计算机网络基础知识及应用

计算机应用基础,Foundations of Computer Application,第6章 计算机网络基础知识及应用,对计算机网络具有初步的认识； 了解计算机网络的基本概念和基本技术； 了解计算机局域网的相关概念和技术； 了解Internet的相关概念和接入技术。,本章知识点,6.1 计算机网络基础,1946年世界上第一台电子计算机ENIAC诞生。,1976年Bob Metcalfe提出计算机网络互联。,图6.1 Bob Metcalfe的网络示意图,6.1 计算机网络基础,6.1.1 计算机网络的优点和面临的挑战,1）硬件共享节约成本 2）软件共享节约成本 3）文件共享简单可行 4）网络互联可以使工作跨越地域和时间,优点,缺点,未经授权的用户入侵,病毒威胁,6.1 计算机网络基础,计算机网络主要包括以下三部分：,主机为用户提供服务。 通信子网提供数据传输和交换功能。 通信协议根据事先约定好的和必须遵守的规则，保证通信顺利的进行。,6.1.3 计算机网络的分类,6.1.2 计算机网络的定义,计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的资源共享和信息传递的系统。,6.1 计算机网络基础,表6.1 计算机网络的分类,6.1 计算机网络基础,4）网状拓扑（Mesh）,5）树状拓扑（Tree）,图6.5 网状结构,图6.6 树状拓扑,6.1 计算机网络基础,上面介绍的网络结构可以彼此互联成为更大。,图6.7 路由器工作原理图,6.1 计算机网络基础,1）客户机/服务器模式（Client/Server） 2）对等网模式（P2P ）,图6.8 Client/Server与Peer-to-Peer的对比,6.1 计算机网络基础,1）双绞线,图6.9 RJ45接头,双绞线（10BASE-T）以太网技术规范可归结为5-4-3-2-1规则，即 允许五个网段，每网段最大长度100m。 在同一信道上允许连接四个中继器或集线器。 在其中的三个网段上可以增加节点。 在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点。 上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数1024，网络直径达2500m。,6.1 计算机网络基础,2）同轴电缆,粗缆 细缆,同轴电缆,图6.10 同轴电缆的结构,6.1 计算机网络基础,3）光纤,图6.11 光纤线缆,常用的无线传输介质主要有微波、红外线、无线电、激光和卫星等。,4）无线传输介质,宽带网络和窄带网络,6.1 计算机网络基础,6.1.4 计算机网络通信协议,图6.12 香农的数据通信系统模型,6.1 计算机网络基础,计算机网络通信协议是为了保证数据从一个网络节点正确高效地传输到另外一个网络节点的一组规则的集合。计算机网络通信协议中最为重要、最有影响力的协议就是TCP/IP协议，它的流行源于它是Internet数据通信公认的标准协议。表6.2列出了常见的网络通信协议。,表6.2 常见网络通信协议,6.1 计算机网络基础,网络通信协议主要由三方面组成。 语法：数据和控制信息的结构或格式（即“怎么说”）。 语义：控制信息的含义，需要做出的动作及响应（即“说什么”）。 语序：规定了各种操作的执行顺序（即“什么时候说”）。,网络通信协议的任务是负责完成网络中的数据传输，主要包括。, 将需传送数据分割为小的数据包（Packet）。 将数据传送目的地地址附加于数据包上。 传输数据包。 控制传输中的数据包流向。 检测传输中的错误。 确认数据已经接收。,6.1 计算机网络基础,图6.13 数据的传输过程,图6.14 数据包共享通信信道,6.1 计算机网络基础,1）OSI模型,图6.15 OSI 7层模型,6.1 计算机网络基础,（1）应用层（Application Layer） （2）表示层（Presentation Layer） （3）会话层（Session Layer） （4）传输层（Transport Layer） （5）网络层（Network Layer） （6）数据链路层（Data Link Layer） （7）物理层（Physical Layer）,OSI模型分为七层,6.1 计算机网络基础,图6.16 OSI传输数据模型,6.1 计算机网络基础,2）TCP/IP协议,TCP/IP体系结构将网络划分为五个层次，比OSI少了表示层和会话层，同时它对于数据链路层和物理层没有做强制规定，其原因在于它的设计目标之一就是要做到与具体物理网络无关。