第三章 计算机网络基础与INTERNET应用PPT学习课件

第3章计算机网络 本章目标 了解计算机网络的发展历史和发展趋势 理解计算机网络的类型 组成和网络体系结构 了解网络中通信的基本知识 了解局域网的基本知识 学会构建小型对等局域网 了解计算机接入Internet的方式 理解IP地址和域名的分配和使用方法 掌握获取Internet资源 实现网络通信的基本操作包括WWW服务 FTP 电子邮箱 搜索引擎的使用等 了解计算机网络的安全知识 掌握防范病毒的基本操作 1 目录 3 1计算机网络的基本知识3 2数据通信基础3 3组成计算机网络的硬件与软件3 4局域网3 5Internet的基础知识3 6Internet的服务与应用3 7计算机网络安全3 8网络制作基础 常用网络测试命令使用 2 计算机网络 ComputerNetwork 是计算机技术和通信技术结合的产物 计算机网络已经成为社会的基础设施 计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同 功能独立的多个计算机系统互连起来 以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统 3 3 1计算机网络基本知识 3 1 1计算机网络的形成与发展3 1 2计算机网络的功能与分类3 1 3计算机网络的拓扑结构3 1 4网络传输协议和网络体系结构3 1 5计算机网络应用模式 4 计算机网络萌芽于20世纪60年代 70年代兴起 80年代继续发展和逐步完善 而90年代则迎来了世界信息化 网络化的高潮 从四十多年的发展史来看 大致可以将网络的发展划分为四个阶段 远程终端联机阶段 计算机 计算机网络阶段 计算机网络互联阶段 信息高速公路阶段 计算机网络的发展 网络发展 5 该网络系统由一台大型计算机 Host 和若干台远程终端通过通信线路连接起来 组成联机系统 进行远程批处理业务 在这种方式下 用户使用终端设备把自己的要求通过通信线路传给远程的计算机 计算机经过处理后把结果传给用户 远程终端互联阶段 6 计算机 计算机网络阶段 多台计算机通过通信线路互连起来 不仅能相互进行信息交换和传递 而且该网络中的多台计算机都具有自主处理能力 第二代网络的代表是60年代后期美国的远程分组交换网ARPA网 其特点 具有封闭性 7 计算机网络互联阶段 为了在更大的范围内实现资源共享和信息交换 将各种网络互联起来 形成更大的网络 这就是网络互联 1984年 国际标准化组织公布了开放系统互连参考模型 即OSI OSI促进了网络互联的发展 网络标准化的体现就是Internet的发展 8 信息高速公路阶段 从20世纪90年代起 人类进入信息社会 信息产业成为国家的支柱产业 而计算机网络将分散的计算机资源通过高速通信网实现共享 提高了国家的综合实力和人民的生活质量 人们俗称 信息高速公路 SuperHighway 9 2计算机网络在我国的发展 1 建立公用分组交换网CHINAPAC 2 三金 工程 即金桥 金关 金卡工程 3 基于Internet技术的公用计算机网络中国科技网 CSTNET 中国公用计算机互联网 CHINANET 中国教育和科研计算机网 CERNET 中国联通互联网 UNINET 中国网通公用互联网 CNCNET 网通控股 宽带中国CHINA169网 网通集团 中国国际经济贸易互联网 CIETNET 中国移动互联网 CMNET 中国长城互联网 CGWNET 建设中 中国卫星集团互联网 CSNET 建设中 10 建立计算机网络的基本目的是实现数据通信和资源共享 计算机网络的主要功能可归纳为资源共享 数据通信 提高可靠性和协同处理等 计算机网络的功能 网络功能 11 数据通信 这是计算机网络最基本的功能之一 计算机网络提供的数据通信业务包括传真 电子邮件 E mail 电子数据交换 EDI 电子公告牌 BBS 远程登陆等 数据通信 12 资源共享 所谓 资源 是指计算机系统的软件 硬件和数据资源 所谓 共享 是指网内用户均能享受网络中各个计算机系统的全部或部分资源 资源共享 13 提高计算机的可靠性和可利用性 这是指网络中的每台计算机可通过网络相互成为后备机 这样可避免单机故障导致系统瘫痪 同时也可均衡负荷 可靠性 14 分布式处理 将大型的综合性问题 交给不同的计算机分别同时进行处理 用户可根据需要 合理选择网络资源 就近快速处理 