思科计算机网络（1）计算机网络概述

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工程日志
网络领域的专业人员通常会记录工程日志，他们会写下所见所得，例如如何使用协议和命令。写工程日志可以在 ICT 工作中为您提供工作参考。多写是加强学习的一种方法，其他方法包括多读、多看和多练。
实施技术的示例条目包括必要的软件命令、命令用途、命令变量，以及拓扑图，该拓扑图指示了用命令配置技术的环境
探索网络世界
Packet Tracer 是一款网络学习工具，可支持大量物理和逻辑模拟功能。它还提供可视化工具来帮助您理解网络的内部工作原理。
预先制定的 Packet Tracer 练习包括提供丰富学习体验的网络模拟、游戏、练习和挑战问答。这些工具有助于您了解数据在网络中的传输过程。
开创自己的世界
您也可使用 Packet Tracer 创建自己的实验和网络场景。我们希望，随着时间的推移，您使用 Packet Tracer 不仅能够体验预先制定的练习，而且能够成为一个创作者、探索者和实验者。
在线课程材料中内嵌了 Packet Tracer 练习，如果已安装了 Packet Tracer，它将在运行 Windows® 操作系统的计算机上启动。此集成软件也可在使用 Windows 仿真的其他操作系统上运行。
Packet Tracer 如何帮助学生掌握概念
教学游戏
Packet Tracer 多人游戏可以让您或团队与其他学生竞赛，看谁能够以最快的速度准确完成一系列网络任务。这是一种很好的方法来练习您在 Packet Tracer 活动和动手实验中学习的技能。
思科 Aspire 是供单人独立完成的战略模拟游戏。参加游戏者可以通过完成虚拟城市的合同来测试他们的网络技能。Networking Academy Edition 旨在帮助您为 CCENT 认证考试做好准备。它还包含 ICT 雇主希望求职者具备的业务和沟通技能。点击此处了解有关思科 Aspire Networking Academy Edition 的详细信息。
绩效评估
Networking Academy 绩效评估可以让您像以前一样完成 Packet Tracer 练习，唯一的区别是现在集成了在线评估引擎，能够为您的结果自动评分并及时提供反馈。利用这些反馈，您可以更准确地了解您已经掌握的知识和技能，以及需要加强练习的地方。课程还提供章节测验和考试相关的问题，使用 Packet Tracer 练习，针对您的进度提供详细反馈。
课程概述
正如课程标题所述，本课程的重点是学习网络基础知识。本课程中介绍的实用技能和概念性技能将为您奠定理解基本网络的基础。您将执行以下操作：
研究人际交流与网络通信之间的异同
了解用于规划和实施网络的两个主要模型：OSI 和 TCP/IP
了解网络的“分层”方法
详细研究 OSI 和 TCP/IP 层的功能和
熟悉各种网络设备和网络编址方案
了解通过网络传送数据所用的介质类型
本课程结束时，您将能够建立简单 LAN、对路由器和交换机执行基本配置并能实施 IP 编址方案。
第 1 章：探索网络
目前，我们正处于利用技术扩展和加强通信能力的关键转折时期。互联网的全球化速度已超乎所有人的想象。社会、商业、政治以及人际交往的方式正紧随这一全球性网络的发展而快速演变。在下一个开发阶段中，革新者们将以互联网作为努力的起点，创造旨在利用网络功能的新产品和新服务。随着开发人员不断地挑战极限，互联网的网络互联功能亦将在这些产品和服务中扮演越来越重要的角色。
本章将介绍我们的社会关系和业务关系越来越倚重的数据网络平台。教材主要讲解一些基本原理，目的是让网络工程师们了解在设计、构建和维护现代网络的过程中可能遇到的各种服务、技术和问题。
课堂练习 - 描绘互联网的概念
欢迎学习 Networking Academy 课程的新内容：建模练习！每章的开头和结尾都能找到建模练习。
