第二章 网络与通信技术

1 河南科技学院经管学院主讲人 胡艳春2020年4月6日 电子商务 2 第二章网络与通信技术 3 第一节数据通信基本概念 一 信息 数据和信号信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识 数据是把事件的某些属性规范化后的表现形式 它能被识别 也可以被描述 信号是数据的具体的物理表现 具有确定的物理描述 4 二 模拟和数字信号可以是模拟的也可以是数字的 数据可以是模拟的也可以是数字的 5 模拟是与连续相对应的 模拟数据是取某一区间的连续值 而模拟信号是一个连续变化的物理量 利用模拟信道进行数据通信比较方便 但传输过程中会受到干扰而失真 必须采用有效的差错控制技术 6 模拟信号 7 数字是与离散相对应的 数字数据取某一区间内有限个离散值 数字信号取几个不连续的物理状态来代表数字 由这些离散数字按不同的规则组成的离散数字序列就形成了数字数据 其离散数字的序列便是数字数据的代码 利用数字信号传输的数据 在受到一定限度内的干扰后是可以恢复的 8 数字信号 9 三 带宽的概念信号的带宽是指它的频谱宽度 理论上任意持续期有限的信号的频谱总是无限宽的 但在实际应用中 频谱宽度被认为是信号能量比较集中的那样一个频率范围 10 四 通信方式1 单工方式 Simplex 在这种方式中 信息固定地从一端 发送端 传送到另一端 接收端 11 单工通信方式 发射端 接收端 12 2 半双工方式 Half Duplex 在这种方式中 信息可以向二个相反方向传送 但不能同时进行 依据信息传送的方向 发送设备和接收设备交替地使用传输信道相连 13 半双工方式 14 3 全双工方式 在这种方式中 能同时在二个相反方向上传输信息 因此需要二个独立的通道 这二个独立的通道 可以采用二对线路来实现 也可以采用多路复用技术来实现 15 全双工方式 16 第二节计算机通信网 17 一 通信网和计算机通信网概述 通信网是由传输 交换 终端设施和信令 协议以及相应的运行支撑系统组成 它通过交换系统将众多的传输系统按一定的拓扑模式组合在一起 以实现在两个或更多的通信端点之间提供连接或非连接传输的通信体系 18 计算机通信网是将不同地理位置 具有独立功能的计算机 终端及各种附属设备 用通信链路连接起来 并使用一定的网络软件进行控制 实现通信过程的资源共享 从网络的拓朴结构可将网络分为集中式网络 分散式网络和分布式网络 从网络作用范围可将网络分为局域网 LAN 城域网 MAN 广域网 WAN 和全球网 GAN 19 网关 二 计算机网络体系结构及协议 20 TCP IP协议整体构架传统的OSI 开放式系统互连 参考模型 是一种通信协议 7层抽象的参考模型 其中每一层执行某一个特定任务 该模型的目的是使各种硬件在不同的层次上相互通信联系 OSI分为七层 其名字和功能分别如下 21 物理层 PhysicalLayer 主要功能为定义了网络的物理结构 传输的电磁标准 Bit流的编码及网络的时间原则 如分时复用及分频复用 决定了网络连接类型 端到端或多端连接 及物理拓扑结构 通俗地讲 这一层主要就是负责实际的信号传输 22 数据链路层 DataLinkLayer 在两个主机上建立数据链路连接 向物理层传输数据信号 并对信号进行处理使之无差错并合理的传输 23 网络层 NetworkLayer 主要负责路由 选择合适的路径 进行阻塞控制等功能 24 传输层 TransferLayer 最关键的一层 向用户提供可靠的端到端 End to End 服务 它屏蔽了下层的数据通信细节 让用户及应用程序不需要考虑实际的通信方法 25 会话层 SessionLayer 主要负责两个会话进程之间的通信 即两个会话层实体之间的信息交换 管理数据的交换 26 表示层 PresentationLayer 处理通信信号的表示方法 进行不同的格式之间的翻译 并负责数据的加密解密 数据的压缩与恢复 27 应用层 ApplicationLayer 保持应用程序之间建立连接所需要的数据记录 为用户服务 28 TCP IP协议并不完全符合OSI的七层抽象的参考模型 它采用了只有4层结构 每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求 29 应用层 应用程序间沟通的一层 如简单电子邮件传输协议 SMTP 文件传输协议 FTP 网络远程访问协议 Telnet 30 传输层 此层提供了节点间的数据传送服务 如传输控制协议 TCP 用户数据包协议 UDP TCP和UDP给数据包加入传输数据并把它传输到下一层中 这一层负责传送数据 并且确定数据已被送到达并接收 31 网络层 负责提供基本的数据封包传送功能 让每一块数据包都能到达目的主机 