大学计算机基础沈阳药科大学概要PPT课件.ppt

第五章计算机网络基础 高等医药院校药学类第三轮规划教材 大学计算机基础 2019 12 28 1 第一节计算机网络发展的四个阶段 目录 第二节计算机网络的分类 第三节计算机局域网的组成 第四节局域网介质访问控制方法 第五节因特网基础 第六节网络安全 2 2019 12 28 网络的定义 目前最为流行的观点为 资源共享的观点 网络中共享的资源包括 硬件 软件和数据 什么是计算机网络 网络定义的三种观点 3 2019 12 28 第一节计算机网络发展的四个阶段 第一节计算机网络发展的四个阶段 4 2019 12 28 第一节计算机网络发展的四个阶段 面向终端的第一代计算机网络 除中心计算机具有独立的数据处理功能外 所有终端设备均无独立处理数据的功能 典型代表是1954年美国军方的半自动地面防空系统 SAGE 5 2019 12 28 第一节计算机网络发展的四个阶段 面向终端的第一代计算机网络 以资源共享为主的第二代计算机网络 网络中的通信双方都是具有自主处理能力的计算机 而且网络功能也以资源共享为主 典型代表是1969年美国国防部高级研究计划署通过分组交换技术组建的ARPA网 6 2019 12 28 第一节计算机网络发展的四个阶段 面向终端的第一代计算机网络 以资源共享为主的第二代计算机网络 体系结构标准化的第三代计算机网络 1983年国际标准化组织ISO提出开放式系统互连参考模型 OSI RM 7 2019 12 28 第一节计算机网络发展的四个阶段 面向终端的第一代计算机网络 以资源共享为主的第二代计算机网络 体系结构标准化的第三代计算机网络 以Internet为核心的第四代计算机网络 1994年3月美国副总统戈尔在国际电信联盟 ITU 大会上宣布建立 全球信息基础设施 GII 俗称 全球信息高速公路 的倡议 以信息高速公路计划的提出和实施为标志 1993年9月15日美国政府提出国家信息基础设施 NII 计划 国家信息基础设施 NII NationalInformationInfrastructure 一词是在1993年9月15日美国政府发表的 国家信息基础设施行动动议 文件中正式出现的 并在全世界掀起了讨论信息高速公路的滚滚热潮 美国提出的这个NII是一个高水准的目标 它要求在全美建成通达全国各地的信息高速公路 也就是一个由通信网 计算机 信息资源 用户信息设备与人构成互联互通 无所不在的信息网络 通过它 为每个人及其使用的信息设备都具有接入NII的能力 凭借这种能力 可以把人 家庭 学校 图书馆 医院 政府与企业一一关联起来 可以获得各种各样公用和专用的信息资源 可以传送音频 数据 图文 视像和多媒体等各种形式的信息 1994年9月 美国副总统戈尔提出建立全球信息基础设施 GII GlobalInformationInfrastructure 的倡议 建议将各国的NII联结起来 组成世界信息高速公路 实现全球信息共享 尽管美国政府提出该项建议有其深远的政治意义 但是GII计划对于加强国际经济和科学技术合作仍具有重要的意义 8 2019 12 28 第二节计算机网络的分类 第二节计算机网络的分类 9 2019 12 28 第二节计算机网络的分类 常见的计算机网络分类方法 按照地理范围 规模 划分按照传输介质划分按照交换技术划分按照传输速率划分 最常见的是按照地理范围进行分类 10 2019 12 28 第二节计算机网络的分类 按照地理范围进行分类 用于企事业单位内部各种计算机与外围设备间的互连 一般不超过十公里 用于几十公里范围内的大量机关 企业 学校间多个局域网的互连 在不同城市间的LAN或者MAN的互连 覆盖范围从几十公里到几千公里 学生很喜欢问的一个问题是 所有书上都说规模小的网就是局域网 例如宿舍里几台计算机组成的网 网吧 机房 规模非常大的网就是广域网 例如Internet 可是这是两个极端 如果宿舍楼内所有宿舍的网都连到了一起 一个学校里所有的大楼都连到了一起 一个学校和所有的家属楼都连到了一起 一个城市里所有的楼都连到了一起 一个城市里所有的楼和另一个城市里的一个楼连到了一起 一个城市里和另一个城市里所有的楼都连到了一起 最终世界上所有的楼都连到了一起 很明显现在是广域网了 那么多了哪个楼的时候就突变为广域网了呢 11 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 第三节计算机局域网的组成 12 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 计算机网络系统的两大组成部分 网络硬件和网络软件1 网络硬件计算机网络中共享的外部设备网络接口设备网络传输介质网络设备 2 网络软件网络操作系统网络通信软件与协议软件网络应用软件网络管理软件 其中 网络硬件的选择对网络性能起着决定性作用 网络软件则是进一步挖掘网络潜力的工具 13 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 计算机 1 客户机 指使用服务器所提供服务的计算机 例如 售票大厅里售票员使用的计算机 超市里收银员使用的计算机等 14 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 