图6.17所示是TCP/IP和OSI的对比图。,图6.17 TCP/IP和OSI 对比,6.1 计算机网络基础,6.1.5 常见网络操作系统,常见客户端网络操作系统： Windows 98；Windows 2000 Professional；Windows XP；Apple Mac OS。 常见服务器网络操作系统： Windows 2000 (Advanced) Server。Windows 2003 (Advanced) Server；Unix/Linux；Novell Netware；Apple Mac OS X Server。,网络操作系统是支持网络操作的计算机软件系统，常分为客户端网络操作系统和服务器网络操作系统。,6.2 计算机局域网,局域网的研究始于20世纪70年代，包括令牌环网、FDDI网、以太网（Ethernet）等多种类型。,6.2.1 局域网概述,（1）较小的地域范围。 （2）高传输速率，低误码率。 （3）局域网一般为一个单位所有，由单位或部门内部控制和管理。,主要技术为连接各种设备的网络拓扑结构、数据传输介质和介质访问控制方法。,（1）拓扑结构 （2）传输介质 （3）介质访问控制协议,6.2 计算机局域网,6.2.2 局域网组网技术,局域网技术底层传输协议（物理层和链路层）的标准化是由电气和电子工程师协会（Institute of Electrical and Electronics Engineers，IEEE）完成的。IEEE制定了局域网规范文件IEEE602局域网标准方案。,采用IEEE602.5标准定义而成。这种网络为一环状网络，传输数据时，使用一个叫做“令牌”（Token）的电子信号，控制数据在网络中的传输。当“令牌”可用时，网络中需要发送数据的设备将数据附加于“令牌”之上，传输至目的设备，传输完成，“令牌”再次回到发送数据的设备，报告传输完成，“令牌”状态再次变为可用，如图6.18所示。,6.2 计算机局域网,图6.18 令牌环网,6.2 计算机局域网,光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interconnect，FDDI）借助光纤，可以提供100Mb/s的传输速度。它采用IEEE602.6 标准建立网络。,图6.19 FDDI,6.2 计算机局域网,1976年Bob Metcalfe提出了以太网概念。 1960年开始出现在商业用途上。,图6.20 以太网广播传输数据,6.2 计算机局域网,根据不同媒体可分为10Base-2、10Base-5、10Base-T及10Base-F。,交换以太网： 100Base-T快速以太网：,6.2.3 局域网中常用的网络连接设备,网络适配器也叫做网络接口卡（Network Interface Card，NIC），通常被做成插件的形式插入计算机的一个扩展槽中，故也被称作网卡。计算机通过网络适配器与网络相连。,同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质。,1）集线器 2）交换机 3）路由器,6.3 Internet基础,6.3.1 Internet的形成与发展,6.3.2 中国Internet简介,Internet起源于20世纪50年代。,在1969年建立了ARPANET。,1965年，美国国家科学基金会借助APRANET技术建立了和其类似，但是范围更大的网络。,1957年，苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星。,1967年9月14日发出了中国第一封电子邮件。,1994年5月19日实现了与Internet的全功能连接,截至2005年6月30日，我国上网用户达到1.03亿人。,6.3 Internet基础,目前，我国提供互联网接入服务的运营商主要有以下几个。 中国公用计算机互联网ChinaNET。 中国教育和科研网CERNET。 中国科学技术网CSTNET。 中国金桥信息网ChinaGBN。 中国网络通信集团CHINA169。 中国国际经济贸易互联网CIETNET。 中国联通互联网UNINET。 中国移动互联网CMNET。,ChinaNET、CERNET、CSTNET、ChinaGBN被称为中国四大互联网。