1-网络操作系统基础

Posted 2021-04-19 杰哥课堂

大家好！欢迎进入杰哥课堂，Float老师和大家一起，共同学习网络操作系统基础这一讲。每堂一思送给大家的是：黑发不知勤学早，白首方悔读书迟。

出自唐·颜真卿的一首七言绝句：

《劝学》- 唐·颜真卿

【三更灯火五更鸡，正是男儿读书时】

【黑发不知勤学早，白首方悔读书迟】

每天三更半夜才熄灯休息，凌晨公鸡打鸣又起床学习，此时正是学子们读书的最好时间。少年时只知贪玩，不知努力学习，到老的时候才后悔，自己年少时为什么不知道要勤奋学习。全诗的深刻寓意是：劝勉年轻人不要虚度光阴，要勤奋学习，有所作为，否则到老一事无成，后悔晚矣！Linux正是学子们人生起锚[máo]的动力，希望《劝学》能激发大家奋发向上、永攀高峰的精神。

颜真卿(709-784)，字清臣，汉族，唐京兆万年（今陕西西安）人，祖籍唐琅琊[lángyá]临沂（今山东临沂），唐代中期杰出书法家。他创立的“颜体”楷书与元代的赵孟頫[fǔ]，唐代的柳公权、欧阳询并称“楷书四大家”。颜真卿3岁丧父，家道中落，母亲殷氏对他寄予厚望，实行严格的家庭教育，亲自督学。颜真卿也格外勤奋好学，每日苦读。这首诗正是颜真卿为了勉励自己和后人所作。

本讲网络操作系统基础的内容，目标和要求，包含：

网络操作系统概述：了解网络操作系统概念、工作模式、分类，Linux发展简介，包括历史、版权、特点，以及体系结构、版本。

虚拟机安装使用：了解虚拟化技术，虚拟机概念原理，熟悉VMware软件安装、界面、操作。

2.1 网络操作系统概述

网络操作系统概述小节内容：发展简介、Linux体系结构、Linux版本。

开始讲解前，先进行3分钟头脑风暴：问题 - 你所熟悉的网络操作系统有哪些？

有思考结果了吗？接下来，先听一听两位同学的结果分享。

你思考的结果和他们有相同点吗？熟悉的网络操作系统有哪些，结果总结如下：

1) Windows、Mac OS、Linux

2) android、ios

大家思考的这些结果，和接下来讲述的内容紧密相关。

2.1.1 发展简介

发展简介部分，简要介绍网络操作系统概念、工作模式、网络操作系统分类，主要关注Windows类和Linux类，以及Linux的历史、版权和特点。

NOS概念：什么是网络操作系统？其英文是Network Operating System，简称NOS。建立在传统的单机操作系统之上，负责网络环境下的软硬件资源的管理和控制，既是网络系统软件中的核心部分，又是用户和网络资源之间的接口。其管理功能体现在：

• 本机资源：传统的单机资源管理，包括处理机(CPU)管理、存储管理、设备管理。

• 网络资源：包括网络数据传输协议TCP/IP，DNS、DHCP、WWW、Mail、FTP、Telnet网络服务。

网络操作系统融合了TCP/IP协议，实现了一个全球互连互通的Internet网络。

NOS工作模式：网络操作系统有三种工作模式： 

• 集中模式：是由分时操作系统加上网络功能演变而来。系统的基本单元是由一台主机和若干台与主机相连的终端构成，信息的处理和控制是集中的。后面讲到的UNIX就是这类系统的典型，中国建设银行城市综合网初期的XENIX，也是这种类型，银行网点的所有柜员共用一台主机。

• 对等模式：联网节点主机配置相同，各节点同时扮演客户机和服务器双重角色。这种模式具有分布处理和分布控制的功能。

• C/S模式：联网节点机采用流行的网络工作模式，客户机/服务器模式(Client/Server模式，简称C/S模式)，服务器采用高端配置和高性能网络操作系统，用于集中管理网络资源，并向客户机提供服务。低配置的客户机用于前端处理和访问服务器站点。

Bill Gates：看这张图片能猜出是谁吗？第二张呢？似乎还猜不出。第三张您一定认识。对的，这位笑容满面的先生就是大名鼎鼎的比尔·盖茨(Bill Gates)先生，全球个人计算机软件供应商－美国微软公司联合创始人、前任董事长和首席执行官。

