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文档简介
第六章 因特网基础与简单应用,6.1 计算机网络基本概念6.1.1 计算机网络的定义计算机网络就是把地理上分散的,两台以上独立的计算机,通过通信设备和线路连接起来,以功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统,是现代计算机技术与通信技术相结合的产物。6.1.2 计算机网络的形成和发展计算机网络的发展大致可以分为4个阶段: (1)远程终端联机阶段。 (2)计算机网络阶段。 (3)计算机网络互联阶段。 (4)信息高速公路阶段。6.1.3 计算机网络的组成计算机网络首先是一个通信网络,计算机之间通过通信设备进行数字通信,在此基础上个计算机通过网络软件共享其它计算机上的硬件资源,软件资源和数据资源,既可以把计算机网络分成资源子网和通信子网两部分:资源子网主要包括联网的计算机,终端,外部设备,网络协议及网络软件等;通信子网是把各站点互相连接起来的数据通信系统,主要包括通信线路(即传输介质),网络连接设备(如通信控制处理器),网络协议和通信控制软件等,二者的主要任务分别是:资源子网的主要任务是:收集,存储和处理信息,为用户提供网络服务和资源共享功能等,通信子网的主要任务是:连接网络上的各种计算机,来完成数据的传输,交换和通信处理。,第六章 因特网基础与简单应用,6.1.4 计算机网络的分类计算机网络的分类标准很多,主要有,1,根据网络传输信息所采用的物理信道分类,包括有线传输介质网络,及所谓的有线网络(传输介质主要是双绞线,同轴电缆和光纤等), 无限传输介质网络,及所谓的无线网络(传输介质主要是无线电波,微波,红外线和激光等)2,根据网络的使用范围分类,主要有公用网专用网 3,根据网络的物理分布连接形状(或拓扑结构)分类 ,主要有星形环形总线型数形完全连接网交叉环形王不规则形状连接网4,根据网络的覆盖范围分类,主要有局域网(LAN)广域网(WAN)城域网(MAN),1,按覆盖范围分类在各种计算机网络分类方法中,按照网络覆盖范围(距离)进行分类是最常用的分类方法,它也反映了网络的发展过程: 网络的发展就是从一个房间,一幢大楼逐渐发展到几个房间,几个大楼,再到几个地区,几个国家间的过程, 主要有1)局域网局域网(Local Area Network ,LAN) ,是指在一个叫小地理范围内的各种计算机网络设备相互连接在一起的通信网络。局域网的特点:1,局域网分布于比较小的范围内:因为采用了不同传输能力的传输媒介,因此,局域网的传输距离也不同,最大距离一般不超过10km.2,局域网往往用于某一群体,如一个公司,一个单位,某一幢楼和某一学校等;3,传输速率快(1001000Mbps),误码率低4,保密性强5,局域网成本低,管理相对简单并且使用灵活。局域网由硬件部分与软件部分组成,a,硬件部分的组成如下:(1)网络服务器: 网络服务器(实际上就是一台高性能的计算机)是网络的核心,用于实现网络的资源管理,数据通信及其它各项功能,一个网络可能有不止一台服务器,但文件服务器是最基本的,也是必须的。(2)网络工作站: 网络工作站是连在网络上的用户计算机(是网络的支线),用户通过工作站进行网络操作。,第六章 因特网基础与简单应用,(3)网络适配器: 网络适配器又称网卡, 其主要功能是将服务器和工作站连接到传输介质上,并进行电信号的匹配及实现数据传输; 其基本功能包括基本数据转换,信息包的装配及拆装,网络存取控制,数据缓存,生成网络信号。(4)传输介质 局域网中常用的是有线介质,包括双绞线,同轴电缆和光缆等。软件部分组成如下:(1)网络操作系统:用于管理网络上所有的软/硬件资源,使其能协调有效工作。 目前,国内常用的网络粗澳作系统有Netware 和Windows NT等。(2)网络数据库管理系统: 用于实现网络系统的数据处理操作。(3)网络应用软件 网络应用软件是根据用户的需要而配制或开发的程序。2)广域网 广域网(Wide Area Network,WAN) ,也称为远程网络,是一种长距离的数据通信网络,实现了更大范围的资源共享(广域网可能覆盖一个城市,整个国家,甚至可能是洲际的)。 广域网上的数据通信要比局域网复杂,成本高,而且数据传输较慢。 广域网是网络的公共部分,在我国广域网一般为电信部门所有。 一般拨ISDN和ADSL接入因特网,实际上就是接入广域网。 目前的广域网具有益下四个特点:1, 适应大容量与突发性通信的要求,,第六章 因特网基础与简单应用,2,适应综合业务服务的要求,3, 具有开放的设备接口与规范化的协议,4, 提供完善的通信服务于网络管理。3)城域网 城域网也成为都市网,其范围一般局限在一座城市之内,从几千米到几十千米不等,传输速率一般在50Mbps左右( 城域网的速度比广域网快,符合宽带趋势,现在发展很快),一般需要高速通信的公司或单位都使其用户。2,按拓扑结构分类计算机网络的拓扑结构指的是计算机网络硬件系统的连接形式,其一般分为总线型,环形,星形,数型和混合型等类型。