交换机与路由器配置实验教程 张世勇第3版 教案 第1--3章 网络基础知识、交换机与路由器基本配置、交换机基本配置和实验.docx

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1、第一章网络基础知识第一节什么是计算机网络计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机或专门的外部设备（如手机）用通信线路（包括有线和无线的线路）互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。简单来说，计算机网络就是由通信线路互相连接的许多自主工作的计算机构成的集合体。第二节计算机网络的功能一、数据通信数据通信指的是：通过通讯线路使计算机之间产生的一种信息交换方式。根据传输媒介的不同，分为有线数据通讯和无线数据通信。优势：比传统方法更高效更节省资源。二、资源共享共享就是大家一起享用。资源就是我们需要共享的硬件（打印机、磁盘）或者软件（程序

2、、电影等优势：共享资源的目的是避免重复的投资和劳动，从而提升资源的利用率，使系统的整体性能价格比得到提高。三、提高系统的可靠性在一个系统内，单个部件和计算机的暂时失效必须通过替换资源的办法来维持系统的持续运行。但在计算机网络中，各种资源可以分别存放在多个地点，而用户可以通过多种途径来访问网络内部的每个资源。优势：避免了单点失效对用户造成的影响。四、分布式网络处理和负载均衡分布式指的是：在分布式计算机操作系统支持下，互连的计算机可以互相协调工作，把多个分散节点的工作站通过网络连接成为一个整体，共同完成一项任务。也可以这么解释：采用分布式计算结构，可以把原来系统内中央处理器处理的任务分散给相应的处

3、理器，实现不同功能的各个处理器相互协调，共享系统的外设与软件。这样就加快了系统的处理速度，简化了主机的逻辑结构。而负载均衡是说：把多台计算机连接成网络后，各个计算机之间的忙闲程度是不均匀的，在同一网络内可以通过协同操作和并行处理提高整个系统的处理能力，使网络内各个计算机实现负载均衡。第三节TCP/IP五层参考模型TCP/IP模型目前是五层参考模型，如图：应用层传输层网络层数据链路层物理层图TCP/IP五层模型结构一、物理层物理层（PhySiCal1.ayer）也称为一层，这层的处理单位是比特（bit）,它的主要功能是完成相邻节点之间比特（bit）的传输。相关概念：bit也称：“位”可以用小写b

4、表示。比特流：bit/s（位每秒），每秒传输多少bit。Byle也称：“字节”，是计算机CPU处理的最小数据单位，用大写B表示。在默认情况下8b=lB,在有的计算机系统中IB长度不一定就是8b,所以数据传输单位是bit而不是Byteo相关设备：集线器二、数据链路层数据链路层（Data1.ink1.ayer）也称二层，这层的处理单位是帧（Frame）。数据链路层的主要功能是：负责对物理层数据添加物理地址信息和必要的控制信息等，形成帧，并在传输路上进行无差错的传送。数据链路层寻址采用的是物理地址，在常见的以太网中指的是UAC地址。MAC地址是固化在网卡上面的，全球唯一的，用48位二进制数标识。【重

5、要概念】硬件物理地址（MAe）地址：MAC地址是固化（烧录）在网卡里的，也叫硬件地址，是由48位（6字节，一个字节=8位）二进制的数字组成。如：44-4A-53-54-00-00（16进制表示）。48位二进制数转换为十六进制时是每4位转换成一个16十六进制字符的。所以48/4=12个十六进制字符，同时8位二进制数代表一个字节，这样我们看到的MAC地址正好是六段。也就是说，在网络底层的物理传输过程中，是通过物理地址来识别主机的，它一般也是全球唯一的。三、网络层网络层(NetWOrk1.ayer)也称三层,这一层的处理单位是包(Packet),这里的地址称逻辑地址，即IP地址。三层可以建立网络连接

6、和为上层提供服务。网络层负责以下任务：1、逻辑编址。将上层传递下来的数据添加逻辑地址信息(即IP地址)形成数据包。逻辑编址对与普通的通信服务是必须的，在互联网的环境中仅使用物理地址是不合适的，因为不同网络可以使用不同的物理地址格式。因此，需要一种通用的编址系统，用来唯一标志每一个主机，实现不同种物理网络间通信。这就是IP地址的意义所在。IP地址是用于Internet上唯一表示一台主机的32位二进制标识符，具体IP地址和子网掩码，下节详细讲解。2、路由选择。当许多独立的网络互联在一起组成互联网时，这些连接的设备就要选择合适的路径转发数据包，使其能够到达目标网络。在复杂的网络结构中，到达目标网络路

7、径可能并不唯一，选择何种路径到达，是路由选择要解决的。四、传输层传输层(Transport1.ayer)也称四层，这一层的处理单位是报文段(Segment,TCP时使用)/用户数据报(UserDatagram,UDP时使用)。传输层在源节点和目的节点的两个进程实体之间提供端到端的数据传输。传输层主要功能是：对一个进行的对话或连接提供可靠的传输服务，在通向网络的单一物理连接上实现该连接的爱用，在单一连接上提供端到端的序号与流量控制、差错控制及恢复等服务。因为网络层不一定保证服务的可靠，而用户也不能直接对通信子网加以控制，因此在网络层之上，加一层即传输层以改善传输质量。因此，传输层负责以下任务：1

