计算机网络技术
- 计算机网络概述
- 数据通信技术基础
- 双绞线的制作
- 网络体系结构
- 局域网技术
- 广域网技术
- 交换机相关知识
- 路由器相关知识
- 配置VLAN
- 无线路由器配置
- IP地址
- 子网划分
- Internet与万维网
- 服务器相关知识
- 服务器操作系统安装与配置
计算机网络概念
- 计算机网络是指自主计算机的互联集合
- 自主计算机：指分布在不同地理位置的多台独立的主机
- 互联：指使用通信介质和网络设备将计算机相互连接起来，遵循共同的网络协议，实现通信
-
计算机网络概念—组成和结构
网络交换技术—电路交换
电路交换：面向连接的
- A 和 B 通话经过四个交换机
- 通话在 A 到 B 的已建立的连接上进行
- 报文交换优点：
- 报文交换不需要事先建立连接，可以直接发送数据，比较灵活
- 每个报文分段占用线路
报文交换的缺点：
分组交换：把较长的报文划分成较短的“分组”，以“分组”为数据传输单元。
网络拓扑结构
星型拓扑
- 由一个中心节点和一些外围节点组成.
- 缺点：中心节点如果故障，则整个网络无法正常工作
环型拓扑
- 节点分布在一个闭合环形线路上，数据沿一个方向绕环逐点传递
- 缺点：可靠性差，只要一个节点故障，就会影响整个网络地运行
总线型拓扑
- 一条公共线路作为传输总线，每个节点连接到公共总线上
- 缺点：存在总线争用的问题，节点增多时网络效率低
树形拓扑
- 形状像一棵倒置的树，结点按层次进行连接
- 缺点网络可靠性差，一旦根节点故障，则整个网络瘫痪
网状型拓扑
- 每两个节点之间都有一条线路相连，应用于广域网
- 缺点：控制复杂
本章小结
1、计算机网络概念
2、网络交换技术
电路交换、报文交换、分组交换
3、网络拓扑结构
星型、环型、总线型、树型、网状型
数据通信技术基础
信息、数据、信号
- 信息发送前要编码成数据，数据要用信号表示才能发送到对方。
- 对方从信号中还原出数据，进而得到信息。
信号
- 模拟信号是连续的，取遍某个区间内的所有值
- 数字信号是离散的，只包含几个值，如0,1,。
信号编码方式
信号编码方式：数据—>模拟信号
信号编码方式：数据—>数字信号
数据传输方式：并行传输和串行传输
- 并行传输：是指在两点之间的适当数量的并行路径上，一组信号元的同时传输。
- 串行传输：是指信号元在两点之间的单一路径上的顺序传输。
数据传输方式：单工、半双工、全双工
- 单工传输：信息只能由一方A传到另一方B，则称为单工。
- 半双工传输：信息既可由A传到B,又能由B传A,但只能由一个方向上的传输存在，称为半双工传输。
- 全双工传输：线路上存在A到B和B到A的双向信号传输，则称为全双工。
本章小结
1、信号
模拟信号、数字信号
2、信号编码方式
ASK、FSK、PSK
非归零码、曼彻斯特编码、差分曼彻斯特编码
3、数据传输方式
并行传输、串行传输
单工、半双工、全双工
双绞线的制作
传输介质
- 双绞线：是有两条相互绝缘的导线按照一定的密度相互缠绕在一起而制作成的一种通用配线。做成的一种通用配线。局域网中所使用的双绞线分为两类：屏蔽双绞线（STP）与非屏蔽双绞线（UTP）
- 同轴电缆
- 光纤
- 无线介质
传输介质—双绞线
- 双绞线和RJ-45接口：
- RJ-45接口如图，是一种能沿固定方向插入并自动防止脱落的塑料接头
- 每条双绞线的两端，按照一定的线序标准（568A标准或568B标准），连接好水晶头后，便可连接网卡、集线器，交换机等设备上的RJ-45接口
网络体系结构
- 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作才行，而这种“协调”是相当复杂的
- “分层”可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较容易研究和处理
-
OSI参考模型
OSI参考模型：理论模型
- TCP/IP参考模型：因特网标准
- OSI参考模型定义网络通信的层次结构、层次之间的相互关系与各层提供的服务
只要遵循OSI标准，一个系统就可以和位于世界上任何地方的、也遵循这同一标准的其他任何系统进行通信
OSI参考模型—分层原则
网中各结点都具有相同的层次
- 不同结点的同等层具有相同的功能