1)总线型结构 该结构中,网络上的各台计算机和各个工作站均通过一根总线相连,信息可沿两个不同的方向由一个站点传向另一个站点,这种结构的优点是系统可靠性较高,结构简单,成本低。 这种结构是目前局域网中普遍采用的形式。总线相结构的主要特点如下:a,一个节点发出的信息,其它各个节点都可以收到,b,使用的电缆比较少,节点的安装和拆卸相当方便,c,由于所有节点都使用总线传输信息,数据量很大时有可能造成传输阻塞,而且一旦总线出现故障,整个网络就不能使用了。,第六章 因特网基础与简单应用,2)星形结构该结构是将网络中每个站点都通过连线(如电缆)与主控机相连,相邻之间的通信都通过主控机进行,其特点如下:a, 由于每个站点都是和主控机相连,任何两个节点之间的通信都要通过主控机进行,这对主控机的可靠性有很高要求,主控机一旦出现问题,整个网络就会瘫痪,而如果某一个节点和主控机之间的连接出现问题,不会影响主控机和其它节点之间的通信。b, 结构简单, c, 增加工作站点容易3)环形结构 该结构也是通过总线把网络中各个节点连接起来,与总线型结构不同之处在于环形结构中的总线两端是连接在一起的(总线型则是一端连接),网罗众个节点连接到一个闭合的环路上,信息沿环形线路单向传输,由目的站点接受。 环形网适合那些数据不需要在中心主控机上集中处理,而主要在各自站点进行处理的情况。 黄形结构的特点: 优点是结构简单,成本低, 缺点是环中任意一点的故障都会引起网络瘫痪,可靠性低。 4)树形结构 树形拓扑结构可以看成是星形拓扑的扩展,在树形拓扑结构中,节点按层次进行连接,信息交换主要在上,下节点之间进行,相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小。 树形拓扑网络是用于汇集信息的应用要求。 5)混合型结构,第六章 因特网基础与简单应用,混合型结构是将多种网络拓扑结构连接在一起形成的网络结构,主要是为了兼容各种不同拓扑结构的网络。6.5.1 计算机网络的功能计算机网络具有数据传输,资源共享,分布式处理,集中管理和综合信息服务等功能。其中最重要的是数据通信和资源共享。1,数据传输(快速通信)这是计算机网络最基本的功能,主要完成计算机网络中各个节点之间的系统通信,实现计算机和用户之间的相互通信和交流。 该功能使得网络上不同的计算机可以传送电子邮件,发布新闻信息,进行电子购物,电子贸易,远程电子教育等。2,共享资源这是计算机网络的一个重要功能,所谓的资源是指构成系统的所有要素,包括软件与硬件资源,数据与信息资源,如计算处理能力,大容量磁盘,高速打印机,绘图仪,通信线路,数据库,文件和其它计算机上的相关信息。 由于受经济和其它因素的制约,这些资源并非(也不可能)所有用户都能独立拥有,所以网络上的计算机除了需要使用自身的资源外,还需要共享网络上的资源,这样既可以增强网络上计算机的处理能力,也可以提高计算机软/硬件的利用率。 比如,办公室里的打印机通过网络可以让几台计算机共用。3,分布式处理一项复杂的任务可以划分成许多部分,由网络上的计算机分别承担其中的一个子任务,共同运作,完成,以提高整个系统的效率,这就是分布式处理模式,而计算机网络使分布式处理成为可能。4,集中管理,第六章 因特网基础与简单应用,可以通过计算机网络将分布于各地的计算机上的信息,传送到服务器上集中管理,实现计算机资源分散,而管理集中,例如,银行网络管理系统。6.1.6 计算机网络体系结构的基本概念1,网络协议网络协议就是使计算机网络中的各种组成要素(包括软件与硬件资源,数据与信息资源等 )能够协同工作以达到实现信息交换和资源共享的目的所必须遵循的某种互相都能接受的规则,标准或约定。网络协议的3要素:语法,语义和同步。(1)语法(Syntax): 规定通信双方“如何讲”,确定数据与控制信息的结构,格式,信号电平等,一般以二进制形式表示。(2)语义(Semantics) 规定通信双方“讲什么”,确定协议元素的种类,即需要发出何种控制信息,完成何种动作及做出何种应答。(3)同步(Timing) 包括速度匹配和排序等,及事件实现顺序的详细说明。2,层次结构网络协议分层结构的思想是用一个模块(所构成)的集合来完成不同的通信功能,以简化设计的复杂性。大多数的网络都按照层或级的方式来组织,每一层妄称特定的功能,每一层都建立在它的下层之上。,第六章 因特网基础与简单应用,各层之间相互独立,复杂程度下降,层次结构的优点如下,(1)结构上可分隔开: 各层都可以采用最合适的技术来实现,(2)易于实现和维护: 系统已被分解为若干个相对独立的子系统。(3)灵活性好: 一层发生变化其它各层不受影响,(4)能促进标准化工作: 每一层的功能及所提供的服务都有精确地说明。3,层间接口 接口是系统科学的一个重要概念。任何一个结构化的系统设计,在划分模块的同时,必须规定每个模块与系统中其它模块的接口关系。在设计计算机网络系统的过程中,要对其进行分层就必须准确定义系统中相邻层之间的接口关系。4,计算机网络体系结构 计算机网络各层,对等进程通信的协议的集合称为计算机网络的体系结构(architecture),它是计算机网络及其部件所应完成功能的比较精确的定义,从功能的角度描述计算机网络的结构。 体系结构只定义网络及其部件通过协议应当完成的功能,不定义协议的实现细节和各层协议之间的接口关系。