计算机通信工程(一)计算机网络专业知识

吉林通信行业职业技能鉴定中心计算机通信工程第一章计算机网络专业知识吉林通信行业职业技能鉴定中心教学内容自测训练题吉林通信行业职业技能鉴定中心第一节计算机网络原理第二节计算机局域网、广域网和Internet吉林通信行业职业技能鉴定中心计算机网络＝计算机＋通信计算机网络将处于不同地理位置、能独立运行的多台计算机设备用通信线路连接起来，并配置相应的软件，以达到计算机资源（含计算机硬件、软件和数据）共享目的通信系统。计算机网络具有信息传递、资源共享、系统可靠性和分布处理的功能。吉林通信行业职业技能鉴定中心第一节计算机通信网络原理一、网络的分类二、网络协议与网络体系结构三、常见的网络构件吉林通信行业职业技能鉴定中心（1）局域网LAN（LAN）——是计算机在比较小的范围内通过通信线路组成的网络。1、按网络地址范围分类（2）城域网（MAN－MetropolitanAreaNetwork）——是指局限在一座城市的范围内，覆盖的范围在十几公里至几十公里。（3）广域网（WAN－WideAreaNetwork）——是指将分布范围在几百公里至几千公里范围内的计算机连接起来的网络，其典型的代表是国际互联网。吉林通信行业职业技能鉴定中心（1）总线形网络网络中所有的点都连接在同一条通信线路上。特点：是组网简单、费用低廉、不易扩充、网络安全性和稳定性较差。故障诊断和隔离困难。2、按网络拓扑结构分类吉林通信行业职业技能鉴定中心（2）星形网络每个计算机站点都通过通信线路与中心计算机相连。特点：组网简单、易扩充、易监控网络、网络安全性和稳定性较好。集线器吉林通信行业职业技能鉴定中心（3）树形网络计算机网络中每台计算机都仅与一个以上一级计算机相连，但可以与多台下一级计算机相连，该连接方法可以看为总线形网络和星形网络综合的结果。集线器集线器交换机吉林通信行业职业技能鉴定中心（4）环形网络计算机网络中所有计算机首尾相连形成一个封闭的环形，环形网络容易安装和监控，但容量有限且增加新站点较困难。令牌环吉林通信行业职业技能鉴定中心在计算机网络中要做到有条不紊的交换、传递数据，就必须遵守一些事先约定好的数据格式、同步问题等，我们把这些在计算机之间实现通信要遵守的有关规则称为计算机网络协议。网络协议具有层次特性，大多数网络按层（layer）或级（level）的方式组织。二、网络协议与网络体系结构吉林通信行业职业技能鉴定中心网络体系结构——是指计算机网络的各层及协议的集合，也是指计算机网络所应完成的功能集合。目前的计算机体系结构主要有——OSI体系结构；TCP/IP体系结构；吉林通信行业职业技能鉴定中心OSI开放系统互连参考模型将整个网络的通信功能划分成七个层次，每个层次完成不同的功能。这七层由低层至高层分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。吉林通信行业职业技能鉴定中心TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是指传输控制协议（TCP协议）/网际协议（IP协议）。TCP/IP协议已成为国际互联网标准协议。TCP/IP体系结构共有四层。TCP/IP体系结构吉林通信行业职业技能鉴定中心1、应用层应用层有着许多著名的协议，如邮件传输协议（SMTP）、文件传输协议（FTP）和远程登陆协议（Telnet）等。2、运输层运输层又称主机到主机层协议，该层传输的数据单位是报文（Message）或数据流（Stream），可使用的协议有传输控制协议（TCP）和用户数据协议（UDP）。吉林通信行业职业技能鉴定中心3、网际层网际层的主要功能是使主机能把数据报文独立传向目标（可能经不同网络），主要协议使网际协议IP，该层传输的是分组（Packet）。4、网络接口层该层内容较少，主要是与其他网络的接口协议。TCP/IP协议集如表1－1所示。