备战noip初赛：计算机网络.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,计算机网络基础,一、,OSI,模型,OSI（Open System Interconnect）,开放式系统互联。一般都叫,OSI,参考模型，,ISO（,国际标准化组织）组织在1985年研究的网络互联模型。最早的时候网络刚刚出现的时候，很多大型的公司都拥有了网络技术，公司内部计算机可以相互连接。可以却不能与其它公司连接。因为没有一个统一的规范。计算机之间相互传输的信息对方不能理解。所以不能互联。,ISO,为了更好的使网络应用更为普及，就推出了,OSI,参考模型。其含义就是推荐所有公司使用这个规范来控制网络。这样所有公司都有相同的规范，就能互联了。,第7层应用层直接对应用程序提供服务，应用程序可以 变化，但要包括电子消息传输,第6层表示层格式化数据，以便为应用程序提供通用接 口。这可以包括加密服务,第5层会话层在两个节点之间建立端连接。此服务包括 建立连接是以全双工还是以半双工的方式进行设置，尽管可以在层4中处理双工方式,第4层传输层常规数据递送面向连接或无连接。包括 全双工或半双工、流控制和错误恢复服务,第3层网络层本层通过寻址来建立两个节点之间的连接，它包括通过互连网络来路由和中继数据,第2层数据链路层在此层将数据分帧，并处理流控制。本层 指定拓扑结构并提供硬件寻址,第1层物理层原始比特流的传输电子信号传输和硬件接口 数据发送时，从第七层传到第一层，接受方则相反。,上三层总称应用层，用来控制软件方面。下四层总称数据流层，用来管理硬件。数据在发至数据流层的时候将被拆分。,OSI,模型用途相当广泛。比如交换机、集线器、路由器等很多网络设备的设计都是参照,OSI,模型设计的。,1.,什么中,TCP/IP?,TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol,的简写，中文译名为传输控制协议/互联网络协议）协议是,Internet,最基本的协议，简单地说，就是由底层的,IP,协议和,TCP,协议组成的。,二、,TCP/IP,协议,背景在,Internet,没有形成之前，各个地方已经建立了很多小型的网络，称为局域网，,Internet,的中文意义是“网际网”，它实际上就是将全球各地的局域网连接起来而形成的一个“网之间的网（即网际网）”。然而，在连接之前的各式各样的局域网却存在不同的网络结构和数据传输规则，将这些小网连接起来后各网之间要通过什么样的规则来传输数据呢？这就象世界上有很多个国家，各个国家的人说各自的语言，世界上任意两个人要怎样才能互相沟通呢？如果全世界的人都能够说同一种语言（即世界语），这个问题不就解决了吗？,TCP/IP,协议正是,Internet,上的“世界语”。,TCP/IP,协议的开发工作始于70年代，是用于互联网的第一套协议。,2.TCP/IP,整体构架概述,TCP/IP,协议并不完全符合,OSI,的七层参考模型。传统的开放式系统互连参考模型，是一种通信协议的7层抽象的参考模型,其中每一层执行某一特定任务。该模型的目的是使各种硬件在相同的层次上相互通信。这7层是:物理层、数据链路层、网路层、传输层、话路层、表示层和应用层。而,TCP/IP,通讯协议采用了4层的层级结构，每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。这4层分别为：,应用层,：应用程序间沟通的层，如简单电子邮件传输（,SMTP）、,文件传输协议（,FTP）、,网络远程访问协议（,Telnet）,等。,传输层,：在此层中，它提供了节点间的数据传送服务，如传输控制协议（,TCP）、,用户数据报协议（,UDP）,等，,TCP,和,UDP,给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中，这一层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收。,互连网络层,：负责提供基本的数据封包传送功能，让每一块数据包都能够到达目的主机（但不检查是否被正确接收），如网际协议（,IP）。,网络接口层,：对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络（如,Ethernet、Serial Line,等）来传送数据。