,第六章 因特网基础与简单应用,网络体系结构的功能有:(1)连接源节点和目的节点的物理传输线路,可以经过中间节点,(2)每条线路两端的节点应当进行二进制通信,(3)保证无差错的信息传送, (4)多个用户共享一条物理线路,(5)路由选择。6.1.7 ISO/OSI参考模型计算机网络是由多种计算机和各类终端通过通信线路互相连接起来所组成的一个复杂系统,为了把复杂的计算机网络简单化,标准化,1984年国际标准化组织(ISO)公布了“开放系统互连”参考模型(OpensyStem Interconnection),简称OSI模型,该模型从逻辑上把网络划分成7层,由下至上分别为:(1)物理层,规定了接口的电气和机械特性参数,形成物理通路,(2)数据链路层,控制二进制数据流量,并实现差错控制,(3)网络层,控制通信路由的选择,(4)传输层,实现端点之间数据的可靠传输,(5)会话层,实现不同进程之间的通信控制,(6)表示层,实现不同数据格式的转换,(7)应用层,提供用户端的服务。OSI模型中的各层相互独立,每一层只完成有限的功能,他们既为上一层提供服务,又接手下一层对他的服务,其中,上3层面向应用,下4层完成传输服务,最底层为物理层,定义了各种连接规范,是面向传输介质的接口;最上层为应用层,直接为用户提供服务,网络中的应用软件在此曾进行。,第六章 因特网基础与简单应用,OSI协议模型适用于任何模型的计算机网络,并且能使不同的网络系统互连。6.1.8 TCP/IP 协议TCP/IP是用于计算机通信的一组协议,广泛应用于局域网和广域网中,目前已成为国际标准。 TCP和IP是这组协议中最重要的两个核心协议。1,IPIP(Internet Protocol)位于网间层。主要功能是将不同格式的物理地址转换为统一的IP地址,将不同格式的帧转换为“IP数据报”,向TCP所在的传输层提供IP数据报,实现无连接数据报传送,另一功能是数据报的路由选择,简单地说,路由选择就是在网上从一端点到另一端点的传输路径的选择,将数据从一地传输到另一地。2,TCPTCP(Transmission Control Protocol )位于传输层。TCP用于向应用层提供面向连接的服务,确保网上所发送的数据报可以完整地接受一旦数据报丢失或破坏,则由TCP负责将被丢失或破坏的数据报重新传输一次,实现数据的可靠性传输。 对于internet来说,TCP与IP两个协议缺一不可,只有两者协同工作,才能实现正确可靠而又高效的数据通信。TCP/IP 由网络接口层,网际层,传输层,应用层4个层次组成,其中网络接口层是最底层,包括各种硬件协议,面向硬件;应用层面向用户,提供一组常用的应用程序,如电子邮件,文件传输等,,第六章 因特网基础与简单应用,各层的功能如下:1)应用层应用层处在分层模型的最高层,用户通过调用应用程序(应用程序负责发送和接收数据,每个应用程序可以选择所需要的传输服务类型,并把数据按照传输层的要求组织好,再向下层传送,包括独立的报文序列和连续字节流两种类型)来访问TCP/IP互联网络,以享受网络上提供的各种服务。2)传输层传输层的基本任务是提供应用程序之间(端-端)的通信服务,传输层既要系统的管理数据信息的流动,又要提供可靠的传输服务,以确保数据准确而有序地到达目的地。为了达到这个目的,传输层协议软件需要进行协商,让接受方回送确认信息及让发送方重发丢失的分组。在传输层与互连层之间传递的对象是传输层分组。3)互连层互连层,也称网际层,又称IP层,主要用于处理机器之间的通信问题。他接受传输层的请求,传送某个具有目的地址信息的分组。4)主机-网络层主机-网络层,也称网络接口层,处于TCP/IP层之下。他的功能是负责接收IP数据报,并把数据报通过选定的网络发送出去。该层包含设备驱动程序,也可能是一个复杂的是用自己的数据链路协议的子系统。,第六章 因特网基础与简单应用,6.2 计算机通信的简单概念6.2.1 数据通信的概念计算机通信是将一台计算机产生的数据和信息通过通信信道传给其他的计算机,包括数字通信和模拟通信两种方式:模拟通信系统信号频谱比较窄,抗干扰性差;数字通信系统抗干扰性强,数字通信一般应用在局域网和广域网中,模拟通信主要用在广域网中。数据在通信线路上传输是有方向的根据数据在某一时间信息的传输方向和特点,线路通信方式可分为以下3种:(1)单工通信:传送的信息始终在一个方向上的通信,(2)双工通信:半双工通信:通信信道的每一端可以是发送端,也可以是接受端,但在同一时刻信息只能有一个传输方向, 全双工通信:可以双向通信。6.2.2 数据通信的一些基本概念1,信道信道,是传输信息的通道,简称信道。 信道有物理信道和逻辑信道之分:物理信道是指用来传输数据和信号的物理通路,它由传输介质(计算机网络中常用的传输介质包括双绞线,同轴电缆,光缆和无线电波等)和相关的通信设备组成;逻辑信道是指两个节点之间在通信协议中对等层之间的一种连接,是一种逻辑上的“连接”。对于物理信道,又有如下知识需要掌握:,第六章 因特网基础与简单应用,根据传输介质的不同,无力信道可分为有线信道(如电话线,双绞线,同轴电缆和光缆等),无线信道和卫星信道。 