顺序等
客户机／服务器网络
在客户机／服务器网络中，服务器用来专 门向外提供资源，而客户机（又称工作站） 则一般只用来使用服务器的资源。也就是 说，共享数据全部都集中存放在服务器上。 客户机／服务器网络提供了更好的运行性 能并且可靠性也有所提高。 例如:Web服务器与上网浏览的客户机之间 就是典型的客户机／服务器网络.
会话层
6、表示层和应用层
表示层(Presentation Layer)为上层用户提供 共同需要的语法表示。对于描述信息的数据类型和数 据结构，不同的机器采用不同的编码方法来表示。表 示层采用标准的编码方式表示形式，并把计算机内部 的表示形式转换成网络通信中采用的标准表示形式， 让采用不同编码的计算机通信交换后能相互理解。数 据压缩和加密也是表示层的功能。 应用层(Application Layer)是第7层。应用层 与用户使用的软件（如文字处理程序、 IE 浏览器）进 行交互。网络环境下不同主机间的文件传送、访问和 管理，网络环境下传送标准电子邮件的文字处理系统， 便于不同类型终端和不同类型软件之间通过网络相互 访问的虚拟终端协议等都属于应用层的范畴。
网络为什么要分层呢
网络为什么要分层呢
பைடு நூலகம்
分层的好处是： (1)分工明确、各司其职:在上图中，经理确定价格的数量 等内容，用计算机网络的术语就是应用层按“应用层的协 议”工作。秘书按经理的要求，用标准文书的格式写信或 读信，并与邮局打交道，用计算机网络的术语就是按“表 示层、会话层和传输层协议”工作。而邮局A2和B2则保 证邮件可靠、快速将邮件从秘书A1传到B1，用计算机网络 的术语就是按“网络层、数据链路层和物理层协议”工作。 (2)引入竟争,降低成本:如果经理希望更换秘书A1，只需聘 用一个懂秘书工作的人A1a去完成A1的工作就可以了。在 计算机网络中，这就是允许不同的网络软、硬件厂家按协 议要求生产与某一层功能兼容的产品，由用户选用，这就 可以引入市场竞争机制，从而降低网络产品成本。
ECHO FTP
所使用协议
T C P 和U D P TCP
功能
Echo(回声) 文件传输-控制
23
25 49 53 69 79
TELNET
SMTP LOGIN DNS TFTP FINGER
TCP
TCP TCP T C P 和U D P UDP UDP
远程登录
简单邮件传输协议 登录主机协议 域名服务器 重要的文件传输协议 F i n g e r服务
事实上LAN与WAN在原理上也有许 多不同，不仅仅是距离问题。
HUB
最简单的局域网(LAN)
计算机1
外地网
计算机2
HUB1
路由器1
从原理上说,可把广域网理解为 :用路由器将二个或两个以上 的局域网连接起来的网络
路由器2
本地网
HUB2
计算机3
计算机4
最简单的广域网(WAN)
二、按照拓扑结构分类
网络的基本拓扑结构
端口号是一个小于65535的数，端口号表示方法是 在 IP 地址后面，给出“：”，再在“：”之后给出用 十进制数字表示的端口号 例如，有一台 WWW 服务器的 套接字地址为 27.120.151.82:80 ，在这一串数字中， 80就是其端口号。
常见的T C P ／I P 端口号
端口号
7 21
进程名称