,基于4层的,TCP/IP,协议栈基本描述,基于5层的,TCP/IP,协议栈基本描述,3.TCP/IP,中的协议,(1).,IP,:,网际协议,IP,是,TCP/IP,的心脏，也是网络层中最重要的协议。,IP,层接收由更低层（网络接口层例如以太网设备驱动程序）发来的数据包，并把该数据包发送到更高层-,TCP,或,UDP,层；相反，,IP,层也把从,TCP,或,UDP,层接收来的数据包传送到更低层。(2).,TCP,如果,IP,数据包中有已经封好的,TCP,数据包，那么,IP,将把它们向上传送到,TCP,层。,TCP,将包排序并进行错误检查，同时实现虚电路间的连接。,TCP,数据包中包括序号和确认，所以未按照顺序收到的包可以被排序，而损坏的包可以被重传。,(3).,UDP,UDP,与,TCP,位于同一层，但对于数据包的顺序错误或重发。因此，,UDP,不被应用于那些使用虚电路的面向连接的服务，,UDP,主要用于那些面向查询-应答的服务，例如,NFS。,相对于,FTP,或,Telnet，,这些服务需要交换的信息量较小。使用,UDP,的服务包括,NTP（,网落时间协议）和,DNS（DNS,也使用,TCP）。,(,4).,ICMP,ICMP,与,IP,位于同一层，它被用来传送,IP,的的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。,ICMP,的,Redirect,信息通知主机通向其他系统的更准确的路径，而,Unreachable,信息则指出路径有问题。另外，如果路径不可用了，,ICMP,可以使,TCP,连接体面地终止。,PING,是最常用的基于,ICMP,的服务。,(5).,TCP,和,UDP,的端口结构,TCP,和,UDP,服务通常有一个客户/服务器的关系，例如，一个,Telnet,服务进程开始在系统上处于空闲状态，等待着连接。用户使用,Telnet,客户程序与服务进程建立一个连接。客户程序向服务进程写入信息，服务进程读出信息并发出响应，客户程序读出响应并向用户报告。因而，这个连接是双工的，可以用来进行读写。,三、网络连接设备,1、,网卡,网卡也叫网络适配器，每一台接入局域网的计算机，不管是服务器还是工作站都要在它的扩展槽中插入一块网卡，通过网卡上的电缆插头与电缆相连接。因此网卡是构成计算机局域网最主要的连接设备。,2、,中继器,中继器用来连接网段干线电缆、扩大传输距离。中继器将一段电缆上收到的信号放大增强后，发送到另一段电缆上。中继器工作在,OSI（Open System Interconnection）,的,物理层,无论高层采用什么协议均与中继器无关。中继器只起信号的放大和整形作用，没有逻辑判断和处理能力。,3、,集线器,（,HUB）,集线器是网络的中心单元，它相当于一个多口的中继器，其上有若干个连接双绞线的端口和1-2个连接同轴电缆的端口。,4、,交换机,集线器是工作在带宽共享方式下的，多台计算机通过各个端口连接到集线器上时，它们只能共享一个信道的带宽；而交换机是模拟用网桥连接各个网络的方式工作。,5、,网桥,网桥是一种存储转发设备，主要用于将两个独立的（可以是同类的也可以是异类的）局域网连接起来构成一个逻辑上独立的局域网。但它是在,数据链路层,连接两个网。,6、,路由器,适合于连接复杂的大型网络,它工作于,网络层,，路由器负责将数据从源结点传送到目的结点，并有选择最佳传送路径的功能。路由器被称为网络的枢纽和“交通警察”。路由器的处理速度是网络通信的主要瓶颈之一。,7、,网关,（,Gateway）,是一种复杂的网络连结设备，它工作在,OSI,的,高三层（会话层、表示层和应用层）,，它用于连接网络层之上执行不同的子网，组成异构的互连网。,网关具有对不兼容的高层协议进行转换的功能,。例如使用,Netware,的,PC,工作站和,SNA,网络互连，两者不仅硬件不同，而且整个数据结构和使用的协议都不同，为了实现异构设备之间的通信，网关要对不同的传输层、会话层、表示层、应用层协议进行翻译和变换。网关的工作实际上是在一台计算机内运行一个转换软件。,四、,IP,地址,1.IP,地址的基本概念,IP,地址是32位的二进制数值，用于在,TCP/IP,通讯协议中标记每台计算机的地址。通常我们使用点式十进制来表示，如192.168.1.6等。也就是说,IP,地址有两种表示形式：二进制和点式十进制，一个32位,IP,地址的二进制是由4个8位域组成。即11000000 10101000 00000001 00000110（192.168.1.6）。,IP,地址=网络号+主机号,每个,IP,地址又可分为两部分。