根据信道中传输的信号类型来分,则物理信道又可划分为模拟信道:传输的是模拟信号,如调幅或调频波,数字信道:直接传输二进制脉冲信号。2, 数字信号和模拟信号通信是为了传输数据,数据是数字化后的信息形式。 信号分为:数字信号:是一种离散的脉冲序列,通常用一个脉冲表示一位二进制数,现在计算机内部处理的信号都是数字信号;模拟信号:是一种连续变化的信号,可以用连续的电波来表示,例如,电话里的语音信号和传统的广播电视信号等。3,调制与解调普通电话线是针对话音通话而设计的模拟信道,主要适用于模拟信号的传输,如果要在模拟信道上传输数字信号,就必须在信道两端分别安装调制解调器,用数字脉冲信号对模拟信号进行调制和解调。调制解调器,是将调制和解调两种功能结合在一起的设备,调制,即是在发送端,将数字脉冲信号转换成能在模拟信道上传输的模拟信号的过程; 解调:即是在接受端,将模拟信号还原成数字脉冲信号的反过程。4,带宽与数据传输速率模拟信道中,以带宽表示信道传输信息的能力,即通信信道允许通过信号频率的范围,体现为传输信道的最高频率和最低频率之差,单位是赫兹(Hz),例如,标准电话话路,第六章 因特网基础与简单应用,的带宽为3003400Hz(3100Hz),理想情况下为2400Hz;数字信道中,用数据传输速率(比特率)表示信道传输能力,即单位时间内传送比特的位数,单位是位/秒(bit/s或bps ),例如,调制解调器的传输速率为5Kbps.研究证明,通信信道的最大传输率与信道带宽之间存在着明确的关系,所以在网络技术中“带宽”与“速率”几乎成了同义词。 带宽与数据传输速率是通信系统的主要技术指标之一。5,误码率它是指二进制码元在传输系统中传错的概率,用传错的二进制码元数/所传码元的总数来表示。在计算机网络系统中,一般要求误码率低于10-6(百万分之一)。6,通信协议在通信中双方必须遵守一定的规则才能实现,这些规则称为通信协议:(1)使用不同协议的计算机要进行通信,必须经过中间协议转换设备的转换,才能实现通信。(2)不同的网络采用的通信协议一般不同,例如在局域网中使用CSMA/CD协议,广域网中使用X.25协议, 因特网中使用TCP/IP等。,第六章 因特网基础与简单应用,6.2.3 主要的数据交换技术1,线路交换当用户之间要传输数据时,交换中心在用户之间建立一条暂时的数据电路,电路接通后,用户双方便可传输数据,并一直占用到传输完毕拆除电路为止。特点:电路交换引入的时延很小,而且交换机对数据不加处理,因而适合传输实时性强和批量大的数据。2,报文交换一般都是利用计算机实现的。发信端用户首先把要发送的数据变成电文,连同收信地址等辅助数据一起发往本地交换中心,在那里把它们完整的存储起来并做适当处理,当本地交换中心的数出口有空时,就将电文转发到下一个交换中心,最后由收信短的交换中心将电文传递到用户。电文交换的优点是:(1)传输可靠性高:它可以有效地采用差错效验和冲发技术。(2)线路利用率高:它可以把多条低速电路集中成高速电路传输,并且可以使多个用户共享一个信道。(3)使用灵活:它可以进行代码变换,速率变换等预处理工作,因而它能在类型,速率,规程不同的终端之间传输数据。电文交换的缺点是:电文交换不适合于会话型和实时性要求较高的业务。一般电文交换要按传输数据的重要和紧迫程度,分成不同的优先等级加以传输。,第六章 因特网基础与简单应用,3,分组交换把数据分割成若干个长度较短(一般不超过128个字符)的分组,每个分组内除数据信息外还包括控制信息,他们在交换机内作为一个整体进行交换,每个分组在交换网内的传输路径不同,分组交换也采用存储转发技术,并进行差错检验,重发,返送响应等操作,最后收信端把接受的全部分组按顺序重新组合成数据。与电文交换相比,分组交换的优点是:(1)在电文交换中,总的传输时延是每个节点上接受与转发整个电文时延的总合,而在分组交换中,某个分组发送给一个节点后,就可以接着发送下一个分组,这样总的时延就减小。(2)每个节点所需要的缓存器容量减少,这有利于提高节点存储资源的利用率,(3)传输有差错时,只要重发一个或若干个分组,不必重发整个电文,这样可以提高传输效率。 分组交换的缺点是每个分组要附加一些控制信息,这会使传输效率降低,尤以长电文为甚。一般分组交换提供虚电路和数据报两种基本业务。6.2.4 多路复用技术多路复用技术是把多个低信道组合成一个高速信道的技术,它可以有效地提高数据链路的利用率,从而使得一条高速的主干链路同时为多条低速的接入链路提供服务,也就是使得网络干线可以同时运载大量的语音和数据传输。常见的多路复用技术包括频分多路复用(FDM)时分多路复用(TDM) 波分多路复用(WDM),第六章 因特网基础与简单应用,码分多路复用(CDMA)时分多路复用又包括同步时分复用和统计时分复用,频分多路复用的基本原理是在一条通信线路上设置多个信道,每路信道的信号以不同的载波频率进行调制,各路信道的载波频率互不重叠,这样一条通信线路就可以同时传输多路信号。时分多路复用是以信道传输时间作为分割对象,通过多个信道分配互不重叠的时间片的方法来实现,因此时分多路复用更适合用于数字信号的传输。他又可分为同步时分多路复用和统计时分多路复用。