1、 网络基础知识网络基础知识第二章第二章 网络通信网络通信 第1页，共41页。l构成网络的构成网络的设备设备l连接网络设备的连接网络设备的介质介质l通过网络传送的通过网络传送的消息消息l用于规范网络通信的用于规范网络通信的规则规则和和过程过程l用于构建和维护网络的用于构建和维护网络的工具工具和和命令命令第2页，共41页。1、通信的、通信的要素要素l消息的消息的来源来源，或发送方，或发送方l目的目的地，或消息的接收方地，或消息的接收方l通道通道第3页，共41页。1、通信的要素l网络通信的要素消息来源消息来源消息目的消息目的传输介质传输介质“通道通道”编码器编码器发送方发送方接收方接收方解码器解码器
2、第4页，共41页。2、传送、传送消息消息l网络上传送的消息网络上传送的消息可大可小可大可小；l通过通过“分段分段”方式来传送消息，分段的方式来传送消息，分段的优点优点：（1）多路复用）多路复用；（；（2）增强网络通信的效率。）增强网络通信的效率。第5页，共41页。3、网络的、网络的组成部分组成部分消息从源到目的所采用的路径各式各样。消息从源到目的所采用的路径各式各样。相关的硬件主要有：相关的硬件主要有：设备设备和和介质介质。l设备设备：笔记本电脑、交换机等。：笔记本电脑、交换机等。l介质介质：线缆、无线传播方式等。：线缆、无线传播方式等。第6页，共41页。4、终端设备终端设备及其在网络中的及其
3、在网络中的作用作用一台终端设备一般指一台终端设备一般指一系列设备一系列设备，要么是信息的，要么是信息的源源，要，要么是么是目标目标。主机主机是一系列完成不同功能的终端设备。是一系列完成不同功能的终端设备。l计算机计算机，包括工作站、笔记本计算机、服务器，包括工作站、笔记本计算机、服务器l网络打印机网络打印机lVOIP电话电话l网络照相机网络照相机l移动手持设备移动手持设备l气象观测遥控站气象观测遥控站第7页，共41页。4、终端设备终端设备及其在网络中的及其在网络中的作用作用终端用户终端用户是一个人或一组人使用是一个人或一组人使用一台设备一台设备。l服务器服务器：存储和共享信息。：存储和共享信息
4、。l客户机客户机：向服务器请求信息与服务。：向服务器请求信息与服务。主机相互通信时，为了相互发现，需要编上主机相互通信时，为了相互发现，需要编上地址地址主机地址主机地址。在局域网中的主机地址是在局域网中的主机地址是物理地址物理地址。第8页，共41页。5、中间设备中间设备及其在网络中的及其在网络中的作用作用网络中网络中消息消息通过中间设备通过中间设备从源传送到目的地从源传送到目的地。中间设备中间设备：将独立的主机接入网络，互连多：将独立的主机接入网络，互连多个独立的网络。个独立的网络。中间设备有多种，有的在局域网中负责中间设备有多种，有的在局域网中负责交换交换功能功能，有的在网络之间负责，有的在
5、网络之间负责路由功能路由功能。第9页，共41页。l中间设备中间设备设备类型用途网络接入设备将终端用户连入网络。如集线器、交换机、AP网间设备互连多个网络。如路由器通信服务器路由设备。如IPTV和无线宽带调制解调器通过电话或者线缆将用户连入服务器或网络安全设备通过分析进出网络的流量，保证网络安全。如防火墙第10页，共41页。5、中间设备及其在网络中的作用、中间设备及其在网络中的作用中间设备能对流过的中间设备能对流过的数据数据进行进行管理管理。中间设备依据目的地址和网络互连信息来中间设备依据目的地址和网络互连信息来决定消息转发路径决定消息转发路径。其他功能其他功能：l重新生成和重新传输数据信号；重
6、新生成和重新传输数据信号；l维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息；维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息；l将错误和通信故障通知其他设备；将错误和通信故障通知其他设备；l发生链路故障时按照备用路径转发数据；发生链路故障时按照备用路径转发数据；l根据根据Qos优先级别分类和转发消息；优先级别分类和转发消息；l根据安全设置允许或拒绝数据通行。根据安全设置允许或拒绝数据通行。第11页，共41页。l例如：通过路由器来连接局域网例如：通过路由器来连接局域网第12页，共41页。6、网络、网络介质介质l网络的通信都是在网络的通信都是在介质上传送介质上传送的。介质为消息从源设备传送到的。介质为消息从