即网络号部分和主机号部分：网络号表示其所属的网络段编号，主机号则表示该网段中该主机的地址编号。按照网络规模的大小，,IP,地址可以分为,A、B、C、D、E,五类，其中,A、B、C,类是三种主要的类型地址，,D,类专供多目传送用的多目地址，,E,类用于扩展备用地址。,A、B、C,三类,IP,地址有效范围如下表1所示：,需要再次指出的是，多接口主机具有多个,IP,地址，其中每个,接口都对应一个,IP,地址。,区分各类地址的最简单方法是看它的第一个十进制整数。图1-6列出了各类地址的起止范围，其中第一个十进制整数用加黑字体表示。,类型,范围,A,1.0.0.0126.255.255.255,B,128.0.0.0191.255.255.255,C,192.0.0.0223.255.255.255,D,不反映网络的大小，只是用于组播,E,240.0.0.0-255.255.255.254,用于试验。,2.几个特殊的,IP,地址,1）,私有地址 上面提到,IP,地址在全世界范围内唯一，看到这句话你可能有这样的疑问，像192.168.0.1这样的地址在许多地方都能看到，并不唯一，这是为何？,Internet,管理委员会规定如下地址段为私有地址，私有地址可以自己组网时用，但不能在Internet,网上用，,Internet,网没有这些地址的路由，有这些地址的计算机要上网必须转换成为合法的,IP,地址,也称为公网地址。下面是,A、B、C,类网络中的私有地址段。你自己组网时就可以用这些地址了。,10.0.0.010.255.255.255 172.16.0.0172.131.255.255 192.168.0.0192.168.255.255,2）回送地址,A,类网络地址127是一个保留地址，用于网络软件测试以及本地机进程间通信，叫做回送地址（,loopback,address）。,无论什么程序，一旦使用回送地址发送数据，协议软件立即返回之，不进行任何网络传输。含网络号127的分组不能出现在任何网络上。小技巧：,Ping 127.0.0.1,如果反馈信息失败,说明,IP,协议栈有错,必须重新安装,TCP/IP,协议。如果成功,ping,本机,IP,地址,如果反馈信息失败,说明你的网卡不能和,IP,协议栈进行通信。如果网卡没接网线，用本机的一些服务如,Sql,Server、IIS,等就可以用127.0.0.1这个地址。,3）广播地址,TCP/IP,规定，,主机号全为“1”,的网络地址用于广播之用，叫做广播地址。所谓广播，指同时向同一子网所有主机发送报文。,4）网络地址,TCP/IP,协议规定，各位全为“0”的网络号被解释成“本”网络。由上可以看出：一、,含网络号127的分组不能出现在任何网络上,；二、主机和网关不能为该地址广播任何寻径信息。由以上规定可以看出，,主机号全“0”全“1”的地址在,TCP/IP,协议中有特殊含义，一般不能用作一台主机的有效地址。,3.子网掩码,子网掩码的作用就是和,IP,地址“与”运算后得出网络地址，子网掩码也是32,位,，并且是一串1后跟随一串0组成，其中,1表示在,IP,地址中的网络号对应的位数，而0表示在,IP,地址中主机对应的位数,。,例如，,11111111111111111111111100000000,中，前三个字节全1，代表对应,IP,地址中最高的三个字节为网络地址；后一个字节全0，代表对应,IP,地址中最后的一个字节为主机地址。这种位模式叫做“子网掩码”。,1）标准子网掩码,A,类网络（1-126）缺省子网掩码,255000,，换算成二进制为11111111 00000000 00000000 00000000，可以清楚地看出前8位是网络地址，后24位是主机地址，也就是说，如果用的是标准子网掩码，看第一段地址即可看出是不是同一网络的。如21.0.0.0.1和21.240.230.1，第一段为21属于,A,类，如果用的是默认的子网掩码，那这两个地址就是一个网段的。,同理可得出：,B,类网络（128-191）缺省子网掩码,25525500,C,类网络（192-223）缺省子网掩码,2552552550,子网掩码与,IP,地址子网掩码与,IP,地址结合使用，可以区分出一个网络地址的网络号和主机号,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11000000000010011100100000001101,AND1111111111111111111111110000000011000000000010011100100000000000,结果为192.9.200.0，即网络号为192.9.200.0。