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教学进程教学进程 计算机网络基础第7章 教学目标： 理解计算机网络的概念 掌握计算机网络的功能、分类和网络硬件的组成 掌握简单局域网的组建与管理 了解OSI参考模型和数据通信的基本概念 掌握IP地址和域名的概念 掌握IE浏览器的使用 掌握信息搜索和文件下载的方法 掌握电子邮件（E-mail）的申请和使用 了解Internet的发展简况和工作原理 教学进程教学进程 7.1.1 计算机网络的概念 7.1 计算机网络概述 计算机网络是由地理位置分散的、具有独立功 能的多个计算机系统，利用通信设备和传输介质互 相连接，并配以相应的网络软件，以实现数据通信 和资源共享的系统。 计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产 物，两者的迅速发展及相互渗透，形成了计算机网 络技术。 教学进程教学进程 1 3 4 2 7.1.4 计算机网络的发展 7.1 计算机网络概述 以数据通讯为主的第一代计算机网络 1954年，美国军方的半自动地面防空 系统将远距离的雷达和测控仪器所探测到 的信息，通过通信线路汇集到某个基地的 一台IBM计算机上进行集中的信息处理， 再将处理好的数据通过通信线路送回到各 自的终端设备。 这种以单个计算机为中心、面向终端设 备的网络结构，严格来讲，是一种联机系 统，只是计算机网络的雏形，我们一般称 之为第一代计算机网络。 教学进程教学进程 以资源共享为主的第二代计算机网络 美国国防部高级研究计划局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）于1968年主持研制 ，次年将分散在不同地区的4台计算机连接起来 ，建成了ARPA网。 到了1972年，有50多家大学和研究所与ARPA网 连接，1983年，入网计算机达到100多台。 ARPA网的建成标志着计算机网络的发展进入了 第二代，它也是Internet的前身。第二代计算机 网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它与 第一代计算机网络的区别在于： 一是网络中通信双方都是具有自主处理能力的 计算机，而不是终端机； 二是计算机网络功能以资源共享为主，而不是 以数据通信为主。 2 3 4 1 7.1.4 计算机网络的发展 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 3 体系结构标准化的第三代计算机网络 由于ARPA网的成功，到了20世纪70年代，不少公 司推出了自己的网络体系结构。最著名的有IBM 公司的和DEC公司的DNA（Digital Network Architecture）。 随着社会的发展，需要各种不同体系结构的网络 进行互连，但是由于不同体系的网络很难互连， 因此，国际标准化组织（ISO）在1977年设立了一 个分委员会，专门研究网络通信的体系结构。 1983年，该委员会提出的开放系统互连参考模型 （OSI-RM）各层的协议被批准为国际标准，给网 络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此计 算机网络的发展走上了标准化的道路，因此我们 把体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算 机网络 2 4 1 7.1.4 计算机网络的发展 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 以Internet为核心的第四代计算机网络 进入20世纪90年代，Internet的建立将分散在世 界各地的计算机和各种网络连接起来，形成了 覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的 提出和实施，Internet迅猛发展起来，它将当今 世界带入了以网络为核心的信息时代。 目前这阶段计算机网络发展特点呈现为：高速 互连、智能与更广泛的应用 4 2 3 1 7.1.4 计算机网络的发展 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 7.1.1 计算机网络发展趋势 7.1 计算机网络概述 发展 趋势 三网 合一 光通讯 技术 IPV6 协议 宽带 多媒体 技术 教学进程教学进程 7.1.1 计算机网络的组成 7.1 计算机网络概述 从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统、通信 链路和网络节点组成。计算机系统进行各种数据处 理，通信链路和网络节点提供通信功能。 从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网 和资源子网两个子网。 教学进程教学进程 .2 计算机网络的组成（物理）计算机网络的组成（物理） 计算机网络中的计算机系统主要担负数据处理工作，它可以是具有强 大功能的大型计算机，也可以是一台微机，其任务是进行信息的采集 、存储和加工处理。 7.1 7.1 计算机网络概述计算机网络概述 计算机系统 网络节点 通信链路 网络节点主要负责网络中信息的发送、接收和转发。 网络节点是计算机与网络的接口，计算机通过网络节点向其他计算机 发送信息，鉴别和接收其他计算机发送来的信息。 在大型网络中，网络节点一般由一台通信处理机或通信控制器来担当 ，此时的网络节点还具有存储转发和路径选择的功能，在局域网中使 用的网络适配器也属于网络节点。 通信链路是连接两个节点的通信信道，通信信道包括通信线路和相关 的通信设备。 