比尔·盖茨1955年10月28日出生于美国华盛顿州西雅图，父亲老盖茨是一名律师，母亲玛丽·盖茨(Mary Gates)曾任中学教师，有两姐妹。盖茨从13岁就开始编写计算机程序，第二张照片是比尔·盖茨在私立湖滨中学毕业照。1973年中学毕业后，18岁的盖茨进入哈佛大学，和后来的微软公司总裁史蒂夫·鲍尔默(Steve Ballmer)为同舍密友。在哈佛期间，盖茨为第一台微型计算机 - MITSAltair开发了BASIC代码。大三时，盖茨从哈佛退学，全身心投入其与童年伙伴保罗·艾伦(Paul Allen)在1975年组建的微软公司，开始为个人计算机开发软件。1980年，为IBM开发了命令行界面的PC操作系统MS-DOS，同时向其它硬件制造商授权使用。1983年，Windows操作系统首次登台亮相。该产品是MS-DOS操作系统的演进版，提供了图形用户界面。

妻子梅琳达·弗伦奇（Melinda French）1964年8月15日出生于美国德克萨斯州达拉斯，一个中产家庭，父亲雷·弗兰奇在LTV做一个太空项目，母亲是全职太太，一家六口。梅琳达毕业于美国杜克大学计算机系，后来获MBA学位。二人从办公室恋情发展到婚姻，在嫁给比尔·盖茨前，梅琳达已经在微软做出了骄人的业绩。她任一个部门的主管，手下有一百多名员工。

为什么介绍这些呢？是为说明家庭、教育、工作三位一体的舞台，可以决定一个人的成就高低！当然更重要的是Windows视窗操作系统。

Windows类：由微软公司开发，常见于局域网配置中，支持单用户、多任务性，用在中低档服务器中。

• 服务器版：用于服务器，Windows NT 4.0 Server/WindowsServer 2003/2008/2012/2016

• 桌面版：用于个人计算机PC版，Win9x/XP/Win7/Win8/Win10，其中Win9x/XP微软已不再支持

• 移动版：用于智能手机，WindowsMobile、WindowsPhone、Windows10Mobile，虽然Windows在PC机上风靡全球，但智能手机上并非主流操作系统

NetWare & Unix类

NetWare类：NOVELL公司推出的多任务、多用户网络操作系统，其开放的服务器平台兼容DOS、 OS/2、Macintosh等，支持无盘工作站，对网络硬件要求很低。其市场占有率逐渐被Windows和Linux替代。

Unix类：是一个强大的多用户、多任务的分时操作系统，支持多种处理器架构，多用于大型机、超级计算机。

• 基于SCO公司的System V Unix的三大主流操作系统包括：IBM AIX/HP-UX/SUN Solaris

• 基于BSD Unix内核的图形化操作系统，包含风靡全球的苹果电脑操作系统：Mac OS X和IOS

Linus Torvalds

他是谁？对的，这位笑容满面，有点胖、且厚重的先生就是Linux之父，林纳斯·托瓦兹(LinusTorvalds)先生。

纳斯·托瓦兹1969年12月28日出生于芬兰赫尔辛基市，比盖茨晚了一轮多点。父亲尼尔斯·托瓦兹（Nils Torvalds）是一名活跃的共产主义者，电台记者，曾当选芬兰共产党中央委员会委员。托瓦兹家族属于在芬兰占6%的少数民族。他毕业于赫尔辛基大学计算机系，1997年至2003年在美国加州硅谷任职于全美达公司（Transmeta Corporation），现受聘于开放源代码开发实验室（OSDL：Open Source Development Labs, Inc.），全力开发Linux内核。与妻子托芙（Tove，芬兰前女子空手道冠军）育有三个子女。

托瓦兹行事低调，一般很少评论商业竞争对手，例如微软产品的好坏，但在自由软件之父理查德·斯托曼（Richard Stallman）的精神感召下，坚持开放源代码信念，并对某行业大鳄的FUD战略大为不满。广为流传的FUD战略就是恐惧（Fear）、不确定（Uncertainty）、怀疑（Doubt）的缩写，是行业垄断巨头对付弱小竞争对手时使用的竞争手段之一。通过直接吓唬对手及胆敢与对手合作的公司，同时利用各种手段动摇竞争对手的客户的信心，使其先产生动摇，进而怀疑的心理，从而挤掉质量和技术优于自己的产品，难以有效形成市场力量，确保独家垄断。从而用户无法得到最佳的产品和服务，整个行业的创新也被阻碍。这正是托瓦兹坚持Linux开放源代码的原因，虽然屡受打击，但坚持高举反垄断大旗，向他致敬！