7、源设备传送到目的设备提供了目的设备提供了通道通道。介质类型：。介质类型：l铜缆；铜缆；l光纤；光纤；l无线。无线。每种介质类型都有非常不同的每种介质类型都有非常不同的物理特性物理特性，必须采取不同的，必须采取不同的信号编码方式信号编码方式。编。编码方式是将数据变成能在介质上传输的码方式是将数据变成能在介质上传输的电电、光光、或者、或者电磁波能量电磁波能量的方法。的方法。第13页，共41页。l6、网络介质、网络介质介质例子编码铜缆双绞线通常用作局域网介质电脉冲光纤乙烯基涂料中的玻璃或塑料纤维，用于局域网中的长距离传输或中继光脉冲无线通过空气连接本地用户电磁波第14页，共41页。6、网络介质、网络
8、介质选择选择网络介质网络介质考虑因素考虑因素：l介质可以成功传送信号的介质可以成功传送信号的距离距离；l要安装介质的要安装介质的环境环境；l用户需要的用户需要的带宽带宽；l安装安装的的费用费用；l连接器与兼容设备的连接器与兼容设备的费用费用。第15页，共41页。网络大小、功能网络大小、功能各不相同各不相同，可依据以下三个特性对网络，可依据以下三个特性对网络进行进行分类分类：l覆盖的覆盖的区域大小区域大小；l连接的连接的用户数量用户数量；l可用的可用的服务数量服务数量和和类型类型。有有3种种不同类型的网络，适合于不同团体和地理范围：不同类型的网络，适合于不同团体和地理范围：局域网（局域网（LAN
9、）广域网（广域网（WAN）网际网络（网际网络（INTERNET）第16页，共41页。1、局域网、局域网局域网局域网是一组终端设备和由共同的组织管理的用户。是一组终端设备和由共同的组织管理的用户。Local Area Network其中其中局部（局部（local）最初意味着最初意味着同一地域同一地域中的一组计算机，中的一组计算机，它们在组织内部有相同的目的。它们在组织内部有相同的目的。随着技术的进步，情况发生了变化。随着技术的进步，情况发生了变化。局域网最初是一组在局域网最初是一组在同一楼层同一楼层的计算机用户；的计算机用户；目前也用于描述在有目前也用于描述在有多栋建筑物多栋建筑物的园区中的用户
10、。的园区中的用户。第17页，共41页。2、广域网、广域网Wide Area Network连接分布于不同地理位置的连接分布于不同地理位置的LAN的网络称为的网络称为广域网广域网。可借助可借助电信服务提供商（电信服务提供商（TSP）将不同地点的将不同地点的LAN互连。互连。特性特性：l组织负责两端局域网的组织负责两端局域网的控制控制。l通信服务提供商负责通信服务提供商负责中间设备中间设备。l广域网的唯一广域网的唯一目的目的：局域网互连。：局域网互连。l广域网通常广域网通常没有终端用户没有终端用户。第18页，共41页。2、广域网、广域网广域网广域网第19页，共41页。3、Internet网际网络网
11、际网络最初，资源被最初，资源被限制限制在局域网当中。在局域网当中。目前，可通过目前，可通过Internet访问其他局域网的资源访问其他局域网的资源。内部网：内部网：公司的各个局域网通过广域网互连，对内开放。公司的各个局域网通过广域网互连，对内开放。Internet服务提供商（服务提供商（ISP）,通常即通信服务商，将客户连通常即通信服务商，将客户连入网际网络。入网际网络。第20页，共41页。3、Internet网际网络网际网络第21页，共41页。4、网络、网络表示方式表示方式熟悉常用的熟悉常用的网络图标网络图标。理解重要理解重要术语术语：网络接口卡（网络接口卡（NIC）：一快网卡或一个网络适配
12、器。：一快网卡或一个网络适配器。物理端口物理端口：连接器或者网络设备上的一个插孔。：连接器或者网络设备上的一个插孔。接口接口：是指能让两个不同网络进行通信的设施。：是指能让两个不同网络进行通信的设施。第22页，共41页。1、用于规范通信的规则、用于规范通信的规则人们通信时必须遵守一定规则人们通信时必须遵守一定规则协议。协议。通信的分层通信的分层运用一种模型，来将复杂任务划分成多个部分。运用一种模型，来将复杂任务划分成多个部分。不同层需要不同的协议，这些协议构成不同层需要不同的协议，这些协议构成协议族。协议族。第23页，共41页。2、网络协议、网络协议设备通过网络进行通信，必须遵守不同的能完成许
