校园网基本原理.doc

校园网基本原理 一、概述 计算机网络是指自主的计算机互联而成能完成信息共享的系统。 计算机网络是计算机和通信技术相结合的必然产物，它对计算机系统的组织和工作方式产生了深远的影响。脱离了网络的计算机已经不是一台完整的计算机了，难怪Sun公司提出“网络就是计算机”。 根据网络覆盖范围的大小，把网络分成局域网（LAN，Local Area Network）、城域网（MAN，Metropolitan Area Network）和广域网（WAN，Wide Area Network）。 校园网（Campus Network）介于局域网和城域网之间，一般覆盖几公里的范围。 校园网系统=布线系统+网络设备+计算机硬件设备+系统软件+应用软件 网络系统的目的是信息共享。根据功能的不同可以将网络系统分成两个部分：信息传输部分，负责信息在不同系统间的传输；信息处理部分，负责信息的存储和处理。其中传输部分包含布线系统和网络设备两个子系统。处理部分包含计算机硬件设备、系统软件和应用软件三个子系统。 布线系统主要是校园网中设备之间的各种连接介质，负责各个设备之间的信息传输。网络设备负责计算机系统之间的信息交换，计算机硬件设备，在相关的系统软件和应用软件控制下，负责信息的存储和处理。 二、网络运行原理 2.1 网络拓扑结构 拓扑结构是指网络上设备和连接介质是如何连接的。所有的网络设计都来源于3种基本的拓扑结构：总线型、星型和环型。 星型（树型）网络具有分层的结构化特点。如果星型网络上与集线器连接的一台计算机或电缆发生故障，那么只是此台计算机不能够发送或接收网络数据，网络的其余部分仍然能够正常工作。另外，每个节点跟集线器都有单独的传输线路，因此采用星型结构时，这些节点具有同时跟集线器通信的条件，传输速度可以很高。可以这就是为什么它现在被大量采用的主要原因。 实际工作的网络，经常采用多级星型结构，以便可以提供足够的端口连接所有的设备。 2.2国际标准化组织的开放系统互连参考模型 网络系统必须按照严格的过程执行每一个任务，这些过程叫做协议。为了允许不同厂商生产的软硬件能进行通信，需要一个标准的协议。只有都遵循了同样标准协议的系统才能正常的通信。 国际标准化组织（ISO，International Standards Organization）发布的开放系统互连（OSI，Open System Interconnection）参考模型经常被用于描述网络互连环境。 OSI模型将网络通信分为7层，每一层都有着定义明确的网络功能，提供不同的服务。每一层都与相邻的上层和下层通信，并协调工作。 OSI 7层模型 TCP/IP模型 第7层 应用层 应用层 telnet/ftp/smtp dns/rip/snmp 第6层 表示层 第5层 会话层 第4层 传输层 主机到主机传输层 TCP/UDP 第3层 网络层 网络互连层 IP/ICMP/IGMP/ARP 第2层 数据链路层 网络接口层 以太网、帧中继、ATM 第1层 物理层 由于OSI将网络协议分为7层太过繁琐，实际上使用的协议很少这样分层，而是合并一些层。如我们在校园网上以及Internet上广泛使用的TCP/IP协议，被分为4层。为了方便，我们一般讲第几层，都是针对OSI 7层模型，比如3层交换机，就是指在OSI的第3层，即网络层对数据的处理。 在将数据从一层发送到另一层之前，数据将被切分成数据包。数据包是网络上从一个设备传送到另一个设备的一个单元的信息。网络按照分层顺序将数据包从一层传送到另一层，在每一层，软件都给数据包添加额外的格式或地址信息，软件将用这些信息正确地在网络上传送数据包。 在接收端，数据包以相反的顺序通过各层。各层的软件读取数据包中的信息，将多余的信息去掉，接着将数据包传往上一层。当数据包最终到达应用层时，地址信息已经被去掉，数据包已变成接收者可读的原有形式。 除了网络模型中的最底层，没有哪一层能同另一台计算机的对等层直接通信。发送计算机上的信息必须通过下面各层，然后通过电缆到达接收计算机，再沿各层上升，直到到达与发送计算机上发送信息的那层相同的层。例如，如果是计算机A的网络层发送信息，则信息将通过本地计算机的数据链路层和物理层向下，通过电缆，然后在接收方通过物理层和数据链路层到达它的目的地——计算机B的网络层。 2.3TCP/IP协议介绍 TCP/IP协议是Internet上使用的协议，也是校园网上最重要的协议。 在TCP/IP协议中，每个接口都至少有一个IP地址，IP地址是32比特，写成如。计算机之间的通信必须要知道对方的IP地址。每个IP地址都有该IP所在子网的掩码，掩码是32比特，连续的最高若干位是1，其余的为0。如果一个IP地址同掩码的二进制与操作结果跟另一个IP