6.2.5传输介质的主要类型及其特点局域网中常用的是有线介质,包括双绞线,同轴电缆和光缆等。 1,双绞线将一对以上的双绞线封装在一个绝缘外套中,为了降低信号的干扰程度,电缆中的每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而成,也因此把它称为双绞线。双绞线分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP).2,同轴电缆由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成,内导线和圆柱导体及外界之间用绝缘材料隔开。按直径的不同,可分为粗缆和细缆两种:)粗缆粗缆传输距离长,性能好但成本高,网络安装,维护困难,一般用于大型局域网的干线,连接时两端需终接器。,第六章 因特网基础与简单应用,特点:()粗缆与外部收发器相连,()收发器与网卡之间用电缆相连,()网卡必须有接口(针型接口):每段500米,100个用户,个中继器可达500米,收发器之间最短.5米,收发器电缆最长50米。2)细缆细缆安装较容易,造价较低,但日常维护不方便,一旦一个用户出故障,便会影响其它用户的正常工作。(1)细缆与BNC网卡相连,两端装50 欧的终端电阻;(2)用T型头,T型头之间长度最短0.5米, (3)细缆网络每段干线长度最长为185米,每段干线最多接入30个用户,如采用4个中继器连接5个网段,网络最大距离可达925米。3.光缆光缆是由一组光导纤维组成的用来传播光束的,细小而柔韧的传输介质。应用光学原理,由光发送机产生光束,将电信号变为光信号,再把光信号导入光纤在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号,并把它变为电信号,经解码后在处理。特点:与其它传输介质比较,光纤的电磁绝缘性能好,信号衰小,频带宽,传输速度快,传输距离大 。 主要用于要求传输距离较长,布线条件特殊的主干网连接。4,无线通信介质输线系统除同轴电缆,双绞线和光纤外,还有一种手段是根本不使用导线,这就是无线电通信,无线电通信利用电磁波或光波来传输信息,利用它不用敷设缆线就可以把网络连接起来。,第六章 因特网基础与简单应用,无线电通信包括两个独特的网络:移动网络和无线LAN网络:利用移动网,机器可以通过蜂窝式通信系统连接起来,该通信系统由无线电通信部门提供,利用LAN网络,激起可以通过发射机和接收机连接起来。6.2.6 调制解调器和网卡的介绍1,调制解调器调制解调器是PC通过电话线接入因特网的必备设备,它具有调制和解调两种功能。调制解调器分为外置和内置两种:外置调制解调器是在计算机机箱之外使用的,一端用电缆连接在计算机上,另一端与电话插口连接,其优点是便于从一台设备移到另一台上去;内置调制解调器是一块电路板,插在计算机或终端内部,价格比外置调制解调器便宜,但是,但是一旦插入机器就不易移动了。2,网卡网络接口卡(简称网卡),是构成网络必需的基本设备,用于将计算机和通信电缆连接在一起,它是一块插件板,使用时插到计算机的扩展槽中。网卡负责执行网络协议,实现物理层信号的转换等功能。,第六章 因特网基础与简单应用,6.3 英特网(Internet的基础知识)6.3.1 因特网概述Internet ,即国际计算机互联网,又称国际计算机信息资源网,它是位于世界各地,并且彼此相互通信的一个大型计算机网络。Internet能将不同的网络互联起来,构成一个统一的整体,所以较准确的解释为“Internet是网络的网络”,它将各种各样的网络联系在一起,而不论其网络规模的大小,主机数量的多少,地理位置的异同。Internet 始于1968年美国国防部高级研究计划局(ARPA)提出并赞助的阿帕网(ARPANET)计划,我国于1994年4月正式接入因特网。到1996年初,中国的Internet已形成了中国科技网(CSTNET),中国教育和科研计算机网(CERNET),中国公用计算机互联网(CHINANET),中国金桥网(CHINAGBN) 中国联通网5个具有与国际直接相连的主干网。前两个网络主要面向科研和教育机构,后3个网络向社会提供Internet服务,以经营为目的,是属于商业性的。目前,因特网正以惊人的速度发展,已覆盖五大洲的160多个国家的数百万个网点,网上提供了丰富的资源,如软件下载,数据信息,电话,广播,出版,商业交易,视频会议及视频节目点播等各方面的服务。,第六章 因特网基础与简单应用,6.3.2 IP地址和域名系统1,IP地址Internet上连接了数以百计的计算机与服务器,他们并不是处于混乱无序的状态,而是都被赋予唯一的一个编码作为地址,简称为IP地址。为了保证IP地址可以覆盖网上的所有节点,IP地址的地址空间应当足够大,目前的IP地址(IPv4,IP的第四个版本)由32个二进制位表示,并且,每8个二进制位为一个位组(1字节),整个IP地址空间占4个字节,分别表示主机所在的网络(即网络标识或网络号),以及主机在该网络中的标识(即主机标识或主机号),即IP地址(32位)=网络号+主机号显然,处于同一个网络的各个主机,其网络号是相同的。IP地址是由Internet网络中心统一分配的。