通信线路可以是双绞线、同轴电缆和光纤等有线介质，也可以是微波 、红外等无线介质。 相关的通信设备包括中继器、调制解调器等，中继器的作用是将数字 信号放大，调制解调器则能进行数字信号和模拟信号的转换，以便将 数字信号通过只能传输模拟信号的线路来传输。 教学进程教学进程 .2 计算机网络的组成（逻辑）计算机网络的组成（逻辑） 通信子网提供计算机网络的通信功能，由网络节点和通 信链路组成。通信子网是由节点处理机和通信链路组成 的一个独立的数据通信系统。 7.1 7.1 计算机网络概述计算机网络概述 通信子网 资源子网 资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机、终 端控制器和终端组成。 主机负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或 大型数据库系统，向网络用户提供各种软硬件资源和网 络服务； 终端控制器用于把一组终端连入通信子网，并负责控制 终端信息的接收和发送。终端控制器可以不经主机直接 和网络节点相连，当然还有一些设备也可以不经主机直 接和节点相连，如打印机和大型存储设备等。 教学进程教学进程 .2 计算机网络的分类计算机网络的分类 局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN、 国际互联网INTERNET。 7.1 7.1 计算机网络概述计算机网络概述 覆盖范围划分 拓扑结构划分 输介质划分 总线型网络、星形网络、环形网络、树状网 络和混合型网络等。 有线网和无线网 使用性质划分 公用网和专用网 教学进程教学进程 7.1.3 计算机网络的功能 7.1 计算机网络概述 资源共享是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心 的功能。可以使网络中各单位的资源互通有无、分工协 作，大大提高系统资源的利用率。 分布式数据处理 数据传输是计算机网络最基本的功能，是实现其他功能 的基础。主要完成网络中各个节点之间的通信。 分布式处理是指将分散在各个计算机系统中的资源进行 集中控制与管理，从而将复杂的问题，交给多个计算机 分别同时进行处理，以提高工作效率。 在计算机网络系统中，可以通过结构化和模块化设计将大的、 复杂的任务分别交给几台计算机处理，用多台计算机提供冗余 ，以使其可靠性大大提高。当某台计算机发生故障，不至于影 响整个系统中其他计算机的正常工作，使被损坏的数据和信息 能得到恢复。 数据传输 资源共享 提高系统的可靠性 教学进程教学进程 7.1.3 计算机网络的硬件 7.1计算机网络的组成和拓扑结构 称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器 ）和工作站（客户机）两类。 传输介质 网卡 集线器 中继器 网桥 路由器 交换机 网关 。 根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有 线传输介质和无线传输介质 准备工作 ：布线、双绞线网线的制作、安装网卡及驱 动程序 、设置计算机网络标识 设置互连使用的协议 连接设备 主体设备 简单的网络连接 教学进程教学进程 网卡又叫网络适配器（NIC），是计算机网络中最 重要的连接设备之一，如图所示，一般插在机器内 部的总线槽上，网线则接在网卡上。 作用： 提供固定的网络地址。 接收网线上传来的数据，并把数据转换为 本机可识 别和处理的格式，通过计算机总线传输给本机。 把本机要向网上传输的数据按照一定的格式转换为 网络设备可处理的数据形式，通过网线传送到网上。 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 教学进程教学进程 分类： 网卡的总线类型：目前的总线接口主要是PCI 型的，在笔记本电脑上需要使用PCMCIA标准的网卡。作 为一种新型的总线技术，USB也被应用到网卡中。 网卡的速度：有10M、100M及1000M的，目前 10/100Mbps自适应的网卡使用广泛，性价比最高。 网卡的接口类型：网卡的接口类型有连接同轴电缆的 BNC接口和连接双绞线的RJ45接口。目前RJ45接口的网 卡使用广泛。 网卡通常插入主机的主板扩展槽中，应当断电操作 。在安装网卡后，往往还要进行协议的配置。比如运行 Windows系统的计算机，可给网卡配置IPX/SPX协议和 NetBEUI协议。如果要连接Internet，必须配置TCP/IP协议 。 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 集线器是计算机网络中连接多台计算机或其他设备的连接 设备，其外观如图所示。 集线器主要提供信号放大和中转的功能。一个Hub上 往往有4个、8个或更多的端口，可使多个用户机通过双绞 线电缆与网络设备相连，形成带集线器的总线结构（通过 Hub再连接成总线拓扑或星形拓扑）。 Hub上的端口彼此相互独立，不会因某一端口的故障 影响其他用户。 集线器只包含物理层协议。 集线器有多种： 按带宽的不同可分为10Mbps、100Mbps和10/100Mbps。 按照工作方式的不同，可分为智能型和非智能型。 按配置形式的不同，可分为固定式、模块式和堆叠式。 按端口数的不同，可分为4口、8口、12口、16口、24口和 32口等。 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 交换机发展迅猛，基本取代了集线器和网桥，并增 强了路由选择功能。 交换和路由的主要区别在于交换发生在OSI参 考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。