Linux类: 支持多用户、多任务的类UNIX网络操作系统，其最大的特点就是源代码开放，可以免费得到许多应用程序，多应用于中、高档服务器中。

• Linux桌面和服务器版：比较流行的包括RedHat、Ubuntu（乌班图）、SUSE、红旗Linux、Debian（迪扁）。Fedora是RedHat的个人桌面版。

• 移动版：Android，由Google公司和开放手机联盟领导及开发，是一款基于Linux的自由及开放源代码的移动操作系统，主要用于移动设备智能手机和平板电脑。

Linux历史

(1) Unix基础

Unix - 1969年，Ken Thompson（肯·汤普逊）和DennisRitchie（丹尼斯·里奇，全名DennisMacAlistair Ritchie，丹尼斯·麦卡利斯泰尔·里奇）在美国贝尔实验室开发了Unix操作系统。1983年，因此而荣获图灵奖。其实二者不仅是UNIX之父，还是C语言之父。

Linux - 一个类Unix的操作系统，是Unix在微机上的完整实现，标志是名为Tux的小企鹅。

(2)  Linux诞生

教学- 1990年，Linus Torvalds偶然开始着手编写一个开放的与Minix教学系统兼容的操作系统。

诞生- 1991年10月5日，发布第一个Linux的内核版本0.02版。

(3)  Linux 1.0：

Internet-随着互联网兴起，Linux迅速发展，并促使许多程序员加入。

正式版本 - 1992年3月，Linux推出第一个正式内核1.0版本。

Linux版权

开放源代码软件(Open Source Software) - 基于计算机软件的协议证书GPL(General Public License，通用公共许可证)的软件被称为自由软件 - 开放源代码软件。

GPL保证任何人有权使用、复制、修改软件，并基于无版权Copyleft软件模式进行发布，对立Copyright。

GNU - GNU项目是自由软件之父RichardStallman于1984年提出，他建立了自由软件基金会FSF并提出，GNU计划的目的是开发一个完全自由的，与UNIX类似但功能更强大的操作系统。

GPL - GNU项目制定的用于计算机软件的协议证书。Linux加入了GNU计划，并通过了GPL的通用性授权。

Linux特点

Linux操作系统是一个免费、自由、开放的操作系统，它拥有如下一些特点：

• 完全免费

• 高效安全稳定

• 支持多种硬件平台

• 友好的用户界面

• 强大的网络功能

• 支持多任务、多用户

2.1.2 体系结构

体系结构部分，简要介绍Linux内核 - Kernel、Linux Shell - 命令解释层、以及实用工具 - 应用程序。

Linux体系结构

Linux体系结构，在硬件的基础上，由管理软硬件设备的Linux内核(Linux Kernel)、提供用户和内核接口的命令解释层(Linux Shell)、以及实用工具(Utilities)组成。

Linux内核：是Linux系统心脏，管理软硬件设备核心程序。

(1) 源代码：用C语言编写，部分与驱动相关用汇编语言

(2) 模块化：模块化结构包括CPU和进程管理、存储管理、文件系统管理、设备管理、网络通信及系统引导、系统调用

(3) 安装目录：源代码安装在目录/usr/src，可查看并修改

(4) 内核定制：根据硬件的实际配置可定制和简化内核

(5) 内核升级：下载新版本Linux内核，对内核编译后升级

Linux操作环境

操作环境：在Linux内核与用户之间提供操作界面，对用户输入的命令或动作进行解释，再发送到内核。包含：

(1) 桌面环境(Desktop)：像GNOME、KDE这样的桌面系统，集成了窗口管理器及一些应用程序的套件。

(2) 窗口管理器(Window Manager) ：管理窗口的移动、最大化、最小化、改变大小、关闭等，例如GNOME的gnome-wm窗口管理器、KDE的kwin窗口管理器。

(3) 命令行shell(Command Line Shell) ：不仅是交互式命令解释器，而且是一种程序设计语言。

Linux Shell：一种命令解释器的操作环境，接收用户输入的命令，并送入内核去执行。

(1) 交互式命令解释器：解释而不是编译命令并送到内核；

(2) 程序设计语言：脚本程序设计语言，可定义变量、进行参数传递、循环和分支流程控制、函数调用等。

其版本包括贝尔实验室开发B-Shell，GNU的BASH、B-Shell的发展版K-Shell，以及SUN公司的C-Shell。

Linux操作环境演示视频

下面是一段视频，通过在RHEL 6.5（RedHat Enterprise Linux6.5 Server）中的操作演示，加深对Linux操作环境的相关概念理解。