计算机 2 服务器 指能向网络用户提供特定服务的软件和硬件系统常见的有数据库服务器 文件服务器 打印服务器 Web服务器等 15 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 计算机 3 同位机 Peer 指在网络环境中同时充当服务器和客户机角色的计算机例如 宿舍内互连的几台计算机 彼此间相互共享资源 16 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络中共享的外部设备 不经过计算机就可以直接连接到网络上的网络共享打印机 网络共享传真机 以及连接在服务器上的打印机 绘图仪等 17 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络接口设备 指那些为计算机接入网络提供连接端口的设备1 网络接口卡 网卡 常见类别 PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation个人计算机存储卡国际协会用于移动笔记本 标准以太网卡PCMCIA网卡无线网卡 18 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络接口设备 2 调制解调器 利用普通电话上网时实现计算机和电话线之间连接的外部设备 19 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络传输介质传输介质是数据传输的载体 在网络中各种设备间建立物理的连接 常见的有 双绞线 同轴电缆 光纤 微波和卫星通信等 1 双绞线目前局域网中使用最为广泛的传输介质由4对两两缠绕在一起的8根线组成双绞线两端的接头称为RJ 45连接器 俗称 水晶头 20 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络传输介质传输介质是数据传输的载体 在网络中各种设备间建立物理的连接 常见的有 双绞线 同轴电缆 光纤 微波和卫星通信等 2 同轴电缆同轴电缆的结构由里到外由金属导体芯 绝缘材料层 密织的网状金属层 绝缘材料四层结构组成 21 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络传输介质传输介质是数据传输的载体 在网络中各种设备间建立物理的连接 常见的有 双绞线 同轴电缆 光纤 微波和卫星通信等 3 光纤又名光导纤维 采用非常细 透明度很高的石英玻璃纤维 直径约为2 125微米 作为纤芯 外涂一层低折射率的包层和保护层 具有传输速率高 距离远 抗干扰 保密性好 抗腐蚀等优点 在高速和长距离传输中起到了越来越重要的作用 22 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络传输介质传输介质是数据传输的载体 在网络中各种设备间建立物理的连接 常见的有 双绞线 同轴电缆 光纤 微波和卫星通信等 4 微波 局域网中常采用2 4G的微波频段 23 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络传输介质传输介质是数据传输的载体 在网络中各种设备间建立物理的连接 常见的有 双绞线 同轴电缆 光纤 微波和卫星通信等 5 卫星通信 24 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络设备为了实现网络中数据的转发 过滤 路由等功能而需要的特殊设备 1 集线器 Hub 为网络中的传输介质提供一个集结点 具有信号放大和中转功能 25 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络设备为了实现网络中数据的转发 过滤 路由等功能而需要的特殊设备 2 交换机 Switch 外观和集线器相似 但是更智能化 可按照数据的目的地进行有针对性的转发 而且可以同时在多个端口间进行数据转发 26 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 1 网络硬件 网络设备为了实现网络中数据的转发 过滤 路由等功能而需要的特殊设备 3 路由器 Router 用来实现划分网段 隔绝广播 路由选择的设备 家庭和宿舍使用的宽带路由器就是一种功能简化的 智能化的路由器 内部集成了具有4个端口的交换机 27 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络操作系统指能使网络上各个计算机方便而有效地共享网络资源 为用户提供所需的各种服务的操作系统软件 除了可靠的网络通信能力外 还应当提供远程打印 文件传输 电子邮件 远程管理等功能 28 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 常见的网络操作系统 UNIX操作系统 Linux操作系统 Windows操作系统 NetWare操作系统 2 网络软件 网络操作系统 29 