算机网络基础ppt课件.ppt

计算机网络基础,主要内容,一、计算机网络的定义 指通过一定的通信线路（如双绞线、同轴电缆、光缆、微波等）和通信设备（路由器、交换机、网桥、HUB集线器、中继器等）将地理位置不同的、功能独立的计算机连接起来，通过功能丰富的网络软件（网络操作系统、通讯协议）而实现资源共享和信息传递的一个系统。,主要内容,二、网络的组成 1 广域网的基本组成与结构(1)主机(Host)主机是计算机网络中承担数据处理的计算机系统。具有完善的管理能力的硬件和软件系统。(2)终端(Terminal)直接面对用户，如键盘显示器、智能终端、会话型终端、图形终端等等。(3)通信控制处理机(CCP)(4)通信设备与通信线路,2 局域网的基本组成与结构 局域网的基本组成与广域网相似，但由于局域网的覆盖范围与规模较小，故有些方面与广域网不同。例如，局域网没有通信处理机，通信处理功能由网卡实现。(1)服务器(Server)(2)客户机(Client)(3)网络设备与网络介质(4)网络软件,三、计算机网络的功能 1.数据通信 计算机网络本身就是一种通信系统。2.资源共享 3.易于分布式处理和均衡负荷 4.节省投资 5.网络管理,四、计算机网络的分类,1.按照地理位置分:局域网（Local Area NetworkLAN）覆盖范围常在10KM以内，具有规模小、专用、传输延迟小误码率低的特征。局域网的特点如下：1.分布范围有限。2.有较高的通信带宽，数据传输率高。3.数据传输可靠，误码率低。4.通常采用同轴电缆、双绞线或光缆作为传输介质。5.拓扑结构简单。,城域网（Metropolitan Area NetworkMAN)覆盖范围一般是一个城市,10-100KM。介于局域网和广域网之间。广域网（Wide Area NetworkWAN）也称远程网，其覆盖范围通常在数百公里以上，具有规模大、传输延迟大的特征。广域网最根本的特点是：1、分布范围广。2、数据传输率低,误码率高.3、可靠性不高。使用光纤较好。4、广域网常常借用传统的公共传输网（电话网等）来实 现。因为单独建造一个广域网极其昂贵。5、拓扑结构较为复杂。,2.按拓朴结构分类:网络拓扑结构是指网络形状，即网络中各结点及连线的几何形状。网络的拓扑结构主要有：星形拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树形拓扑、混合拓扑及网形拓扑。,五、计算机网络的传输介质,网络中传输信息的物理连线，是不可缺少的物质基础。传输介质的性能对网络的通信、速度、距离、价格以及可靠性都有很大的影响。有线：双绞线，同轴电缆，光缆 无线：卫星，无线电，微波1、双绞线 Twist-Pair 使用最早、最普及的有线介质是双绞线。它是以螺旋状扭在一起的两根绝缘铜导线组成的。两根线扭在一起是为了减少相互间的幅射电磁干扰。,分类：屏蔽双绞线(STP)和非屏蔽双绞线(UTP)的不同之处是，在双绞线和外层保护套中间增加了一层金属屏蔽保护膜。该保护膜用以减少信号传送时所产生的电磁干扰和减小辐射，并防止信息被窃听。,屏蔽（STP）：非屏蔽（UTP）：1类，2类，3类，4类，5类（最大速度为100M，CAT5），超5类（5E），6类,常用的双绞线分类：,1 2 3 4 5 6 7 8T568B 白橙 橙 白绿 蓝 白蓝 绿 白棕 棕T568A 白绿 绿 白橙 蓝 白蓝 橙 白棕 棕EIATIA（美国电子工业协会/电信工业协会）,在局域网，双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集线器之间级联口的级联，有时也可直接用于两个网卡之间的连接或不通过集线器级联口之间的级联，但它们的接线方式各有不同。设备 设备 线型 计算机 计算机 交叉线 T568B T568A 计算机 交换机 平行线 计算机 UP-LINK 交叉线 交换机 交换机 交叉线 交换机 UP-LINK 平行线 UP-LINK UP-LINK 交叉线,连接UTP和RJ45接头,总结：1、双绞线制作规范（按照标准）；2、双绞线尽量不要用在室外敷设：3、双绞线敷设不能超长（超100米）；4、根据所连接设备选择直连线还是交叉线；5、工业现场建议使用屏蔽双绞线（包括水晶头），制作时一定将接地线和屏蔽水晶头外金属相连。,2.同轴电缆 基带（网络同轴电缆）：数字信号，阻抗50欧，外导体是铜网或铜管，可提供10Mbps的传输速率。传输带宽为1-20MHz。宽带（视频同轴电缆）：模拟信号，阻抗75欧，用于频分多路复用技术，外导体一般为铝箔网，可提供50Mbps的传输速率。传输带宽可达1GHz，目前常用CATV电缆的传输带宽750MHz。