一些练习可以单独完成（在家或在课堂上），而另一些需要分组完成或与学习社区进行互动。教师将会为您提供协助，以便您能充分利用这些指导练习。
这些练习将您在本课中学习的一些抽象概念可视化，有助于加深您的理解。请充分发挥您的创造力完成练习！
下面是第一个建模练习：
描绘互联网的概念
根据您现在的理解描绘并标记互联网的映射。包括您的家庭或学校/大学位置及其相关布线、装备、设备等。您可能需要包含的某些项还有：
设备/装备介质（电缆）链路地址或名称源和目的地,互联网运营商
完成后，请以打印件的形式保存您的工作，本章结束时您可以将其用作参考。如果是电子文档，则保存到教师提供的服务器位置。准备在课堂上分享和解释您的作业。
日常生活中的网络
人类生活的所有基本要素中，与他人交流的需求仅次于维持生命的需求。对于我们来说，通信几乎就像空气、水、食物和住所一样重要。
当今世界有了网络，人与人的联系达到空前状态。当人们想到某个创意时，可以即时与其他人沟通，使创意变为现实。新闻事件和新的发现在几秒钟内就能举世皆知。人们甚至可以和大洋彼岸的朋友联系和玩游戏。
单击图中的“播放”按钮查看我们如何联系。
过去与现在的技术
不妨试想一下，如果没有互联网世界将会如何。没有 Google、YouTube、即时消息、Facebook、维基百科、在线游戏、Netflix、iTunes，无法方便地访问最新信息。没有比价网站，无法通过网上购物减少出行，无法通过单击按钮来快速查看电话号码和到达不同位置的地图方向。没有这一切，我们的生活将会如何？这仅仅是 15 到 20 年前我们生活的世界。但多年来，数据网络逐渐扩展，通过各种功能提高了世界各地人们的生活质量。
单击图中的“播放”按钮以了解互联网在过去 25 年里的变化，并窥探其未来的发展趋势！您认为我们使用网络作为平台还能做哪些事情？
无边界
网络技术进步或许是当今世界最重要的变革。在这些技术进步所创造的世界里，国界、地理距离和物理局限越来越无关紧要，障碍越来越小。
互联网改变了社会、商业、政治和人际交往的方式。互联网通信的即时性促成了全球社区的形成。而全球社区又进一步推动了不同地域或时区的人们之间的社会互动。用来交流思想和信息的网上社区的形成可能会提高全球的生产力。
思科将其称为以人为本的网络。以人为本的网络重点关注互联网和网络对人们和企业的影响。
以人为本的网络对您有何影响？
网络支撑着我们的学习方式
网络改变了我们的学习方式。接受优质教学不再局限于离教学地点近的学生。单击图中的“播放”，观看有关课堂扩展方式的视频。
在线远程学习消除了地理位置障碍，增加了学生的学习机会。稳定且可靠的网络能支持并丰富学生的学习体验。网络提供了各种格式的学习材料，包括互动练习、评估和反馈。
网络支撑着我们的通信方式
随着互联网的全球化，许多新的通信方式也应运而生，它们使个人能够创建全球各地的人们都可以访问的信息。
一些通信方式包括：
文本 – 文本能实现两个或更多人之间的实时通信。
社交媒体 – 社交媒体包括人们和社区创建内容并与朋友、家人、同事以及全球用户共享用户生成内容的互动网站。
协作工具 - 没有地域或时区的限制，协作工具使每个人都可以借助实时互动视频进行通话。数据网络的广泛分布意味着偏远地方的人们可以与位于人口众多的中心区域的人们一样平等工作。
博客 - 博客，“网络日志”一词的缩写，是指可轻松更新和编辑的网页。博客与商业网站的不同之处在于，博客提供了一种途径，使任何人都可以通过它向全球读者传达其思想，而且无需具备网络设计技术知识。
维基 - 维基指人群可以共同编辑和查看的网页。博客很大程度上是个人的私人日记，维基却是一个集体作品。因此，它会经过更为全面的审核和编辑。许多企业将维基用作内部协作工具。
播客 - 播客允许人们将录制品提供给广大读者。音频文件被放置到某个网站（或博客或维基）上，其他人可下载音频文件，并在自己的计算机、笔记本电脑和其他移动设备上播放该录制品。