IP地址采取层次结构,按逻辑网络结构进行划分。IP地址由32位二进制数组成,但为了用户的理解和记忆,它采用了点分十进制标记法,即将4字节的二进制数值转换成4个十进制数值,每个数值小于等于255(因八字节的二进制最大值为(11111111)2 ,而(11111111)2=(255)10)数值中间用“.”隔开,表示成X.X.X.X的形式,如,3(192)10=(11000000)10,前3个比特值是“110”,为C类地址。按照IP地址的逻辑层次来分,IP地址可以分为A,B,C,D,E5类,A类IP地址用于大型网络,B类IP地址用于中型网络,C类IP地址用于小规模网络,D类IP地址用于多目的地址发送,E类IP地址则保留为今后使用。1)A类地址A类地址的网络标识占1字节,网络中的主机标识占3字节。A类地址的特点是网络标识的第一比特取值必须为“0”。,第六章 因特网基础与简单应用,A类地址允许:有126个网络(因(01111111)2=(127)10,在减去00000000,就剩126个),每个网络大约允许有1670万台主机(具体数量为(11111111 11111111 11111111)2=(16777215)10,去掉全零数值,为(16777214)10),通常分配给拥有大量主机的网络,如主干网。2)B类地址B类地址的网络标识占2字节,网络中的主机标识占2字节。B类地址的特点是网络标识的前两位比特取值必须为“10”。 B类地址允许:有16384个网络(因(111111 11111111)2=(16383)10 ,在加上1111111 11111111,为16384个网络),每个网络允许有65533台主机(11111111 11111111)2=(65533)10),适用于节点比较多的网络。3)C类地址C类地址的网络标识占3个字节,网络中的主机标识占1字节。C类地址的特点是网络标识的前3个比特取值必须为“110”。 具有C类地址的网络允许:有2097151个网络(11111 11111111 11111111)2=(2097151)10,在加上111111 11111111 11111111,为2097152个),有254台主机(因(11111111)2=(255)10去掉全零数值,为254个) 。 适用于节点比较少的网络,如校园网。4)D类地址用于多址投递系统。,第六章 因特网基础与简单应用,2.域名互联网使用IP地址来标识网络中的每台主机, 但是IP地址并不适合人来的记忆,人们也不习惯采用IP地址的通信,因此,互联网中提供了一套有助于记忆的符号名-域名,域名的实质就是用一组具有助记功能的英文字母代替的IP地址。顾名思义,域表示了一个区域,或者范围,域内可以容纳许多主机,因此,并非每一台接入因特网的主机都必须具有一个域名地址,但是每一台主机都必须属于某个域,即通过该域的服务器可以查询和访问到这一台主机。域名采用了嵌套结构,域名地址由一系列“子域名”组成,子域名的个数通常不超过5个,并且子域名之间用“.”分隔,从左到右子域的级别升高,高一级的子域包含低一级的子域,这种嵌套的域名结构形成了一颗域名树,树中的子节点和树叶分别表示不同的域, 树叶被其上级的子节点或者树根所包含。这种域名结构十分类似常用的通信地址(仅和我国表示地址的顺序有所不同),符合人类表达的习惯。为了便于记忆和理解,因特网域名的取值应当遵守一定的规则:第一级域名通常为国家名(例如,“cn”表示中国,“ca”表示加拿大,“us”表示美国等); 第二级域名通常表示组网的部门或组织(例如,“com”表示商业部门, “edu”表示教育部门,“gov”表示政府部门,“mil”表示军事部门等);二级域名以下的域名由组网部门分配和管理。当某台主机成为域名服务器之后,它有权进行域内的进一步划分,产生新的子域。最终,若干级子域名的组合形成了一个完整的域名,标识了接入互联网并负责管理企业内若干台主机的一台服务器。,第六章 因特网基础与简单应用,因特网规定,每个子域可容纳的字符数应小于63个,整个域名的长度不超过255个字符。例如, 对应到中国(cn)教育科研网(edu)上清华大学(tsinghua)的某台域名服务器,他负责识别清华大学内的所有主机,同理,则表示清华大学的另一台域名服务器,该服务器的子域名(gu)仅需上一级域名服务器分配。关于域名应该注意以下几点:1,只能以字母字符开头,以字母字符或数字字符结尾,其他位置可用字符,数字,连字符或下画线;2,域名中大小写字母视为相同;3,各子域名之间以圆点分开;4,域名中: 最左边的子域名通常代表机器所在的单位名, 中间各子域名代表相应层次的区域, 第一级子域名是标准化了的代码;5,整个域名的长度不得超过255个字符。域名和IP地址都是表示主机的地址,实际上是一件事物的不同表示,用户可以使用主机的IP地址,也可以使用它的域名(地址)。从域名到IP地址或者从IP地址到域名的转换由域名服务器DNS(Domain Name Sever)完成。国际上,第一级域名采用通用的标准代码,它分为组织机构和地理模式两种:由于因特网诞生在美国,所以其第一级域名采用组织机构域名,美国以外的其他国家都用主机所在的地区的名称(由两个字母组成)为第一级域名。