另外 利用网络技术将多台计算机连成具有高性能的计算机系统来解决大型问题 比用同样性能的大型计算机更节省费用 分布式处理 15 按计算机网络的地理分布范围 可分为以下三类 局域网 LAN 广域网 WAN 城域网 MAN 计算机网络的分类 网络分类 16 局域网 LAN 是指连接近距离的计算机组成的网络 分布范围一般是几米到几公里内 例如一栋楼房或一个校园 17 城域网 MAN 介于局域网和广域网之间的一种高速网络 能满足几十公里范围内的大企业 公司的局域网互联要求 18 广域网 WAN 指连接远距离的计算机组成的网络 分布范围可达几百公里内乃至上万公里 广域网一般由多个部门或多个国家联合组建 能实现较大范围内的资源共享 19 互联网 Internet 也可称为网际网 实质是指两个或多个网络相互联接所形成的网络 20 网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构有很多种 常见的有五种 星形 树形 总线形 环形和网状形 21 网络传输协议 网络中一个非常重要的概念就是网络协议 Protocol 所谓网络协议是使网络中的通信双方能顺利进行信息交换而双方预先约定好并遵循的规程和规则 协议主要由语义 语法和同步三要素组成 OSI参考模型 网络协议一般采用分层模型为什么要采用分层 TCP IP协议 22 开放系统互联参考模型 OSI RM 该模型不是一个实际的物理模型 而是一个将网络协议规范化了的逻辑参考模型 OSI根据网络系统的逻辑功能将其分为七层 规定了每一层的功能 要求和技术特性等 但没有规定具体的实现方法 OSI仅是一个标准 不是特定的系统或协议 23 开放系统互联参考模型 OSI RM OSI RM构成计算机网络系统通信规则的一个框架 在网络中称为体系结构 OSI RM将整个计算机网络分为七层 较低层次通过层间接口向较高层提供服务 在层间接口中 定义了服务请求的方式及完成服务后的确认事项和动作 24 TCP IP协议 Internet的通信协议包含100多个相互关联的协议 TCP IP是其中最核心的两个协议 IP是TCP IP体系中的网际层协议 详细定义了计算机通信应遵循的规则和具体的细节 其中包括分组数据报的组成 以及路由器如何将一个分组递交到目的地等 计算机安装IP软件就可以实现相互通信 TCP是TCP IP体系中的运输层协议 负责数据的可靠传输 它主要解决三个问题 恢复数据报的顺序 丢弃重复的数据报 恢复丢失的数据报 25 TCP IP协议 TCP IP采用分层结构 它是四层结构 由应用层 传输层 网络层和接口层组成 26 ISO RM与TCP IP协议对照 27 计算机网络应用模式 目前常见的网络应用模式有 客户机 服务器 Client Server C S 模式浏览器 服务器 Browser Server B S 模式对等模式 PeertoPeer 模式 28 1C S模式 客户机 服务器应用模式由客户机 client 服务器 server 中间件三部分组成 客户机的主要功能是执行用户一方的应用程序 供用户与数据进行交互 服务器的功能主要是执行共享资源的管理应用程序 主要承担连接和管理功能 中间件是支持客户机 服务器进行对话 实施分布式应用的各种软件的总称 这种结构的服务器连接个数和数据通信量是受限制的 因此该结构软件适于在用户数目不多的局域网内使用 是基于企业内部网络的应用系统 C S模式的优点是能充分发挥客户端的处理能力 很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器 主要缺点是只适用于局域网 且客户端需要安装专用的客户端软件 维护和升级成本非常高 29 2B S模式 B S模式 是随着Internet技术而兴起 是对C S模式的一种改进 客户端只要安装一个浏览器软件 服务器端存放数据和应用程序 通过Web服务浏览器与服务器的数据库进行数据交互 B S模式最大优点是运行维护比较简便 不受操作人员 操作地点和接入方式的影响 最大的缺点是对企业外网环境依赖性太强 安全性只能靠数据服务器上具有管理密码的数据库来保证 30 C S B S混合模式 C S B S混合模式是利用C S B S模式不同的优点来构架企业应用系统 即利用C S模式的高可靠性和交互性来构架企业应用 包括输入 计算和输出 利用B S模式的广泛性和易用性来构架服务或延伸企业应用 