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络通信软件与协议软件网络通信软件支持计算机与相应的网络连接 能够容易地控制自己的应用程序与多个站点进行通信 并对大量的通信数据进行加工和处理 例如NetUse Telnet NetMeeting等 网络协议是网络中各计算机之间必须遵守的通信规则的集合 目前最常见的是TCP IP协议 早期网络通信软件和协议软件以独立软件的形式出现 目前这两种软件一般都内置于网络操作系统中 30 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络通信软件与协议软件Windows自带的网络通信软件NetMeeting 31 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络通信软件与协议软件Windows自带的TCP IP协议 32 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络应用软件网络应用软件是直接面向网络用户的软件 计算机网络通过网络应用软件为用户提供信息资源的传输和资源共享服务 例如电子邮件 Web服务 网络金融 网络办公自动化等 33 2019 12 28 第三节计算机局域网的组成 2 网络软件 网络管理软件网络管理软件是指为了保障计算机网络可靠地工作 而提供配置管理 故障管理 计费管理 性能管理和安全管理这五大功能的软件系统 例如HP公司的HPOpenView管理软件等 34 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 第四节局域网介质访问控制方法 35 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 1 什么是介质访问控制方法在共享介质的网络环境中 任何一个网络节点都可以用 广播 方式把数据传送到同一网段中的其它任意一个节点 同一网段中的每个节点必须共同遵守一套规则 来控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的次序 从而减少 冲突 的产生 以及当冲突发生时如何来解决 这套规则就叫做介质访问控制方法 2 常见的局域网介质访问控制方法目前被普遍采用并形成国际标准的介质访问控制方法主要有载波侦听多路访问 冲突检测 CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection CSMA CD 令牌环 TokenRing 令牌总线 TokenBus 三种 36 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 常见的介质访问控制方法 适用于以太网 适用于令牌环网 适用于令牌总线网 38 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 1 CSMA CD CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection 载波侦听多路访问 冲突检测 是一种基于随机争用机制的介质访问控制方法 工作原理可以概括为 先听后发 边听边发 冲突停止 随机延迟重发 目前局域网技术中最为流行的以太网采用的就是CSMA CD方法 39 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 2 TokenRing 令牌环网 TokenRing适用于环形局域网 令牌 标识网络忙闲状态的特殊帧 以固定方向沿着环中各节点的物理排列顺序依次传递 由于一个环中只有一个令牌 因此令牌环网中不存在冲突 40 2019 12 28 第四节局域网介质访问控制方法 3 TokenBus 令牌总线 TokenBus适用于总线型网络 它将环中各结点按一定顺序 例如MAC地址的大小 排列形成一个逻辑环 环中的每个结点都有上一结点的地址 PS 和下一结点的地址 NS 和令牌环网络一样令牌在网络中依次传递 只是传递顺序不是按照物理连接顺序而是按照逻辑环中的结点顺序 41 2019 12 28 第五节因特网基础 第五节因特网基础 42 2019 12 28 第五节因特网基础 什么是Internet 因特网 从网络设计者的角度考虑 Internet是计算机互联网络的一个实例 由分布在世界各地的 数以万计的 各种规模的计算机网络借助于网络互联设备 路由器 相互连接而形成的全球性互联网络 因此又称为 国际互联网 从Internet使用者的角度考虑 Internet是一个信息资源网 由各种类型的主机相互连接形成的一个包罗万象的全球信息资源网 43 2019 12 28 第五节因特网基础 一 Internet概况Internet源于1969年建成的ARPA网 从1969 1983为初级阶段 主要作为网络技术的研究和试验在一部分美国大学和研究部门中运行和使用TCP IP协议的推广 NSFNet的建立 WWW的出现 E Mail服务的使用等一系列技术对Internet的兴起起到了重要的推动作用 44 2019 12 28 第五节因特网基础 45 2019 12 28 第五节因特网基础 二 