但不会检查确认是否被正确的接收 如网际协议 IP 32 网络接口层 对实际的网络媒体管理 定义如何使用实际网络 如Ethernet SerialLine等 来传送数据 33 TCP与UDP TCP将包排序并进行错误检查 同时实现虚电路间的连接 TCP数据包中包括序号和确认 所以未按照顺序收到的包可以被排序 而损坏的包可以被重新传输 UDP与TCP位于同一层 但不提供任何顺序或重新排序功能 因此 UDP不被应用于那些使用虚电路的面向连接服务 UDP主要用于那些面向查询 应答的服务 34 欺骗UDP包比欺骗TCP包更容易更简单 因为UDP没有建立初始化连接 也就是称为握手 因为在两个系统间没有虚电路 也就是说 与UDP相关的服务面临着更大的危险 35 协议优点缺点TCP传送稳定资料传送成功率高 速度比较慢 UDP传输量大迅速 不稳定容易遗失资料 36 三 网络互连技术 网间互连 跨网通信和共享资源对电子商务用户通信是一个重要问题 网络互连的空间位置 互连方式以及层次的选择 互连网的命名 地址以及路由方案的制定 互连网的流量和阻塞控制机制的设置 互连网的访问控制及信息安全的考虑 互连网的业务统计及计费方法 互连网的管理 包括初始化 性能测试 故障诊断与报告及隔离与处置等 37 互连网有同种网互连和异型网的互连 根据OSI参考模型的分层观点 互连分为物理层 链路层 网络层和运输层4个层次 与之对应的网络设备分别是中继器 Repeater 网桥 Bridge 路由器 Router 和网关 Gateway 38 网卡网卡是计算机与网络相连的接口电路 它的主要功能是 并行数据与串行数据的转化 网络信号的产生 数据包的装配和拆卸 数据的缓存及数据存取控制等 39 集线器 HUB 它的作用主要是将信号再生转发 使用集线器可以改善网络的管理和维护 提高网络的稳定性和可靠性 集线器一般分为独立式 交换式 智能式 堆叠式和SwitchHUB等几种 接口数是集线器的一个重要参数 它是指集线器所能连接的计算机数目 40 中继器 Repeater 主要作用是放大在传输介质上的传输信号 以便在网络上传输的更远 41 网桥 Bridge 它主要用于连接使用相同通信协议 传输介质和寻址方式的网络 可以将一个大网分成多个子网 均衡各网段的负荷 提高网络的性能 42 路由器 Router 其作用主要是连接局域网和广域网 它有判断网络地址和选者路径的功能 它的主要工作是为经过路由器的报文寻找一条最佳路径 并将数据传到目的站点 43 网关 Gateway 它用于不同的网络之间的连接 为网络提供协议转换 并将数据重新分组后传送 44 第三节Internet和www 45 一 Internet综述 1 Internet的特点 1 Internet是全球范围内的开放分布的互连网络 它使用TCP IP通信协议 具有信息传输的广域性和网络协议的开放性 2 Internet将通信系统 计算机和数据库等连接起来形成统一的网络 使各国的信息技术资源都相互地连在一起 共享丰富资源和各种信息服务 46 3 Internet的日益商业化和社会化 人们对Internet的信息安全越来越关注 要求也越来越高 47 2 Internet的起源和发展60年代 Internet的萌芽阶段 ARPA 70年代 TCP IP的出现 NCPTCP IP 80年代 Internet雏形的建立 NSF 90年代 高速发展时期 全球化 商业化 生活化 2000年 Internet进入千家万户 48 3 网络层次协议的集合组成网络的体系结构 Internet是由数百万台计算机和数千万个用户组成的跨越全球的互连网络 是一个世界范围的信息资源的大型集合体 Internet是一个基于TCP IP协议的网络 通过TCP IP协议 实现了不同级别 不同厂商 使用不同操作系统的计算机之间的通信 Internet是一个虚拟的社会或国家 它有自己的法律和道德 49 Internet的发展与应用 促进了社会网络化进程从ARPANet NSFNet Internet 50 4 组成Internet的五个关键部分 1 人2 信息资源3 计算机4 网络互连设备5 通信线路数字 模拟位 bit 字节 byte 带宽 Bandwidth bit s交换 电路交换 包交换 路由器 router 通信线路 51 5 Internet迅速发展和扩大的原因Internet所以在八十年代出现并立即获得迅速发展和扩大 以下几点可以算是主要原因 1 计算机网络通信技术 网络互联技术和信息工程技术的发展奠定了必要的技术基础 2 促进资源共享作为普遍的用户需求 成为一种强大的驱动力量 3 Internet在其建立和发展过程中 始终执行一种非常开放的策略 4 Internet在为人们提供计算机网络通信设施的同时 