- 同一结点内相邻层之间通过接口通信
- 每层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务
-
OSI参考模型—层次结构
物理层（physical layer）:利用传输介质实现比特序列的传输
- 数据链路层（data link layer）:采用差错控制与流量控制方法，使得有差错的物理线路变成无差错的数据链路
- 网络层（network layer）:实现路由选择、分组转发与拥塞控制等功能，为“分组”传输选择“最佳”的路由
- 运输层（transport layer）:向高层用户提供可靠的“端-端”通信服务，向高层屏蔽下层数据通信的具体细节
- 会话层（session layer）:维护两个通信计算机之间的进程通信，管理数据交换
- 表示层（presentation layer）:处理两个通信的计算机系统的数据表示方式，完成数据的格式变换、加密与解密、压缩与恢复
- 应用层（application layer）:为应用软件提供多种网络服务，例如万维网、文件传输、电子邮件与其它服务等
本章小结
1、网络体系结构
OSI、TCP/IP
2、OSI参考模型
应用层、表示层、会话层
运输层、网络层
数据链路层、物理层
两种参考模型
- OSI参考模型—TCP/IP参考模型
TCP/IP参考模型—层次结构
- 网络接口层：是TCP/IP参考模型的最底层，它负责通过网络发送和接收IP数据报
- 互联网层：使用IP协议提供“尽力而为（best effort）”的网络分组传输服务。将运输层报文段封装成IP数据报，选择适当的发送路径，并将数据报转发到下一个结点
- 运输层：负责在会话的进程之间建立和维护“端-端”的连接。定义了两种不同的协议：传输控制协议（TCP）与用户数据报协议（UDP）
- 应用层：和OSI参考模型的应用层类似，为应用软件提供多种网络服务
TCP/IP协议栈
本章小结：
1、两种参考模型的比较
2、TCP/IP参考模型
应用层、运输层、互联网层、网络接口层
3、TCP/IP协议栈
局域网技术
局域网概念
- 根据网络规模分类
- 广域网
覆盖范围大，传输距离远，传输率低，误码率高
- 城域网
覆盖范围介于局域网和广域网之间，几公里到几十公里
- 局域网：局部区域范围内的计算机网络
范围：几米至几公里，一个或相邻的建筑物内
特点：覆盖范围小，传输速率高，误码率低
应用：多用于单位内部网络建设
局域网常用拓扑结构
- 局域网中常见的拓扑结构总线型、星型和环型三种
局域网体系结构
- 局域网是一种通信网络，只涉及的OSI模型中的数据链路层和物理层，不涉及高层的内容
- IEEE的802委员会将局域网分为两个子层：
- MAC子层：与接入到传输媒体有关的内容都放在MAC层，主要用来解决多个节点如何使用共享介质的问题
- LLC子层：与媒体接入无关的部分都集中在LLC。其主要功能是数据链路的建立和释放、LLC帧的封装和拆卸、差错控制、提供与高层的接口等
物理地址
- 在局域网中，硬件地址又称物理地址，或MAC地址，是在数据链路层使用的地址。MAC地址共48比特，6字节。前三个字节代表的是生产厂商的编号，后三个字节代表网卡的编号
- MAC地址通常表示为12个16进制数，每两个16进制数之间用冒号隔开，08:00:20:0A:8C:6D就是一个MAC地址
物理地址的使用
- 数据链路层中数据是以数据帧（frame）为单位进行传输的。封装成帧就是在一段数据的前后分别添加首部和尾部，然后就构成了一个帧，确定了帧的界限
- 数据帧首部中的源地址和目的地址就是用MAC地址来表示的
- 发送数据帧时，帧首部写入目的主机的MAC地址
- 收到数据帧后，首先检查帧首部的目的MAC地址，如果是发给自己的，就接收数据帧，否则就丢弃
CSMA/CD协议
- 目前局域网采用的最通用的通信协议标准是以太网（Ethernet）技术
- 最初的以太网是一个总线型的网络，任何一个主机发出信号，都能被网络中其他所有的主机收到
- 以太网需要解决的问题
- 寻址问题：如何让在广播式的网络完成一对一通信（MAC地址）
- 冲突问题：两台主机同时使用网络会发生冲突（CSMA/CD协议）
- 以太网使用 载波监听 多路访问/冲突检测协议（CSMA/CD）来解决总线使用权的问题，处理网络中产生的冲突问题