Internet在中国的发展Internet在中国起步比较晚 但是发展非常迅速 Internet在中国的发展历史 可以粗略地划分为二个阶段 第一阶段为1987 1993年 一些科研部门开展了和Internet联网的科研课题和科技合作工作 实现了和Internet电子邮件转发系统的连结 第二阶段是从1994年开始 实现了和Internet的TCP IP连结 从而开通了Internet的全功能服务 46 2019 12 28 第五节因特网基础 第一封电子邮件的发出 1987年9月20日 钱天白教授发出我国第一封电子邮件 内容为 AcrosstheGreatWall wecanreacheverycornerintheworld 越过长城 走向世界 揭开了中国人使用Internet的序幕 47 2019 12 28 第五节因特网基础 第一封电子邮件的发出 清华大学开通电子邮件应用 1988年12月 清华大学校园网采用胡道元教授从加拿大英属哥伦比亚大学 UniversityofBritishColumbia UBC大学 引进的采用X400协议的电子邮件软件包 通过X 25网与加拿大UBC大学相连 开通了电子邮件应用 48 2019 12 28 第五节因特网基础 第一封电子邮件的发出 清华大学开通电子邮件应用 第一条专线正式开通 1993年3月 中国科学院高能物理研究所采用64K专线和美国斯坦福大学直线加速器中心之间的连接正式开通 49 2019 12 28 第五节因特网基础 第一封电子邮件的发出 清华大学开通电子邮件应用 第一条专线正式开通 中国顶级域名服务器CN的建立 1994年3月中国作为第71个国家级网络正式加入Internet 并建立了中国顶级域名服务器CN 实现了网上全部功能 50 2019 12 28 第五节因特网基础 三 IP地址 在Internet中计算机发出的数据必须注明接收者和发出者地址 像我们日常写信的收信人和发信人地址一样 Internet中采用的是IP地址 IP地址具有全球唯一性和与地理位置相关联两个特点 51 2019 12 28 第五节因特网基础 1 IP地址的格式 TCP IP协议规定 IP地址长度为32位分为4个字节 例如 11000000 10101000 00101100 01100100对应十进制的192 168 44 100其中 每个字节对应一个0 255的十进制整数4个十进制的整数之间用英文的句点分隔这种格式的IP地址被称为 点分十进制 地址 52 2019 12 28 第五节因特网基础 2 IP地址的类型 IP地址的长度为32位 它由网络号 又称网络ID 网络地址 和主机号 又称主机ID 主机地址 两部分构成 网络号在前 主机号在后 根据网络规模大小的不同 IP地址被分成A B C D E共5类 1 126224 2 16 777 214 第一字节范围最大主机数 128 191216 2 65 534 192 22328 2 254 224 239用于多播 240以上保留IP地址 53 2019 12 28 第五节因特网基础 3 特殊的IP地址 1 回送地址 又名回环地址 指数据发出后最终接收者是自己的目的地址 特点为以127开始 用于网络测试 2 广播地址 指数据发出后网络中某个范围内的所有主机都可以接收该数据的目的地址 又可以分为两种 直接广播 DirectedBroadcasts 指对某个特定网段内所有主机的广播 特点为包含一个有效的网络号 但主机号部分全部为二进制的1 本地广播 LocalBroadcasts 指对源主机所在网段内所有主机的广播 特点为IP的32位全部为二进制的1 3 保留地址 又名私有地址 指不能在Internet上公开使用 只能在不同局域网内重复使用的IP地址 包括三段 A类地址中的10 0 0 0 10 255 255 255 1个网段 B类地址中的172 16 0 0 172 31 255 255 16个网段 C类地址中的192 168 0 0 192 168 255 255 256个网段 54 2019 12 28 第五节因特网基础 4 子网掩码 SubnetMask 1 定义 子网掩码是为了对网段进行子网划分而提出的 一个由32个二进制数据位组成的数据序列 2 要求 对构成子网掩码的32个数据位要求1在前0在后 3 意义 凡IP地址中表示网络地址部分的数据位 在子网掩码对应位上写1 表示主机地址部分的数据位 在子网掩码对应位上写0 55 2019 12 28 第五节因特网基础 利用子网掩码进行子网划分的实例 其中X表示1 250 第一种情况 这1000台主机的子网掩码均取A类地址默认的255 0 0 0只有一个网段 即10 0 0 0该网段中拥有1000台主机 10 0 0 0 注意 同一网段中的主机之间可以直接通信 因此彼此间通过网线直接连接 56 2019 12 28 第五节因特网基础 利用子网掩码进行子网划分的实例 其中X表示1 250 第二种情况 这1000台主机的子网掩码均取255 255 0 0划分为2个网段 10 20 0 0和10 50 0 0每个网段中拥有500台主机 10 50 0 0 10 20 0 0 注意 不同网段中的计算机不能直接通信 必须通过路由器设备连接 路由器 57 2019 12 28 第五节因特网基础 