吉林通信行业职业技能鉴定中心表1－1TCP协议集吉林通信行业职业技能鉴定中心TCP协议属于运输层的协议，使用广泛，功能强大，可提供面向连接的、可靠的服务。数据从应用层以字节流的形式传递给TCP，当字节流积累到足够多的时候，TCP将它们组成报文段，然后再发送。再发送之前TCP先与接收方建立连接。TCP协议吉林通信行业职业技能鉴定中心IP协议是网络的主要协议。功能是无连接数据报传输、路由选择和差错控制。数据报是IP协议中传输的数据单元。无连接数据报传输是指在数据报传输前并不与目标端建立连接即可将数据报传输。路由选择给出一个从源到目标的IP地址序列，要求数据报在传输时严格按制定的路径传输。IP协议吉林通信行业职业技能鉴定中心IP地址（InternetProtocolAddress）——用于标识接入国际互联网的每台主机。——由32位二进制表示，采用分段地址方式，将地址分为4段，每段8位，段与段之间用圆点分开。——IP地址的表示法为：用十进制表示每段的值。吉林通信行业职业技能鉴定中心32bitA类B类C类D类E类0net-idhost-id10net-idhost-id110111011110组播地址保留net-idhost-idnet-id:网络号host-id:主机号IP地址结构吉林通信行业职业技能鉴定中心——假若用AAA.BBB.CCC.DDD表示地址当AAA的取值为1~127之间时，代表网络号，表示主机所在的网络为大型网络即A类网，后3段（BBB.CCC.DDD）代表主机号；当AAA的取值在128～191时，表示主机所在的网络为中型网，即B类网，AAA.BBB代表网络号，后两段（CCC.DDD）表示其主机；当AAA的取值为192～223时，表示主机所在的网络为小型网络，即C类网，AAA.BBB.CCC代表网络号，DDD表示主机号。吉林通信行业职业技能鉴定中心表1-2特殊的IP地址特殊IP地址net-idhost-id源/目的地址用途网络地址netid全0都不是标识一个网络直接广播地址netid全1目的地址对netid上的所有主机广播有限广播全1全1目的地址在本网络上广播(路由器不转发)这个网络上的这个主机的地址全0全0源地址在本网络上的本主机。这个网络上的特定主机全0host-id源和目的在本网络上的某个主机。环回地址127任意源和目的用于本地软件回送测试吉林通信行业职业技能鉴定中心TCP/IP就是用IP地址来标识源地址和目标地址，但源主机和目标主机却位于某个网络中，故源地址和目标地址都由网络号和主机号组成。吉林通信行业职业技能鉴定中心1、网络服务器是一台功能较强的计算机，一般用高档微型机或专用服务器作为网络服务器。服务器要求运算速度快、存储容量大，而且要求提供数据保护手段和良好的稳定性、可靠性。是网络高速、稳定的保证。2、网络工作站网络工作站一般是指用户直接使用入网的计算机。只要计算机装置有网卡并配置好相应的网络软件就可以入网。三、常见的网络构件吉林通信行业职业技能鉴定中心3、传输介质常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆等。——同轴电缆，早期局域网中使用。常用的同轴电缆主要有75Ω电缆和50Ω电缆两种。——双绞线，目前最常用的介质。常用的双绞线是五类或超五类线。由四对线组成，其中每对由两根带绝缘层的导线以螺旋形绞合在一起，这两条线使用时作一条通信线路。——光缆，光缆纤维作为信号传输介质，传输信号时先把电信号转换成光信号，接收时再把光信号转化为电信号。特点是传输距离远、抗干扰能力强、传输信息量大且信号不失真，但价格较贵，常用于广域网。吉林通信行业职业技能鉴定中心常规双绞线接法错线双绞线接法内导体铜芯线绝缘层外导体屏蔽线塑料保护外层同轴电缆吉林通信行业职业技能鉴定中心4、网络设备（1）网卡（NetCard）主要功能是并行数据与串行数据的转换、数据包的装配和拆装、网络的存取控制、数据传输和数据传输后的缓存、网络信号的产生等。（2）集线器（Hub）作用是将信号再生转发。