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可编辑 大学计算机应用基础 第七章计算机网络基础知识 1 本章的知识体系 7 1计算机网络概述7 2局域网技术7 3Internet基础知识7 4计算机网络安全7 5本章小结7 6思考与练习题 7 1计算机网络概述 在信息时代 网络化成为我们这个时代快速发展的标志 计算机网络成为人们生活中不可缺少的一部分 计算机网络源于计算机技术与通信技术的结合 如今发展成了一门综合性学科 7 1 1计算机网络的发展史7 1 2计算机网络的定义7 1 3计算机网络的功能7 1 4计算机网路的分类7 1 5计算机网络的组成 7 1 1计算机网络的发展史 第一阶段 以单计算机为中心的联机系统以单计算机为中心的联机系统是将一台计算机通信线路与若干台终端直接相连 如图7 1 1所示 它的典型代表是在1951年 美国麻省理工学院林肯实验室为美国空军设计称为SAGE的半自动化地面防空系统 这个系统首次实现了计算机技术与通信技术的结合 图7 1 1以单计算机为中心的联机系统 第二阶段 计算机 计算机网络计算机 计算机网络产生于20世纪60年代中期 是利用传输介质将具有自主功能的计算机连接起来的系统 它的标志是由美国国防部高级研究计划局研制的ARPANET 阿帕网 AdvancedResearchProjectAgencyNetwork 它是Internet的前身 图7 1 2主机直接互联的网络 第三阶段 体系结构标准化网络不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构标准化的原动力 而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享 这就是我们需要网络体系结构标准化的原因 许多的厂商都竞相地推出自己的标准 竞争虽然很激烈 但是兼容性不好 标准的不统一 最终受到影响的还是用户的利益 由于这种局面的出现 为了适应网络向标准化发展的趋势 1983年国际标准化组织 ISO InternationalStandardOrganization 制定了 开放系统互联参考模型 OSI RM 第四阶段 高速智能计算机网络20世纪90年代末至今 网络速度提高很快 基于光纤的广域网主干带宽达10Gb s 全光网的诞生 大幅度提高了网络的吞吐能力 网络智能化的出现 使目前众多网络管理任务被要求通过智能化程序很高的网管软件或硬件来实现 这个时期典型的系统有 下一代因特网 主动网络 无线传感器网络和全光与智能网络 7 1 2计算机网络的定义 计算机网络源于计算机技术与通信技术的密切结合 实现远程信息处理 资源共享的系统 从不同的观点和不同的角度出发 计算机网络的定义是不同的 根据目前流行的观点 把计算机网络定义为 按照网络协议 以共享资源为主要目的 将地理上分散且独立的计算机互相连接起来形成的集合体 简单地说 网络是连接在一起共享数据和资源的一组计算机 我们把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连在一起形成一个规模大 功能强的网络系统 从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息 共享信息资源 7 1 3计算机网络的功能 数据通信资源共享提高可靠性负载平衡 7 1 4计算机网络的分类 按地理范围分类局域网 LocalAreaNetwork LAN 局域网是一个部门或单位组建的小型网络 通常局限在一台计算机的处理能力在一个房间 建筑物内或园区内 范围一般在2千米以内 最大距离不超过10千米 城域网 MetropolitanAreaNetwork MAN 城域网介于广域网和局域网之间 覆盖范围在一个城市或地区 范围一般为几十到几百千米 广域网 WideAreaNetwork WAN 广域网是一种跨地区的网络 通常覆盖一个国家或地区 甚至全球 范围为几十到几千千米 7 1 4计算机网络的分类 按地理范围局域网 LocalAreaNetwork LAN 局域网是一个部门或单位组建的小型网络 通常局限在一台计算机的处理能力在一个房间 建筑物内或园区内 范围一般在2千米以内 最大距离不超过10千米 城域网 MetropolitanAreaNetwork MAN 城域网介于广域网和局域网之间 覆盖范围在一个城市或地区 范围一般为几十到几百千米 广域网 WideAreaNetwork