,6.3 Internet基础,6.3.3 常用的Internet服务,1万维网 2电子邮件 3文件传输 4远程登录,6.3.4 Internet中的地址,一个IP地址包含32位 二进制数，按字节分为四段，每段的取值范围为0255，段间用圆点“.”分开。,1）IP地址的划分,将IP地址划分为A、B、C、D、E五类，其中A类、B类、C类地址经常使用，称为IP主类地址，它们均由两部分组成，如图6.21所示。D类和E类地址被称为IP次类地址。,6.3 Internet基础,图6.21 IP地址格式,6.3 Internet基础,2）公有IP和私有IP,Public IP：Internet全局有效。 Private IP ：只能在局域网中使用。,注：子网掩码中为“1”的二进制位表示网络ID范围。,Internet提供了一种域名系统DNS（Domain Name System），为主机分配一个由多个部分组成的域名，域名采用层次树状结构的命名方法，各部分之间用圆点“.”隔开。它的层次从左到右，逐级升高，其一般格式如下：,计算机名.组织机构名.二级域名.顶级域名,一台计算机只能有一个IP地址，但是却可以有多个域名。,6.3 Internet基础,1）顶级域名,（1）国家顶级域名。,见P187表6.3列出了一些常见的国家或地区代码命名的域。,（2）国际顶级域名：国际性的组织可在int下注册。,（3）通用顶级域名：最早的通用顶级域名共有六个，即com表示公司、企业；net表示网络服务机构；org表示非盈利性组织；edu表示教育机构；gov表示政府部门（美国专用）；mil表示军事部门（美国专用）。,2）二级域名,在国家顶级域名注册的二级域名均由该国自行确定。我国将二级域名划分为“类别域名”和“行政区域名”。,若在二级域名edu下申请注册三级域名，则由中国教育和科研网络中心Cernet NIC负责；若在二级域名edu之外的其他二级域名下申请注册三级域名，则应向中国互联网网络信息中心CNNIC申请。,6.3 Internet基础,3）组织机构名,图6.22 Internet的名字空间示意图,6.3 Internet基础,统一资源定位器又叫URL（Uniform Resource Locator），是专为标识Internet网上资源位置而设的一种编址方式，平时所说的网页地址指的即是URL 。,/主机IP地址或域名地址/资源所在路径和文件名，,IPv6（Internet Protocol Version 6）是因特网的新一代通信协议，在兼容了现有IPv4所有功能的基础上，增加了一些更新的功能。,（1）地址扩展。 （2）简化了IP报头的格式。 （3）可扩展性。 （4）安全性。 （5）流标号。,6.3 Internet基础,6.3.5 Internet接入技术,骨干网又称为核心网，由所有用户共享。它通常是基于光纤的，能够实现大范围（在城市之间和国家之间）的数据传送，通常采用高速传输技术和高速交换设备，并提供网络路由。,接入网就是通常所说的最后1km的连接即用户终端设备与骨干网之间的连接。也就是本地交换单元与用户之间的连接部分，通常包括用户线路传输系统、复用设备、数字交叉连接设备与用户/网络接口等。,缺点是速度较慢，接入速度只有56Kb/s，上网的时候无法接打电话。,6.3 Internet基础,速度有所提高，可以达到126Kb/s 。,优点在于可以上网、打电话同时进行。,速率从64Kb/s2Mb/s可选,ATM技术具有如下特点： （1）实现网络传输有连接服务，实现服务质量保证（QoS）。 （2）交换吞吐量大、带宽利用率高。 （3）具有灵活的组网拓扑结构和负载平衡能力，伸缩性、可靠性极高。 （4）ATM是现今唯一可同时应用于局域网、广域网两种网络应用领域的网络技术，它将局域网与广域网技术统一。它的速率可达千兆位（1000Mb/s）。,6.3 Internet基础,数字用户线路（Digital Subscriber Line，DSL）是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，它包括ADSL、HDSL、SDSL、VDSL和RADSL等，一般称为xDSL。,光纤用户网是指提供Internet服务的局端与用户之间完全以光纤作为传输媒体的接入网络方式。用户网光纤化有很多方案，有光纤到路边（FTTC）、光纤到小区（FTTZ）、光纤到办公室（FTTO）、光纤到楼面（FTTF）、光纤到家庭（FTTH）等，都可以提供高速、稳定的Internet接入，是大型企事业单位、学校、网吧等常见的接入方式。唯一缺点是价格相对昂贵。,GPRS和CDMA接