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计算机网络基础 本章的主要内容 计算机网络的基本概念计算机网络的产生与发展计算机网络系统的组成Internet基础及应用计算机网络安全的基本知识 2 1 1计算机网络概述 3 1 1 1计算机网络的定义计算机网络 是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备 通过通信线路连接起来 在网络操作系统 网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下 实现资源共享和信息传递的计算机系统 1 1 2计算机网络的产生与发展 4 计算机网络最早出现于20世纪50年代 通过通信线路将远方终端资料传送给主计算机处理 形成一种简单的联机系统 计算机网络的发展经历了由简单到复杂 由低级到高级的发展过程 其演变过程可概括为以下4个阶段 主机 终端 网络 计算机 计算机 网络计算机互联网络高速互联网络 1 1 3计算机网络的基本功能 计算机网络的实现 为用户构造了分布式的网络计算机环境提供了基础 计算机网络的主要功能有以下几个方面 1 通信2 资源共享3 分布式数据处理4 提高系统的安全与可靠性 5 1 1 4计算机网络的分类 计算机网络的类型有多种类别 下面按几种不同的类型进行分类 1 按网络的作用范围进行分类 1 局域网LAN 2 城域网MAN 3 广域网WAN 6 2 按网络的拓扑结构进 1 星型网络 2 环形网络 3 总线型网络 1 2计算机网络系统的组成 计算机网络系统的组成一般分为两个部分 硬件系统和软件系统 1 2 1硬件系统硬件系统是计算机网络的基础 由计算机设备 通信设备 连接设备及辅助设备组成 1 服务器2 工作站3 网卡4 调制调节器5 集线器6 网桥7 路由器8 传输介质 7 1 2 2软件系统 在网络系统中 每个用户都可享用系统中的各种资源 为了协调系统资源 需要通过软件对网络资源进行全面的管理 进行合理的调度和分配 并采取一系列的保密安全措施 保证数据和信息的安全 2020 3 17 8 1 网络操作系统网络操作系统是为了使网络用户能方便而有效地共享网络资源而提供的各种服务软件及相关规程的集合 2 网络协议网络协议软件是计算机网络中各部分之间必须遵守的规则的集合 计算机网络体系结构也由协议决定 网络管理软件 网络通信软件以及网络应用软件等都要通过网络协议软件才能发生作用 3 网络应用软件 网络应用软件是在网络环境下直接面向用户的软件 计算机网络通过应用软件为用户提供信息资源的传输和资源共享服务 1 3计算机网络的体系结构 1 3 1计算机网络常用协议1 TCP IP协议TCP IP TransmissionControlProtocol InternetProtocol 即 传输控制协议 网际协议 计算机网络中最常用的协议为TCP IP协议 不同网络通过TCP IP协议才能相互通信 全球最大的网络是因特网 Internet 它所采用的网络协议是TCP IP协议 它是因特网的核心技术 9 传输控制协议 TCP 负责收集信息包 并将其按适当的次序放好传送 在接收端 收到后再将其正确地还原 并保证数据包在传送过程中准确无误 网际协议 IP 负责将消息从一个主机送到另一个主机 为了安全 消息在传送的过程中被分割成一个个的小包 1 3 2开放系统互连基本参考模型OSI RM 10 在计算机网络产生之初 每个计算机厂商都有自己的网络体系结构的概念 它们之间互不相容 为此 国际标准化组织 ISO 专门建立了一个分委员会来研究一种用于开放系统互连 OpenSystemsInterconnection OSI 的体系结构 OSI参考模型分为7层 包括物理层 数据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层 和应用层 物理层是整个OSI参考模型的最底层 主要功能是利用物理传输介质 如双绞线等 为数据链路层提供连接 以便透明地传送比特流 数据链路层在通信的实体之间建立数据链路连接 并采用差错控制 流量控制方法 使有差错的物理线路变成无差错的数据链路 网络层的主要任务是通过路由算法 为分组通过通信子网选择最适当的路径 它要实现路由选择 阻塞控制与网络互联等功能 传输层的主要任务是向用户提供可靠的端到端 End to End 服务 透明地传送报文 表示层主要用于处理在两个通信系统中交换信息量表示方式 它包括数据格式变换 数据加密和数据压缩与恢复等功能 会话层的主要任务是组织两个会话进程之间的通信 并管理数据交换 应用层确定进程之间通信的性质 以满足用户需要 并提供网络与用户应用软件之间的接口服务 1 3 3TCP IP分层模型 11 Internet实际是采用基于开放系统的网络参考模型TCP IP模型 很多不同的厂家生产各种型号的计算机 它们运行完全不同的操作系统 但TCP IP协议簇允许它们互相进行通信 TCP IP是一组不同层次上的多个协议组合 TCP IP通常被认为是一个 层协议系统 分别为 应用层 传输层 互联网层和网络接口层 网络接口层 通常包括操作系统中的设备驱动程序和计算机中对应的网络接口卡 它们一起处理与电缆 或其它任何传输媒介 的物理接口细节 互联网层 负责处理分组在网络中的活动 在TCP IP协议簇中 网络层协议包括IP协议 ICMP协议以及IGMP协议 传输层 主要为两台主机上的应用程序提供端到端的通信 