交换 机的主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以 及流控制等。目前有些交换机还具有对虚拟局域网 （VLAN）的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至 具有防火墙功能。交换机的外观与Hub相似。 从应用领域来分，交换机可分为局域网交换机 和广域网交换机； 从应用规模来分，交换机可分为企业级交换机 、部门级交换机和工作组级交换机。 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 路由器属于网间连接设备，它能够在复杂的网 络环境中完成数据包的传送工作。它能够把数 据包按照一条最优的路径发送至目的网络。 路由器工作在网络层，并使用网络层地址 （如IP地址等）。路由器可以通过调制解调器 与模拟线路相连，也可以通过通道服务单元/ 数据服务单元（CSU/DSU）与数字线路相连。 路由器比网桥功能更强，网桥仅考虑了在 不同网段数据包的传输，而路由器则在路由选 择、拥塞控制、容错性及网络管理方面做了更 多的工作。 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 网关又称协议转换器，是软件和硬件的结合产品，主要用 于连接不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连 接。网关工作在OSI模型的传输层或更高层，在所有网络 互连设备中最为复杂，可用软件实现。网关没有通用产品 ，必须是具体的某两种网络互连的网关。 目前广域网大多数采用X.25公用数据网，为了能从局 域网上访问X.25的资源，就需要有一种设备把X.25和局域 网的差别隐藏起来。中继器、网桥或路由器都不足以弥补 这两者间巨大的差异，于是引入了网关。 网关的另一种应用是在一些大型企业中，这些企业中昂贵 的大型主机或小型机一般不支持诸如NetWare IPX/SPX这 样的网络协议，直接将这些主机联入局域网是不可能的， 一种可行的做法是用局域网上的一台工作站作为网关来协 调工作站和主机间的通信。这样，局域网里的用户通过网 关就能与这些大型主机或小型机通信。 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 中继器的作用是为了放大电信号，提供电流以 驱动长距离电缆，增加信号的有效传输距离。 从本质上看可以认为是一个放大器，承担信号 的放大和传送任务。 中继器属于物理层设备，用中继器可以连 接两个局域网或延伸一个局域网，它连起来的 仍是一个网络，与集线器处于同一协议层次。 教学进程教学进程 计算机网络的硬件 连接设备 网卡 集线器 交换机 路由器 网关 中继器 网桥 网桥是网络中的一种重要设备，它通过连接相 互独立的网段从而扩大网络的最大传输距离。 网桥是一种工作在数据链路层的存储-转发设 备。 作为网段与网段之间的连接设备，它实现数据 包从一个网段到另一个网段的选择性发送，即 只让需要通过的数据包通过而将不必通过的数 据包过滤掉，来平衡各网段之间的负载，从而 实现网络间数据传输的稳定和高效。 教学进程教学进程 7.2.3 网络的传输介质 传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中 实 际传送信息的载体。 通常，评价一种传输介质的性能指标主要包括以下内容： 传输距离：数据的最大传输距离。 抗干扰性：传输介质防止噪声干扰的能力。 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 有线传输介质指用来传输电或光信号的导线或 光纤。有线介质技术成熟，性能稳定，成本较 低，是目前局域网中使用最多的介质。有线传 输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。 无线传输的主要形式有无线电频率通信、 红外通信、微波通信和卫星通信等。 有线传输介质 无线传输 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 1 双绞线 双绞线是把两条相互绝缘的铜导线绞合在一起。采用绞合的 结构是为了减少对相邻导线的电磁干扰。 根据单位长度上的绞合次数不同，把双绞线划分为不同规格 。绞合次数越高，抵消干扰的能力就越强，制作成本也就越 高。 根据双绞线外是否有屏蔽层又可分为屏蔽双绞线和非屏蔽双 绞线，用的较多的是非屏蔽双绞线。电气工业协会（EIA） 将非屏蔽双绞线又进行了分类，主要有：1类线、2类线、3类 线、4类线、5类线、超5类线、6类线。目前用的比较广泛的 是超5类线或6类线。 有线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 1 双绞线 屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线增加了一层金属丝网，这层丝网 的主要作用是增强其抗干扰性能，同时可以在一定程度上改 善带宽特性。屏蔽双绞线性能更好一些，但价格稍高。 双绞线用于10/100 Mbps局域网时，使用距离最大为100米 。由于价格较低，因此被广泛使用。在局域网中常用四对双 绞线，即四对绞合线封装在一根塑料保护软管里。 有线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 2 同轴电缆 同轴电缆有内导体铜芯、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层 以及塑料保护层组成。由于屏蔽层的作用，同轴电缆有较好 的抗干扰能力。 