主要是查询和数据交换 31 4对等模式 对等网络模式没有专用服务器管理网络共享资源 网络中的计算机既可以作为服务器 又可以作为客户机 所有计算机地位平等 每台计算机分别管理自己的资源和用户 同时又可以作为客户机访问其他计算机的资源 具有使用 安装和维护方便 价格低廉 使用大众化的优点 但由于在对等网中资源没有集中管理 所以安全性能较差 数据的保密性较差的缺点 对等网适用于小型办公室 实验室 游戏厅和家庭等小规模的网络 一般情况下 最好不超过10台计算机 32 3 2 1数据通信中的基本概念3 2 2物理传输媒体3 2 3多路复用3 2 4数据交换技术 3 2数据通信基础 33 3 2数据通信基础 数据通信技术是计算机网络的基础 它将计算机与通信技术相结合 完成数据的编码解码 传输和处理 现代电子计算机主要处理数字数据为主 计算机之间的通信也以传递数据为主 因此 掌握和使用计算机网络 应对数据通信相关基本知识有一定的了解 34 数据通信中的基本概念 1通信系统的一般模型 信源 传输媒体 信宿 信源是发出各种信息 语言 文字 图像等 的信息源 可是人 也可以是机器信宿通常是信息的接受端信源和信宿之间要有通信线路才能互相通信 这种通信线路通常称为信道转换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号反转换器的功能与转换器相反 35 模拟数据与数字数据模拟数据是指在某个区间内连续变化的值 例如一段时间内的温度 压力等可以通过传感器用连续的数值来表示 数字数据是一组离散的值 例如一周里每天的最高温度 模拟信号和数字信号在通信系统中 可以利用电信号来传输数据 模拟信号的取值是连续的 是一种连续变化的电磁波 能够在各种介质上传播 数字信号的取值是离散的 是一系列的电压脉冲 例如 用恒定的正电压表示二进制 1 用恒定的负电压表示二进制 0 2信号的表示和传输 36 模拟信号和数字信号 37 模拟信号和数字信号的转换 模拟数据也可以用数字信号来表示 即模拟数据可以用数字信号传送数字数据也可以用模拟信号来表示 即数字信号可以用模拟信号传送利用调制解调器 Modem 实现以上功能 调制 将数字数据转换为模拟信号 使之能在适合于模拟信号的信道上传输 解调 模拟信号转换成数字信号的过程 38 3基带和频带传输 基带传输 计算机和终端接收或发送的信号是数字信号 把这个数字信号直接在通信信道上传输就是基带传输 基带传输一般用于短距离的数据传输 如在局域网中用基带同轴电缆作传输介质的数据传输 频带传输 频带传输是指将数字信号变换成一定频率范围内的模拟信号 在某一频带内传送的方式 如采用 多路复用技术 可将多路信号通过调制技术调制到各自不同的载波频率上 在各自的频段范围内进行传输 从而实现在一个信道中同时传播声音 图像和数据多种信息 是系统具有多种用途 39 4通信线路的通信方式 单工 Simplex 通信 数据信号只能沿着一个方向上传输 发送方只能发送不能接收 接收方只能接收而不能发送 任何时候都不能改变信号传输的方向 例如无线电广播和电视广播 半双工 Half Duplex 通信 数据信号可以沿两个方向传输 但两个方向不能同时发送数据 必须交替进行 半双工通信适用于会话式通信 例如警察使用的 对讲机 和军队使用的 步话机 全双工 Full Duplex 通信 数据信号可以同时沿两个方向传输 两个方向可以同时进行发送和接收 例如现代电话通信提供了全双工传送 40 单工通信 全双工通信 半双工通信 4通信线路的通信方式 41 5数据的传输方式 并行通信指一次同时传送8位 16位或24位二进制数据 从发送端到接收端需要8 16或24根传输线 并行方式主要用于近距离通信 如在计算机内部的数据通信通常以并行方式进行 这种方式的优点是传输速度快 处理简单 串行通信一次只传送一位二进制的数据 从发送端到接收端只需要一根传输线 串行方式虽然传输率低 但适合于远距离传输 在网络中 如公用电话系统 普遍采用串行通信方式 并行通信 串行通信 42 6数据通信中的主要技术指标 1 传输速率数据传输速率包括数据信号速率和调制速率 数据信号速率指每秒钟能传输的二进制信息位数 单位是位 秒 即bit s 记为bps 因此又称为比特率 调制速率指信号经调制后的传输速率 即每秒钟通过信道传输的码元个数 单位是波特率 2 信道容量信道容量表征一个信道传输数据的能力 