WAN 广域网是一种跨地区的网络 通常覆盖一个国家或地区 甚至全球 范围为几十到几千千米 按拓扑结构分类总线型网络总线型网络是将网络中的所有设备都通过一根公共总线 信道 连接 这个公共总线作为传输媒体 星型网络星型网络是由一个中心节点和其它从节点组成 中心节点可以与从节点直接通信 各从节点间不能直接通信 从节点间的通信必须通过中心节点 环型网络环型网络是一种首尾相连的总线型拓朴结构 形成一个封闭的环 信息传送时沿着环传播 信息在环路上时按固定方向单向流动 每个节点按位转发信息 采用令牌来控制数据的传输 只有获得令牌的计算机才能发送数据 避免发生冲突 树型网络树型网络是从总线网络演变而来的 它是把星型和总线型结合起来 它的形状像一颗倒立的树 顶端有一个带分支的总根 每个分支可以延伸出若干个子分支 网状型网络在网状型网络中 每台计算机与其它计算机有多条线路相连 网状型网络适合在广域网中运用 由于互联的计算机大都安装在各个城市 各节点间距离较长 节点数目较多 大都为部分节点连接的任意拓扑结构 7 1 5计算机网络的组成 服务器根据所提供的服务不同 服务器可分为文件服务器 打印服务器 通信服务器 数据库服务器等 客户机当一台计算机连接到网络上 就可以使用网络服务器所提供的服务 客户机就是供网络用户使用的本地计算机 一般为一台普通电脑 用户通过客户机 访问服务器上的资源 传输介质有线传输介质有线传输介质分为双绞线 同轴电缆和光纤 其中双绞线又分为屏蔽双绞线 STP 和非屏蔽双绞线 UTP 无线传输介质常用的无线传输介质是利用电磁波来传输信息 常用于数据通信的电磁波主要有无线电波 微波 红外线等 计算机网络协议一个计算机网络有许多互相连接的节点 在这些节点之间要不断地进行数据的交换 要想使它们之间准确 无误 有序地进行通信 它们必须具有相同的语言 什么时候讲 怎么讲 讲什么等必须遵守一定的约定和规则 这些为进行网络中的数据交换而建立的规则 标准或约定称为网络协议 网络协议包含3个要素 语法 语义和时序 7 2局域网技术 7 2 1局域网的定义 特点7 2 2局域网的拓扑结构7 2 3TCP IP参考模型7 2 4常用网络的配置 7 2 1局域网的定义 特点 定义局域网 LocalAreaNetwork LAN 是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统 它们在某一区域内进行资源共享和信息交换 其中 某一区域 指的是同一办公室 同一建筑物 同一企业和同一学校等 一般是方圆几千米以内 另外 局域网是封闭型的 可以由办公室内的两台计算机组成 也可以由一个公司内的上千台计算机组成 特点局域网的主要特点有 覆盖范围小 数据的传输速率比较高 延迟小 误码率低 主要由单位或部门内部进行管理和使用 便于安装 易于扩充等 7 2 2局域网的拓扑结构 局域网有几种典型的拓扑结构 星型 环型 总线型和树型 星型主要用在网络规模小 易于维护和数据传输速度快的局域网中 环型主要用在IEEE802 5的令牌网中 网络实现简单 投资最小 传输速度较快 维护困难 扩展性能差 总线型主要用在ATM网 CableModem所采用的网络中 组网费用低 各节点是共用总线带宽 在传输速度上会随着接入网络用户的增多而下降 易于扩展和维护 网络规模增长不快 7 2 3TCP IP参考模型 目前有许多的网络互联协议 在众多的互联协议中 TCP IP TransmissionControlProtocol InternetProtocol 传输控制协议 互联网协议 参考模型是现在非常普及的网络互联标准协议 TCP IP参考模型分为四个层次 自下而上分别是 网络接口层 网际层 传输层和应用层 同OSI七层参考模型比较 TCP IP参考模型的网际层相当于OSI参考模型的网络层 网络接口层相当于OSI参考模型的物理层和数据链路层 没有表示层和会话层 7 2 4常用网络的配置 配置TCP IP按如下步骤配置TCP IP 打开 控制面板 窗口 双击 网络连接 图标 双击 本地连接 图标 打开 本地连接状态 对话框 如图7 2 1所示 图7 2 1本地连接 单击 属性 按钮 打开其属性对话框 如图7 2 2所示 图7 2 2属性对话框 选中 Internet协议 TCP IP 复选框并单击 属性 按钮 打开其属性对话框 如图7 2 3所示 图7 2 3TCP IP属性 选中 使用下面的IP地址 单选按钮并输入IP地址 子网掩码和默认网关 即你的网络中连接到其他网络的计算机或路由器 