可以改善网络的管理和维护，提高网络的稳定性和可靠性。吉林通信行业职业技能鉴定中心三种结构：独立式（Standalone）：固定端口配置，扩充时用级连的方法堆叠式（Stackable）：固定配置，用堆叠方法进行扩充——堆叠连接在一起的HUB在逻辑相当于一台单独的HUB，可统一管理模块化（Module）：又称机箱式，由一台带有底板、电源的机箱和若干块多端口的接口卡（线卡）组成。可灵活按需配置，通过插入不同的插卡满足需求（如插入交换卡、路由卡、加密卡等）吉林通信行业职业技能鉴定中心用集线器搭建简单的网络NICPC机HUBUTP服务器吉林通信行业职业技能鉴定中心（3）中继器（Repeater）中继器是最简单的网络互连设备，位于OSI物理层。主要完成信号的复制、调整和放大功能，以此来延长网络的长度。解决同轴电缆信号传输距离的问题，放大信号。吉林通信行业职业技能鉴定中心交换式以太网数据包的目的地址将以太包从源端口送至目的端口，向不同的目的端口发送以太包时，就可以同时传送这些以太包，达到提高网络实际吞吐量的效果，主要用于连接Hub、Server或分散式主干网。（4）网络交换机Switch吉林通信行业职业技能鉴定中心共享信道LAN的缺点：多个站点同时发送会造成冲突；网络中站点越多，冲突现象越严重；每个站点的平均拥有带宽为W/n；解决的方法：网段分割——减少每个网段中站点的数量网段分割后网络总体带宽增加吉林通信行业职业技能鉴定中心实现网段分割的设备——网络交换机网络交换机和网桥属同一类设备，工作在数据链路层上。但网络交换机的端口数多，并且速度快。又称为多端口的高速网桥。工作原理构造：端口-地址表、端口缓冲器、交换矩阵学习源地址（构造端口-地址表）过滤本网段帧（隔离冲突域）转发异网段帧（交换）广播未知帧（寻找目的站点）吉林通信行业职业技能鉴定中心使用网络交换机带来的好处分割冲突（碰撞）域——减少了冲突允许建立多个连接——提高了网络总体带宽减少每个网段中的站点数——提高了站点平均拥有带宽允许全双工连接——提高带宽吉林通信行业职业技能鉴定中心网桥是连接两个使用相同协议、传输介质和寻址方式的网络设备，是用于连接两个相同的网络。网桥位于OSI的链路层。（5）网桥吉林通信行业职业技能鉴定中心路由器是用于将局域网与广域网连接设备，它具有判断网络地址和选择传输路径及(传输流量控制)等功能。路由器位于OSI的网络层。（6）路由器Router吉林通信行业职业技能鉴定中心工作在第三层（网络层）上。在网络之间转发网络分组。能够提供按最佳路由转发网络分组。实现子网隔离，限制广播风暴。吉林通信行业职业技能鉴定中心路由器的结构控制部件（CPU、RAM、OS）路由表协议软件网络接口（LAN、WAN、CONSOLE）吉林通信行业职业技能鉴定中心用路由器进行网络互联routerrouterrouter子网3网络B高端路由器低端路由器子网4子网3子网1子网2子网5子网6routerrouterrouterrouterrouterrouterrouterrouter吉林通信行业职业技能鉴定中心工作原理采用存储转发的方法：接收并缓存IP数据分组，提取分组中的目的IP地址，然后查路由表决定转发路径。如果未查到，则丢弃该分组。交换机也用查表的方法决定转发路径，但交换机的表是“端口-MAC地址”表，存放的是端口与目的MAC地址之间的关系，要用帧中的MAC地址查表；而路由器中的路由表是“端口-网络地址”表，存放的是端口与目的网络地址之间的关系，故要从分组中提取IP地址，并解析出其中的网络地址部分来查表。•路由表——用于存放到达其他网络的路由信息。吉林通信行业职业技能鉴定中心路由表的基本内容目的网络路由(下一站点)距离191.16.0.010.0.0.0202.165.0.3202.165.0.0直接路由器A的路由表直接001202.165.0.0191.16.0.010.0.0.0AB.1.1.3.1吉林通信行业职业技能鉴定中心注意：路由器是根据网络号来