01认识计算机网络结构和IP地址

课题1认识计算机网络结构和IP地址学习目标能力目标能够识别生活中接触到的网络的结构和功能能够绘制各种网络拓扑结构能够正确使用IP地址知识目标了解计算机网络的形成和发展了解计算机网络的分类、功能理解计算机网络的拓扑结构掌握网络IP地址的分类和使用1计算机网络概述1.1计算机网络的形成与发展1.2计算机网络的基本概念1.3计算机网络的基本组成1.4计算机网络的拓扑结构1.1计算机网络的形成与发展1.1计算机网络的形成与发展1.第一代__面向终端（50年代中--60年代末）1946年，第一台计算机问世，单机:单个用户独占主机系统50年代中期，计算机技术和通信技术初次结合:美国的半自动地面防空系统(SAGE)50年代末期，将多台终端通过通信线路连接到一台中心计算机上.共享中心计算机的资源.1.1计算机网络的形成与发展(1)特点:终端—主机的通信.彼此间有明显的主从关系.终端无自主处理能力.典型代表:1963年,美国IBM公司的飞机订票系统SABRE-1.1.1计算机网络的形成与发展(2)缺点:主机负担过重.既要承担数据处理任务,又要承担通信任务.线路利用率低.终端与中心计算机距离远时尤为明显.(3)改进:增加一个前端机,专门处理通信任务.终端通过集中器访问主机.1.1计算机网络的形成与发展2.第二代__计算机通信网络（60年代末--70年代中）将多台计算机连在一起，用于传输信息的计算机的集合.(1)特点:是”计算机—计算机”的通信.没有主从关系;以交换机为通信子网的中心,由若干主机和终端构成用户的资源子网;以通信为主要目的.1.1计算机网络的形成与发展(2)缺点:体系结构差异较大,不利于互联.(3)典型代表:1969年,美国的ARPA网.Internet发展历程:ARPANET----NSFNET----Internet1.1计算机网络的形成与发展3.第三代__开放式标准化网络（80年代）在协议控制下，以资源共享为主要目的,借助通信系统连接的多个计算机的集合。特点:全网具有统一的体系结构,以资源共享为主要目的.1984年,国际标准化组织颁布了”开放系统互联参考模型”的国际标准ISO7498,简称”OSI/RM”.1.1计算机网络的形成与发展4.第四代__网络互联与高速化、综合化（90年代以后）局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术、多媒体、智能网络，整个网络就像一个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。1.2计算机网络的基本概念1.2计算机网络的基本概念计算机网络是指利用通信设备和线路,将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机连接起来,以功能完善的网络软件(网络操作系统和通信协议)实现网络中资源共享和信息传递的系统.要点:连入网络的计算机是独立自主的,是可以独立运行的系统。网络必须是互联的.物理上的.逻辑上的.要求遵守共同的协议.计算机网络的基本目的:资源共享.1.2之计算机网络的功能1资源共享硬件共享：大型计算机的处理能力，昂贵的外设；软件共享：应用软件，系统软件等；数据共享：用户数据（市场信息）等。2数据传输支持用户之间的数据传输（如电子邮件、文件传输、IP电话等），计算机网络可以使得分布于全球的计算机协作起来。形成一个巨大的、虚拟的计算机。3实现分布式处理通过不同地点的计算机共同完成一项任务.大型课题，分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。1.2之计算机网络的功能4实现集中的控制和管理对资料进行综合处理,供分析和参考等。5提高计算机的可靠性和可用性计算机连成网络之后,各计算机可以通过网络互为后备,当某处计算机发生故障后,便可通过网络由别处的计算机代为处理。另一方面当网络中计算机负担过重时,可将作业传送给网络中另一较空闲的计算机去处理，从而减少了用户的等待时间、均衡了各计算机的负担。6提供系统的性能价格比1.2之计算机网络的分类1.按网络覆盖的范围分局域网(LocalAreaNetwork--LAN)特点:短距离高速率低误码率城域网(MetropolitanAreaNetwork--MAN)广域网(WideAreaNetwork--WAN)特点:较低的速率较高的误码率1.2之按网络的拓扑结构分1总线型拓扑结构所有入网机器共用一条物理传输信道。2星形拓扑结构以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。3环形拓扑结构：入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路，所有的转发器构成了环状的网络。1.2之按通信方式分类通信信道的类型有两类：广播通信信道:多个结点共享一个通信信道，某个结点广播信息，其他结点都能接收信息。点---点通信信道:一条通信线路只能连接一对结点，如果两个结点之间没有直接连接的线路，那么它们的通信只能通过中间结点转接。显然，网络要通过通信信道完成数据传输任务，因此网络所采用的传输技术也只可能有两类，即广播(Broadcast)方式与点---点(Point-to-Ponint)方式。1.2之按通信方式分类1广播式传输网络所有联网计算机都共享一个公共通信信道。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会“收听”到这个分组。由于发送的分组中带有目的地址与源地址，接收到该分组的计算机将检查目的地址是否与本结点地址相同。如果与本结点地址相同，则接收该分组，否则丢弃该分组。如总线型、无线通信与卫星通信等。2点到点传输网络每条物理线路连接一对计算机。假如两台计算机之间没有直连线路，它们之间的分组传输就要通过中间结点接收、存储、转发，直至目的结点。由于连接多台计算机之间的线路可能很复杂，因此从源结点到目的结点可能存在多条路由。