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如何学习计算机网络

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来源:广州汇学教育

2018-08-08|已帮助:1825

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如何学习计算机网络
 

如何学习计算机网络?以下就是如何学习计算机网络等等的介绍,希望为您带来帮助。
 

如何学习计算机网络
 

1.通读教材
 

学习计算机网络的时候,切记不要太注重细节,要从整体上认识和了解计算机网络,这样就要通读教材,看看教材是如何写的,为什么要这样写,章节的顺序为什么是这样而非那样,作者的写作目的是什么。
 

2.常看目录
 

整体了解教材,学习目标要明确,常看目录,可以了解教材的内容,网络课程的知识体系,教材的结构,教材的主要内容,做到整体上,全面了解和认识计算机网络技术。常看目录,可以使读者不至于陷入某些具体的,局部内容中去,可以跳出圈子,冷眼看计算机网络的课程。目录体现了作者的思路,作者的目的,知道作者究竟要告诉读者什么,使读者目标明确,思路清晰,才能更好地学好计算机网络课程。
 

3.协议的层次
 

一般的教材基本上按照协议层次写,可以理解为按照TCP/IP协议的层次写,局域网、无线网和广域网都是底层协议,Internet是应用层协议,第5章再详细、具体地讨论IP层协议和传输层协议,这不是在按照TCP/IP的协议层次吗?但也有分类的因素,一般是按照地域文类,即局域网、广域网和互联网,这样的、按照地域分类也可以理解为按照应用,即按照局域网应用来分类,和按照互联网应用来分类。
 

4.教材的写法与网络的学习
 

教材的写法与学习网络是两回事,不一定非要按照教材的顺序学习网络。先学习一些计算机网络应用知识,提高感性认识,然后再学习网络理论,学起来的效果就会好些。
 

(1)比如体系结构在第3章,但是可以靠后些学习。
 

(2)局域网组建虽然比较靠后,但可以放在前面来学习,比如网线制作。学会网线制作以后,就可以练习把2台计算机通过一根交叉的双绞线连接起来,然后用Ping命令测试网络连接是否通畅,如果不通畅,即是网线没有制作好。这里既了解了如何建设一个最简单的局域网,又学习了IP协议的概念,学习使用了命令,知道了命令提示符。
 

(3)操作系统也是这样,可以在最开始的时候学习,因为学生对于操作系统是比较了解的,起码对于Windows XP和Windows 7是非常熟悉的,以此为基础,可以很容易学会Windows Server 2003。
 

(4)Internet也如此,因为学生对Internet是再熟悉不过的,过去一般都上过网,上过QQ空间,上过校内,对于网站的概念都比较熟悉,这样,在学习Internet的时候就会感觉很亲切,能够提起学习的兴趣,尤其在学习Internet信息发布的时候,对于基本概念可以不必做太多的介绍。
 

紧接着可以讨论WWW技术,介绍WEB技术,介绍网页的概念,介绍HTML语言,介绍C/S客户与服务器模式,介绍端口,介绍HTTP协议以及URL统一资源定位器。事实上,此时已经涉及到了TCP/IP协议的基本概念,涉及到了应用层,为进一步学习TCP/IP协议,学习网络体系结构打下了基础。
 

5.整个教材的架构
 

教材的架构是:底层协议,包括广域网、局域网和无线网,TCP/IP协议,局域网知识体系,包括协议原理,操作系统管理和网络组建,最后是信息网络安全。架构如此,但章节的顺序并不需要必须如此,这是需要注意的。
 

计算机网络是如何产生的
 

追溯计算机网络的发展历史,它的演变可概括地分成三个阶段:
 

(1)以单个计算机为中心的远程联机系统,构成面向终端的计算机网络。
 

(2)多个主计算机通过线路互联的计算机网络。
 

(3)具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络。
 

所谓联机系统,就是一台中央主计算机连接大量的在地理上处于分散位置的终端。早在20世纪50年代初,美国建立的半自动地面防空系统就是将地面的雷达和其他测量控制设备的信息通过通信线路汇集到一台中心计算机进行处理,开创了把计算机技术和通信技术相结合的尝试。这类简单的“终端——通信线路——计算机”系统,成了计算机网络的雏形。严格地说,与以后发展成熟的计算机网络相比,存在着一个根本的区别。这样的系统除了一台中心计算机外,其余的终端设备都没有自主处理的功能,还不能算计算机网络。但现在为了更明确地区别于后来发展的多个计算机互连的计算机网络,专称为面向终端的计算机网络。随着连接的终端数目的增多,为了使承担数据处理的中心计算机减轻负载,在通信线路和中心计算机之间设置了一个前端处理机FEP(Front End Processor)或通信控制器CCU(Communication Control Unit),专门负责与终端之间的通信控制,出现了数据处理和通信控制分工,从而更好地发挥中心计算机的数据处理能力。另外,在终端较集中的地区,设置集中器和多路复用器,它首先通过低速线路将附近群集的终端连至集中器或复用器,然后通过高速通信线路、调制解调器与远程中心计算机的前端机相连,构成远程联机系统,提高了通信线路利用率,节约了远程通信线路的投资。
 