,内导体,绝缘层,外导体屏蔽,绝缘保护外层,最大的干线段长度:185米。最大网络干线电缆长度:925米。每条干线段支持的最大结点数:30。BNC-T型连接器之间的最小距离:0.5米。,特点：容易安装。造价较低。网络抗干扰能力强。网络维护和扩展比较困难。电缆系统的断点较多,影响网络系统的可靠性。,细缆技术参数,最大干线段长度:500米。最大网络干线电缆长度:2500米。每条干线段支持的最大结点数:100。收发器之间最小距离:2.5米。,粗缆技术参数,特点：具有较高的可靠性,网络抗干扰能力强。具有较大的地理覆盖范围,最长距离可达2500米。网络安装、维护和扩展比较困难。造价高。,传输频带宽（20THz），通信容量大;损耗低，中继距离长;抗干扰能力强，不受各种电磁干扰;保密性好，因为光纤传输的光波不能跑出光纤以外;重量轻、体积小;节省有色金属，抗腐蚀能力强。,3、光纤,描述光纤尺寸的参数有两个：内芯直径和反射层直径，其度量单位都为微米(m,1m=110-6m)。最细的光纤其内芯直径通常只有510m，粗一些的光纤其内芯直径为50100m。局域网中最常用的光纤是62.5m/125m（9m/125m）的光纤，其中62.5m（9m）是内芯直径，而125m是反射层的直径。,1.多模光纤,2.单模光纤,多模光纤（Multimode Fiber）多模光纤使用的材料是发光二极管。发光二极管是一种固态器件，电流通过时就发光，价格较便宜，它产生的是可见光，但定向性较差，是通过在光纤石英玻璃媒体内不断反射而向前传播的。62.5m/125m的光纤，其中62.5m是内芯直径，而125m是反射层的直径。,单模光纤（Single Mode Fiber）单模光纤使用的材料是注入型激光二极管。采用激光（LD）作为光源，它根据激光器原理进行工作，它产生一个窄带的超辐射光束，产生的是激光。由于激光的定向性好，它可沿着光导纤维传播，减少了折射也减少了损耗，效率更高，也能传播更长的距离，而且可以保持很高的数据传输率。但是激光二极管要比发光二极管价格贵得多，这种光纤称为单模光纤。光信息只有一种波长，典型的单模光纤尺寸为8m/125m,光缆的命名,型号的组成1 型号组成的内容型号 由型 式和规格两大部分组成。2 型号组成的格式3 型号的组成内容、代号及意义3.1 型式型式 由 5 个部分构成，各部分均用代号表示，其中结构特征指缆芯结构和光缆派生结构,3.1.1 分类的代号GY-一 通信用室(野)外光缆GM 通信用移动式光缆GJ 通 信用室(局)内光缆CS 一 通 信用设备内光缆GH 通信用海底光缆GT 通 信用特殊光缆3.1.2 加强构件的代号加强 构 件 指护套以内或嵌人护套中用于增强光缆抗拉力的构件。(无 符 号)金属加强构件F 非 金属加强构件,3.1.3 缆芯和光缆的派生结构特征的代号光缆 结 构 特征应表示出缆芯的主要类型和光缆的派生结构。当光缆型式有几个结构特征需要注明时，可用组合代号表示，其组合代号按下列相应的各代号自上而下的顺序排列。D-一 光 纤带结构(无 符 号)光纤松套被覆结构J 光纤 紧套被搜结构(无 符 号)层绞结构C一-骨 架槽结构X一 一 缆 中心管(被橙)结构T 油 膏填充式结构(无 符 号)干式阻水结构R 充 气式结构G 自 承式结构B 扁 平形状E 椭 圆形状Z 阻 燃,3.1.4 护套的代号Y 聚 乙烯护套V 聚 氯乙烯护套U 聚 氨醋护套A 一 铝 一聚乙烯粘结扩套(简称A护套)5 钢 一聚乙烯粘结护套(简称5护套)V 夹 带平行钢丝的钢一聚乙烯粘结护套(简称W护套)1厂-一 铝 护套G 钢 护套Q 铅 护套,3.1.5 外护层的代号当有 外 护 层时，它可包括垫层、恺装层和外被层的某些部分和全部，其代号用两组数字表示(垫层不需表示)，第一组表示恺装层，它可以是一位或两位数字;第二组表示外被层或外套，它应是一位数字。,3.2 光纤类别的代号光纤 类 别 应采用光纤产品的分类代号表示，即用大写A表示多模光纤，大写B表示单模光纤，再以数字和小写字母表示不同种类型光纤。,多模光纤A,单模光纤B,4实例例1:金属加强构件、骨架填充式、铝一聚乙烯粘护套通信用室外光缆，包含24根“非色散位移型”类单模光纤，光缆的型号应表示为:GYGTA 24B1例2:GYTA代表标准松套管层绞式轻铠光缆 53代表加强铠（双层护套）光缆 8代表8芯光缆 B1代表是单模G.652B纤芯。GYTA53-8B1意思是8芯单模标准松套管层绞式加强铠缆,无线传输介质无线传输介质都不需要架设或铺埋电缆或光纤，而是通过大气传输，目前有三种技术：微波、红外线、激光、卫星。