8、、进程标识。TCP和UDP利用端口号来标记不同的进程。例如：FTP服务使用的TCP端口号是21；HnP协议默认使用TCP的80端口；TCInet使用的TCP端口号是23。2、分段与重新安装。应用层提交给传输层数据有可能很大，一个报文段没有办法容纳时，就需要进行分割成合适的大小，用在接收端还原成原始的应用层数据，这就是分段和重新安装的含义。3、连接控制。TCP作为一个面向连接协议，需要连接建立，使用和释放的过程；于此对应，UDP作为一个无连接的协议，采取的是“随到随发”的方式传输数据，不需要在发送前建立连接、发送后断开连接，但不能保证数据包的可能传送。4、流量控制。如同数据链路层一样，传输层也负

9、责流量控制。但传输层的流量控制是在端前端的意义上实现的，而不是一条链路。5、差错控制。和数据链路层的差错控制类似，只是传输层的流量控制是在端到端的意义上实现的，而不是一条链路上。五、应用层应用层包括所有的高层协议。应用层不仅直接和应用程序接口而且提供常见的网络应用服务。应用的概念和协议发展得很快，使用面又很广泛，这给应用功能的标准化带来了夏杂性和困难性。比起其它层来说，应用层需要的标准最多，但也是最不成熟的一层。但随着应用层的发展，各种特定应用服务的增多，应用服务的标准化开展了许多研究工作。相关协议：远程登陆协议(Telnet)允许用户登陆到远程系统并访问远程系统的资源，而且可像本地用户一样访

10、问远程系统。简单邮件传输协议(SimpleMailTransferProtocol,SMTP)最初只是文件传输的一种类型，后来慢慢发展成为一种特定的应用协议。文件传输协议(FiICTransferProtocol,FTP)提供在两台机器之间进行有效的数据传送的手段。超文本传输协议(HyperTextTransferProtocol,HTTP)用于从TVwW上读取页面信息。还有别的一些应用层协议，例如将网络中的主机的名字地址映射成网络地址的域名服务(DOmainNameService,DNS)；用于传输网络新闻的网络新闻传输协议(NetWorkNewsTransferProtocol,NNTP)

11、等等。第四节IP地址所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个唯一的，32位(bit)的地址。IP地址由32位二进制数组成，分为4段，每段8位，段与段之间小数点隔开，然后将每八位二进制数转换成十进制就是我们看到的IP地址(点分十进制)。而每一个唯一的IP地址一般都和子网掩码成对出现，子网掩码也是由32位二进制数组成。(必须背诵记忆)例如：根据TCP/IP协议规定，IP地址由32位二进制数组成。那么这个IP地址的形式应该是：11001010011001101110000001000100,这样的IP地址对于人们来说非常难以接受，无法更好的记忆和理解。为了使用方便，人们把这样的

12、IP地址：32位二进制数，分成4段，每段为8位二进制数，段与段之间用圆点分开，然后把每段的8位二进制数转换成十进制数。于是上述32位的二进制IP地址就变成了：202.102.224.68,这个IP地址还是河南联通提供的动态域名解析(DNS)服务器地址。其他省市的DNS在互联网上都可以查到。计算机处理任何信息都以二进制的形式进行。如下表IT所示。十进制数二进制数2的n次累0021121021311410022510161107Ill2s-l810002s9100110101011101112110013110114111015Illl24-l161000024表1-1二进制十进制对应表表1-1中

13、详细地说明了二进制“逢二进一”的表示方法。当使用二进制计数时，1加1可不是等于2,因为二进制没有2这个数码，只有O和1两个数码，所以只好“逢2进1”,十进制的2表示为“10”。同理，再+1也不等于3,而是等于11。11为二进制数中两位数的最大，就相当于十进制的99,比99大“一”的数是“100”，所以在二进制数中，比大大一的数也是100,相当于十进制的4。熟记这些对应关系对我们的学习也是很有帮助的，如表1-2：22122232252627282921012481632641282565121024表1-2二进制和十进制的对应关系第五节子网掩码一、子网掩码子网掩码和IP地址一般是成对出现的，可以

14、说有IP地址一定有相应的子网掩码，单单提到IP地址而没有相应的子网掩码是不完整的，不全面的，有问题的。所以我们要养成个习惯，把IP地址和相应的子网掩码放在一起。子网掩码也是由32位二进制数组成。也用点分十进制米表示。但子网掩码由两部分组成，前面一部分是连续的“1”，后面一部分是连续“0”，而通常也是用点分成四个部分，每部分用十进制而表示。二、子网掩码的作用子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络位和主机位两部分。子网掩码有两部分，全1部分和全0部分，这两部分之间就像有一条线，这条分界线将对应的IP地址分成了两部分。全1的部分对应的IP

15、地址称为网络位。全0的部分对应的IP地址称为主机位。这个地方要注意是IP地址被分为了网络位和主机位。如图：网络位主机位,入I1100.101010.0001JOO1110II192.168.1.|50II0.0. iiiiiiiijO(xx)oo255.255.25540图子网掩码划分网络位用于表示不同的网络，就像固定电话的区号部分。假设对方的区号为“010”，据此可以得出这个是北京的号码，但是具体的电话号码就无法知道了。IP地址也是一样，根据网络位可以确定通信方属于哪一个网络区域，但却无法确定具体主机（计算机）。主机位用于标识特定网络区域内部的某台主机，就像区号后面具体的电话号码。根据这个号码可以拨通对方的电话，唯一地确定通话方。IP地址的主机位也可以唯一确定通信方的主机。三、相关重要概念1、网段网络位相同的IP地址属于同一网段。或者说网段就是同一网络位的IP地址的集合。例如，子网掩码均为255.255.255.0,那么192.168.0.1和192.168.0.