13、多任务的协议：设备通过网络进行通信，必须遵守不同的能完成许多任务的协议：l消息的格式；消息的格式；l中间设备共享路径信息的方法；中间设备共享路径信息的方法；l中间设备之间处理更新消息的方法；中间设备之间处理更新消息的方法；l主机间发起与终止通信。主机间发起与终止通信。公有协议与私有协议。公有协议与私有协议。第24页，共41页。3、协议族和行业标准、协议族和行业标准随着网络规模的扩大，不同厂商设备互相通信的需求增加。随着网络规模的扩大，不同厂商设备互相通信的需求增加。不同组织共同制定相同的协议，来标准化网络通信的方法。不同组织共同制定相同的协议，来标准化网络通信的方法。著名网络协议标准化组织：著
14、名网络协议标准化组织：IEEE、IETF。第25页，共41页。4、协议的交互、协议的交互客户端与服务端交互时使用了多种协议和标准。客户端与服务端交互时使用了多种协议和标准。比如：比如：WEB服务，涉及如下协议：服务，涉及如下协议：l超文本传输协议（超文本传输协议（HTTP）；）；l传输控制协议（传输控制协议（TCP）；）；l网间协议（网间协议（IP）；）；l网络访问协议；网络访问协议；第26页，共41页。5、技术无关协议、技术无关协议协议规定必须做什么，而不规定如何做。协议规定必须做什么，而不规定如何做。这就允许不同类型设备的互连互通。这就允许不同类型设备的互连互通。第27页，共41页。1、使
15、用分层模型的优点、使用分层模型的优点l定义通用的术语来描述网络的功能，这些功能工作于不同行业定义通用的术语来描述网络的功能，这些功能工作于不同行业并且允许更好地理解与合作；并且允许更好地理解与合作；l将处理过程分段，允许发展执行某一功能的技术独立于执行其将处理过程分段，允许发展执行某一功能的技术独立于执行其他功能的技术；他功能的技术；l促进竞争，因为可以同时使用不同厂商的产品；促进竞争，因为可以同时使用不同厂商的产品；l提供了描述网络功能和能力的通用语言；提供了描述网络功能和能力的通用语言；l有助于协议设计，因为对于在特定层工作的协议而言，它们的工有助于协议设计，因为对于在特定层工作的协议而言
16、，它们的工作方式及其与上下层之间的接口都已确定。作方式及其与上下层之间的接口都已确定。第28页，共41页。2、协议和参考模型、协议和参考模型协议模型：事实模型，如协议模型：事实模型，如TCP/IP；参考模型：理论模型，如参考模型：理论模型，如ISO/OSI。两者联系：两者联系：第29页，共41页。3、TCP/IP模型模型应用层：为用户表示应用数据；应用层：为用户表示应用数据；传输层：支持设备间的通信和执行错误纠正；传输层：支持设备间的通信和执行错误纠正；网际层：确定通过网络的最佳路径；网际层：确定通过网络的最佳路径；网络接口层：控制网络的硬件设备和介质。网络接口层：控制网络的硬件设备和介质。第
17、30页，共41页。4、通信的过程、通信的过程TCP/IP模型描述了各个协议的功能，利用这些协议完成通信过模型描述了各个协议的功能，利用这些协议完成通信过程：程：l在发送方源终端设备的应用层创建数据；在发送方源终端设备的应用层创建数据；l当数据在源终端设备中沿协议族向下传递时对其分段和封装；当数据在源终端设备中沿协议族向下传递时对其分段和封装；l在协议族网络接口层的介质上生成数据；在协议族网络接口层的介质上生成数据；l通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据；通过由介质和任意中间设备组成的网际网络传输数据；l在目的终端设备的网络接口层接收数据；在目的终端设备的网络接口层接收数据；l当数据在