- 多路访问：网络中的每个节点都能访问总线，通过总线发送数据
- 载波侦听：在发送数据前，节点需要先“听”一下总线上是否有数据信号。如果检测到有数据信号，节点便等待直到总线空闲。如果“听”到总线没有数据信号，那么节点就将数据帧发送出去
- 冲突检测：在发送数据帧的同时，还需要继续监听总线，检测是否发生了冲突，如果检测到了冲突，就马上停止数据发送。等待一个随机的时间后，再次重发
- 为什么需要“冲突检测”
- 当某个站监听到总线是空闲时，也可能总线并非真正是空闲的
- A向B发出信息，要经过一定的时间后才能传送到B
- B若在A发送的信息到达B之前发送自己的帧（因为这时B的载波监听检测不到A所发送的信息），则必然要在某个时间和A发送的帧发生碰撞
- 冲突带来的问题
- 碰撞的结果是两个帧都变得无用（冲突使得信号相互叠加，使得原来的信号被破坏），而且这些无用的数据浪费了网络资源
- 节点在检测到冲突的时候，就马上停止数据发送。但是在之前已经发出的数据还是会被接受方收到，而且是完整的数据。所以接受方需要知道是否曾经发生冲突，收到的数据是否完整
- 争用期（解决不完整数据问题）
从开始发送数据，到检测到冲突，这段时间是不确定的，它的最大值称为争用期，如果在争用期内没有检测到冲突，以后也不会有冲突产生了
在以太网中，争用期=2倍总线长度/信号的传输速度
- 最短帧长（解决不完整数据问题）
以太网取51.2μs 为争用期的长度。对于10Mb/s 以太网，在争用期可发送512bit,即64字节。以太网在发生数据时，若前64字节没有发生冲突，则后续的数据就不会发生冲突。（10Mb/s*51.2μs = 512bit）
以太网规定了最短有效帧长为64字节，凡长度小于64字节的帧都是由于冲突异常中止的无效帧
本章小结
1、局域网概念
拓扑结构、体系结构
2、物理地址
MAC地址、数据帧
3、CSMA/CD协议
载波监听、多路访问、冲突检测
争用期、最短帧长
广域网技术
广域网概念
相距较远的局域网通过路由器与广域网相连组成了一个覆盖范围很广的互联网
广域网概念—广域网技术
广域网PPP协议
- 点对点协议（Point-to-Point Protocol,PPP）是因特网上广泛使用的数据链路层协议，用于点对点的链路
- PPP设计目的主要是用来通过拨号或专线方式建立点对点连接发送数据。用户使用拨号电话线接入因特网时，一般都是使用PPP协议（PPPOE）
- PPP协议有三个组成部分
- 一个将IP数据报封装到串行链路的方法
- 链路控制协议LCP（Link Control Protocol）
- 网络控制协议 NCP (Network Control Protocol)
广域网PPP协议—数据封装
- 标志字段：表示帧的开始和结束
- 地址字段：由于PPP协议用于点对点通信，不存在寻址的问题
- 控制字段：PPP协议不提供数据传输的可靠性，同时也没有流量控制和差错控制的功能
- 协议字段：PPP帧内可以封装多个协议的数据包，当封装某个协议的数据包时，就填写这个协议的编号
- FCS:帧校验字段，PPP采用CRC校验
广域网PPP协议—链路控制协议
- 数据链路的建立、配置、维护和终止都是由链路控制协议（LCP）来完成的，LCP包封装在PPP帧的数据字段中
广域网PPP协议—认证协议
- 口令认证协议（PAP）：非常简单，用户向系统发送用户名和口令，系统验证用户名和口令，如果正确就接受连接，否则就拒绝连接。认证是通过两次握手实现的
挑战握手协议（CHAP）:对PAP协议作了改进，不直接发送用户的密码。取代密码的是hash(哈希值)
PPP使用网络控制协议（NCP）来建立两端网络层的连接，协商网络层的选项和传递网络层数据。NCP不是一个协议，而是一组协议，包括IPCP、IP、IPX等
- 互联网协议控制协议（IPCP）主要用来协商网络层选项，设置用户的IP地址。报文在PPP帧中封装
广域网PPP协议—工作过程
本章小结
1、广域网概念
广域网概念、广域网协议
2、广域网PPP协议
数据帧封装
链路控制协议 LCP
认证协议
网络控制协议 NCP
工作过程
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