该层定义了两个传输协议 TCP和UDP 应用层 负责处理特定的应用程序细节 专门为用户提供应用服务 常用的应用层协议有 Telnet FTP SMTP SNMP等 1 4Internet基础及应用 1 4 1Internet概述 12 因特网 Internet 的前身是ARPAnet 阿帕网 是当今世界上最大的计算机网络通信系统 它的全称为 国际计算机分组交换互联网络 Internet可以连接各种各样的计算机系统和计算机网络 只要遵循TCP IP协议 就可以连入Internet Internet已经成为现代人获取信息的一种最有效的手段 1 4 2Internet的基本服务 Internet上不仅有丰富的信息资源 同时提供了多种访问信息资源的服务 其提供的服务主要有以下几种 13 1 万维网 WWW 2 电子邮件 E mail 服务3 文件传输 FTP 服务4 远程登录 Telnet 服务 1 IP地址 IP地址是指人们为了通信 给每一台计算机都事先分配的标志地址 而且在Internet范围内是唯一的 1 IP地址分类一个IP地址包含32位的二进制数 在表示时 通常用十进制数标记 按字节分为四段 每段的取值范围是0 225 段间用圆点 分开 例如 假设有一个IP地址是 11011011110010101010101001010101 则该IP地址用十进制数表示为 219 202 170 85 14 1 4 3IP地址和域名 IP地址类型 15 IP地址规定 网络号不能够以127开头 第一字节不能够全为0也不能够全为1 机器号不能够全为0也不能够全为1 常用 16 子网掩码子网掩码也是一个32为地址 是与IP地址结合使用的一种技术 由1和0组成 且1和0分别连续 构成规则是 所有标识网络地址和子网地址的部分用 1 表示 主机地址用 0 表示 将子网掩码和IP地址进行 与 运算 得到的地址即为该IP地址所属的子网 子网掩码主要作用有 一是将一个大的IP网络划分为若干小的子网络 二是用来判断任意两个IP地址是否属于同一子网络 A类地址的掩码 255 0 0 0B类地址的掩码 255 255 0 0C类地址的掩码 255 255 255 0 将子网掩码和IP地址进行 与 运算 用以区分一台计算机是在本地网络还是远程网络 如果两台计算机IP地址和子网掩码 与 运算结果相同 则表示两台计算机处于同一网络内 3 新一代IP地址 IPv6 17 IPv6 InternetProtocolVersion6 也被称作下一代互联网协议 它是由IETF小组 Internet工程任务组InternetEngineeringTaskForce 设计的用来替代现行IPv4协议的一种新的IP协议 Ipv6将IP地址长度从32扩展到128位 提供了巨大的网络地址空间 支持更多级别的地址层次 更多的可寻址节点数以及更简单的地址自动配置 可以让地球上每个人拥有更多的地址 将从根本上解决网络地址资源有限的问题 2域名 IP地址是一组数字很不容易记忆 因此 人们为网络上的计算机取了一个有意义又容易记忆的名字 这个名字就叫域名 DomainName 域名实际上就是在Internet上分配给主机的名称 域名系统通常被简称为DNS DomainNameSystem 该系统建立并维护主机的域名与IP地址的映射关系 每一个域名都对应着一个IP地址 而IP地址不一定有域名 域名由小数点分隔的几组字符组成 每个字符串称为一个子域 常用三个或四个子域 位于最右边的子域级别最高 被称为顶级域名 越往左 子域级别越低 表示的范围越具体 位于最左边子域的是Internet上的主机名字 18 主机名 机构名 顶层域名 如 中国教育部 www worldwideweb万维网Sina 网站标识Com 商业网站 edu 教育网站 gov 政府网站 net 网络机构 网站的性质Cn 中国 顶级域名 19 1 4 3常见的名称 1 ISP Internet服务供应商2 URL 统一资源定位符3 HTTP 超文本传输协议4 HTML 超文本标识语言5 TCP IP 20 1 4 4Internet接入 人们想要充分利用网络上丰富的资源 就需要接入Internet 由于每个用户的环境和要求不同 所以采用的接入Internet的方法也不同 21 Internet可以采用如下几种技术接入 1 电话线 调制解调器方式2 ISDN IntegratedServiceDigitalNetwork 综合业务数字网 3 ADSL AsymmetricalDigitalSubscriberLine 非对称数字用户环路 4 有线电视电缆 光纤5 通过局域网 LAN 连接 1 4 5Internet应用 Internet对社会的发展产生了巨大的影响 我们可以通过Internet提供的多种服务 更方便地寻求各种信息和更大程度的满足个人需求 Internet在生活中常见的几点应用 22 1 接发电子邮件 2 上网浏览或冲浪 3 查询信息 4 电子商务 5 丰富人们的闲暇生活方式 6 其他应用 如网上点播 网上炒股 网上求职 艺术展览等 1 5信息的保存 1 网址的保存保存在收藏夹中2 网页内容的保存 文件 另存为 3 文本的保存选中文字后复制 粘贴保存4 图片的保存右击图片 选择 图片另存为 5 程序的下载 23 1 6网络安全 24 1 6 1网络安全概述网络安全是指网络系统的硬件 软件及其系统中的数据受到保护 不因偶然的或者恶意的原因而遭受到破坏 更改 泄露 系统连续可靠正常地运行 网络服务不中断 计算机网络上的安全主要