对等 (P2P) 文件共享 – 对等文件共享使人们可以彼此共享文件，而不必存储并从中央服务器下载。用户安装 P2P 软件即可加入 P2P 网络。P2P 文件共享尚未得到所有人的认可。很多人担心这会违反版权保护资料的相关法律。
网络支撑着我们的工作方式
在商业界，企业最初使用数据网络来记录和管理内部的财务信息、客户信息和员工工资系统。后来，这些企业网络逐渐演变为可传输多种不同类型的信息服务（包括电子邮件、视频、消息以及电话）。
利用网络来提供高效且经济的员工培训，已越来越受到商业界的认可。在线学习可以减少耗时费钱的奔波之苦，同时又能确保所有员工都经过适当培训，可以安全高效地完成本职工作。
网络支撑着我们的娱乐方式
互联网也可用于传统的娱乐形式。我们可以收听歌曲、预观或欣赏电影、阅读书籍以及下载资料以便将来脱机访问。我们可以观看体育赛事和音乐会的直播、录像和进行点播。
网络促进了各种新娱乐形式（如在线游戏）的出现。玩家们参与游戏设计者们设计的各种网上游戏角逐。我们和世界各地的朋友并肩作战对抗强敌，就像我们在同一游戏室内一样。
甚至利用网络协作服务增强离线活动。全球的兴趣社区发展非常迅速。我们与周围邻居、城市或地区以外的人们分享共同的经历和业余爱好。球迷们可相互分享他们喜爱的一些球队的情况并发表自己的观点。收藏家们可相互展示获奖的收藏品以及获取专家对于它们的反馈。
无论我们享受的是何种娱乐，网络都在改善着我们的体验。
您如何通过互联网娱乐？
实验 - 研究网络协作工具
在本实验中，您将完成以下目标：
第 1部分：使用协作工具
第 2 部分：使用 Google Drive 共享文档
第 3 部分：探索会议和网络会议
第 4 部分：创建维基页面
多种规模的网络
网络没有大小限制。它可以是小到两台计算机组成的简易网络，也可以是大到连接数百万台设备的超级网络。单击图中的图像，了解不同规模的网络。
家庭安装的简易网络可以在多台本地计算机之间共享资源，例如打印机、文档、图片和音乐等。
家庭办公室网络和小型办公室网络通常是由在家里或远程办公室工作的人设置，需要连接到公司网络或其他集中式的资源。此外，许多个体户使用家庭办公室和小型办公室网络来宣传和销售产品、订货以及联系客户。
在企业和大型组织中，网络的应用更加广泛，可以对网络服务器上的信息进行整合、存储和访问。网络还可通过电子邮件、即时消息等方式促进员工之间的快速通信和协作。除了内部获益之外，许多组织使用自己的网络通过互联网连接向客户提供产品和服务。
互联网是现存最大的网络。事实上，术语互联网是指“众多网络所组成的网络”。互联网实际是一个私有网络和公共网络互连的集合，正如上文所述。
客户端和服务器
所有连接到网络并直接参与网络通信的计算机都属于主机。主机也称为终端设备。
服务器是装有特殊软件，可以为网络上其他终端设备提供信息（例如电子邮件或网页）的计算机。每项服务都需要单独的服务器软件。例如，服务器必须安装 Web 服务器软件才能为网络提供 Web 服务。安装有服务器软件的计算机可以同时向一个或多个客户端提供服务。一台计算机也可以运行多种类型的服务器软件。在家庭或小企业中，一台计算机可能要同时充当文件服务器、Web 服务器和电子邮件服务器等多个角色。
客户端是安装了特殊软件，可向服务器请求信息以及显示所获取信息的计算机。Web 浏览器（例如 Chrome 或 FireFox）是典型的客户端软件。一台计算机也可以运行多种类型的客户端软件。例如，用户在收发即时消息和收听互联网广播的同时，可以查收电子邮件和浏览网页。
文件客户端和服务器
文件服务器在一个中心位置保存企业和用户的文件，客户端设备使用客户端软件访问这些文件

对等

客户端和服务器软件通常运行在单独的服务器上，但一台计算机也可以同时兼任两个角色。在小企业和家庭中，许多计算机在网络中既是服务器又是客户端。这种网络称为对等网络。