（1）微波 微波通信是在对流层视线距离范围内利用无线电磁波进行传输的一种通信方式，频率范围为 300MHz-300GHz,使用范围是2GHz-40GHz。一般沿直线传输，传输距离一般为40-60公里，所以需要很中继站。IEEE 802.11是当前无线局域网的标准。它采用2GHz或5GHz频段，数据传输速率为11 Mbps或54 Mbps。（2）卫星通信 卫星通信是以人造卫星为微波中继站，它是微波通信的特殊形式。,（3）红外线和激光 红外通信和激光通信也像微波通信一样，有很强的方向性，都是沿直线传播的。红外线(Infrared,IR)技术广泛的应用在电视机和立体声系统的遥控器中，也可以做为网络通信的介质。它通过使用位于红外频率波谱中的锥形或者线型光束来传输数据信号。红外网络需要通信的双方设备都拥有一个收发器，最好还有同步软件。传输速度4Mbit/s16Mbit/s。红外线是一种视线技术，不能通过不透明的物理(如墙壁)，并且易受外界光线干扰。,六、计算机网络的传输设备,集线器（HUB)交换机（Switch)路由器(Router),交换机和集线器的区别,从OSI体系结构来看，集线器属于OSI的第一层物理层设备，而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。这就意味着集线器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。,从工作方式来看，集线器是一种广播模式，也就是说集线器的某个端口工作的时候其他所有端口都能收听到信息，容易产生广播风暴。当网络较大的时候网络性能会受到很大的影响，那么用什么方法避免这种现象的发生呢？交换机就能够起到这种作用，当交换机工作的时候只有发出请求的端口和目的端口之间相互响应而不影响其他端口，那么交换机就能够隔离冲突域和有效地抑制广播风暴的产生。,从带宽来看，集线器不管有多少个端口，所有端口都共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据，其他端口只能等待；同时集线器只能工作在半双工模式下。而对于交换机而言，每个端口都有一条独占的带宽，当两个端口工作时并不影响其他端口的工作，同时交换机不但可以工作在半双工模式下也可以工作在全双工模式下。,路由器,路由器（Router）是一种典型的网络层设备，对经过的分组进行处理，同时它还要运行路由协议，生成路由表，对每一个分组进行寻路，并转发到相应的输出端口。路由器用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。,一般说来，异种网络互联与多个子网互联都应采用路由器来完成。路由器的主要工作就是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键所在。为了完成这项工作，在路由器中保存着各种传输路径的相关数据路径表（Routing Table），供路由选择时使用。路径表中保存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下一个路由器的名字等内容。路径表可以是由系统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修改，可以由路由器自动调整，也可以由主机控制。,工业赫斯曼交换机点检注意事项,简单故障检测RS2/RS20 系列交换机LED 显示含义P 内部电源LED绿色 电源电压处于正常范围内黄色 两路电源中有一路电源低于正常电压熄灭 电源电压过低FAULT 故障LED红色 故障信号触点打开熄灭 无故障信号RM 冗余管理LED绿色 进入环网冗余管理，环网正常黄色 进入环网冗余管理，环网断开熄灭 不处于环网冗余管理状态绿色闪烁 环网配置操作错误STANDY 热备状态LED绿色 设备进入热备状态熄灭 设备不处于热备状态,数字编号LED-端口状态LED(或LS/DA LED)绿色 有物理连接绿色闪烁 热备连接线端口绿色三闪 端口禁闭黄色闪烁 数据传输熄灭 无物理连接DIP 开关RM 0 非环网管理 1 环网管理STAND-BY 0 非热备状态 1 热备状态MS20 系列交换机LED 显示含义MS20 基板：P 内部电源LED绿色 电源电压处于正常范围内熄灭 电源电压过低P1、P2 电源供电LED绿色 电源供电正常熄灭 相应电源供应低于要求电压,RM 冗余管理LED绿色 进入环网冗余管理，环网正常黄色 进入环网冗余管理，环网断开熄灭 不处于环网冗余管理状态绿色闪烁 环网配置操作错误RUN 运行/启动LED绿色 进入可操作状态绿色闪烁 系统启动熄灭 系统重启过程中R1/R2 故障点信号LED红色 故障信号触点打开黄色 故障信号触点打开，手工设置状态熄灭 无故障信号,Display status 状态显示：包扩L/D 连接LED、FDX 全双工LED、1000 10/100/1000 Mbit/sLED、AN 自适应LED、RING 环网端口LED、STBY 热备状态LED、TEST 检测LED 及TP 端口介质LED按下select1.5 秒以上，在不同LED 间切换，配合介质模块LED 表示介质模块状态。