1、 课时 1:计算机网络简介1.1 什么是计算机网络计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部 设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议 的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。简单地说，计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。计算机网络通俗地讲就是由多台计算机（或其它计算机网络设备）通过传输介质和软件物理（或逻辑）连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括：计算机、网络操作系统、传输介质（可以是有形的，也可以是无形的）以及相应的应用软件四部分。1.2 计算机网络的拓扑结构当我们组建计算机
2、我网络时，要考虑网络的布线方式，这也就涉及到了网络拓扑结构的内容。网络拓扑结构指网路中计算机线缆，以及其他组件的物理布局。局域网常用的拓朴结构有：总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构。拓扑结构影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等许多方面，是决定局域网性能优劣的重要因素之一。1、总线型拓扑结构总线型拓扑结构是指：网络上的所有计算机都通过一条电缆相互连接起来总线上的通信：在总线上，任何一台计算机在发送信息时，其他计算机必须等待。而且计算机发送的信息会沿着总线向两端扩散，从而使网络中所有计算机都会收到这个信息，但是否接收，还取决于信息的目标地址是否与网络主机地址相一致，若一致，则接受；
3、若不一致，则不接收。信号反射和终结器：在总线型网络中，信号会沿着网线发送到整个网络。当信号到达线缆的端点时，将产生反射信号，这种发射信号会与后续信号发送冲突，从而使通信中断。为了防止通信中断，必须在线缆的两端安装终结器，以吸收端点信号，防止信号反弹。特点：其中不需要插入任何其他的连接设备。网络中任何一台计算机发送的信号都沿一条共同的总线传播，而且能被其他所有计算机接收。有时又称这种网络结构为点对点拓朴结构。优点：连接简单、易于安装、成本费用低缺点： 传送数据的速度缓慢：共享一条电缆，只能有其中一台计算机发送信息，其他接收。 维护困难：因为网络一旦出现断点，整个网络将瘫痪，而且故障点很难查找。2
4、、星型拓扑结构：每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。中心节点控制全网的通信，任何两台计算机之间的通信都要通过中心节点来转接。因些中心节点是网络的瓶颈，这种拓朴结构又称为集中控制式网络结构，这种拓扑结构是目前使用最普遍的拓扑结构，处于中心的网络设备跨越式集线器（Hub）也可以是交换机。优点：结构简单、便于维护和管理，因为当中某台计算机或头条线缆出现问题时，不会影响其他计算机的正常通信，维护比较容易。缺点：通信线路专用，电缆成本高；中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会导致网络的瘫痪。3、环型拓扑结构：环型拓扑结构是以一个共享的环型信道连接所有设备，称为令牌环。在环型拓扑中，信
5、号会沿着环型信道按一个方向传播，并通过每台计算机。而且，每台计算机会对信号进行放大后，传给下一台计算机。同时，在网络中有一种特殊的信号称为令牌。令牌按顺时针方向传输。当某台计算机要发送信息时，必须先捕获令牌，再发送信息。发送信息后在释放令牌。环型结构有两种类型，即单环结构和双环结构。令牌环（Token Ring）是单环结构的典型代表，光纤分布式数据接口（FDDI）是双环结构的典型代表。环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用户相连。优点：电缆长度短：环型拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似，但比星型拓扑结构要短得多。增加或减少工作站时，仅需简单地连接。可使用光纤；它的传输速度很高
6、，十分适用一环型拓扑的单向传输。传输信息的时间是固定的，从而便于实时控制。缺点：节点过多时,影响传输效率。环某处断开会导致整个系统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。检测故障困难：因为不是集中控制，故障检测需在网个各个节点进行，故障的检测就不很容易。4、树型拓扑结构树型结构是星型结构的扩展，它由根结点和分支结点所构成，如图所示。优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。缺点：对根结点的依赖性大，一旦根结点出现故障，将导致全网不能工作；电缆成本高。5、网状结构与混合型结构网状结构是指将各网络结点与通信线路连接成不规则的形状，每个结点至少与其他两个结点相连，或者说每个结点至少有两条链路与其他结点