利用子网掩码进行子网划分的实例 其中X表示1 250 第三种情况 这1000台主机的子网掩码均取255 255 255 0划分为4个网段 10 20 30 0 10 20 40 0 10 50 60 0和10 50 70 0每个网段中拥有250台主机 10 50 60 0 10 20 40 0 注意 不同网段中的计算机不能直接通信 必须通过路由器设备连接 路由器 10 20 30 0 10 50 70 0 58 2019 12 28 第五节因特网基础 CIDR 无类域间路由ClasslessInter DomainRouting 表示法 某计算机的IP地址为192 168 10 20 子网掩码为255 255 255 0用二进制形式表示 可以写为 IP地址 11000000 10101000 00001010 00010100子网掩码 11111111 11111111 11111111 00000000我们也可以将这个IP地址的信息表示为192 168 10 20 24 意思是子网掩码由24个1和8个0构成 这种表示方法就叫做CIDR表示法 59 2019 12 28 第五节因特网基础 子网中最多可以容纳的主机个数 某主机的IP地址为192 168 10 170 28 求该主机所在的网段最多可以容纳多少台主机 二进制IP地址 11000000 10101000 00001010 10101010二进制子网掩码 11111111 11111111 11111111 11110000根据子网掩码的定义可知IP地址中的前28位是网络位 即本网段中所有IP的前28位均为 11000000 10101000 00001010 1010 后4位是主机位 范围为从 0000 到 1111 共有24 16种可能 扣除代表网段的 0000 和代表本网段广播的 1111 两种情况 还有14种可能 结论 如果主机位位数为N 那么该网段最多可以容纳的主机个数为2N 2 思考 C类网段中网络位是24位 那么可以容纳的主机个数为多少 若想在每个子网中放60台主机 那么子网掩码中最多有多少个1 这个子网掩码写为十进制形式为多少 60 2019 12 28 第五节因特网基础 5 IPV6 1 目前广泛使用的32位的IPV4地址预计在2010年将全数用尽 2 Internet工程任务组 IETF 于1995年制订了IPv6标准 3 IPV6地址长度为128位 可以为地球表面上的每一粒沙子都分配一个IP 每个人差不多可以分配一亿个 4 书写格式 每16位一分组 用4个十六进制的数表示 用冒号隔开 PV6举例 2B3A 0C04 1F1F 0806 0DE0 0100 11A0 ADDFIPV4在V6中的兼容写法 0000 0000 0000 0000 0000 0000 192 168 10 20简写为 192 168 10 20由于IPV6和V4的数组包格式不同 目前大量的网络设备不支持IPV6 因此IPV6的真正全面实施还需要几年的时间 61 2019 12 28 第五节因特网基础 6 默认网关 1 不同网段内的主机不能直接通信 必须经过路由器进行连接 2 路由器和某个网段连接端口的IP地址 就是该网段的默认网关 3 也就是说 某个网段的默认网关就是该网段中的主机向其它网段设备发送数据时 需要首先将该数据投递到的位置 62 2019 12 28 第五节因特网基础 四 Internet基本服务 Internet最初提供的主要服务包括远程登录服务 Telnet 电子邮件服务 E Mail 文件传输服务 FTP 电子公告板服务 BBS 等 随着Internet的快速发展 Web服务 网络电话 如Skype 即时通信 如MSN和ICQ 等服务也快速发展了起来 成为了人们生活和工作中不可或缺的部分 63 2019 12 28 第五节因特网基础 1 域名系统服务DNS DNS服务用来将形如的主机名翻译为形如64 233 189 99的IP地址 DNS为分布式信息数据库系统 完整 主机名是根据DNS域名系统中规定的名称规则 自下而上整条路径上所有结点名称的有序序列 思考 沈阳药科大学的E Mail服务器的完整主机名是什么 这个主机名和其IP地址的对应关系存储在那个DNS服务器上 64 2019 12 28 第五节因特网基础 配置计算机的IP地址 1 网络中的计算机必须有一个唯一的IP地址 2 通过子网掩码可以判断目的主机是否和自己处于同一网段 3 不同网段间进行数据通信时必须配置默认网关 4 当通过主机名和目的主机通信时 必须指定DNS服务器 右击 网上邻居 属性 右击某个网络连接 属性 常规 选项卡下 Internet协议 TCP IP 属性 65 2019 12 28 第五节因特网基础 2 WWW服务 WWW服务 Web服务 采用客户机 服务器 Client Server C S 工作模式 它以超文本标记语言 HyperTextMarkupLanguage HTML 与超文本传输协议 HyperTextTransferProtocol HTTP 为基础 为用户提供界面一致的信息浏览系统 网站中各页面间的链接关系是通过ULR UniformResourceLocator 统一资源定位符 来实现的 一个URL由协议类型 主机名 路径和文