TEST用于检测LED 自身是否显示故障介质模块：P 内部供电LED熄灭 模块无供电绿色 模块供电正常1-4 端口LED（配合L/D）熄灭 无物理连接绿色 有物理连接绿色单闪 端口处于热备线路状态绿色三闪 端口禁闭黄色闪烁 数据传输,1-4 端口LED（配合FDX）绿色 全双工工作状态熄灭 半双工工作状态1-4 端口LED（配合1000）绿色 100M工作状态熄灭 10M工工作状态1-4 端口LED（配合AN）绿色 自适应工作状态熄灭 速率强制工作状态1-4 端口LED（配合RING）绿色 环网端口熄灭 非环网端口1-4 端口LED（配合ST-BY）绿色 数据线连接端口黄色 控制线连接端口黄绿闪烁 缺失对应热备端口1-4 端口LED（配合TP）绿色 双绞线介质黄色 光纤介质,交换机管理模块底部含有4 个DIP 开关，用于控制交换机是否处于冗余管理状态、热备控制状态以及环网端口切换。RM 0 非环网管理 1 环网管理RING-PORT 0 端口1.1、1.2 为环网端口 1 端口2.1、2.2 为环网端口STAND-BY 0 非热备状态 1 热备状态Configuration 1 DIP 开关有效 0 DIP 开关无效（使用交换机软件进行配置生效）注：网络通讯故障，所有介质模块数据LED 黄色闪烁。该情况因广播风暴发生造成，检查网络回路。注：RM 指示灯闪烁时，请检查环网端口是否处于强制速率状态。注：环网中只需要一台交换机处于冗余管理状态。注：RM 开关与STAND-BY 开关不可同时置于1 位，可能会导致系统反复重启。,网络配置的基本内容 IP地址 子网掩码（netmask)网关（缺省路由）DNS域名服务,网络配置的几个基本概念,1.IP地址1)什么是IP地址 IP地址即：互联网地址 Internet地址是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址。每台连网计算机都依靠IP地址来标识自己。,网络配置的几个基本概念,2）IP地址的特性：IP地址必须唯一每台连网计算机都依靠IP地址来互相区分、相互联系。网络设备根据IP地址帮你找到目的端IP地址由统一的组织负责分配，任何个人都不能随便使用,网络配置的几个基本概念,3）IP地址的表示IP地址长度：32bits（4个字节）4个以小数点隔开的十进制整数IP地址的构成网络号 标识网络主机号标识在某个网络上的一台特定的主机,网络配置的几个基本概念,4)IP地址的分类共5类：A B CD E,网络配置的几个基本概念,IP地址的格式和分类,看上图的IP地址，我们可以知道，IP地址由四个用小数点隔开的十进制整数组成的。实际上一个IP地址是一个32位的二进制数。每8个位可以用一个十进制整数数字来表示，以简化人们的记忆。,例如：某学校网络中的一台计算机IP地址为 202.112.81.34 则对应的二进制表示：,IP地址的分类：,每个IP地址都包含两部分，即网络号和主机号。网络号：用于识别主机所在的网络；主机号：用于识别该网络中的主机。,当分配给主机号的二进制位越多，则能标识的主机数就越多，相应地能标识的网络数就越少，反之亦然。IP地址分为五类，A类保留给政府机构，B类分配给中等规模的公司，C类分配给任何需要的人，D类用于组播，E类用于实验，各类可容纳的地址数目不同。A、B、C三类IP地址的特征：当将IP地址写成二进制形式时，A类地址的第一位总是O，B类地址的前两位总是10，C类地址的前三位总是110。,IP地址的分类为了便于对网络进行管理，IP地址被分成了A、B、C、D和E五类。其中A类、B类、和C类这三类地址用于TCP/IP节点，其它两类D类和E类被用于特殊用途。,1.A类地址 A类地址第1字节为网络地址，其它3个字节为主机地址。另外第1个字节的最高位固定为0。A类地址范围：到。A类地址中的私有地址和保留地址：到是私有地址（所谓的私有地址就是在互联网上不使用，而被用在局域网络中的地址）。到是保留地址，用做循环测试用的。,2.B类地址 B类地址第1字节和第2字节为网络地址，其它2个字节为主机地址。另外第1个字节的前两位固定为10。B类地址范围：到。B类地址的私有地址和保留地址 到是私有地址 到是保留地址。