如图7 2 3所示 选中 使用下面的DNS服务器地址 单选按钮并输入DNS地址 如图7 2 3所示 单击 确定 按钮完成设置 提示 网关是网络中某一台计算机想访问其他网段的计算机或者互联网时的出口 某一台PC或者路由器都可以充当网关 网络的检测和诊断DOS命令首先 使用ipconfig命令可以查看本机的IP地址 子网掩码 默认网关等信息 判断TCP IP属性是否设置正确 然后 使用ping命令测试网络是否通畅 检测故障原因 语法ping目标IP地址例如 ping本机回环地址 检测IP设置是否正确 我们可以ping默认网关的IP地址来检验连接是否通畅 ping某一远程计算机来测试是否可以与远程主机正常通信 最后 根据检查结果排除故障 比如 修改IP地址 检查网线 网卡是否松动或接触不良等 设置网络共享如果要共享一个文件夹 操作步骤如下 选择文件夹 右击并选择 属性 命令 在弹出的对话框中选择 共享 选项卡 输入共享文件夹的名称 默认情况下 共享名称与文件夹名称相同 选中 允许的用户数量 单选钮并输入可以同时访问文件的最大用户数 单击 权限 按钮 进行相应设置 如图7 2 7所示 默认情况下 当把一个文件夹共享出来之后 系统会给该文件夹设置一个Everyone组 每一个通过网络来访问该文件夹的用户会被自动添加到该组中 我们可以进行三处权限的设置 完全控制 更改和读取 单击 确定 按钮结束设置 7 3Internet基础知识 7 3 1Internet的概述7 3 2IP地址7 3 3DNS域名系统7 3 4Internet提供的服务7 3 5Internet的应用 7 3 1Internet的概述 Internet又称 互联网 网际网 但随着Internet的发展 它现在已变成了一个专有名词 它表示一个采用了特定规则 把世界各地的计算机网络连接在一起 实现资源共享 并提供各种应用服务的遍及全球的计算机网络系统 Internet是计算机网络发展的必然产物 Internet采用TCP IP协议作为共同的通信协议 Internet的发展起源于美国国防部高级研究计划署 DARPA 资助的一个有关广域网络的研究项目 该广域网只有四个节点 称为存储转发方式的分组交换广域网 ARPANET ARPANET的发展在20世纪80年代初取得了巨大的成功 但是却不能满足广大用户日益增长的需要 为了解决这一问题 1986年美国国家科学基金会又提出建立横跨全美国的国家科学基金会网NSFNET 它的形成和发展 成了Internet的主干网 7 3 2IP地址 在TCP IP体系结构中 IP地址是一个非常重要的概念 所谓IP地址就是给每一个连接在Internet上的主机 包括路由器 分配一个在世界范围内唯一的32位二进制数组成的标志符 为了方便记忆 可以将组成IP地址的32位二进制数采用点分十进制法表示 即将32位二进制位分成四个字节 字节之间用小数点分开 IP地址表示方法IP地址采用分层结构 它由网络号和主机号两部分组成 IP地址的分类A类IP地址 在A类IP地址中 第一个字节表示网络号 后三个字节表示网络中的主机号 而且规定A类地址的第一位为 0 是该类IP地址的类别位 所以 A类IP地址最多只能表示126个网络号 也就是说Internet的网络地址空间允许有126个不同的A类网络 每个网络中最多有16777214个主机 A类IP地址适用于拥有大量主机的大型网络 A类IP地址 第一个字节的范围为0 127 B类IP地址 在B类IP地址中 前两个字节表示网络号 后两个字节表示网络中的主机号 而且规定第一个字节的前两位为 10 用来表示类别 所以 B类IP地址最多只能表示16384个网络号 每个网络中最多有65536个主机 B类IP地址适用于一些国际大公司与政府机构等 B类IP地址 第一个字节的范围为128 191 C类IP地址 在C类IP地址中 前三个字节表示网络号 后一个字节表示网络中的主机号 而且规定第一个字节的前两位为 110 用来表示类别 所以 C类IP地址最多只能表示2097152个网络号 每个网络中最多有254个主机 C类IP地址适用于一些小公司与普通的研究机构 C类IP地址 第一个字节的范围为192 223 D类IP地址是多址广播地址 不用来标识网络 E类IP地址是实验性地址 保留在今后使用 目前大量使用的是A类 7 3 3DNS域名系统 域名是一种层次型的命名法 并与网络的层次结构相对应 域名使用的合法字符包括字母 不分大小写 一般为小写形式 数字和连字符 但必须以字母和数字开头和结尾 