通常按直径和特性阻抗不同将同轴电缆分为粗缆和细缆。 粗缆直径为10 mm，特性阻抗为75，使用中经常被频分复 用，因此又被称为宽带同轴电缆，是有线电视（CATV）中 的标准传输电缆。细缆直径为5 mm，特性阻抗为50，经常 用来传送没有载波的基带信号，因此又被称为基带同轴电缆 。 有线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 3 光纤 光纤是由非常透明的石英玻璃拉成细丝做成的，信号传播利 用了光的全反射原理，当光从一种高折射率介质射向低折射 率介质时，只要入射角足够大，就会产生全反射，这样一来 ，光就会不断在光纤中折射传播下去。 有线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 3 光纤 优点： （1）带宽高，目前可以达到100 Mbps2 Gbps。 （2）传输损耗小，中继距离长。无中继器的情况下，多模光纤可传输 几公里。单模光纤传输距离更远，可达几十公里。 （3）无串音干扰，且保密性好。 （4）抗干扰能力强。由于光纤中传输的是光信号，所以不但不受其他 电磁信号的干扰，也不会干扰其他通信系统。 （5）体积小，重量轻。 缺点： 连接光纤需要专用设备，成本较高，并且安装、连接难度大。 有线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 1无线电频率通信 无线电频率是指从1kHz至1GHz的电磁波谱 。在此频段范围中包括短波波段、超高频 波段、甚高频波段。无线电频率通信中的 扩展频谱通信技术是当前无线局域网的主 流技术。 。 无线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 2 红外通信 红外通信是以红外线作为传输载体的一种通信方式 。它以红外二极管或红外激光管作为发射源，以光 电二极管作为接收设备。红外通信成本较低，传输 距离短，具有直线传输、不能透射不透明物的特点 。红外线与扩展频谱技术已被国际电工无线电委员 会选为无线局域网的标准，即IEEE802.11标准。 无线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 3 微波通信 微波是沿直线传播的，收发双方必须直视，而地球表面是一 个曲面，因此传播距离受到限制，一般只有50公里左右。若 采用100米高的天线塔，则传播距离可增大到100公里。为实 现远距离传输，必须设立若干中继站。中继站把收到的信号 放大后再发送到下一站。 微波受到的干扰比短波通信小得多，因而传输质量较高。 另外微波有较高的带宽，通信容量较大。与远距离通信电缆 相比，微波通信投资小，可靠性高，但隐蔽性和保密性差。 无线传输介质 教学进程教学进程 网络传输介质的分类 4 卫星通信 卫星通信以空间轨道中运行的人造卫星作为中继站，地球站 作为终端站，实现两个或者多个地球站之间的长距离大容量 的区域性通信及至全球通信。 卫星通信具有传输距离远、覆盖区域大、灵活、可靠、不受 地理环境条件限制等独特优点。以覆盖面积来讲，一颗通信 卫星可覆盖地球面积的三分之一多；若在地球赤道上等距离 放上三颗卫星，就可以覆盖整个地球。 无线传输介质 教学进程教学进程 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1 计算机网络概述 网络中各个节点相互连接的方法和形式被称为网络拓扑。 网络拓扑结构主要有以下几种类型： 1总线拓扑 2环型拓扑 3星型拓扑 4网状拓扑 教学进程教学进程 1总线拓扑 总线型拓扑是局域网最主要的拓扑结构之一，它采用单根 传输线作为传输介质，主要特点： 所有节点都通过网卡直接连接到一条作为公共传输介质 的总线上。 总线通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质。 所有节点都可以通过总线发送和接收数据，但一段时间 内只允许一个节点利用总线发送数据。 优点：结构简单、造价低并易于扩展。 缺点：故障诊断较为困难，一个地方出现问题会影响一大 片。总线拓扑适用于计算机数量较少、布线较集中的单位。 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 2环型拓扑 环型拓扑是将联网的计算机由通信线路连接成一个闭合的 环，主要特点： 节点通过相应的网卡，使用点点连接线路，构成闭合 的环型。 环中数据沿着一个方向绕环逐站传输。 使用令牌传递。令牌沿网络传递，得到令牌控制权的站 点可以传输数据。 优点：结构简单，传输延时确定；电缆长度短，抗故障性 能好。 缺点：节点故障会引起全网故障，故障诊断也较困难，且 不易重新配置网络。 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 3星型拓扑 星型拓扑是由各站点通过点点链路连接到中央节点上而 形成的网络结构，主要特点： 每个站点只用一条单独的电缆，电缆将站点连接到一个 中央设备上。 各个站点之间的通信都要通过中央节点来完成。 优点：易于实现，容易检测和隔离故障，便于维护。 缺点：网络的中心节点是全网可靠性的瓶颈，中心节点的 故障可能造成全网瘫痪；每个站点都通过中央节点相连，需要 大量的网线。 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 4网状拓扑 网状拓扑使用单独的电缆将网络上的站点两两相连，从而 提供了直接的通信路径。 网状拓扑可提供最高级别的容错能力，但是需要大量的网 线，并且随着站点数量的增加而变得更加混乱。所以实际应用 中，经常与其他网络拓扑一起构成混合网络拓扑。 