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计算机网络技术基础教程(第3章)计算机网络技术基础教程(第3章)3.1 网络拓扑在计算机网络中，网络拓扑指的是网络中各个节点（计算机、网络设备等）之间的连接关系。
常见的网络拓扑包括星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑等。
3.1.1 星型拓扑星型拓扑是指所有的节点都通过一个中央节点（通常是交换机或者集线器）直接连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有简单、易于维护的特点，但是当中央节点出现故障时，整个网络将不可用。
3.1.2 总线型拓扑总线型拓扑是指所有的节点都通过一个共享的总线连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有成本低、易于扩展的特点，但是当总线发生故障时，整个网络将不可用。
3.1.3 环型拓扑环型拓扑是指所有的节点按照环形的顺序连接在一起的网络结构。
这种拓扑具有高性能、可靠性好的特点，但是当环路中的某个节点故障时，整个网络将受到影响。
3.2 网络协议网络协议是计算机网络中各个节点之间进行通信时遵循的规则和约定，用于保证信息的正确传递。
常见的网络协议包括TCP/IP协议、UDP协议等。
3.2.1 TCP/IP协议TCP/IP协议是在互联网上进行数据传输的基本协议。
它包括了TCP(Transmission Control Protocol)和IP(Internet Protocol)两个部分。
TCP负责建立可靠的连接，保证数据包的有序传输；IP 负责将数据包从源节点传输到目标节点。
3.2.2 UDP协议UDP协议是一种无连接的传输协议，它不保证数据包的可靠传输和顺序传输。
相比于TCP协议，UDP协议具有更低的延迟和更高的传输速率，适用于对实时性要求较高的应用场景。
3.3 网络设备网络设备是指用于实现计算机网络中各个节点之间连接和通信的硬件设备。
常见的网络设备包括交换机、路由器、网关等。
3.3.1 交换机它通过学习各个节点的MAC地址，将数据包转发到目标节点，实现了快速、可靠的数据交换。
3.3.2 路由器路由器是用于实现不同网络之间数据传输的设备。
IP路由——路由选择基础路由选择基础路由选一旦将多个WAN和LAN连接到路由器，一个彼此互联的网络就创建起来了,而接下来要完成的工作就是为此互联网络上的所有主机配置逻辑的网络地址,如IP地址,以便这些主机能够通过这一互联网络进行通信。
路由选择是指将分组从一个设备通过互联网络发往位于不同网络上的另一个设备的操作。
路由器不关注网络中的主机，而只关注互联起来的网络以及通往各个网络的最佳路径。
目标主机的逻辑网络地址用来获取通过可路由网络传送到指定网络中的分组，主机的硬件地址用来将分组从路由器投递到正确的目标主机上。
如果网络中没有使用路由器，那么自然也就不会需要路由选撣。
路由器可以在互联网络中将用户数据路由到所有网络中。
要实现对分组的路由，路由器至少必须了解以下内容:•目的地址;•借以获取远程网络信息的相邻路由器;•到达所有远程网络的可能路由; .•到达每个远程网络的最佳路由;•维护并验证路由选择信息的方式。
路由器从相邻的路由器或管理员那里了解有关远程网络的信息，然后建立一个描述如何查找远程网络的路由选择表(即互联网络的一张地图)。
如果某个网络与路由器是直接相连的，那么路由器自然就知道如何到达这个网络。
如果某个网络没有与路由器直接相连,那么路由器就必须通过这样两种方式了解如何到达这个远程网络:静态的路由选择，即必须由专人手工将所有的网络位置输人路由选择表;动态的路由选择。
在动态路由选择的过程中，路由器上运行的协议将与相邻路由器上运行的同一协议进行通信。
在此基础上，这些路由器可以不断更新各自对所有网络的了解，并将相关的信息加入到路由选择表中。
如果网络连接出现变化,这个动态路由选择协议就会将这个变化自动通知到所有的路由器。
如果使用静态路由选择,管理员需要在所有路由器上通过手动输入的方式更新所有的相关配置。
在大型的网络中，动态和静态路由选择通常会被同时使用。