,第六章 因特网基础与简单应用,例如,CN(中国),JP(日本),KR(韩国),UK(英国)等。6.3.3 因特网(Internet)的基本服务目前,因特网正以惊人的速度发展,已覆盖五大洲的160多个国家的数百万个网点,网上提供了丰富的资源。1)电子邮件电子邮件服务是因特网最基本,并且最重要的服务功能。通过因特网和电子邮件地址,通信双方可以快速,方便和经济的收发电子邮件,而且,电子信箱不受用户所在的地理位置限制,只要能连接上因特网,就能使用电子邮箱。2)文件传输(FTP)该功能允许因特网上的用户将一台计算机上的文件传送到其他的计算机上,还可以将远方计算机上的文件下载到自己的计算机中。因特网提供的在网上传输各种类型的文件的功能,使因特网的基本服务之一。FTP服务分普通FTP服务和匿名FTP服务两种。3)远程登录(Telnet)Telnet 允许用户将自己的本地计算机与远程服务器进行连接(远程登录),然后,在本地计算机上发出命令操控远程计算机。通过远程登录可以在用户的计算机上操作远程计算机,并可以获取相关的信息。 国外有许多图书馆都通过Telnet对外提供联机检索服务。,第六章 因特网基础与简单应用,4)万维网(WWW)万维网是目前应用最为广泛的互联网服务之一,用户只要通过一个被称为“浏览器”的交互式应用程序就可以非常方便的访问万维网,获得所需的信息。他使用的是超文本的链接技术,使用户能以任意的次序自由地从一个文件跳转到另一个文件,浏览或查阅各自所需的信息。5)新闻组和BBS新闻组是一个通过计算机相互交流信息的系统,一般用户通过新闻组参与某一个问题的讨论,并以电子邮件的方式相互交流。6)电子商务电子商务是近年来流行起来的因特网业务,它可以在因特网上实现选购,付款及结账等全部交易过程。电子商务与传统的方式比较,最大的优点是方便快捷,经营成本低。此外,因特网还提供如电子公告板,新闻,文件查阅,关键字检索,菜单检索,图书查询系统,网络论坛,聊天室,网络电话,电子商务,网上购物和网上服务等多种服务功能。6.3.4 因特网(Internet )接入方式1,通过光纤接入光纤是速度最快的Internet接入方式.适用于对带宽要求较高的大型组织的Internet接入,接入技术和成本要求均较高一般适用于大型企业和高校。,第六章 因特网基础与简单应用,2,DDN接入DDN是目前企业接入网络最常见的方式,最高速度可以达到2Mbps.他的性能较为稳定,成本比光纤低,比较适合中小企业。3,综合业务数字网ISDN综合业务数字网是建立在数字电话网基础上的网络,它能提供端到端的数字连接,将声音,数字,图像和传真等不同的业务综合在一个网络内进行传送和处理,客户只需要一条普通的电话线,通过网络接口(NT)及相应的终端设备,拨通号码后,就可以达到既能上网,又能打电话的目的,中国电信称其为“一线通”。 ISDN的特点是:1,提供开放式的标准接口;2,提供端到端的数字连接;3,用户通公共通道,端到端的信令,实现灵活的职能控制。窄带综合业务数字网向用户提供基本速率(2B+D,144K bps)和一次群速率(30B+D,2Mbps)两种接口:基本速率接口(BRI):是一条标准的ISDN用户电路,它包含两个B信道和一个D信道,B信道一般用来传输话音,数据和图像,D信道用来传输信令或分组信息,各个B信道均能够以64Kbps的路率传输数据,D信道能够以16Kbps的速率传输,支持吞吐量达144Kbps的分组交换数据(64*2+16=144Kbps);一次群速率接口(PRI):具有30个独立的或组合的64Kbps的B信道和一个64Kbps的D信道,提供高达2.048Mbps的传输速率。,第六章 因特网基础与简单应用,4,数字用户线(XDSL)XDSL是各种数字用户线的统称,主要有:ADSL(非对称数字用户线);SDSL(Single pair DSL,单对线数字用户线);IDSL(ISDN DSL,即ISDN用的数字用户线);RADSL(Rate Adaptive DSL,速率自适应非对称型数字用户线)VDSL(Very high bit rate DSL,甚高速数字用户线)等。ADSL是研制最早,发展较快的一种,它是在一对铜双绞线上,为用户提供上,下行非对称的传输速率(带宽)。ADSL接入服务能达到较高的性能价格比,ADSL接入技术较其他接入技术具有其独特的技术优势:1)它的速率可达到上行1Mbps,下行8Mbps,速度非常快;2)使用ADSL上网不需要占用电话线路,在电话和上网互不干扰的同时,大大节省了普通上网方式的话费支出3)独享带宽安全可靠,4)安装快捷方便,5)价格实惠等特点5,电话线拨号上网电话拨号上网方式有“注册用户拨号上网”和“直接拨号上网”两种:,第六章 因特网基础与简单应用,1)注册用户拨号上网用户到选择的ISP代理商处注册,可以同时得到用户名,密码和邮件地址等资料,按照资料进行设置后即可拨号上网。2)直接拨号上网用户不必进行注册,可直接通过拨打“263”或者“169”等连接上网。6,Cable Modem利用有线电视网,在其基础上发展起来的一种宽带接入技术。网络一般采用树形或者总线型结构,进入小区时采用光纤接入,从小区到用户使用同轴电缆接入,使小区内的用户共享带宽。