20世纪60年代中期开始,出现、发展了若干个计算机互连的系统,开创了“计算机——计算机”通信的时代,并呈现出多处理中心的特点。以ARPA网为代表,标志着我们目前常称的计算机网络的兴起。20世纪60年代后期,由美国国防部高级研究计划局ARPA(目前称为DARPA——Defense Advanced Research Projects Agency)提供经费,联合计算机公司和大学共同研制而发展起来的,主要目标是借助于通信系统,使网内各计算机系统间能够相互共享资源,最终导致一个实验性的4个节点网络开始运行并投入使用。目前ARPA网仍在继续运行之中,已经扩展到连接数百台计算机,地理上不仅跨越美国本土,而且通过卫星链路连接夏威夷和欧洲的节点。ARPA网是一个成功的系统,它在概念、结构和网络设计方面都为后继的计算机网络打下了基础。
 

计算机网络如何计算子网掩码
 

由于子网掩码的位数决定于可能的子网数目和每个子网的主机数目。在定义子网掩码前,必须弄清楚本来使用的子网数和主机数目。
 

根据子网数
 

利用子网数来计算
 

在求子网掩码之前必须先搞清楚要划分的子网数目,以及每个子网内的所需主机数目。
 

1)将子网数目转化为二进制来表示
 

2)取得该二进制的位数,为 N
 

如何学习计算机网络
 

3)取得该IP地址的类子网掩码,将其主机地址部分的前N位置1 即得出该IP地址划分子网的子网掩码。
 

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成27个子网:
 

1)27=11011
 

2)该二进制为五位数,N = 5
 

3)将B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址前5位置1(B类地址的主机位包括后两个字节,所以这里要把第三个字节的前5位置1),得到 255.255.248.0
 

即为划分成27个子网的B类IP地址 168.195.0.0的子网掩码(实际上是划成了32-2=30个子网)。
 

这一段介绍的是旧标准下计算的方法,关于旧的标准后文在介绍,在新标准中则可以先将27减去1,因为计算机是从0开始计算的,从0到27实际上是有28个,所以说如果需要27个就需要将27减去1。
 

根据主机数
 

利用主机数来计算
 

1)将主机数目转化为二进制来表示
 

2)如果主机数小于或等于254(注意去掉保留的两个IP地址),则取得该主机的二进制位数,为 N,这里肯定N<8。如果大于254,则 N>8,这就是说主机地址将占据不止8位。
 

3)使用255.255.255.255来将该类IP地址的主机地址位数全部置1,然后从后向前的将N位全部置为 0,即为子网掩码值。
 

如欲将B类IP地址168.195.0.0划分成若干子网,每个子网内有主机700台:
 

1) 700=1010111100
 

2)该二进制为十位数,N = 10
 

3)将该B类地址的子网掩码255.255.0.0的主机地址全部置1,得到255.255.255.255
 

然后再从后向前将后10位置0,即为: 11111111.11111111.11111100.00000000
 

即255.255.252.0。这就是该欲划分成主机为700台的B类IP地址168.195.0.0的子网掩码。
 

浅析计算机网络主机如何上网
 

拨号连接
 

对于拨号连接,当我们电脑连接网线,然后开始进行拨号连接的时候,我们的电脑此时在拨号未成功前已经进入了一个网段,但是不能上网的原因就是我们没有IP,即使我们的请求可以出去,它也回不来,没有源IP地址,返回的数据是无法找到我们的,然后这个时候,如果要上网,获取IP是迫在眉睫的事情了。当我们在我们家中上网的时候是如何获取的呢?
 

先说下我们小区网络设施的架构是如何?
 

我们的每一个小区中有一个路由器,路由器是具有IP和Mac地址的,然后我们的小区中还有一个交换机,交换机是没有IP和MAC地址的,其作用是根据我们来的数据包进行一个针对mac地址的转发,其中存放的是MAC地址和对应的转发接口,这个时候可能会存在的一个疑问是为什么不直接用路由器进行转发而还要用交换机呢?
 