单位也用位 秒 bps 信道容量与数据传输速率的区别在于 前者表示信道的最大数据传输速率 是信道传输数据能力的极限 而后者则表示实际的数据传输速率 这就像公路上的最大限速值与汽车实际速度之间的关系一样 它们虽然采用相同的单位 但表征的是不同的含义 3 误码率误码率又称为出错率 指二进制数据位传输时出错的概率 是衡量数据通信系统在正常工作情况下的传输可靠性的指标 误码率Pe 误传的码元总数 传送的码元总数在计算机通信网络中 一般要求误码率低于10 6 若误码率达不到这个指标 可通过差错控制方法进行检验和纠错 43 传输媒体是连接网络中节点之间的物理通路 它对网络数据通信质量有极大的影响 目前常用的网络传输介质可分为有线和无线两种 有线介质上可传输模拟信号和数字信号 无线介质上大多传输数字信号 传输介质 3 2 2物理传输媒体 44 双绞线是两条相互绝缘的导线按一定距离绞合而成 使外部的电磁干扰降到最低限度 保护信息和数据 第5类双绞线是目前最流行的双绞线 主要用于实现基于以太网的局域网络 最大传输率为100Mbps双绞线的优点是组网方便 价格低廉 应用广泛 缺点是数据传输率较低 抗干扰性能也较差 双绞线最大使用距离限制在几百米之内 双绞线 双绞线 45 同轴电缆由内外两条导线构成 内导线可以由单股铜线或多股组成 外导线一般由金属纺织网组成 内外导体之间有一层绝缘材料 最外层是保护性塑料外壳 网络中常用的同轴电缆为RG 8以太网粗缆和RG 58以太网细缆 传输速率为10Mbps 同轴电缆的抗干扰特性强于双绞线 传输速率与双绞线类似 但它的价格也高 同轴电缆 同轴电缆 46 光缆又称光纤或光导纤维 由两层折射率不同的材料组成 内层具有高折射率的玻璃单根纤维组成 外层包一层折射率低的材料 光纤数据传输性能高于双绞线和同轴电缆 可达到几Gbps 抗干扰能力强 传输损耗少 安全保密好 但成本较高 连接难 光纤通常用于网络中的主干线 光纤 光缆 纤 47 无线传输媒体 无线介质指在空间中采用无线频段 红外线 激光等进行传输 无线传输不受固定位置的限制 可以全方位实现三维立体通信和移动通信目前 可用于通信的有无线电波 微波 红外 可见光 计算机网络系统中的无线通信主要指微波通信 微波通信分地面微波通信和卫星微波通信两种形式 对应的信号的频率在100MHz 10GHz之间 48 微波与通常的无线电波不一样 它定向传播 无法象某些低频波那样沿着地球表面传播 微波在地面上传播的距离有限 一般是40 60km内 微波线路的成本比同轴电缆和光缆低 但误码率比同轴电缆和光缆高 安全性不高 任何拥有合适无线接收设备的人就可以窃取别人的通信数据 此外 大气对微波信号的吸收与散射影响较大 微波 微波 49 卫星通信 卫星通信就是利用地球同步卫星作为微波中继站 实现远距离通信 当地球同步卫星位于36000km高空时 其发射角可以覆盖地球上1 3的区域 只要在地球赤道上空的同步轨道上等距离地放置3颗间隔120度的卫星 就能实现全球的通信 50 无线电波和红外通信 无线局域网通常采用无线电波和红外线作为传输介质 采用无线电波的通信 速度可达10Mbps 现在 许多笔记本电脑和手持设备都配有红外收发器端口 可以进行红外异步串行数据传输 其速度为115 2kbps或4Mbps 另外 可以使用具有红外功能的移动电话建立与Internet的拨号连接等 目前 无线传输还有不少的缺陷 主要表现在以下几方面 无线传输的速率较低 数据通信传输率一般在19 2kbps 6 7kbps之间 安全性不高 任何拥有合适无线接收设备的人就可窃取别人的通信数据 此外 无线传输容易受到天气变化的干扰和电磁干扰 51 多路复用技术 指利用一条传输线路传送多路信号的技术 来提高线路的传输效率 频分多路复用技术将若路信号调制在不同的频率上 使它们互不干扰地在同一条线路上同时传输 到接收端再将它们分离 时分多路复用技术将多路的信号按时间先后顺序排队轮流使用同一传输信道 在时间上将信道分割成若干个小的时间片 每路信号占用一个时间片 3 2 3多路复用 52 多路复用 53 多路复用 54 3 2 4数据交换技术 电路交换两个站点进行数据交换之前 首先要在通信子网中建立一个实际的物理连接 在通信过程中 该物理连接为此次通信专用 不得被其他站点使用 在数据传输完成后释放该连接 存储交换 分组交换与报文交换 分组交换指就是把一个长的报文拆分成若干个小的段落 