Linux操作环境，包括桌面环境、窗口管理器、命令行Shell。

在Linux图形登录界面，输入超级用户名root和用户密码，选择GNOME，点击“登录”进GNOME桌面环境，可看到桌面上的“计算机”等图标，双击打开“计算机” 窗口。点击“系统” 菜单，包含首选项、管理、注销等多个子菜单；“应用程序” 菜单包含编程、附件、图形、系统工具等多个子菜单。

点击终端，打开“终端” 窗口，可执行窗口管理器的窗口移动、窗口放大/缩小、窗口最小化/最大化、关闭窗口。

重新选择应用程序|系统工具|终端，再次打开“终端”窗口，可输入各种命令，输入当前目录命令pwd、改变目录命令cd、显示目录命令ls -l。还可运行Shell脚本，./Score_integer.sh，回车，根据输入课程作业、实验、理论得分，可计算出总成绩。这上述命令和脚本程序，由Shell命令解释器，BASH解释后，并送给Linux内核。谢谢！

视频结束，回到课程。

Linux实用工具，包含编辑器Vi；过滤器，管道和命令替换；交互程序，TCP/IP通信、UDP通信。

2.1.3 Linux版本

Linux版本部分，简要介绍Linux内核版本、Linux发行版本、RedHat系列版本。

Linux内核版本：由Linus领导的开发小组统一控制Linux内核的开发和规范，版本全球唯一。Linux内核版本命名规则由主版本号、次版本号、及修正号组成。

• 主版本号和次版本号标志Linux内核重要功能变动。

• 英文句号，主版本号、次版本号、修正号的分隔符。

• 次版本号，偶数表示稳定版本，而奇数表示测试版本。

• 修正号表示较小的功能变更，例如错误修正。

【实例】2.6.32版本，表示是一个稳定版的内核。其中2代表主版本号，6代表次版本号，32代表修正号；而2.5.74版本表示是一个测试版的内核。

Linux内核下载：Linux内核下载官方网址：www.kernel.org，提供最新稳定版内核4.12的下载。

Linux发行版本(Distribution)：由一些公司或社团把内核源代码和相关的应用程序组成一个完整的操作系统，便于用户使用和安装的Linux版本。

流行的发行版：

• RedHat Linux(http://www.redhat.com/)：美国Red Hat公司资助，社区维护的个人版Fedora；商业版Red Hat Enterprise Linux。

• SUSE Linux(http://www.suse.com)：德国SuSE Linux AG公司发行维护的Linux发行版，被Novell公司收购。

• Ubuntu Linux(http://www.ubuntu.org.cn): 基于Debian GNU/ Linux的全球化专业团队社区，而不依赖任何商业性组织和个人。

• RedFlag Linux(http://www.redflag-linux.com)：北京中科红旗软件技术有限公司开发的一系列Linux发行版。

RedHat系列

2002年，RedHat停止个人桌面版的 Linux 9.0开发，并决定把产品分成两个系列。

一个系列是与Linux开源社区合作的Fedora项目，开发免费的Fedora Core - FC桌面版本，它既是RedHat个人桌面版的延续，又被定位为新技术试验场。自2003推出FC第一个版本Fedora Core 1，到Fedora Core 6之后，改叫Fedora系列版本。到目前为止，Fedora Core 1-6和Fedora 7-22版本，都已不再支持和维护。仍支持的版本有Fedora 23-26，Fedora 21开始支持Fedora工作站版(个人和家庭)、服务器版(服务管理)、云计算版(弹性运算)，版本下载网址http://getfedora.org/。

另一个是商业版系列，提供收费服务和技术支持的RedHat Enterprise Linux(简称RHEL)企业版，所支持的产品有RedHat Desktop桌面版、RHEL WS工作站版、RHEL ES企业版、RHEL AS高级服务器版。