7、相连，如图（a）所示。大型互联网一般都采用这种结构，如我国的教育科研网 CERNET（b）、Internet 的主干网都采用网状结构。（a）网状拓扑结构（b）CERNET 主干网拓扑结构优点：可靠性高；因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性能，但路径选择比较复杂。缺点：结构复杂，不易管理和维护；线路成本高；适用于大型广域网。混合型结构是由以上几种拓扑结构混合而成的，如环星型结构，它是令牌环网和 FDDI 网常用的结构。再如总线型和星型的混合结构等。1.3 计算机网络的分类 由于计算机网络自身的特点，其分类方法有多种。根据不同的分类原则，可以得到不同类型的计算机
8、网络。 131 按覆盖范围分类 按网络所覆盖的地理范围的不同，计算机网络可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）、广域网（WAN）。1、局域网（Local Area Network，LAN）局域网是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几千米之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群、一个校园或一个企业的计算机网络。局域网主要用于实现短距离的资源共享。如图所示的是一个由几台计算机和打印机组成的典型局域网。局域网的特点是分布距离近、传输速率高、数据传输可靠等。2、 城域网（Wide Area Network，WAN） 城域网是一
9、种大型的 LAN，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米，城域网的覆盖范围在一个城市内，它将位于一个城市之内不同地点的多个计算机局域网连接起来实现资源共享。城域网所使用的通信设备和网络设备的功能要求比局域网高，以便有效地覆盖整个城市的地理范围。一般在一个大型城市中，城域网可以将多个学校、企事业单位、公司和医院的局域网连接起来共享资源。如图所示的是不同建筑物内的局域网组成的城域网。 3、广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。由于远距离数据传输的带宽有限，因此广域网的数据传输速率比局域网要慢得多
10、。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球。因特网（Internet）是广域网的一种，但它不是一种具体独立性的网络，它将同类或不同类的物理网络（局域网、广域网与城域网）互联，并通过高层协议实现不同类网络间的通信。如图所示的是一个简单的广域网。 按照网络中计算机所处的地位的不同，可以将计算机网络分为对等网和基于客服机、服务器模式的网络。对等网：在对等网中，所有的计算机的地位是平等的，没有专用的服务器。每台计算机即作为服务器，又作为客户机；即为别人提供服务，也从别人那里获得服务。由于对等网没有专用的服务器，所以在管理对等网时，只能分别管理，不能统一管理，管理起来很不方便。对等网一般应用于计算机较
11、少、安全不高的小型局域网。基于客户机/服务器模式的网络：在这种网络中，两种角色的计算机，一种是服务器，一种是客服机。服务器：服务器一方面负责保存网络的配置信息，另一方面也负责为客户机提供各种各样的服务。因为整个网络的关键配置都保存在服务器中，所以管理员在管理网络时只需要修改服务器的配置，就可以实现对整个网络的管理了。同时，客户机需要获得某种服务时，会向服务器发送请求，服务器接到请求后，会向客户机提供相应服务。服务器的种类很多，有邮件服务器、Web 服务器、目录服务器等，不同的服务器可以为客户提供不同的服务。我们在构建网络时，一般选择配置较好的计算机，在其上安装相关服务，它就成了服务器。客户机：
12、主要用于向服务器发送请求，获得相关服务。如客户机向打印服务器请求打印服务，向 Web 服务器请求 Web 页面等。132 按传播方式分类如果按照传播方式不同，可将计算机网络分为“广播网络”和“点-点网络”两大类。1、广播式网络广播式网络是指网络中的计算机或者设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任一结点发出的数据信息。目前，在广播式网络中的传输方式有 3 种：单播：采用一对一的发送形式将数据发送给网络所有目的节点。组播：采用一对一组的发送形式,将数据发送给网络中的某一组主机。 广播：采用一对所有的发送形式，将数据发送给网络中所有目的节点。2、点-点网络（Point-t
13、o-point Network）点-点式网络是两个结点之间的通信方式是点对点的。如果两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储、转发，直至目的结点。点-点传播方式主要应用于 WAN 中，通常采用的拓扑结构有：星型、环型、树型、网状型。133 按传输介质分类 1、有线网（Wired Network） 双绞线：其特点是比较经济、安装方便、传输率和抗干扰能力一般，广泛应用于局域网中。 同轴电缆：俗称细缆，现在逐渐淘汰。 光纤电缆：特点是光纤传输距离长、传输效率高、抗干扰性强，是高安全性网络的理想选择。2、 无线网（Wireless Network） 无线电话
14、网：是一种很有发展前途的连网方式。 语音广播网：价格低廉、使用方便，但安全性差。 无线电视网：普及率高，但无法在一个频道上和用户进行实时交互。 微波通信网：通信保密性和安全性较好。 卫星通信网：能进行远距离通信，但价格昂贵。课时 2：网络通信协议 （TCPIP 协议）TCPIP 协议（传输控制协议/网际协议）是目前使用最广泛的协议，也是 Internet 上使用的协议。由于 TCPIP 具有跨平台、可路由的特点，可以实现导构网络的互联，同时也可以跨网段通信。这使得许多网络操作系统将 TCPIP 作为内置网络协议。我们组建局域网时，一般主要使用 TCPIP 协议。当然，TCPIP 协议相对于其他