因此路由算法非常重要。如星型、树型、环型和网状型。1.2之按管理性质分类公用网(电话网、公共数据网、DDN等）专用网(国家安全网、军事网、气象网、铁道网络、电力网等）利用公用网组建专用网（银行网，教育网，政府网等）互联网（因特网--Internet）内部网(Intranet)外部网(Extranet)1.2之按交换方式分类交换方式:信息在网络设备中的传输方式1电路交换网采用电话工作方式，具有建立链路、数据传输和释放链路三个阶段；通信过程中，自始自终占用该条线路，且不允许其它用户共享其信道容量。2报文交换网交换机采用具有“存储-转发”能力的计算机，用户数据可以暂时保存于交换机内，等待线路空闲时，再进行用户数据的传输。3分组交换网类同报文交换技术,规定了交换机处理和传输的数据长度（分组长度）,不同用户的数据分组可以交织地在网络的物理链路上传输。目前，大多数计算机网络（包括广域网和局域网）都采用了分组交换技术，只是分组的大小有所不同。1.3计算机网络的基本组成1.3计算机网络的基本组成由通信子网和资源子网组成通信子网：网络中面向数据传输或者数据通信的部分资源集合，主要支持用户数据的传输；包括传输线路、交换机和网络控制中心等硬软件设施。资源子网：网络中面向数据处理的资源集合,主要负责数据处理,支持用户的应用；由用户的主机资源组成，包括接入网络的用户主机，以及面向应用的外设（例如：终端）、软件和可共享的数据（例如：公共数据库）等。通信子网和资源子网通信子网资源子网CCPCCPCCPCCPCCPCCP终端通信控制处理机1.4计算机网络的拓扑结构1.4计算机网络的拓扑结构计算机网络拓扑是通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的首步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。网络拓扑结构:网络上的通信链路，以及各个计算机应用之间的相互连接的几何排列或物理布局（点线拓扑图）。点——计算机或网络设备线——通信线路网络拓扑结构和网络传输方式、传输数率、传输介质及网络性能等相关1.4计算机网络的拓扑结构1总线型拓扑结构所有入网机器共用一条物理传输信道。特点：多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；同一时刻只能有两台计算机通信；对信道故障敏感；网络的延伸距离有限，结点数有限适用于局域网匹配电阻1.4计算机网络的拓扑结构2星形拓扑结构：以一台中心处理机为主而构成的网络，其它入网机器仅与该中心处理机之间有直接的物理链路所有网上传输的信息均需通过该处理机转发。特点:网络结构简单，便于管理（集中式）每台入网机均需物理线路与处理机互连，线路利用率低处理机负载重（需处理所有的服务），两台入网机之间交换信息，必须通过中心处理机入网主机故障不影响整个网络的正常工作，中心处理机的故障将导致网络的瘫痪（备份/容错）集线器1.4计算机网络的拓扑结构3环形拓扑结构：入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路，所有的转发器构成了环状的网络。特点：实时性较好（信息在网中传输的最大时间固定）每个结点只与相邻两个结点有物理链路，传输控制机制比较简单；某个结点的故障将导致物理瘫痪结点数有限适用于局域网，实时性要求较高的环境干线耦合器1.4计算机网络的拓扑结构4树型拓扑结构：星型网络的扩展特点：网络易扩展故障容易隔离对根的依赖大1.4计算机网络的拓扑结构5网状拓扑结构：利用专门负责数据通信和传输的结点机构成。入网设备直接接入结点机进行通信。两个结点之间的连接不唯一，完整性、可靠性高主要用于地理范围大、入网主机多（机型多）的环境常用于构造广域网小结本部分系统讲述了计算机的形成与发展，应掌握计算机网络的概念、功能及组成。对计算机网络的拓扑结构应有清晰的认识。2.IP地址的分类由于网络中包含的计算机有可能不一样多，有的网络可能含有较多的计算机，也有的网络包含较少的计算机，于是人们按照网络规模的大小，把IP地址分为A、B、C、D、E5大类。2.1IP地址的分类A类地址以32位的二进制表示法来看，A类地址的特点：以0开头第1字节表示网络号第2、3、4字节表示网络中的主机号2.1.1A类地址0*******************************8位2进制数8位2进制数……以0开头0*******************************主机号（24位）网络号网络号：有8位，第1位固定为0主机号：有24位2.1.1A类地址问题1：A类地址中，可以标识多少个网络？由于第1位为0，所以实际网络标识长度为7位，共可标识27＝128个网络，但是……网络号为全0，即00000000，不能作为网络地址网络号为127，即01111111，不能作为网络地址A类地址共可标识128－2＝126个网络2.1.1A类地址问题2：A类地址第1个字节的实际取值范围是多少？（十进制表示）第1个有效的网络号是00000001，十进制是1；最后1个有效的网络号是01111110，十进制是126，所以，A类地址第1个字节的实际取值范围是1～126例如：61.69.32.12.1.1A类地址问题3：一个A类的网络中，可以有多少个主机？由于主机位有24位，所以共可标识224个主机，但是……主机号为全0，表示本机所在网络的网络号，不能用来表示单个主机；主机号为全1，代表广播地址，不能用来表示单个主机地址A类地址的网络，可以有224－2个主机2.1.1A类地址B类地址以32位的二进制表示法来看，B类地址的特点：以10开头第1、2字节表示网络号第3、4字节表示网络中的主机号2.1.2B类地址10******************************8位2进制数8位2进制数……以10开头10******************************主机号（16位）网络号网络号：有16位，前2位固定为10主机号：有16位2.1.2B类