,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11000000000010011100100000001101,AND0000000000000000000000001111111100000000000000000000000000001101,结果为0.0.0.13，即主机号为13。,确定子网掩码数,1、将要划分的子网数目转换为2的,m,次方。如要分8个子网，8=2,m,，,所以,m=3,2、将上一步确定的幂,m,按高序占用主机地址,m,位后转换为十进制。如,m,为3则是11100000，转换为十进制为224，即为最终确定的子网掩码。如果是,C,类网，则子网掩码为255.255.255.224；如果是,B,类网，则子网掩码为255.255.224.0；如果是,A,类网，则子网掩码为255.224.0.0。,在这里，子网个数与占用主机地址位数有如下等式成立：2,m,=n。,其中，,m,表示占用主机地址的位数；,n,表示划分的子网个数。,例如,将一个,C,类网络分成4个子网。若我们用的网络号为1929200，则该,C,类网内的主机,IP,地址就是192.9.200.1192.9.200.254（因为全“0”和全“1”的主机地址有特殊含义，不作为有效的,IP,地址），现将网络划分为4个部分，按照以上步骤：4=2,2,，取幂2，,对应的,二进制为11，占用主机地址的高序位即为11000000，转换为十进制为192。这样就可确定该子网掩码为：192.9.200.192，4个子网的,IP,地址范围分别为：,11000000000010011100100000000001,11000000000010011100100000111110，,即,19292001192920062,11000000000010011100100001000001 11000000000010011100100001111110，,即,1929200651929200126,11000000000010011100100010000001 11000000000010011100100010111110,即,1929200129929200190,1100000000001001110010001100000111000000000010011100100011111110,即,19292001931929200254,在此列出,A、B、C,三类网络子网数目与子网掩码的转换表，以供参考。,A,类：,子网数目 占用位数子网掩码 子网中主机数2125512800 8,388,6064225519200 4,194,3028325522400 2,097,150164255240001,048,57432525524800524,28664625525200262,142128 7 25525400131,0701288 2552550065,534,B,类：子网数目占用位子网掩码子网中主机数21255255128032,76642255255192016,3828325525522408,19016425525524004,09432525525524802,04664625525525201,0221287255255254051025682552552550254,C,类：,子网数目占用位数子网掩码子网中主机数21255255255128126422552552551926283255255255224301642552552552401432525525525524866462552552552522,小结(一),(1),将,IP,地址与子网掩码转换成二进制,(2),将二进制形式的,IP,地址与子网掩码做“与”运算，将答案化为十进制便得到,网络地址,。,(3),将二进制形式的,IP,地址与,取反,后的子网掩码做“与”运算，将答案化为十进制便得到主机地址。,小结(二),知道,ip,地址和子网掩码后可以算出：1、网络地址 2、广播地址 3、地址范围 4、本网有几台主机,例1下面例子,IP,地址为1921681005 子网掩码是2552552550。算出网络地址、广播地址、地址范围、主机数。,一）分步骤计算 1）,将,IP,地址和子网掩码换算为二进制，子网掩码连续全1的是网络地址，后面的是主机地址。