如果你的IP地址是自动获取IP地址，而你在网络上又没有找到可用的DHCP服务器，这时你将会从到中临得获得一个IP地址。,3.C类地址 C类地址第1字节、第2字节和第3个字节为网络地址，第4个个字节为主机地址。另外第1个字节的前三位固定为110。C类地址范围：到。C类地址中的私有地址：到是私有地址。,4.D类地址 D类地址不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前四位固定为1110。D类地址范围：到239.255.255.254,5.E类地址 E类地址也不分网络地址和主机地址，它的第1个字节的前五位固定为11110。E类地址范围：到255.255.255.254,问题：给出一个IP地址，我们怎么来确定这个IP地址哪些是网络号，哪些是主机号？答案：子网掩码。子网掩码的作用就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。,例如：有一个C类地址为：192920013其缺省的子网掩码为：2552552550则它的网络号和主机号可按如下方法得到：将IP地址192920013转换为二进制11000000000010011100100000001101 将子网掩码2552552550转换为二进制11111111111111111111111100000000 将两个二进制数逻辑与（AND）运算后得出的结果即为网络部分11000000000010011100100000001101AND1111111111111111111111110000000011000000000010011100100000000000结果为，即网络号为19292000。将子网掩码取反再与IP地址逻辑与（AND）后得到的结果即为主机部分11000000000010011100100000001101AND0000000000000000000000001111111100000000000000000000000000001101结果为，即主机号为13。,常用的两种子网掩码，分别是“255.255.255.0”和“255.255.0.0”。（1）子网掩码是“255.255.255.0”的网络：最后面一个数字可以在0到255范围内任意变化，实际上可用的IP地址数量是：256-2，即254个。因为主机号不能全是“0”或全是“1”。主机号的所有位为“0”的地址是保留给网络本身的。主机号的所有位为“1”的地址是用作广播地址的。,（2）子网掩码是“255.255.0.0”的网络：后面两个数字可以在0到255范围内任意变化，实际可用的IP地址是256*256-2，即65534个。,5)IP地址的分配方法静态分配指定IP地址，固定地址动态分配自动获取IP地址，不 固定地址注意：服务器必须使用静态地址动态主机配置协议（DHCP)DHCPDynamic Host Configuration Protocol,网络配置的几个基本概念,动态地址分配的工作原理客户/服务器（Client/Server)Server-DHCP服务器IP地址池 为客户端分配：IP地址 子网掩码 网关 DNS服务器,网络配置的几个基本概念,DHCP客户向服务器提出申请 从服务器自动获取：IP地址 子网掩码 网关 DNS服务器的IP地址,网络配置的几个基本概念,DHCP的工作原理图,ip dhcp pool 5 dns domain-name,网络配置的几个基本概念,2.子网掩码（netmask)1)什么是子网掩码 掩码用来确定IP地址的网络号、子网号和主机号是如何划分的 2)掩码的表示4个以小数点隔开的十进制整数,网络配置的几个基本概念,3)掩码的意义二进制位为“1”，所对应的IP地址部分为网络号和子网号二进制位为“0”，所对应的IP地址部分为主机号255.255.255.0.3,网络配置的几个基本概念,4)子网（subnet)掩码把一个包含大量主机的网络，划分成许多小的网络，每个小网就是一个子网。162.105.0.0 255.255.0.0(65,536台）162.105.12.0 255.255.255.0(256台）162.105.129.12 子网号 129 主机号 12,网络配置的几个基本概念,3.网关（缺省路由）网关是与主机连在同一个子网的路由器的IP地址,网络配置的几个基本概念,4.域名系统 DNS DNS（Domain Name System）DNS是一种在Internet上用名字标识计算机，并保证主机名和IP地址一一对应的网络服务。域名服务器负责管理和存放主机名和IP地址对应关系的数据库文件,并完成名字解析工作。,网络配置的几个基本概念,