任务1计算机网络基础.

网络基础知识回顾任务1计算机网络基础学习目标网络分类网络模型结构ISO/OSI参考模型TCP/IP参考模型几个重点协议IP、ARP、TCP协议网络数据传输流程TCP和UDP端口号学习完本任务，应该能够掌握：1.1.1网络概述参看教材任务1回顾下列内容：网络的定义、分类等？？网络拓扑结构？？思考1网络基本概念定义将地理位置不同并具有独立功能的多台计算机通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件（通信协议、网络操作系统等）来实现资源共享的系统。功能数据通信共享资源提高可靠性提供分布处理能力集中管理负载分担网络基本概念组成计算机系统服务器客户机网络通信系统网卡通信介质：双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信设备：中继器、集线器、交换机、路由器等网络操作系统Windows2008Server、Unix、Linux等网络协议网络中的设备之间要正确地传送信息和数据，必须在数据传输的顺序、数据的格式及内容等方面有一个约定或规则。网络协议是网络设备之间通信规则的正式描述。网络的分类按网络覆盖范围划分局域网城域网广域网网络的分类按拓扑类型划分总线形网络星形网络环形网络网状网络……网络拓扑结构拓扑结构网络拓扑确定了网络的结构。网络拓扑有两种：物理拓扑，是指实际布线或设备相互连接的几何形式逻辑拓扑，其定义了媒体如何存取主机发送的数据物理拓扑结构分类星型总线型环型树形网状型……网络拓扑结构逻辑拓扑结构分类网络的逻辑拓扑描述的是设备之间是如何通过物理拓扑进行通信，即指网中各台主机通过传输介质相互通信的方式。物理拓扑与逻辑拓扑是各自独立的。最常见的两种逻辑拓扑形式是广播拓扑和令牌拓扑。广播拓扑任一个节点发送的数据都在整个网络上广播，其它所有站点都能够收听到，并且查看自己是否为该数据的接收者，如果是，就保存这些数据继续进行处理，如果不是，就忽略该数据。所有类别的以太网在设备之间通信时使用的就是这种方式，使用CSMA/CD介质访问机制来确定一个结点何时可以使用网络传输介质发送数据包。令牌拓扑令牌拓扑通过向各台主机顺序传递一个电子令牌来确定一个结点何时可以使用网络传输介质发送数据包。使用令牌传递的主要有令牌环和光纤分布式数据接口（FDDI），他们都是在物理环型拓扑上使用令牌传递的。网络的分类按传输介质分有线网络双绞线网络、同轴电缆网络、光纤网络、光纤同轴混合网络等无线网络无线电、微波、红外等类型网络通信模式单播：一对一组播：一对一组广播：一对所有1.1.2计算机网络模型参看教材任务1回顾下列内容：典型的网络模型？？网络的体系结构分层？？每层的作用、协议、设备等？？思考2一、ISO/OSI参考模型OSI参考模型主要是研究异种网络互连时所遇到的兼容性问题，该模型的最大作用就是促成了不同厂商之间的协同工作。采用了协议分层的设计思想，将网络分成七个分离但又相关的层次。在这个OSI七层模型中，每一层都为其上一层提供服务、并为其上一层提供一个访问接口或界面。一、ISO/OSI参考模型不同主机之间的相同层次称为对等层。对等层之间互相通信需要遵守一定的规则，如通信的内容、通信的方式，将需要遵守的规则称为协议（Protocol）,而将某个主机上运行的协议的集合称为协议栈。主机正是利用这个协议栈来接收和发送数据的。（1）物理层物理层的功能物理层的主要功能是完成相邻结点之间原始比特流的传输，控制数据怎样被放置到通信介质上。物理层的主要设备中继器集线器中继器由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计的。中继器是最简单的网络互联设备，主要完成物理层的功能，负责在两个结点的物理层上按位传递信息，完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。集线器集线器相当于多端口的中继器，也可以把信号整形、放大后发送到所有结点上。集线器工作原理:共享带宽（共享集线器内部的总线）广播方式工作（2）数据链路层数据链路层的功能数据链路层的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。数据链路层完成的是网络中相邻结点之间可靠的数据通信。为了保证数据的可靠传输，发送方把用户数据封装成帧（Frame），并按顺序传送各帧。数据链路层必须解决由于帧的损坏、丢失和重复所带来的问题。数据链路层还要实现流量控制，以解决防止高速发送方的数据把低速接收方“淹没”的问题。典型的协议：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。数据链路层的主要设备网卡网桥交换机网卡网卡也叫网络适配器，是连接计算机与网络的硬件设备。网卡的主要工作原理是整理计算机上发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。对于网卡而言，每块网卡都有一个唯一的网络结点地址，它是网卡生产厂家在生产时烧入ROM（Read0nlyMemory，只读存储芯片）中的，也叫做MAC地址，且保证绝对不会重复。可以在DOS窗口中使用“ipconfig/all”命令查看计算机网卡的MAC地址。网桥网桥工作在数据链路层，用于将两个LAN连接在一起并按MAC地址转发帧。网桥可以用来分隔冲突域，通过增加冲突域的数量，减小每个冲突域的大小，减少冲突发生的可能。连接两个网段的网桥能从一个网段向另一个网段传送完整而且正确的帧，不会传送干扰或有问题的帧。网桥的工作过程：根据源MAC学习，根据目的MAC进行转发参阅教材图1-6分析交换机交换机可看成是多端口的网桥，也是根据源MAC学习，根据目的MAC进行转发。交换机的每个端口都是一个独立的冲突域，可以为每个工作站提供更高的带宽。交换机的工作过程：参阅教材图1-7分析（3）网络层网络层的功能网络层的主要功能是完成网络中主机间的报文传输。在广域网中，这包括产生从源端到目的端的路由，根据采用的路由协议，选择最优的路径。