虚线前为网络地址，虚线后为主机地址,2）,IP,地址和子网掩码进行与运算，结果是网络地址,3）将上面的网络地址中的网络地址部分不变，主机地址变为全1，结果就是广播地址。,4）地址范围就是含在本网段内的所有主机,网络地址+1即为第一个主机地址，广播地址-1即为最后一个主机地址，由此可以看出,地址范围是：网络地址+1 至 广播地址-1,本例的网络范围是：1921681001 至 192168100254 也就是说下面的地址都是一个网段的。1921681001、1921681002 19216810020 192168100111 192168100254,5）主机的数量 主机的数量=2,二进制的主机位数,-2 减2是因为主机不包括网络地址和广播地址。本例二进制的主机位数是8位。主机的数量=2,8,-2=254,练习,1、已知某主机的,IP,地址为：192.168.100.200，子网掩码为：255.255.255.192，请推导出：,A、,该,主机,所在的网络地址：,B、,网络内允许的最大主机数：,C、,网络内主机,IP,地址的范围：,192.168.100.192,62,192.168.100.193-192.168.100.254,2、一个,IP,地址,VLSM,表示的方法为169.178.57.100/27，,则此,IP,地址的子网掩码为,。,A、255.255.255.0B、255.255.0.0 C、255.255.224.0,D、255.255.240.0E、255.255.255.240 F、255.255.255.224,3、,一台主机的,IP,地址为10.10.10.10/18，则该主机位于的网络的,地址为,；,A、10.10.10.0B、10.10.0.0 C、10.10.4.0,D、10.10.8.0E、10.10.16.0 F、10.10.32.0,G、10.10.64.0 H、10.10.96.0,4、,现有一个,B,类网络地址160.18.0.0，如要划分子网，每个子网,最多允许40台主机，则划分时容纳最多子网时，其子网掩码为,。,A、255.255.192.0 B、255.255.224.0 C、255.255.240.0,D、.255.255.252.0 E、255.255.255.192 F、255.255.255.224,G.、255.255.255.240 H.、255.255.255.252,F,B,E,5、现有一个,B,类网络地址160.18.0.0，如要划分子网，需要最多,划分40个子网，则划分时容纳最多主机时，其子网掩码为,。,A、255.255.192.0B、255.255.224.0 C、255.255.240.0,D、255.255.252.0 E、255.255.255.192 F、255.255.255.224,G、255.255.255.240 H、255.255.255.252,6、,现有一个,VLSM,地址160.171.219.125/21，则其所处的网络地址,为,。,A、160.171.219.64 B、160.171.219.0C、160.128.0.0,D、160.171.192.0 E、160.171.208.0 F、160.171.216.0,G、160.171.218.0H、160.171.219.21,7、,现有一个,VLSM,地址160.171.219.125/20，则其所处的网络的广,播地址为,。,A、160.171.208.255B、160.171.216.255 C、160.171.223.255,D、160.171.192.255E、160.171.200.255 F、160.171.224.255,G、160.171.218.255 H、160.171.255.255,D,F,C,解析,4、,现有一个,B,类网络地址160.18.0.0，如要划分子网，每个子网最多允许40台主机，则划分时容纳最多子网时，其子网掩码为,。,析：每个子网最多允许40台主机，,2,n,-2,=40,算出,n=6（,即主机号占6位），所以网络号占32-6=26位，即11111111 11111111 11111111 11000000,即255.255.255.192,5、现有一个,B,类网络地址160.18.0.0，如要划分子网，需要最多划分40个子网，则划分时容纳最多主机时，其子网掩码为,析：最多40个子网，,2,n,-2,=40,算出,n=6,所以11111100=254,又因为属于,B,类网络，所以其子网掩码为：255.255.254.0,