6.3.5 WWW简介1,万维网(WWW)的定义www是World Wide Web 的缩写,中文意思为“世界范围网络”,正式翻译的名称为万维网,简称Web。WWW是Internet上应用最为广泛的服务。WWW采用超文本和超媒体的方式为人们提供信息服务。WWW网站包含很多网页,又称Web页:网页是以超文本标记语言HTML和超文本传输协议HTTP为基础,建立在客户机/服务器模型上的,提供一致的用户界面,面向Internet服务的信息浏览系统。每个网页都有一个唯一的URL地址表示, 通常,一个网站的首个Web页面称为主业,它主要表现该网站的特点和服务项目。2,超文本和超链接,第六章 因特网基础与简单应用,WWW 使用的语言是超文本,超文本不但包含文本信息,图片和图形,甚至可以包含声音和动画,最主要的是其中还包含指向其他网页的链接,这种链接就称为超链接。在windows环境下,当鼠标指针移到含有超链接的文字时,指针会变成一个向上伸出一根食指作按键状的手,文字也会自动改变颜色或添加下画线,提醒用户此处有链接,直接单击它就可转到另一相关的Web页。超文本打破了顺序阅读文本的老规矩,通过把本机或远程服务器上的各种形式超文本链接在一起,而形成一个纵横交错的链接网,也构成了WWW的精髓,所以可以说,超文本实现了WWW浏览信息的基础。3,统一资源定位器(URL)统一资源定位器是WWW用来描述Web页的地址和访问Web页时所采用的协议,其格式如下:协议:/IP地址或域名/路径/文件名其中,协议,为服务方式或获取数据方式,如常见的http,ftp和bbs ;IP地址或域名,索要链接的主机IP地址(因特网上有很多主机,访问特定的主机是通过IP地址实现的)或域名;路径和文件名,表示Web页在主机中的具体位置(如存放的文件夹和文件名等)。 如,( /question/10975697.html) 就是一个Web页URL,它告诉系统要使用超文本传输协议(HTTP),资源是在域名为的主机下,文件夹question下的一个HTML标记语言文件10975697.html。,第六章 因特网基础与简单应用,4,浏览器浏览器是安装在用户端机器上用于浏览WWW页面文件的应用程序,是一种网络应用软件,具体功能如下:1)网页是使用超文本标记语言编写的,使用它能够把用这种语言描述的信息转换成便于理解的形式; 2)浏览器能把用户对信息的请求转换成网络上计算机能够识别的命令,起到用户与WWW之间的桥梁作用。目前,比较流行的浏览器有IE(Internet)和Navigator(Netscape Navigator). 在上述浏览器中,可以根据输入的URL地址获得服务器上的相应信息。现今,用户浏览Internet信息和使用Internet资源时绝大多数都是通过浏览器来完成的。6.3.6 IntranetIntranet 又称为企业内部网,是Internet技术在企业内部的应用,它实际上是采用Internet技术建立的企业内部网络,它的核心技术是基于Web的计算。Intranet的基本思想是:在内部网络上采用TCP/IP作为通信协议,利用Internet的Web模型作为标准信息平台,同时建立防火墙把内部网和Internet分开(当然,Internet并非一定要和Internet连接在一起,它完全可以自成一体作为一个独立的网络)。 Intranet是Internet的延伸和发展,在利用了Internet的先进技术,特别是TCP/IP协议的基础上,其保留了Internet允许不同计算机平台互通及易于上网的特性(这点是Intranet得以迅速发展的基础),并且还具有了自己的优势:,第六章 因特网基础与简单应用,Intranet在网络组织和管理上更胜一筹:他有效的避免了Internet所固有的可靠性差,无整体设计,网络结构不清晰及缺乏统一管理和维护等缺点,使企业内部的秘密或敏感信息受到网络防火墙的安全保护。因此,同Internet相比,Intranet更安全,更可靠,更适合企业或组织机构加强信息管理与提高工作效率,被形象地称为建在企业防火墙里面的Internet。Intranet的封闭与开放首先,Intranet所提供的是一个相对封闭的网络环境:1)这个网络在企业内部是分层次开放的,内部有使用权限的人员访问Intranet可以不加限制,但对于外来人员进入网络,则有着严格的授权,也即是说,网络完全是根据企业的需要来控制的。2)在网络内部,所有信息和人员实行分类管理,通过设定访问权限来保证安全,比如,对普通员工访问受保护的文件(如人事,财物,销售信息等)进行授权及鉴别,保证只有经过授权的人员才能接触某些信息;对受限制的敏感信息进行加密和接入管理等。其次,Intranet又不是完全自我封闭的,是有限开放的。1)一方面要帮助企业内部人员有效的获取交流信息2)另一方面要对某些必要的外部人员,如合伙人,重要客户等部分开放,通过设立安全网关,允许某些类型的信息在Intranet上与外界之间往来,而对于企业不希望公开的信息,则建立安全地带,避免此类信息被侵害。
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