典型的协议：IP、IPX、RIP、OSPF等。网络层的主要设备路由器路由器路由器是一种连接多个网络或网段的网络层设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读懂”对方的数据，从而构成一个更大的网络。路由器属于网络层的一种互联设备，有隔离广播的作用，它的每个端口都是一个独立的广播域，也是一个独立的冲突域。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。（4）传输层传输层是整个网络的关键部分，实现两个用户进程间端到端（End—to—End）的可靠通信，处理数据包错误、数据包次序，以及其他一些关键传输问题。向下是提供通信服务的最高层，弥补通信子网的差异和不足，向上是用户功能的最低层。传输层的功能提供建立、维护和拆除传输层连接，为网络层提供合适的服务，提供端到端的错误恢复和流量控制，向会话层提供独立于网络层的传送服务和可靠的透明数据传输。典型的协议：TCP、UDP。（5）会话层会话层允许不同机器上的用户之间建立会话关系，会话层管理主机之间的会话进程，即负责建立、管理、终止进程之间的会话。会话层还利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。（6）表示层表示层以下各层只关心从源主机到目标主机可靠地传送比特，而表示层关心的是所传送的信息的语法和语义，即传输信息的表示格式。主要功能：对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。典型协议：ASCII、ASN.1、JPEG、MPEG等。（7）应用层应用层的主要功能为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。典型协议：Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。二、TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型只是现有协议的描述，因而协议与模型非常吻合，是目前最成熟并广为接受的通信协议之一。TCP／IP参考模型分为四层结构：应用层、传输层、网际层和网络访问层。TCP/IP参考模型及协议栈和OSI参考模型的对应关系：1.1.3重点协议介绍参看教材任务1回顾下列内容：TCP/IP协议栈？？协议数据包格式？？每层的作用、协议、设备等？？对等层通信？？思考3TCP/IP协议栈HTTP、Telnet、FTP、TFTP、Ping、etcTCP/UDPARP/RARPIPICMPEthernet、802.3、PPP、HDLC、FR、etc接口和线缆应用层传输层网络层数据链路层提供应用程序网络接口建立端到端连接寻址和路由选择物理介质访问二进制数据流传输物理层TCP/IP协议数据格式TELNET23FTP20/21SMTP25TFTP69TCP/UDPPACKETSFRAMESBITS比特帧分组报文报文利用PT模拟器捕捉数据包，查看分层数据包格式思考：通信地址？？域名地址，如IP地址，如202.112.67.2MAC地址，如00-30-18-A2-06-E41、IP协议IP是一个无连接的协议，IP的责任就是把数据从源传送到目的地。它不负责保证传送可靠性、流控制、包顺序等服务。IP可以根据数据报报头中包括的目的地址将数据报传送到目的地址，在此过程中IP负责选择传送的路线，这种选择路线称为路由功能。IP协议版本报文长度服务类型总长度标示符标志片偏移生存时间协议报头校验和源IP地址目的IP地址IP选项IP报头格式：优先级和服务类型字段一般用于QoS（服务质量）；存活期（TimeToLive，TTL）是数据报可以生存的时间上限，它由发送者设置，每经过一次路由，TTL至少减1，如果未到达目的地时生存时间减为零了，则抛弃此数据报；源和目的IP地址用于表示数据从哪里来，要到哪里去。IP协议IP不提供可靠的传输服务，它不提供端到端的或结点到结点的确认，对数据没有差错控制，它只使用报头的校验码，不提供重发和流量控制。如果出错可以通过ICMP报告，ICMP在IP模块中实现。2、ICMP协议IP协议自身没有内在机制来获取差错信息并处理．为了处理这些错误，TCP/IP设计了ICMP协议，当某个网关发现传输错误时，立即向信源主机发送ICMP报文，不仅用于传输差错报文，还传输控制报文。ICMP（Internet控制消息协议），用于报告错误。ICMP的作用并非是使IP变成一个可靠的协议，而仅用于特殊情况时报告错误和提供反馈。ICMP消息以IP数据报格式传送，因此也不可靠。ICMP协议ICMP报文格式:IP头部中协议字段值必须为1，说明这是一个ICMP报文;ICMP头部中的类型（Type）域用于说明ICMP报文的作用及格式；代码（Code）域用于详细说明某种ICMP报文的类型。参阅教材表1-2学习3、ARP协议在局域网中，网络中实际传输的是“帧”，帧里面封装有源和目的主机的MAC地址。如何获得目标MAC地址？通过地址解析协议获得的。ARP协议解决地址转换问题：ARP协议就负责将某个IP地址解析成对应的MAC地址，其基本功能就是通过目标设备的IP地址，查询目标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进行。每台主机或路由器内都有一张地址映射表（IP——MAC）静态映射：利用ARP命令创建该表动态映射：利用ARP/RARP协议生成该表ARP-----地址解析协议RARP---逆地址解析协议ARP协议ARP使用目标IP地址的本地广播来获得目标主机或网关的硬件地址。收到硬件地址后，IP地址和硬件地址作为一项记录存储在本地的ARP缓存中。在初始化一个ARP广播请求之前，ARP总要先检测它的缓存，查看是否已有IP地址和硬件地址的映射记录。解析本地IP地址ARPRequest?ARPReply10.0.0.4对应的MAC：00-E0-FC-00-00-12…目的MAC(B)源