路由器和交换器的不同
 

1.路由器是可以替代交换机的,但是交换机是不可以替代路由器的,路由器相当于是网桥,而交换机则相当于一个加强的集线器。
 

2.路由器是根据网络IP地址进行转发,属于网络层。而交换机是根据MAC地址进转发,属于链路层。
 

3.路由器可以自行拨号,而交换机则不可以。通过路由器,我们将路由器的wan口连接到网络,lan口连接我们的电脑,进入我们的路由器配置界面,此时,路由器会自动的检测我们的上网方式,然后根据我们输入的相应的参数进行一个连接,这个时候,我们上网就不需要自己配置了,直接就可以上网了。
 

4.路由还可以提供防火墙的功能。而交换机不可以。
 

5.交换器具有自学习功能,而路由不具备,从交换器流过的数据报,其mac地址会被记录下来。
 

为什么要用交换机
 

交换器常用来组建一个局域网,然后通过路由器将其连接到Internet上去,说了其不同,但是为什么要用交换机呢?它能干的事情,路由器都能干,而且路由器还有其很多无法实现的功能。原因就是其处理快速,价格便宜,其根据帧中的MAC地址识别转发接口的算法简单,而如果将这些全部让路由器来承担,这样就要精确的保存,该小区中所有用户的IP地址,并且每一个IP地址,我们都需要进行一个比对,确定从哪个接口中出来,因为不在是第一个区域的ip表示,无法通过前缀辨别了,所以需要对每一个ip都预留一个唯一的端口,这样当我们的小区中新添加了用户,那么就需要单独有一根线从路由器中出来连接向它,这样一个小区就需要很多台路由器来做这个操作,但是当我们使用交换机就可有效的解决这个问题,我们将每所有的用户通过交换机进行连接,交换机的另一端和路由器进行连接,这样路由器就可以通过前缀匹配将数据报发给一个交换器,然后交换器负责分发,这样即使用户增加,其只需要连接到交换器,而不需要到路由器拉根线过来。这样可以减少了路由器数量上消耗,降低了成本,提升了速度。
 

开始获取IP
 

当我们接入到了网络中之后,我们的操作系统生成一个DHCP(Dynamic Host Configuration)报文,发向DHCP的服务器的67端口,但是我们怎么知道DHCP服务器地址呢?我们是不知道的,因此采用方式是在我们本地的68端口,生成一个UDP包,其目的IP字段填写的IP地址是255.255.255.255,然后向全子网进行广播通过发送以太网帧,该帧的目的MAC地址是FF:FF:FF:FF:FF:FF,此时局域网中的主机收到后,是不会进行处理的,然后传到路由器,路由器接收到之后,检测其包含DHCP请求,然后交给上层处理,此时发送给DHCP服务器,这个时候,服务器接收到DHCP报文,会返回一个回应报文,其中包含分配给它的IP地址,DNS服务器地址,默认网关路由器IP地址,也就是第一跳路由器的IP地址,这个时候,开始返回报文,报文如何找到是那一台主机发出了这个报文呢?没有IP地址,但是它有默认网段路由器地址,也就是第一跳路由的地址,得到这个地址后,填充发送过来的源的MAC地址,然后返回,这个时候,到达路由器之后,发送到交换器,因为交换器具有自学习功能,也就是谁从它走过,它都是会记录下来的,而且会记录下从哪个接口进入,什么mac地址从哪一个接口进入,然后什么时间进入的,通过这个表,我们就可以将信息转发给我们的目的广播主机。此时我们就拿到IP和DNS服务器的地址,和我们默认网关的地址。
 

有了IP地址,我们接下来就可以访问网络了。
 

无线连接
 

WIFI
 

我们通过我们的wifi进行连接上网的时候,和该过程不同,我们的发送wifi信号的AP本身是具有IP地址的,在其下面的连接的便携设备的IP是采用NAT协议(Network Address Translation)来给我们本地的便携设备生成一个ip,然后通过这个ip进行标记每个接入设备。后面有NAT具体实现讲解。讲到NAT,可能会想到一个问题,为什么有mac地址,而要用IP地址呢?原因是MAC地址的分配是不规则的,无法根据一个mac地址来确定其存在的位置,所以找起来是非常费力的。但是如果在一个wifi下的话,在查询上这应该不是一个问题了,为什么还用用ip,通过mac地址,再去广播,确认接收,不也是可以的吗,但是当我们最初没有分配IP的时候,怎么通过IP找呢?只能通过MAC地址去找。
 

如何接入
 

首先,每个AP设备会会周期性的发送一些信表帧(SSID,MAC地址),然后我们的便携设备会扫描所有的信道获取该区域内的所有信标,也就是我们手机开机wifi的时候,我们看到的名字是ssid,mac地址,我们看不到的,然后我们与之建立关联,即可发送数据。我们请求的数据报,会被路由进行伪造,然后通过路由器的IP发送出去,回来的时候进行解包,分到每一个设备上。
 

WLAN
 

我们使用的移动的WLAN虽然都是通过我们的wifi可以搜索的到,但是其实现是不同的,对于WLAN,其被我们找到的过程和我们连接wifi是一样的,但是其并不通过NAT协议,而是我们借助于它作为一跳路由,向DHCP服务器获取一个IP,这个过程和我们通过拨号接入大致相同,唯独不同之处在于我们和第一跳路由的连接方式,一个是有线,一个是无线的,无线的如何维持这个连接和避免信道冲突的,将在后面具体细说。
 

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