计算机网络--网络互联

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1、计算机网络互联本实验使用3个学时一、实验目的1、理解网络参考模型OSI及TCP/IP模型；2、理解交换机和路由器基本工作原理；3、掌握有类IP地址的使用及主机IP地址的设置；4、掌握子网掩码与子网划分使用；5、了解无类别域间路由（路由聚合和超网）及设计。二、实验设备及环境计算机、交换机。三、预备知识与课前准备1、网络参考模型OSI，TCP/IP模型图1OSI参考模型在计算机网络产生之初，每个计算机厂商都有一套自己的网络体系结构的概念，它们之间互不相容。为此，国际标准化组织（ISO）在１９７９年建立了一个分委员会来专门研究一种用于开放系统互联的体系结构(OpenSystem

2、sInterconnection)简称OSI，"开放"这个词表示：只要遵循OSI标准，一个系统可以和位于世界上任何地方的、也遵循OSI标准的其他任何系统进行连接。这个分委员提出了开放系统互联，即OSI参考模型，它定义了连接异种计算机的标准框架。OSI参考模型分为７层，分别是物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层和应用层。各层的主要功能及其相应的数据单位如下：·物理层(PhysicalLayer)   我们知道，要传递信息就要利用一些物理媒体，如双纽线、同轴电缆等，但具体的物理媒体并不在OSI的7层之内，有人把物理媒体当作第0层，物理层的任务就是为它的上一层提供

3、一个物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程特性。如规定使用电缆和接头的类型，传送信号的电压等。在这一层，数据还没有被组织，仅作为原始的位流或电气电压处理，单位是比特。·数据链路层(DataLinkLayer)数据链路层负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包括一定数量的数据和一些必要的控制信息。和物理层相似，数据链路层要负责建立、维持和释放数据链路的连接。在传送数据时，如果接收点检测到所传数据中有差错，就要通知发方重发这一帧。·网络层(NetworkLayer)在计算机网络中进行通信的两个计算机之间可能会经过很多个数据链路，也可能还要经过很

4、多通信子网。网络层的任务就是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包，包中封装有网络层包头，其中含有逻辑地址信息--源站点和目的站点地址的网络地址。·传输层(TransportLayer)该层的任务时根据通信子网的特性最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（也就是源站和目的站）的会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。在这一层，信息的传送单位是报文。·会话层(SessionLayer)这一层也可以称为会晤层或对话层，在会话层及以上的高层次中，数据传送的单位不再另外命名，统称为报文。会话

5、层不参与具体的传输，它提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间通信的机制。如服务器验证用户登录便是由会话层完成的。·表示层(PresentationLayer)这一层主要解决拥护信息的语法表示问题。它将欲交换的数据从适合于某一用户的抽象语法，转换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。即提供格式化的表示和转换数据服务。数据的压缩和解压缩，加密和解密等工作都由表示层负责。·应用层(ApplicationLayer)应用层确定进程之间通信的性质以满足用户需要以及提供网络与用户应用软件之间的接口服务。图3OSI参考模型与TCP/IP参考模型图2OSI参考模型数据封装2、

6、交换机基本工作原理局域网中的交换机，也叫做交换式Hub(SwitchHub)。交换机的前身是网桥。交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发过程的任务。交换机速度比HUB快，这是由于HUB不知道目标地址在何处，发送数据到所有的端口。而交换机中有一张路由表，如果知道目标地址在何处，就把数据发送到指定地点，如果它不知道就发送到所有的端口。这样过滤可以帮助降低整个网络的数据传输量，提高效率。但交换机的功能还不止如此，它可以把网络拆解成网络分支、分割网络数据流，隔离分支中发生的故障，这样就可以减少每个网络分支的数据信息流量而使每个网络更有效，提高整个网络效率。目

7、前有使用交换机代替HUB的趋势。交换机是构成整个交换式网络的关键设备，交换机所采用交换方式的不同将会影响交换机的工作性能，为此我们有必要了解交换机的一些工作原理及特点。2.1交换机常用的三种交换技术目前，交换机主要使用存储转发(StoreandForward)、直通(CutThrough)和无碎片直通(FragmentFreeCutThrough)三种方式。存储转发方式存储转发式交换机是指在交换机接收到数据帧时，先存储在一个共享缓冲区中，然后进行过滤（滤掉不健全的帧和有冲突的帧）和差错校验处理，最后再将数据按目的地址发送到指定