还为广大用户提供了非常友好的人人乐于接受的访问手段 52 6 中国Internet的发展 我国于1983年第一次与国外通过计算机和网络进行通信 从此拉开了中国Internet建设的帷幕 53 1983年 中国高能物理研究所通过商用电话线 与欧洲原子能质子物理实验室 CERN 直接建立了电子通信连接 实现了两个节点间电子邮件的传输 1986年 北京计算机应用技术研究所开始了与国际联网 建立中国学术网络 CANET 54 1989年 中国国家计算与网络设施 NCFC 高技术信息基础设施项目建设 1990年10月 CANET向InterNic申请注册了我国的最高域名 cn 从此 我国发出的电子邮件终于有了自己的域名 55 1992年 中科院网CASnet 清华大学校园网TUnet和北大校园网PUnet顺利建成 1993年 以高速光缆和路由器组成的NCFC主干网建成 它将三个院校互联起来 提供了方便快速的信息交流和学术访问 56 1993年2月 由国家计委投资 教育部主持的中国教育和科研计算机网络 CERNET 开始进入规划阶段 57 1994年 由邮电部投资建设的中国公用计算机互联网CHINANET开始启动 1996年该网经过联调测试后模拟开通 正式投入运行 58 7 Internet的功用 1 网络通信 E mail 电子邮件 为用户提供完善的电子邮件传递与管理服务 2 远程登录 远程登录使用的工具是Telnet 3 文件传输 FTP 文件传输协议 是Internet上最早使用的文件传输程序 4 网络信息服务 信息服务包含信息查询服务以及建立信息资源的服务 在Internet上开发了许多信息查询工具 例如WWW Gopher Archie WAIS 等等 59 所谓电子邮件 ElectronicMail 就是利用计算机网络交换的电子媒体信件 它是随计算机网络而出现的 依靠网络的通信手段实现普通邮件信息的传输 电子邮件具有如下特点 应用范围广泛通信性能优越通信手段简便 60 远程登录Telnet就是用户把本地计算机与远程计算机联结起来 然后使用远程计算机系统的资源或提供的其它服务 包括在本地计算机不能获得而从远程计算机上可以提供的其它Internet服务 这样 用户不必局限在固定的地点和特定的计算机上工作 通过网络随时可以使用任何地方的任何计算机 61 FTP文件的传输过程 是用户通过客户机和服务器进行 请求 服务 的会话过程 会话采用的协议就是FTP协议 它的主要功能如下 1 对远程客户机发出的 联接 与 关闭 请求作出响应 建立客户机与服务器之间的联结以及解除联结 2 支持开放性公用访问 3 支持对FTP文件库的管理及应用 4 支持以不同方式 如FTP命令方式 Email方式 和对不同类型文件 如ASCII文件 图形和图象文件 音响文件 其它二进制文件 各种压缩形式文件 的远程传输 5 提供用户 求助 Help 信息 6 支持文件打印 7 出错处理 信息显示 系统保护 62 Internet漫游服务 WWW服务 现在大家使用的最多应该是WWW服务 它同其它Internet程序的最大区别就是它的界面对我们有很大的吸引力 通过WWW服务 只要用鼠标单击一下 就可以到达世界上任何一个有网络 可以登陆Internet的地方 由于WWW服务使用的是超文本链接 所以可以很方便的从一个信息页转换到另一个信息页 它不仅能查看文字 还可以欣赏图片 音乐 动画 63 简单邮件传输协议 SMTP SMTP是TCP IP协议一族的一名成员 这种协议认为你的主机是永远连接在Internet上的 而且 认为你在网络上的主机是可以在任何时候都被访问的 它适用于永远连接在Internet的主机 但是无法使用通过SLIP PPP连接的用户接收电子邮件 解决这个问题的办法是在邮件主机上同时运行SMTP和POP协议的程序 SMTP负责邮件的发送和在邮件主机上的分拣和存储 POP协议负责将邮件通过SLIP PPP连接传送到用户的主机上 64 信息服务 Gopher Gopher最早出现在1991年 它其实是第一个操作简便 使用广泛的从Internet服务器上获取信息的客户应用程序 除了操作简单外 它的另一个特点是速度快 Gopher运行时 将显示一个交互式的供用户选择的菜单 菜单中的选项由简单的短句组成 每个短句通常指向另一个菜单 并最终指向有用的文件 Gopher是帮助用户在Internet信息海洋中搜索有用信息的导航器 用户只要关心浏览的内容 而不必关心具体的服务器 所以没多少人知道或者了解这个服务 没去看协议的人一般都不会发现有这样的服务的存在 65 文件检索服务 Archie 它是一种从整个Internet上匿名FTP服务器获取文件的服务 其完全依赖于匿名FTP系统的管理员 