优点：节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少，局部的故 障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机 入网比较灵活、简单。 缺点：网络关系复杂，安装和维护困难，冗余的链路增加 了成本。 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1 计算机网络概述 教学进程教学进程 混合型网络 返 回 教学进程教学进程 1通信 通信就是从一地向另外一地传递消息。消息是信息的表现 形式，也是信息的载体。 2信号 信号是消息的具体表现形式。在通信系统中，信号分为数 字信号和模拟信号。其中数字信号是离散变化；模拟信号是随 时间连续变化的。 7.2.1 数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础 教学进程教学进程 3信源、信宿和信道 信源是消息的发生地，其作用是把各种可能的消息转换成 原始电信号； 信宿是消息的接收地，其作用是复原原始信号并转换成相应 的消息； 信道是信号传输的通道。 7.2.1 数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础 教学进程教学进程 4信道带宽、数据率和误码率 信道带宽是信道所占据的频率范围，即信道所能通过的信 号最高和最低频率之差。 数据率是指在数据通信过程中数据在单位时间内的传输量 ，单位是位/秒。 误码率是指数据在传输系统中被传错的概率，它是衡量数 据传输中可靠性的指标。 公式：误码率被传错的比特数/所有传输的比特数 7.2.1 数据通信的基本概念 7.2 数据通信基础 教学进程教学进程 7.2.2 通信系统组成 7.2 数据通信基础 信源变换器信道反变换器信宿 发送端 接收端 教学进程教学进程教学进程教学进程 7.2.3 通信方式 7.2 数据通信基础 1单工方式 单工方式是指在接收方和发送方之间只能进行单一方向的信息传输。 发收 教学进程教学进程 7.2.3 通信方式 7.2 数据通信基础 2半双工方式 半双工方式是指使用同一条传输线既可以作为输入线又可以作为输出线， 虽然数据线可以在两个方向上传送，但通信双方不能同时发送和接收数据。 发收 收发 教学进程教学进程 7.2.3 通信方式 7.2 数据通信基础 3全双工方式 全双工方式是指数据的接收和发送分别由两条不同的传输线传输，而且 通信双方都能在同一时刻进行发送和接收数据。 发收 收发 教学进程教学进程 7.3 计算机网络体系结构 计算机网络体系结构要解决问题： 传输线路在物理上是如何建立起来的？ 如何在介质上传输数据？ 网络上如何控制数据的流量以防止数据丢失？ 数据怎样传送给指定的接收者？ 网络系统怎样才能保证数据能正确接收？ 使用不同语言的网络怎样才能相互沟通？ 教学进程教学进程 7.3.1OSI参考模型的基本概念 7.3 计算机网络体系结构 1984年，国际标准化组织（ISO）公布了一个作为未来网 络协议指南的模型，该模型被称为开放系统互连参考模型（ OSI）。只要遵循OSI标准，一个系统就可以和世界上其他任 何也遵循这一标准的系统进行通信。 OSI参考模型定义了开发系统的层次结构、层次之间的相 互关系及各层所包括的可能服务。它作为一个框架来协调和组 织各层协议的制定，也是对网络内部结构最精炼的概括与描述 。 教学进程教学进程 7.3.1 网络协议 7.3 计算机网络体系结构 数据交换、资源共享是计算机网络的最终目的。要 保证有条不紊地进行数据交换，合理地共享资源， 各个独立的计算机系统之间必须达成某种默契，严 格遵守事先约定好的一整套通信规程，包括严格规 定要交换的数据格式、控制信息的格式和控制功能 以及通信过程中事件执行的顺序等。这些通信规程 我们称之为网络协议（Protocol）。 教学进程教学进程 7.3.1 网络协议的三个要素 7.3 计算机网络体系结构 网络协议主要由以下三个要素组成： （1）语法，即用户数据与控制信息的结构或格式。 （2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的 动 作与做出的响应。 （3）时序，是对事件实现顺序的详细说明。 教学进程教学进程 7.3.1 网络协议的分层 7.3 计算机网络体系结构 网络协议对计算机网络是不可缺少的，一个 功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议 集。 对于结构复杂的网络协议来说，最好的组织 方式是层次结构，计算机网络的协议就是分层的， 层与层之间相对独立，各层完成特定的功能，每一 层都为上一层提供某种服务，最高层为用户提供诸 如文件传输、电子邮件、打印等网络服务。 教学进程教学进程 7.3.1 网络协议的分层 7.3 计算机网络体系结构 协议分层的原因有以下几点： （1）分层有助于网络的实现和维护。 （2）分层有助于技术发展。 （3）分层有助于网络产品的生产。 （4）分层能促进标准化工作。 教学进程教学进程 7.3.1 网络体系结构 7.3 计算机网络体系结构 计算机网络的协议是按照层次结构模型来组织 的，我们将网络层次结构模型与计算机网络各层协 议的集合称为网络的体系结构或参考模型。 世界上第一个网络体系结构是IBM公司于1974 年提出的，命名为“系统网络体系结构SNA”。在此 之后，许多公司纷纷提出了各自的网络体系结构， 如DEC公司的“数字网络体系结构DNA”、 Honeywell公司的“分布式系统体系结构DSA”等。 教学进程教学进程 OSI参考模型 OSI参考模型将网络的功能划分为7个层次：物理层 、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应 用层。