对等网络的优点：
易于安装
复杂性更低
成本更低，因为可能不需要网络设备和专用的服务器
可以用于简单的任务，例如传输文件和共享打印机
对等网络的缺点：
无集中管理
不是很安全
不可扩展
所有的涉笔都可以用作客户端和服务器，这样会降低其性能
网络组件概述
消息从源到目的地所采用的路径各式各样，可能简单到只是一根连接两台计算机的电缆，也可能非常复杂，是真正覆盖全球的网络集合。该网络基础设施提供稳定可靠的通道，这些通信就在通道中进行。
网络基础设施包含三类网络组建：
设备
截止
服务
设备和介质是网络的物理要素即硬件，硬件是通常是网络平台可见组成部分，比如笔记本电脑，PC，交换机，路由器，无线接入点，或者用于连接设备的电缆
服务包括人们日常使用的许多常见网络应用程序，如电子邮件托管服务和 Web 托管服务。过程提供的是通过网络定向和移动消息的功能。过程不易觉察，但却是网络运行的关键。
终端设备
人们最熟悉的网络设备称为终端设备。终端设备是通过网络传输的消息的源或目的地，如图中的动画所示。为了区分不同的终端设备，网络中的每台终端设备都用一个地址加以标识。当一台终端设备发起通信时，会使用目的终端设备的地址来指定应该将消息发送到哪里。
数据是从终端设备发出的，流经网络，然后到达终端设备
中间网络设备
中间设备将每台终端设备连接到网络，并且可以将多个独立的网络连接成网际网络。
这些中间设备提供连接并确保数据在网络中传输。
中间设备使用目的终端设备地址以及有关网络互连的信息来决定消息在网络中应该采用的路径。一些较为常用的中间设备和功能列表的示例如图所示。
中间设备：
无线路由器
LAN交换机
路由器
防火墙设备
多层交换机
中间网络设备执行以下功能
重新生成和重新传输数据信号
维护有关网络和网际网络中存在哪些通道的信息
将错误和通信故障通知其他的涉笔
发生链路故障的时候，按照备用路径转发数据
根据优先级别分类和转发消息
根据安全设置允许或者拒绝数据的通行
网络介质
铜缆
光纤
无线
网络中的通信都在介质上传送。介质为消息从源设备传送到目的设备提供了通道。
现代网络主要使用三种介质来连接设备并提供传输数据的途径。如图 1 所示，这些介质是
无线传输 - 使用电磁波谱中的波长编码数据
玻璃或塑料光纤（光缆） - 数据将编码为光脉冲
电缆内的金属线 - 数据将编码为电脉冲
不同类型的网络介质有不同的特性和优点。并不是所有网络介质都具有相同的特点，它们也不具有相同的用途。
终端设备
台式计算机笔记本电脑
打印机
IP电话
无线平板电脑
网真端点
网络表示方式
网络图通常使用符号（如图 1 中所示）来表示构成网络的不同设备和连接。图可以让人们轻松了解大型网络中的设备连接方式。这种网络“图”被称为“拓扑图”。要形象地表现网络的组织和工作方式，必须掌握识别物理网络组件的逻辑表示方式的能力。
在讨论上述每种设备和相互连接的介质时，除了这些表示方式以外，还要使用专门的术语。需要牢记的重要术语包括：
网络接口卡：即PC或者其他终端设备上的网卡或者LAN适配卡，用于提供与网络之间的物理连接。连接 PC 与网络设备的介质，将直接插入网卡（图 2）。
物理端口：网络设备上的接口或者插口，截止通过他的链接到中断设备或者其他的网络设备
注意：“端口”和“接口”这两个词往往可以互换使用。
网络接口卡 - 即 PC 或其他终端设备上的网卡或 LAN 适配卡，用于提供与网络之间的物理连接。连接 PC 与网络设备的介质，将直接插入网卡（图 2）。
拓扑图
拓扑图对研究网络的人来说必不可少。它们可以提供直观的网络连接图。
有两种类型的拓扑图：
物理拓扑图 - 识别中间设备和电缆安装的物理位置。（图 1）
逻辑拓扑图 - 识别设备、端口和编址方案。

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