RHEL家族产品

• RHEL WS工作站版，适合高计算能力和高性能客户端应用程序用户

• RHEL ES企业版，适合安装多种服务器的小型企业或部门级计算环境

• RHEL AS高级服务器版，适合安装ERP大型企业的数据中心计算环境

RHEL版本线

按照RHEL产品发布时间表，RHEL 5已经不再有新版本，进入5年扩展支持阶段，2021年停止支持；

RHEL 6的产品还在支持中，2021年停止开发后，应该会有5年的扩展支持；

RHEL 7是新的产品，按照企业对软件的使用经验，一般不使用最新版，问题多多。所以Linux学习，选择RHEL 6.5作为蓝本，是比较合适的。

RHEL6 家族

RHEL 6这个家族分为桌面和服务器两个系列：

(1) Red Hat EnterpriseLinux 6 Server，可分为：

• RHEL Advanced Platfom - 对应以前的RHEL AS；

• RHEL - 对应以前的RHEL ES。

(2) RHEL 6 Desktop，版本分为：

• RHEL Desktop withWorkstation option - 对应以前的RHEL WS；

• RHEL Desktop - 对应以前的RedHat Desktop

RHEL6 新特性

Red Hat Enterprise Linux6的新特性体现在：

(1) 虚拟化：扩展了基于KVM的虚拟化技术

(2) 性能：处理器调度和多处理器锁同步改进

(3) 安全：采用SELinux（Security Enhanced Linux）， SSSD对身份几种管理

(4) 网络与存储：支持ext4文件系统和IPv6

(5) 桌面：GNOME和KDE桌面改进，检测显示类型

(6) 开发环境：开发工具GCC编译器升级到4.0

(7) 资源管理：控制组cgroups对硬件资源控制、分配、管理

(8) 电源管理：Powertop检测、tuned调节工具减少能耗

网络操作系统概述 - 思维导图，结束本节内容前，通过思维导图来回顾网络操作系统概述小节内容和知识点。

发展简介部分，介绍了网络操作系统NOS的概念、工作模式、分类，以及Linux的历史、版权、特点；

体系结构部分，介绍了Linux内核、Linux Shell、实用工具；

Linux版本部分，涉及到了内核版本、发行版本、RedHat系列版本。

开始讲解前，先进行3分钟头脑风暴：问题 - 现在人手一部智能手机，说出利用它上网的条件有哪些？

思考结果了吗？接下来，先听一听几位同学的结果分享。

你思考的结果和她们有相同点吗？手机上网的条件有哪些？结果总结如下：

1) 4G、WiFi、手机卡、铁塔

2) App、浏览器

2.2.1 IPv4地址

Why IP？

第一个，美国第一任总统：乔治·华盛顿(GeorgeWashington)，英文名字用空格隔开，翻译为中文则用分隔符隔开。

第二个，新中国第一任国家领导：毛泽东 (Zedong Mao)，中文名字虽然没有分隔符，但大家不会念混，我们百家姓基本上就这些，但翻译为英文名字则要用空格隔开。

显然，中外名字都是基于一定的规则而建立，否则就无法在人之间建立有效的通信。

• 主机号：用于区分同一网络子网中的计算机或通信设备，同一子网中的主机号必须唯一，设备间不仅可以直接通信，而且可以实现广播包收发。

A、B、C类的主机数量又为什么-2呢？

2.2.2 子网划分

子网划分部分，介绍子网掩码、子网划分、子网划分公式、子网表示法、子网划分练习、子网划分案例。

这需要子网掩码来解决。

子网掩码

子网划分

子网表示法：子网划分后，原网络会划分为多个子网，又称网段，每个新子网如何表示呢？有如下2种表示法：

• 高16位为网络号，网段：192.168.0.0/16

• 高24位为网络号，网段：192.168.x.0/24(x范围0~255)

• 高16位为网络号，网段：192.168.0.0/255.255.0.0

• 高24位为网络号，网段：192.168.x.0/255.255.255.0(x范围0~255)

子网划分公式：假设n是子网号从主机号所借位数，m是主机号的位数，则

(1) 划分子网个数(网段数)：2^n

(2) 每个子网容纳的主机数：2^m - 2

(3) 网段的表示：x.x.x.x/(32-m+n)

例如，B类子网网段172.168.0.0/16，主机号m=16，分出8位作为子网号，n=8，则新划分的子网网段数量为 2^n= 2^8 = 256个，范围为172.168.0.0/24~172.168.255.0/24，每个网段可容纳的主机数量为2^(m-n) - 2= 2^(16-8) -2= 254。

子网划分练习

【思考题】某公司分配了B类网络172.168.0.0/16，若网络中心需要把该网络平均分配给总公司及下属4个部门，如何划分子网网段？并给出每个网段的主机范围。

分析步骤：

(1) 确定子网掩码：根据部门数量确定子网数目，得到子网号位数，计算新子网掩码；

(2) 计算网段：根据子网号的组合变化，进行网段分配；

练习分析结果

(1) 确定子网掩码：首先，根据总公司和下属4个部门，确定所需子网数目是4+1=5个；接着，计算子网号位数，根据<5<，确定需要3位子网号，这样可划分出最多8个子网；从主机号高位借3位，得到子网掩码的新网络号是16+3=19位，置1，二进制转化为十进制表示，新子网掩码就是255.255.224.0。