如图所示。 返 回 图7-2 OSI参考模型 教学进程教学进程 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数据链路层 网络层 物理层 数据链路层 网络层 传输介质传输介质传输介质 7.2.2OSI参考模型的结构 7.3 计算机网络体系结构 教学进程教学进程 1物理层 3网络层 4传输层 5会话层 6表示层 7应用层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机网络体系结构 位于OSI参考模型的最底层，提供一个物理连接，所 传数据的单位是比特。 其功能是对上层屏蔽传输媒体的区别，提供比特 流传输服务。也就是说，有了物理层后，数据链路 层及以上各层都不需要考虑使用的是什么传输媒体 ，无论是用双绞线、光纤，还是用微波，都被看成 是一个比特流管道。 教学进程教学进程 2数据链路层 3网络层 4传输层 5会话层 6表示层 7应用层 1物理层 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 负责在各个相邻节点间的线路上无差错地传送以帧（ Frame）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。 其功能是对物理层传输的比特流进行校验，并采用检 错重发等技术，使本来可能出错的数据链路变成不出错的 数据链路，从而对上层提供无差错的数据传输。 换句话说，就是网络层及以上各层不再需要考虑传输 中出错的问题，就可以认定下面是一条不出错的数据传输 信道，把数据交给数据链路层，它就能完整无误地把数据 传给相邻节点的数据链路层。 教学进程教学进程 3网络层 1物理层 4传输层 5会话层 6表示层 7应用层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 计算机网络中进行通信的两台计算机之间可 能要经过多个节点和链路，也可能要经过多 个通信子网，网络层数据的传送单位是分组 或包（Packet），它的任务就是要选择合适 的路由，使发送端的传输层传下来的分组能 够正确无误地按照目的地址发送到接收端， 使传输层及以上各层设计时不再需要考虑传 输路由。 教学进程教学进程 4传输层 1物理层 3网络层 5会话层 6表示层 7应用层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 在发送端和接收端之间建立一条不会出错 的路由，对上层提供可靠的报文传输服务。 与数据链路层提供的相邻节点间比特流的 无差错传输不同，传输层保证的是发送端和 接收端之间的无差错传输，主要控制的是包 的丢失、错序、重复等问题。 教学进程教学进程 5会话层 1物理层 3网络层 4传输层 6表示层 7应用层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 会话层虽然不参与具体的数据传输，但它 却对数据传输进行管理。 会话层建立在两个互相通信的应用进程之 间，组织并协调其交互。例如，在半双工通 信中，确定在某段时间谁有权发送，谁有权 接收；或当发生意外时（如已建立的连接突 然断了），确定在重新恢复会话时应从何处 开始，而不必重传全部数据。 教学进程教学进程 6表示层 1物理层 3网络层 4传输层 5会话层 7应用层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 表示层主要为上层用户解决用户信息的语 法表示问题，其主要功能是完成数据转换、 数据压缩和数据加密。 表示层将欲交换的资料从适合于某一用户 的抽象语法变换为适合于OSI系统内部使用 的传送语法。有了这样的表示层，用户就可 以把精力集中在他们所要交谈的问题本身， 而不必更多地考虑对方的某些特性。 教学进程教学进程 7应用层 1物理层 3网络层 4传输层 5会话层 6表示层 2数据链路 7.3.3OSI参考模型 7.3 计算机体系结构 应用层是OSI参考模型中的最高层。应用层 确定进程之间的通信性质以满足用户的需要 ，负责用户信息的语义表示，并在两个通信 者之间进行语义匹配。这就是说，应用层不 仅要提供应用进程所需要的信息交换等操作 ，而且还要作为互相作用的进程的用户代理 ，来完成一些为进行语义上有意义的信息交 换所必需的功能。 教学进程教学进程 OSI模型各层主要功能的归纳总结 7.3 计算机网络体系结构 应用层：与用户应用进程的接口，即相当于“做什么?” 表示层：数据格式的转换，即相当于“对方看起来像什么?” 会话层：会话的管理与数据传输的同步，即相当于 “轮到谁讲话 和从何处讲?” 传输层：从端到端经网络透明地传送报文，即相当于 “对方在何处?” 网络层：分组交换和路由选择，即相当于 “走哪条路可到达该处?” 数据链路层：在链路上无差错的传送帧，即相当于 “每一步该怎么走?” 物理层：将比特流送到物理媒体上传送，即相当于 “对上一层的每一步应该怎样利用物理媒体?” 教学进程教学进程 OSI模型各层主要功能的归纳总结 7.3 计算机网络体系结构 OSI参考模型的网络功能可分为三组，下两层解决 网络信道问题，第三、四层解决传输服务问题，上 三层处理应用进程的访问，解决应用进程通信问题 。 教学进程教学进程 TCP/IP参考模型 TCP/IP协议是1974年由Vinton Cerf和Robert Kahn开发的，随着Internet的飞速发展，TCP/IP协议现已 成为事实上的国际标准。TCP/IP协议实际上是一组协议， 是一个完整的体系结构。如图7-3所示。 