在学习IP路由选择之前,我们先来看一个路由选择的简单示例，通过它可以了解路由器是如何通过使用路由选择表将分组路由出接口的。
实验三路由基础——IP寻址1．实验目标在本实验中，将在前面知识点基础上对路由基础——IP寻址做进一步的理解。
通过该实验我们可以进一步有效的分配地址。
2．实验拓扑实验的拓扑结构如图1所示：图1 IP寻址实验拓扑结构3．实验要求给出了一个B类地址172.16.0.0/16可供地址。
☆第1个网段连接到服务器群，需要50个地址。
☆第2个网段为到远程路由器的串行连接。
☆第3个网段是公共可访问的大型计算机实验室，包含400台PC，每台Pc机器都需要自己独一无二的IP地址。
☆第4个网段是以太网用户LAN，为简化管理，网络管理员申请此LAN有一个C 类子网掩码。
☆实现各网段之间的互通（利用rip路由协议，以后再将rip相关知识）4．实验步骤步骤一：建立一个表（表1），详细描述网段情况和每个网段上所需的主机数。
步骤二：根据步骤一的需求，确定所需子网掩码，并在表2中列出子网掩码。
步骤三：从需要最多子网位数（子网掩码最长的）的网段开始，进行地址分配。
我们先从串行链路开始，一位它有30位子网掩码。
由于所有地址都以172.16开头，所有只需检查IP地址的最后16位。
在下表3中，可以看到子网掩码的二进制数形式，也看见了在范围之内的第1个和最后一个IP地址。
注意，地址的子网部分不能为全0和全1，除非使用了IP subnet-zero命令。
在给定的30位子网掩码，选出了第1个可用的网络号（172.16.0.4），去掉全1和全0的主机IP地址后，就剩下的地址范围是：172.16.0.5~172.16.0.6。
在此范围内的每个IP 地址都可以分配给穿行链路的任意一端。
如表4所示，将计算机服务器群网段所使用的IP地址范围，它需要50个IP地址。
首先选出第1个可用网络地址，给定位子网掩码，在这种情况下，第1个可用的网络是。
去掉全1和全0的主机IP地址，所以可用的IP地址范围是。
步骤五：下面是以太网用户网段执行同样的步骤，如表5所示：下面是公共实验室网段上执行同样的步骤，如表6所示：步骤六：综上所述，可以为4个网段定义地址范围如表7所示：步骤七：实现各网段互相通信。
了解计算机网络协议实现数据在网络中的传输和交换计算机网络协议的实现使得数据在网络中的传输和交换成为可能。
网络协议是计算机网络中的一种规范，用于定义数据在网络中的传输方式、数据格式和通信规则。
了解计算机网络协议的实现对于理解网络通信的原理和机制非常重要。
在本文中，我们将探讨计算机网络协议的实现以及数据在网络中的传输和交换。
一、计算机网络协议的实现计算机网络协议实现了计算机之间的通信。
它定义了计算机之间交换数据的规则，确保数据能够准确地传输和接收。
计算机网络协议的实现主要包括以下几个方面：1. 数据封装与解析数据在网络中的传输需要进行封装和解析。
发送端将要传输的数据进行封装，添加协议头部信息和校验等，以确保数据的完整性和准确性。
接收端将接收到的数据进行解析，提取出有效信息，并进行校验以验证数据的正确性。
2. 数据分段与重组大块数据在网络中传输会分割成多个较小的数据段进行发送。
发送端将数据分段，并为每个数据段添加序号，以确保数据在接收端可以按正确的顺序重组。
接收端根据数据段的序号进行重组，还原成完整的数据。
3. 基于IP的寻址与路由计算机网络中使用IP地址来唯一标识每台计算机。
IP协议实现了基于IP地址的寻址和路由功能。
发送端将数据发送到目标IP地址，中间的路由器根据路由表将数据转发到下一个节点，直到数据到达目标地址。
4. 网络传输控制协议（TCP）TCP协议是一种可靠的传输协议，它实现了数据在网络中的可靠传输。
TCP协议通过序号、确认和重传等机制确保数据能够准确地发送和接收。
它还支持拥塞控制和流量控制，以提高网络的稳定性和可靠性。
二、数据在网络中的传输和交换数据在网络中的传输和交换是计算机网络的核心功能。
在计算机网络中，数据通过多个节点进行传输和交换，最终到达目标地址。
数据在网络中的传输和交换主要通过以下几个步骤实现：1. 发送端封装数据发送端将要传输的数据进行封装。
封装过程中，需要添加协议头部信息和校验等。
第3章IP协议分析详解IP协议是网络通信中最重要的协议之一，它负责将数据包从源主机传输到目标主机。