他们将站点对全世界的Archie服务器进行了注册 Archie仅通过文件名进行检索 这个服务也比较少见 比如天网的文件搜索 66 其它信息服务 邮件列表 MailingList 新闻组 NewsGroup 远程会议 NetMeeting 电子公告板系统 BBS 67 二 WWW WorldWideWeb 技术1 什么是WWWWWW World Wide Web 可以意译为 环球网 或音译为 万维网 用户面对的是一个读取信息的名为 浏览器 Browser 的软件 查询信息采用一种 一点即得 justclickonit 的方式 WWW系统允许超文本指针所指向的目标信息源不仅限于事先由文字写成的文件 而且可以是其它媒体 如图片 讲话 音乐和录象等等 WWW是电子商务最前沿最直接的应用手段 68 2 如何使用WWW系统WWW系统采用客户 服务器 Client Server 的工作方式 WWW的客户程序和服务器程序之间通过超文本传输协议HTTP HyperTextTransferProtocol 进行通信 为了能使客户程序找到位于Internet范围内的某种信息资源 WWW系统使用统一资源定位器URL UniformResourceLocator 这样一种定义地址的标准 客户程序就是凭借URL找到相应的服务器并与之建立联系和获得信息的 服务器提供的信息一般是用名为超文本标签语言HTML HyperTextMarkupLanguage 写成的信息文件 69 客户机 服务器 Web协议 Web是Internet上可以访问的浏览器 服务器 文件和服务的结合 客户机 1 帮助用户制作一个请求 2 将请求发送到某个服务器 3 把请求所得的结果报告给用户 服务器 1 接收请求 2 请求的合法性检查 3 针对请求获取并制作数据 4 把信息发送给提出请求的计算机 70 IP地址和域名IP地址 Internet的地址是指并入Internet的结点计算机的IP地址 IP地址占用四个字节 32位 可用四组十进数字表示 每组数字取值范围为0 255 一组数字与另一组数字之间用圆点 作为分隔符 如 210 43 32 3是河南科技学院的地址 这是一个分配在世界范围内唯一的32位地址 71 IP地址由两部分组成 即网络号 NetID 和主机号 HostID 网络号标识的是Internet上的一个子网 而主机号标识的是子网中的某台主机 网际地址分解成两个域后 带来了一个重要的优点 IP数据包从网际上的一个网络到达另一个网络时 选择路径可以基于网络而不是主机 在大型的网际中 这一优势特别明显 因为路由表中只存储网络信息而不是主机信息 这样可以大大简化路由表 72 IP地址根据网络号和主机号的数量而分为A B C 五类 73 A类IP地址 用7位来标识网络号 24位标识主机号 最前面一位为 0 即A类地址的第一段取值介于1 126之间 A类地址通常为大型网络而提供 全世界总共只有126个只可能的A类网络 每个A类网络最多可以连接16777214台主机 74 B类IP地址 用14位来标识网络号 16位标识主机号 前面两位是 10 B类地址的第一段取值介于128 191之间 第一段和第二段合在一起表示网络号 B类地址适用于中等规模的网络 全世界大约有16000个B类网络 每个B类网络最多可以连接65534台主机 75 C类IP地址 用21位来标识网络号 8位标识主机号 前面三位是 110 C类地址的第一段取值介于192 223之间 第一段 第二段 第三段合在一起表示网络号 最后一段标识网络上的主机号 C类地址适用于校园网等小型网络 每个C类网络最多可以有254台主机 76 A类地址适合于网络较少而节点较多的情况 网络数为128 每一网络的节点数为1千6百万个 B类地址适合于网络数和节点数适中的情况 网络数为16000个 每一网络的节点数为64000个 C类地址适合于网络数较多而节点较少的情况 网络数为2百万个 每个网络的节点数为256个 77 如何识别IP地址类别 根据IP地址的第一字节值业判数 1 126 1 x y z 126 x y z A类128 191 128 x y z 191 x y z B类192 223 192 x y z 223 x y z C类 78 所有的IP地址都由国际组织NIC NetworkInformationCenter 负责统一分配 目前全世界共有三个这样的网络信息中心 InterNIC 负责美国及其他地区 ENIC 负责欧洲地区 APNIC 负责亚太地区 79 域名 任何一台连接到Internet的主机 都有一个唯一的层次结构 即域名 如 WWW HVTTC EDU CN就是上述站点的域名 为了使IP地址便于用户使用 同时也易于维护和管理 Internet建立了所谓的域名管理系统DNS D