(2) 计算网段：确定3位子网号，根据3位子网号的组合变化，从000、001~100，依次分配5个网段；从而可以计算出总公司和下属4个部门的网段的分配结果：

总公司：172.168.0.0/19

部门一：172.168.32.0/19

部门二：172.168.64.0/19

部门三：172.168.96.0/19

部门四：172.168.128.0/19

子网划分案例

• 部门1：100台计算机

• 部门2：60台计算机

• 部门3：25台计算机

• 部门4：10台计算机

• 部门5：10台计算机

案例分析结果

(1) 确定子网掩码：显然，由于5个部门的主机容量各不相同，所以不能直接根据部门数量来确定子网号位数。需要先列出子网容量能满足最少10台的所有子网网络。

C类IP子网网段192.168.0.0/24，说明网络位是24位，主机位是8位。

从主机号高位借位0位（不借位），对应网络号是24位，置1，子网掩码是255.255.255.0，子网数目是=1，子网容量是-2 =256-2=254；

从主机号高位借位1位，对应网络号是24+1=25位，置1，子网掩码是255.255.255.128，子网数目是=2，子网容量是-2 =128-2=126；

从主机号高位借位2位，对应网络号是24+2=26位，置1，子网掩码是255.255.255.192，子网数目是=4，子网容量是-2 =64-2=62；

从主机号高位借位3位，对应网络号是24+3=27位，置1，子网掩码是255.255.255.224，子网数目是=8，子网容量是-2 =32-2=30；

从主机号高位借位4位，对应网络号是24+4=28位，置1，子网掩码是255.255.255.240，子网数目是=16，子网容量是-2 =16-2=14；

这些子网容量都可以满足最少10台主机的需求。从而列出了新子网掩码、子网数目、子网容量对照表。

(2) 计算网段：根据部门1到部门5的主机数量从大到小的需求，选择子网容量最匹配的子网，确定子网号和网段：

• 部门1：100台计算机，最匹配的子网是从主机高位借1位，子网容量是126。确定部门1的子网号部分为0，进而确定网段是192.168.0.0/25。

• 部门2：60台计算机，最匹配的子网是从主机高位借2位，子网容量是62。子网号的高位0已经分配给了部门1，所以部门2子网号的高位取1，次高位可取0~1，这儿取0，确定部门2的子网号部分为10，进而确定网段是192.168.0.128/26。

• 部门3：25台计算机，最匹配的子网是从主机高位借3位，子网容量是30。子网号的高位0和次高位0都已分配给了部门1、部门2，所以部门3子网号的高位取1，次高位取1，第3位可取0~1，这儿取0，确定部门3的子网号部分为110，进而确定网段是192.168.0.192/27。

• 部门4、部门5：都是10台计算机，最匹配的子网是从主机高位借4位，子网容量是14。由于高3位000已经被部门1、部门2、部门3占用，所以高三位只能取111，第四位可以取0~1，部门4取0，部门5取1，确定部门4、部门5的子网号部分为1110、1111，进而确定网段是192.168.0.224/28、192.168.0.240/28。

2.2.3 TCP/IP参数

TCP/IP参数，介绍网络体系结构、TCP/IP协议栈、IPv4/v6报头、默认网关、静态IP参数、DNS和DHCP作用。

网络体系结构

为实现计算机网络间的互连互通，需制定标准化的网络体系结构。1974年，国际标准化组织ISO定义了一种网络互连的分层体系结构(共7层)，开放系统互连OSI(Open System Internetwork)参考模型。

而美国军方使用的TCP/IP参考模型，和OSI参考模型各层有特定的对应关系，由于其更适合Internet的特点，而被选为互联网的网络互连的主流协议，不仅可以用在局域网中，还可以用在广域网中。