返 回 图7-3 TCP/IP参考模型及各层对应的协议 教学进程教学进程 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 TCP/IP参考模型中没有数据链路层和物理层，只有网络与 数据链路层的接口，可以使用各种现有的链路层、物理层协议。 TCP/IP模型的网际层（也称互联层）对应于OSI模型的网络 层，包括IP（网际协议）、ICMP（网际控制报文协议）、IGMP （网际组报文协议）以及ARP（地址解析协议），这些协议处理 信息的路由以及主机地址解析。 传输层对应于OSI模型的传输层，包括TCP（传输控制协议 ）和UDP（用户数据报协议），这些协议负责提供流控制、错误 校验和排序服务，完成源到目标间的传输任务。 应用层对应于OSI模型的应用层、表示层和会话层，它包括 了所有的高层协议，并且不断有新的协议加入。 教学进程教学进程 常用的应用层协议 （1）超文本传输协议HTTP，用来传递制作的网页文件。 （2）文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能。 （3）电子邮件协议SMTP，用于实现互联网中电子邮件传送功能。 （4）网络终端协议TELNET，用于实现互联网中远程登录功能。 （5）域名服务DNS，用于实现网络设备名字到IP地址的映射服务。 （6）路由信息协议RIP，用于网络设备之间交换路由信息。 （7）简单网络管理协议SNMP，用来收集和交换网络管理信息。 （8）网络文件系统NFS，用于网络中不同主机间的文件共享。 教学进程教学进程 7.3.3TCP/IP参考模型与协议 7.3 计算机网络体系结构 物理层 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 各种应用层协议 HTTP、FTP、SMTP TCPUDP IP 各种网络接口 以太网、FDDI、X.25 RIPICMP 1 7 6 5 4 3 2 层OSI模型 TCP/IP协议 应用层 传输层 互联网层 网络接口层 教学进程教学进程 图7-4 TCP/IP与OSI参考模型的对比 TCP/IP与OSI参考模型的对比 教学进程教学进程 7.5.1Internet的起源和发展 7.5 Internet简介 20世纪80年代初期，ARPA和美国国防部通信局成功研制 出用于异构网络的TCP/IP，并投入使用。 1986年，在美国国会科学基金会的支持下，使得NSFNet 成功取代了ARPANet而成为世界的因特网基础。 1994年4月20日，“中国国家计算与网络设施” 工程实现了 与Internet的全功能连接。 Internet的发展趋势是规模更大，速度更快，更安全 教学进程教学进程 7.5.2Internet的工作原理 7.5 Internet简介 Internet是通过分层结构，由物理网、协议 、 应用软件和信息四个部分组成的 Internet协议分为两个部分： TCP（传输控制协议）和IP（网络层协议 ），用TCP/IP表示。 教学进程教学进程 .4 IP IP地址地址 目前因特网地址采用 IPv6方式，常见的有三种基本类型： 0 网络地址（7位） 主机地址（24位） 10 网络地址（14位） 主机地址（16位） 110 网络地址（21位） 主机地址（8位） A类 B类 C类 A类地址，由于可供分配的网络号少而主机号多， 因此适用于网络数较少而网内配置大量主机的情 况 B类地址用于中等规模网络配置的情况 C类地址用于主机数较少的地方 7.5 Internet简介 教学进程教学进程 类别类别第一字节节范围围应应用 A1127用于大型网络络 B128191用于中型网络络 C192223用于小型网络络 D224239多地址发发送 E240247 InternetInternet试验试验试验试验 和开和开发发发发 各类IP地址的特性 .4 IP IP地址地址 7.5 Internet简介 教学进程教学进程 域名系统采用层次结构，按地理区域或机构区域进行 分层。在书写时，采用圆点（.）将各个层次域隔开。 从右到左依次为顶级域名、第二层域名等，最左的一 个字段为主机名。例如： 顶级域名分为两大类：机构性域名和地理性域名。 7.5.5 域名系统 7.5 Internet简介 Web服务 器主机 新浪公司名 商业域名 中国国家域名 教学进程教学进程 机构性域名 域名意义义域名意义义 com盈利性商业实业实 体firm商业业或公司 int国际际性机构ar消遣性娱乐娱乐 org非盈利性组织组织webWWW有关的实实 体 arts文化娱乐娱乐gov政府组织组织 nom个人net网络资络资 源 edu教育机构或设设施store商场场 mil军军事机构或设设施info信息 7.5.5 域名系统 7.5 Internet简介 教学进程教学进程 地域性域名 域名意义义域名意义义 au澳大利亚亚jp日本 br巴西kr韩韩国 de德国nl荷兰兰 fr法国cn中国 gb英国tw中国台湾 us美国ca加拿大 7.5.6 域名系统 7.5 Internet简介 教学进程教学进程 7.5.5 几个专业术语 7.5 Internet简介 ISP:服务提供商 PPP:点对点协议 DNS：域名服务器 博客：网络日志的简写 教学进程教学进程 7.6.1IE浏览器的基本控件 7.6 Internet Explorer的使用 标题栏 菜单栏 地址栏 主窗口 教学进程教学进程 7.6.2 网页浏览 1使用URL直接连接主页 如果已经知道某资源的URL，则可在地址栏中输入 地址，然后单击回车键，让IE直接打开并显示该页面。 例如，已经知道“洪恩在线”的域名地址为 ，就可直接接入“洪恩在线”的主 页。 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 2 通过超链接浏览网页 当打开一个Web页面后，一级级浏览下去，就可以 漫游整个WWW资源。