整个域名的总长度不得超过255个字符 如 都是合法的域名 COM 商业机构等盈利性组织 EDU 教育机构 学术组织和国家科研中心等 GOV 美国非军事性的政府机关 MIL 美国的军事组织 NET 网络信息中心 NIC 和网络操作中心 BIC 等 ORG 非盈利性组织 例如技术支持小组 计算机用户小组等 INT 国际组织 7 3 4Internet提供的服务 WWW服务WWW是WordWideWeb的缩写 中文名字为 万维网 或 环球信息网 它的功能强大 可以将文字 图像 声音等多种类型的信息展现在用户面前 WWW服务器称为Internet上应用最广泛的一种服务 它主要有以下几个特点 下面介绍一些常用的概念 超链接和HTMLWWW中的信息资源主要由Web文档 或称Web 为基本元素构成 这些Web页采用超文本的格式 即 可以含有指向其它Web页或其本身内部特定位置的超链接 可以将超链接简单的理解为指向其它Web页的 指针 超链接使用户可以以无序方式在各页面间进行 跳转 网页和主页在Internet上有无数的Web站点 每个站点包含着各种文档 这些文档称为Web页 网页 主页也称为首页 是Web站点中最重要的网页 十亿个网站的起点 通过主页 用户可大致了解到该站点的主要内容 并可以通过主页上的超链接访问到站点的其它网页 URL与资源定位每个网页都对应唯一的地址 那么这个地址就是该网页的URL UniformResourceLocation 也称为统一资源定位器 URL地址由传输协议和信息页所在服务器的主机地址以及网页所在的路径和文件名四部分组成 服务器主机地址可以用IP地址或域名表示 而传输协议大多为HTTP和FTP HTTP HypertextTransferProtocol 是超文本传输协议 它特别适用于交互式 超媒体 Hypermedia Web环境 FTP FileTransferProtocol 是文件传输协议 适合于在两台计算机之间传输文件 新浪网主页的URL是 IE浏览器要想在Internet的海洋中尽情遨游 我们必须借助于浏览器这类工具 它能把WWW服务器上的文档转换成网页供用户浏览 目前使用最广泛的Web浏览器的微软公司的InternetExplorer 简称IE IE的界面IE的启动与关闭浏览网页保存网页搜索引擎 设置浏览器更改标准按钮工具栏设置字符大小设置Internet选项 7 3 5Internet的应用 E Mail的应用电子邮件的基本知识电子邮件即E Mail ElectronicMail 是一种基于Internet的传统服务 也是使用最广泛的Internet服务之一 通过电子邮件可以发送信件 照片 贺卡 传真 语音信息 甚至可以用来下载软件 订阅电子刊物 与传统的邮政信件相比 有更方便 更高效 费用更廉价等优点 电子邮箱的申请和使用FTP的应用CuteFTPFlashFXP远程登录的应用 7 4计算机网络安全 7 4 1计算机网络安全的概念7 4 2计算机病毒7 4 3防火墙7 4 4网络安全法规7 4 5网络安全道德 7 4 1计算机网络安全的概念 概念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 不受偶然的或者恶意的原因而遭到破坏 更改 泄露 系统连续可靠正常地运行 使网络服务不中断 常见的网络安全技术常见的网络安全技术有 防火墙 身份验证 加密 数字签名 内容检查 7 4 2计算机病毒 计算机病毒的概念计算机病毒 是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或者毁坏数据 影响计算机使用 并能自我复制的一组计算机指令或者程序代码 计算机病毒的特点计算机病毒具有以下几个特点 寄生性传染性潜伏性隐蔽性不可预见性 计算机病毒的分类按照病毒链接方式分类源码型病毒嵌入型病毒外壳型病毒操作系统型病毒按照传播介质分类单机病毒网络病毒 按照破坏性质分类良性计算机病毒恶性计算机病毒按照病毒侵入的系统分类DOS系统下的病毒 Windows系统下的病毒 UNIX系统下的病毒 OS 2系统下的病毒 7 4 3防火墙 定义防火墙指的是有软件和硬件设备组合而成 在内部网和外部网之间 专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障 它是一种计算机硬件和软件的结合 保护内部网免受非法用户的侵入 防火墙主要由服务访问政策 验证工具 包过滤和应用网关4个部分组成 功能防火墙的功能是 防火墙