TCP/IP协议栈

TCP/IP参考模型的协议栈在各个分层上包含了不同的协议。

应用层的协议用于在互联网的局域网、广域网中传输不同的报文。比如域名服务器DNS、动态主机配置协议DHCP。

传输层用于传送协议分组，比如传输控制协议TCP、用户数据报协议UDP。

网际互联层是TCP/IP协议层的核心层，用于传输IP数据包和进行路由选择，比如互联网协议IP。

网络接口层通过物理介质进行帧的传输。

IPv4报头

IPv6报头

经过一个较长的IPv4和IPv6共存的时期，IPv6最终会完全取代IPv4在互连网上占统治地位。

默认网关

例如，网络A和网络B分属于不同的网络，那么网络A中的小叶如何实现和网络B中的老董间的通信呢？

小叶通过网络A发送信息到网关A，再通过中间的网络路由设备，到达网关B，最后经由网络B发送信息到老董，从而实现不同子网设备间信息的发送。

默认网关是用于在IP路由表中创建一个默认路由，当其它主机路由或网络路由都不可用时，由这个网关来处理IP数据包。

网络配置参数

TCP/IP网络配置中的参数包含三部分：

(1) 静态IP参数：手工配置参数，静态主机IP 172.168.0.20、子网掩码 255.255.255.0、默认网关IP 172.168.0.1；

(2) DNS服务器：手工配置，主DNS服务器 10.168.115.2，第二 DNS服务器 10.168.115.3；

(3) 动态IP参数：选择使用DHCP后，代替手工配置静态IP参数，可通过DHCP服务器自动分配主机IP、子网掩码、默认网关IP；

静态IP配置练习

要求网络号的位数是26位，说明子网掩码的高26位置1，低6位置0，结果是255.255.255.192。

DNS需求

网络配置参数中涉及到的DNS服务器，作用是什么呢？

经典的互联网应用，包括百度搜索、天猫购物、邮箱发信、手机微信，都要用到DNS服务器提供的域名服务。使用过程中，需要输入如下字符串：

• 百度搜索：https://www.baidu.com/

• 天猫购物：https://www.tmall.com/

• 邮箱发信：[e-mail]

这其中www.baidu.com、www.tmall.com、qq.com，都属于DNS服务器的域名。

有人会立刻想到，手机微信，就没有输入过什么字符啊！实际上微信APP已经内置了微信服务器的域名。

域名层级结构

域名的层级结构分为根域、顶级域、二级域、三级域、…

• 根域用.表示：根域名服务器部署在互联网的发祥地美国，欧洲等国家对于根域名服务器的部署地理位置已提出异议，如果根域名服务器被关闭，你只能国内玩互联网了。

• 顶级域：域名分为地区域和行业域。地区域就是全球的国家和地区的缩写名称，比如中国是cn；而行业域是指各行业的缩写名称，比如商业是com。

• 二级域、三级域：顶级域可进一步划分出二级域、三级域，一直到主机名。

DNS服务器

• DNS服务器类型：master主服务器、slave辅助服务器、cache高速缓存服务器

• DNS查询模式：递归查询：请求一次就能得到结果；迭代查询：请求多次才能得到结果。

DHCP需求

网络配置参数中涉及到的DHCP服务器，有什么作用呢？

DHCP服务

DHCP(DynamicHost Configuration Protocol)：动态主机配置协议，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，可以说是其前身BOOTP的增强版本。

子网划分部分，介绍了子网掩码定义，子网划分作用、公式、子网表示法，子网划分的练习和案例；

TCP/IP参数部分，涉及到了网络体系结构、TCP/IP协议栈、IPv4/IPv6报头、默认网关、静态IP参数、DNS作用、DHCP作用。

2.3 虚拟机安装使用

虚拟机安装使用小节内容：虚拟化技术、虚拟机Virtual Machine、VMware软件安装和使用。

开始讲解前，先进行3分钟头脑风暴：计算机、通信、控制的3C时代，虚拟化这个概念大家应该听说过，问题 - 能说出所使用的虚拟化技术有哪些？

有思考结果了吗？接下来，先听一听其它同学的结果分享。

你思考的结果和这两位同学有相同点吗？有哪些虚拟化技术？结果总结如下：

1) 百度云盘、360云盘、计算机虚拟内存

2) Windows下安装虚拟机来安装Linux

大家思考的这些结果，和接下来讲述的虚拟化技术相关。

2.3.1 虚拟化技术

虚拟化技术，概要介绍基本概念、硬件虚拟化、操作系统虚拟化、以及应用程序虚拟化。。

虚拟化(Virtualization)技术：用于实现云计算资源的统一管理、调配、监控，是将服务器、存储、网络、应用、桌面资源充分整合和高效利用的关键技术。

以实现层次来划分：有硬件虚拟化、操作系统虚拟化、应用程序虚拟化。

硬件虚拟化：通过硬件虚拟化软件，虚拟出多台具有基本硬件配置的计算机裸机，如CPU、内存、硬盘、声卡、显卡、光驱等，可在裸机上安装相同或不同的操作系统。

• 硬件虚拟化软件：在原系统中安装硬件虚拟化软件，存在原系统和虚拟化软件两层，性能损耗大。代表产品VMware，微软Virtual PC、开源免费的VirtualBox，主要应用于个人机领域。

• 准硬件虚拟化软件：跳过原系统这一环节，直接在裸机上安装虚拟化软件，然后安装多个系统，性能大大提高。VMware推出的相关产品叫VMware ESXi，微软的该类产品为Hyper-V，主要应用于服务器领域。