15、协议来说，配置起来也比较复杂，因为每个节点至少需要一个 IP 地址、一个子网掩码、一个默认网关、一个计算机名等。21 IP 地址1、为什么要配置 IP 地址在网络中，为了实现不同计算机之间的通信，每台计算机都必须有一个唯一的地址。就像日常生活中的家庭住址一样，我们可以通过一个人的家庭住址找到他的家。当然，在网络中要找到一台计算机，进而和它通信，也需要借助一个地址，这个地址就是 IP 地址，IP 地址是唯一标识一台主机的地址。2、什么是 IP 地址IP 地址是一个 32 位二进制数，用于标识网络中的一台计算机。IP 地址通常以两种方式表示：二进制数和十进制数。二进制数表示：在计算机内部，IP 地
16、址用 32 位二进制数表示，每 8 位为一段，共 4 段。如 10000011.01101011.00010000.11001000。十进制数：为了方便使用，通常将每段转换为十进制数。如10000011.01101011.00010000.11001000 转换后的格式为：130.107.16.200。这种格式是我们在计算机中所配置的 IP 地址的格式。3、IP 地址的组成IP 地址由两部分组成：网络 ID 和主机 ID。网络 ID：用来标识计算机所在的网络，也可以说是网络的编号。主机 ID：用来标识网络内的不同计算机，即计算机的编号。IP 地址规定： 网络号不能以 127 开头，第一字节不能
17、全为 0 ，也不能全为 l。 主机号不能全为 0，也不能全为 l。4、IP 地址的分类由于 IP 地址是有限资源，为了更好的管理和使用 IP 地址，INTERNIC 根据网络规模的大小将 IP 地址分为 5 类（ABCDE）如图：A 类地址：第一组数（前 8 位）表示网络号，且最高位为 0，这样只有 7位可以表示网络号，能够表示的网络号有 127-2=125（去掉全“0”和全“1”的两个地址）个，范围是：1.0.0.0126.0.0.0。后三组数（24 位）表示主机号，能够表示的主机号的个数是 224-2=16777214 个，即 A 类的网络中可容纳 16777214 台主机。A 类地址只分
18、配给超大型网络。B 类地址：前两组数（前 16 位）表示网络号，后两组数（16 位）表示主机号。且最高位为 10，能够表示的网络号为 214=16384 个，范围是：128.0.0.0191.255.0.0。B 类网络可以容纳的主机数为 216-2=65534 台主机。B 类 IP 地址通常用于中等规模的网络。C 类地址：前三组表示网络号，最后一组数表示主机号，且最高位为110，最大网络数为 221=2097152，范围是：192.0.0.0223.255.255.0，可以容纳的主机数为 28-2=254 台主机。C类 IP 地址通常用于小型的网络。D 类地址：最高位为 1110，是多播地址。
19、E 类地址：最高位为 11110，保留在今后使用。注意：在网络中只能为计算机配置 A、B、C 三类 IP 地址，而不能配置 D类、E 类两类地址。5、几个特殊 IP 地址主机号全 0：表示网络号，不能分配给主机。如：192.168.4.0 为网络地址。主机号全 1：表示向指定子网发广播。如：192.168.1.255 表示向网络号192.168.1.0 发广播。255.255.255.255：本子网内广播地址。127.X.Y.Z：测试地址，不能配置给计算机。6、IP 地址的分配如果需要将计算机直接连入 Internet，则必须向有关部门申请 IP 地址，而不能随便配置 IP 地址。这种申请的
20、IP 地址称为“公有 IP”。在互联网中的所有计算机都要配置公有 IP。如果要组建一个封闭的局域网，则可以任意配置 A、B、C 三类 IP 地址。只要保证 IP 地址不重复就行了。这时的 IP 称为“私有 IP”。但是，考虑到这样的网络仍然有连接Internet 的需要，因此，INTERNIC 特别指定了某些范围作为专用的私有IP，用于局域网的 IP 地址的分配，以免与合法的 IP 地址冲突。建议我们自己组建局域网时，使用这些专用的私有 IP，也称保留地址。INTERNIC 保留的 IP 范围为：A 类地址：10.0.0.110.255.255.254B 类地址：172.16.0.1172.3
21、1.255.254C 类地址：192.168.0.0192.168.255.25422 子网掩码我们在配置 ICP/IP 参数时，除了要配置 IP 地址之外，还要配置子网掩码。子网掩码也是 32 位的二进制数，具体的配置方式是：将 IP 地址网络位对应的子网掩码设为“1”，主机位对应的子网掩码设为“0”，如：对于 IP 地址是 131.107.16.200 的主机，由于是 B 类地址，前两组数为网络号，后两组数为主机号。则子网掩码配置为：11111111.11111111.00000000.00000000，转换为十进制数为：255.255.0.0。由此，各类地址的默认子网掩码为：A 类：11111111.00000000.0000000.00000000 即 255.0.0.0B 类：11111111.11111111.00000000.00000000 即 255.255.0.0