18、目的设备中沿协议族向上传递时对其解封和重组。当数据在目的设备中沿协议族向上传递时对其解封和重组。l将此数据传送到目的终端设备应用层的目的应用程序。将此数据传送到目的终端设备应用层的目的应用程序。第31页，共41页。5、协议数据单元和封装、协议数据单元和封装数据在传输时，被分成规则的小块，每一小块需要带有确保正确数据在传输时，被分成规则的小块，每一小块需要带有确保正确传输的控制信息。传输的控制信息。数据加上控制信息称为：协议数据单元（数据加上控制信息称为：协议数据单元（PDU）。）。数据在从上层向下层传递时，在每一层都需要添加该层的控制信息。数据在从上层向下层传递时，在每一层都需要添加该层的控制
19、信息。因此，每层都有单独的因此，每层都有单独的PDU。l应用层：数据应用层：数据l传输层：数据段传输层：数据段l网际层：数据包网际层：数据包l网络接口层：帧网络接口层：帧l物理层：比特（位）物理层：比特（位）第32页，共41页。6、发送和接收过程、发送和接收过程电子邮件的收发过程：电子邮件的收发过程：l应用程序生成用户数据，应用层将数据编码成电子邮件后应用程序生成用户数据，应用层将数据编码成电子邮件后交给传输层；交给传输层；l信息拆分成小块，加上传输层控制字段，交给网际层；信息拆分成小块，加上传输层控制字段，交给网际层；l网际层添加控制字段，交给网络接口层；网际层添加控制字段，交给网络接口层；
20、l网络接口层添加控制字段，然后编码成比特流，通过物理介质发网络接口层添加控制字段，然后编码成比特流，通过物理介质发送；送；l目的主机过程相反，接收比特流，去掉各层控制字段，最后传输层目的主机过程相反，接收比特流，去掉各层控制字段，最后传输层将所有小数据块组合起来。将所有小数据块组合起来。l完整的数据提交给应用层，然后送达接收邮件的程序。完整的数据提交给应用层，然后送达接收邮件的程序。第33页，共41页。7、OSI模型模型开放系统互连模型开放系统互连模型OSI由国际标准化组织（由国际标准化组织（ISO）制定）制定应用层：面向应用应用层：面向应用表示层：数据表示形式表示层：数据表示形式会话层：会话
21、管理会话层：会话管理传输层：负责进程之间的通信传输层：负责进程之间的通信网络层：负责主机之间的通信网络层：负责主机之间的通信数据链路层：相邻节点间数据传送数据链路层：相邻节点间数据传送物理层：透明传送比特流物理层：透明传送比特流第34页，共41页。8、OSI参考模型与参考模型与TCP/IP参考模型比较参考模型比较第35页，共41页。1、网络中的编址、网络中的编址编址是为了保证信息顺利到达目的地。编址是为了保证信息顺利到达目的地。不同层有不同的编址：不同层有不同的编址：传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层第36页，共41页。2、数据送达终端设备、数据送达终端设备数据通过本地网络送达终端设
22、备是，采用物数据通过本地网络送达终端设备是，采用物理地址（理地址（MAC地址）。地址）。接收端删除第二层控制信息，然后将数据交接收端删除第二层控制信息，然后将数据交给上层。给上层。第37页，共41页。3、通过网际网络获得数据、通过网际网络获得数据数据在不同网络之间传输，需要第三层协议数据在不同网络之间传输，需要第三层协议的支持。的支持。第三层协议提供了目的主机所在网络的信息。第三层协议提供了目的主机所在网络的信息。中间网络设备在本地网边界解封帧，获取目中间网络设备在本地网边界解封帧，获取目的网络的信息，然后进行转发。的网络的信息，然后进行转发。数据到达目的地后，将取出二层和三层的控数据到达目的
23、地后，将取出二层和三层的控制字段，然后提交给第四层处理。制字段，然后提交给第四层处理。第38页，共41页。4、数据到达正确的应用程序、数据到达正确的应用程序数据到达目的主机后，还需要送达正确的应数据到达目的主机后，还需要送达正确的应用程序进行处理。用程序进行处理。传输层确保将数据送达正确的应用程序。传输层确保将数据送达正确的应用程序。传输层利用端口号来区分各个应用程序。传输层利用端口号来区分各个应用程序。第39页，共41页。通信需要介质、中间设备；通信需要介质、中间设备；通信过程所遵循的规则称为协议；通信过程所遵循的规则称为协议；分层模型概念及主要的模型；分层模型概念及主要的模型；数据在分层网络中传输的过程。数据在分层网络中传输的过程。第40页，共41页。演讲完毕，谢谢观看！第41页，共41页。