操作系统虚拟化：通过虚拟化软件，以原系统为母体，克隆出多个与原系统，除一些ID标识外，其余都一样的系统。

硬件虚拟化技术和操作系统虚拟化技术，大多应用于企业服务器和一些IT专业领域。虽然操作系统虚拟化与硬件虚拟化一样，都是虚拟多个操作系统出来，但二者有很多不同之处。

(1)虚拟对象：操作系统虚拟化是以原系统为样本，克隆系统；硬件虚拟化是虚拟硬件环境，然后真实地安装系统。

(2)虚拟系统：操作系统虚拟化是同原系统相同的一种虚拟系统；硬件虚拟化的系统可为多种虚拟系统，如Linux、Mac、Windows。

(3)独立性：操作系统虚拟化的多个虚拟系统，会随着原系统的更改和损坏而变化。硬件虚拟化的多个系统是相互独立的。

(4)性能损耗：操作系统虚拟化的性能损耗低，硬件虚拟化高。

应用程序虚拟化：主要应用于个人领域，虽然目的也是虚拟操作系统，但是只虚拟保证应用程序正常运行的操作系统的最小关键部分，如注册表、C盘环境等，所以较为轻量、小巧。应用软件打包后，通过局域网分发到多台计算机上，直接使用，不用安装。

应用虚拟化软件：

• App-V：Microsoft Application Virtualization

• VMware ThinApp

• SVS：Symantec Software Virtualization Solution

• Installfree、SandboxIE(沙盘)

• Softcloud：国产云端软件平台

云端与其它应用虚拟化软件不同，它自带了打包好的软件资源，使用时无须安装，一点就用，不写注册表、不写系统；无用软件可以一键删除，快速干净无残留。而且最省事的一点莫过于重装系统后，所有软件不用重装。因为在云端使用的软件都在云端的缓存目录里，重装系统后只要安装云端，再次指定这个目录，所有软件就可以立即恢复使用，并且无须重配置，与重装前的一模一样。

2.3.2 虚拟机VM

虚拟机VM，概要介绍基本概念、工作机制、虚拟化软件VMware、虚拟机系统组成。

虚拟机VM(Virtual Machine)：采用硬件虚拟化技术，通过硬件设备的虚拟化软件，模拟出多台具有基本硬件配置的计算机裸机。简言之，就是通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

工作机制：通过位于操作系统和计算机硬件之间虚拟机监视器VMM，隔离并管理上层运行的多个虚拟机，仲裁它们对底层硬件的访问，并为每个客户操作系统虚拟一套独立于实际硬件的虚拟硬件环境(CPU，内存，硬盘，I/O设备)。VMM采用某种调度算法，在各个虚拟机之间共享CPU，例如采用时间片轮转调度算法。

VMware Workstation(威睿工作站)：是一款功能强大的桌面虚拟计算机软件，提供用户可在单一的桌面上同时运行不同的操作系统，是进行开发、测试、部署新的应用程序的最佳解决方案。

虚拟机系统组成

【实例】一台WIN7计算机，安装了虚拟化软件VMware，虚拟机VM上运行的操作系统有WIN7、Fedora 18、Windows Server 2003、RHEL 6.5 Server

• 主机Host：物理存在的计算机，主机操作系统是WIN7。

• 虚拟化软件：软件版本VMware Workstation 12。

• 虚拟机VM：虚拟机VM1~VM4，是由VMware软件模拟出的4台虚拟计算机(包括CPU，内存，硬盘、I/O设备) 。

• 客户机Guest：由虚拟机VM1~VM4和安装在其上的WIN7、Fedora 18等操作系统分别组成4台客户机，这些客户机有时就简称为虚拟机。

2.3.3 安装使用

安装使用，概要介绍VMware安装卸载、VMware界面和虚拟机操作、虚拟机IP配置和测试。

VM虚拟机实训

有关这部分内容见实训【VM虚拟机系统操作】。

虚拟机安装使用 - 思维导图，最后，通过思维导图来回顾虚拟机安装使用小节内容和知识点。

虚拟化技术部分，介绍了虚拟化技术的概念、硬件虚拟化、操作系统虚拟化、应用程序虚拟化、及虚拟化方式比较；

虚拟机VM部分，介绍了虚拟机概念、工作机制，VMware软件，虚拟机系统组成；

好的，本讲内容到此结束，谢谢！

银河系有两条由老年恒星组成的主要旋臂，和四条由年轻恒星组成的次要旋臂。太阳系位于银河系边缘的两条主要旋臂中间，一个由年轻恒星组成的次要旋臂-猎户旋臂上，距离银河中心的距离大约是26,000光年。

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