超链接的形式多种多样，包括文 字、图片和按钮等。当浏览的页面很多时，可使用工具 栏上的【后退】【前进】【主页】等按钮实现返回前页 、转入后页、返回主页等浏览功能。若要中断传送，可 随时单击【停止】按钮 。 7.6.2 网页浏览 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 3 同时浏览多个网页 IE允许同时打开多个浏览窗口。 方法是：单击【文件】|【新建】|【窗口】命令，屏 幕上会出现一个新的IE窗口，在地址栏中输入域名地址 即可打开相应的页面。 7.6.2 网页浏览 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 4 通过历史记录访问网页 单击工具栏中的【历史】按钮或按Ctrl+H快捷键 ，在浏览区的左侧打开【历史记录】窗格 该窗口列出最近一段时期所浏览过的网页地址。 单击【历史记录】窗格上的【查看】按钮，可以从下拉 菜单中选择网站的排列方式 删除历史记录的方法也很简单，只需在【控制面板 】|【Internet选项】对话框中单击【清除历史记录】按钮 即可。 7.6.2 网页浏览 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 7.6.3使用“收藏夹” 1 添加新网页到收藏夹 打开要保存的网页，单击菜单栏中的【收藏】|【添加到收藏夹 】命令 打开【添加到收藏夹】对话框，在【名称】文本框中输入为网站 所取的名字后，单击【创建到】按钮，选择该页面存入的文件夹，然后单 击【确定】按钮即可 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 2 整理收藏夹 单击【收藏】|【整理收藏夹】命令，打开【整理收藏夹】对话框。 新建：可以建立新文件夹，对不同的网站归类。 移动：选中要移动的网站名称，单击【移至文件夹】按钮，再从弹出 的【浏览文件夹】对话框中，选择要移到的文件夹名称。 删除：可以删除收藏的网址。 重命名：可以修改文件夹的名称。 整理完后，单击【关闭】按钮。收藏夹整理好了，以后查找网站就很 方便了。 7.6.3使用“收藏夹” 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 7.6.4Internet选项设置 1 自定义浏览器主页 单击【工具】|【Internet选项】命令，打开【Internet选 项】对话框，单击【常规】选项卡。 在【主页】选项组中有三个选项。 【使用当前页】：把当前正在浏览页面作为IE启动时的主页 。 【使用默认页】：把微软公司的中文站点作为主页。 【使用空白页】：让IE启动时显示空白的页面。 用户还可以直接在【地址】文本框中输入网站地址，单 击【确定】按钮即可 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 2Internet临时文件 在【Internet选项】对话框的【常规】选项卡中，可设置【 Internet临时文件】。 单击【删除文件】按钮，可进行一次性清空临时文件夹 中所有内容的操作 单击【设置】按钮，在弹出的对话框中可以设置存放临 时文件的文件夹所占用的磁盘空间大小 单击【设置】对话框中的【查看文件】按钮，即可打开 存放临时文件的“Temporary Internet Files”文件夹 7.6.4Internet选项设置 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 3 清除上网信息 单击【Internet选项】对话框中的【内容】选项卡，在 【个人信息】选项组中单击【自动完成】按钮，打开【自 动完成设置】对话框。 在对话框中用户可以选择应用自动完成功能的场合， 也可以清除表单和密码列表里保存的信息。 7.6.4Internet选项设置 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 4 设置【高级】选项 在【Internet选项】对话框中，单击【高级】标签，打开【高级】选项卡 。 7.6.4Internet选项设置 7.6 Internet Explorer的使用 教学进程教学进程 1 保存网页 7.6.5 保存网页上的信息 7.6 Internet Explorer的使用 当浏览到某个想要保存的网页时，只需单击IE浏览器中的【文件】| 【另存为】菜单命令，在弹出的对话框中选择要保存的文件夹和文件类型 并输入文件名后，单击【保存】按钮即可。 教学进程教学进程 2 保存图片 7.6.5 保存网页上的信息 7.6 Internet Explorer的使用 如果要保存网页中的图片，只需在要保存的图片上右击，在弹出的快 捷菜单中选择【另图片存为】命令，在弹出的对话框中选择保存路径并输 入文件名后，单击【保存】按钮即可。 教学进程教学进程 搜索引擎是一种浏览和检索数据集的工具。通常“ 搜索引擎”是这样一些站点，它们有自己的数据库，保 存了Internet上的很多网页的检索信息，并且不断更新 。当用户查找某个关键字时，所有在页面内容中包含 了该关键字的网页都将作为搜索结果被搜索出来。 利用搜索引擎查找信息的方法有两类：按关键字 查找和按内容分类逐级查找。 7.7 信息搜索 图 片 搜 索 M P 3 搜 索 搜 索 引 擎 的 概 念 教学进程教学进程 在Google首页上单击【图片】链接，就进入了 Google的图片搜索界面“” 在文本框中，输入“桂林山水”关键词，按回车键 进行搜索 搜索结果每个链接都包含有“桂林山水”关键词， 点击任意一个链接就可以打开相应的网页 单击缩略图，打开的页面后单击顶部框架中的图 像