本文将详细介绍IP协议的原理和工作流程。
1.IP协议的作用IP协议是互联网传输层协议，负责将源主机上的数据包分割成多个IP数据报，并在互联网中传输到目标主机上。
它实现了分组交换的功能，确保数据包能够在复杂的网络环境中快速准确地传输。
2.IP数据报的结构IP数据报是IP协议中传输的基本单位，它包含了源IP地址、目标IP地址、版本号、首部长度、服务类型、总长度、标识、标志、片偏移、生存时间、协议类型、首部校验和等字段。
其中，源IP地址和目标IP地址用于标识数据包的发送和接收方，版本号表示IP协议的版本，首部长度表示IP首部的长度。
3.IP地址的分配IP地址是一个32位的二进制数字，常用的表示方式是IPv4地址，分为四组以点分隔的十进制数。
IP地址由Internet Assigned Numbers Authority（IANA）进行分配，被分为A、B、C、D和E五个类别。
其中A、B和C类地址用于公网，D和E类地址用于特殊用途。
4.IP协议的工作流程(1)报文封装：源主机将数据分割成较小的IP数据报，添加IP首部和校验和，并将数据报发送到目标主机。
(2)路由选择：IP协议根据路由表选择合适的路径将数据报发送到目标主机。
路由表中包含了各个网络的IP地址范围和对应的出口接口。
(3)网络传输：数据报通过网络传输，经过多个中间路由器，每个路由器根据数据报的目标IP地址进行转发。
(4)报文重组：目标主机根据数据报的标识、标志和片偏移字段进行报文重组，将分割的数据报重新组合成完整的数据包。
(5)交付目标主机：目标主机接收到数据包后，会检查IP首部的协议字段来确定对应的上层协议，并将数据包交给相应的协议处理。
5.IP协议的特点(1)无连接性：IP协议是无连接的，每个数据包都是独立的，没有建立和维护连接的开销。
(2)不可靠性：IP协议不保证数据包的可靠传输，数据包可能会丢失、重复或乱序。
1、简述当前计算机网络的发展趋势。
计算机网络向着综合化、宽带化、智能化和个性化方向发展。
2、计算机网络的功能是什么？(1)资源共享(2)信息传递(3)实时的集中处理(4)均衡负荷和分布式处理(5)开辟综合服务项目3、什么是通信子网和资源子网？试述这种层次结构的特点，各自的作用是什么？在广域网环境下，由电信部门组建的网络通常被理解为通信子网。
用户部门的入网设备则被认为属于资源子网的范围。
资源子网由主机、用户终端、终端控制器、联网外部设备、各种软件资源与信息资源等组成，负责全网面向应用的数据处理工作，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。
资源子网的任务是，利用自身的硬件资源和软件资源为用户进行数据处理和科学计算，并将结果以相应形式送给用户或存档。
通信子网由通信控制处理机通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输转发等通信处理任务，为网络用户共享各种网络资源，提供必要的通信手段，和通信服务。
4、计算机网络可以从哪些方面进行分类，计算机网络按跨度可以分为哪几类？计算机网络的组成根据应用范围，结构，目的，规模，以及采用的技术不同而不尽相同。
计算机网络可以分为硬件和软件两大部分。
计算机网络的四大要素：计算机系统，通信线路和通信设备，网络协议，网络软件。
5、典型的网络拓扑结构有几种？优缺点各是什么？典型的拓扑结构有四类，星型拓扑，环形拓扑，树型拓扑，网状型拓扑，总线型拓扑（1）星形拓扑具有结构简单，管理方便，组网容易等优点，利用中央节点可方便的进行网络连接和重新配置，且单个节点的故障，只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障，便与网络维护。
星型拓扑的缺点是网络属于集中控制，主节点负载过重，如果中央节点产生故障，则全网不能工作。
因此对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。
（2）总线型拓扑具有结构简单，扩充容易，易于安装和维护，价格相对便宜的优点。
缺点是同一时刻，只能有两个网络节点相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳的节点数有限。