只要前方线路空闲 就以分组为单位发送 提高了交换速度 接收端收到所有分组后 再按原来的顺序组装成原来的报文 数据通信过程中通常都需要经过中间节点转发数据 中间节点参与通信的就称为交换 55 线路交换示意图 56 3 3组成计算机网络的硬件与软件 计算机网络由硬件系统和软件系统构成 硬件系统一般包括主机 包括服务器和客户机 传输介质 已在3 2 2节介绍 和网络连接设备等 网络连接设备分为网络接口设备与网络互联设备 软件系统一般包括网络操作系统 网络应用软件和网络协议等 57 3 3 1网络主体设备 1 服务器在计算机网络中 分散在不同地点担负一定数据处理任务和提供资源的计算机服务器是网络运行 管理和提供服务的中枢 直接影响着网络的整体性能 服务器一般采用高性能的微型机 小型机或大型主机 并配有大容量硬盘和较大容量内存服务器按其作用可分为文件服务器 打印服务器 数据库服务器 在Internet网上 还有DNS Web FTP 电子邮件 Internet代理等服务器 58 网络主体设备 2工作站在网络系统中 只向服务器提出请求或共享网络资源而不为其他计算机提供服务的计算机称为工作站 工作站一般选用普通的PC机 工作站可以有自己的操作系统 能独立工作 通过运行工作站网络软件 访问服务器的共享资源 并与网络上的其他计算机通信 终端设备是另一种形式的工作站 通常自己不具备处理能力 在与服务器或主机通信时共享主机的处理功能 把用户通过键盘输入的信息传送到主机 再把主机处理后的结果显示到屏幕 59 3 3 2网络接口设备 1网络适配器 NetworkInterfaceCard NIC 网络适配器又称为网卡 如图3 18 是计算机与传输介质进行数据交互的中间部件 通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上 进行编码转换和收发信息 常见的网络类型为以太网和令牌环网 网卡的速率为10Mbps或100Mbps 接口为双绞线 光纤等 60 3 3 2网络接口设备 2调制解调器 Modem 调制解调器是调制器和解调器的简称 俗称 猫 是实现计算机通信的外部设备 通过调制解调器实现模拟信号和数字信号的转换 从远程通过电话拔号连入局域网需要使用调制解调器 61 3 3 3网络互联设备 网络的互联是把网络与网络连接起来 在用户间实现跨网络的通信与操作的技术 实现更大范围内的相互通信和资源共享 网络互联主要有局域网与局域网 局域网与广域网 广域网与广域网互联三种形式 网络互联的类型大致可分为以下5种 需要采用不同的网络互联方法和设备 1 相同类型的局域网互联 2 不同类型的局域网互联 3 通过主干网将局域网互联 4 通过广域网WAN将局域网互联 5 局域网访问外部计算机系统 62 网络互联设备 网络互联要解决的两个主要问题是 网络之间至少要有一条通信链路 在保持原网络结构和服务内容基础上提供协议转换的功能 网络与网络之间的互联 必须有一个中间设备 这个中间设备能对网络的有关协议进行转换 目前常用的互联设备有 中继器 网桥 路由器 交换机 网关 63 中继器 中继器主要用于扩展传输距离 其功能是将电缆上接收的信号进行再生 并发送到另一条电缆上 因此 中继器完全是一个硬设备 工作于物理层 对高层协议是透明的 目前以太网和令牌环网采用的基于HUB的结构 实际上也是中继器的原理 不同之处在于中继器用于连接两个网段 而HUB结构有很多端口可连接到用户设备 64 网桥在局域网互联中最为常用 属于结点级的网络互联设备 它在数据链路层对帧进行存储转发 网桥也有在不同网段之间再生信号的功能 但增加了包含在链路层内的分组寻址信号 以决定哪两个网段之间进行信号中继 从而增强了互联功能 它能根据地址过滤数据分组 限制经过网桥的数据流 只允许需要经过此处到达目的地的分组通过网桥 如图所示 从A发往B的信号 只需在网段1中传输 因被网桥阻隔 不会送至网段2 从A发往C的信号 网桥将转发至网段2 网桥 65 路由器是在网络层对分组信息进行存储转发 实现多个网络互联 如图所示 路由器能支持多个链路连接的复杂网络 具有动态选择路由以平衡通过各个路由器的通信负载 路由器 66 路由器与网桥相比有以下3个优点 1 它能根据分组类型进行过滤和路由 2 它支持在网段之间有多个链路的网络 当某个链路损坏时 可选择其它路由 3 它可根据网络通信的情况决定路由 当网络负载过重时 各路由器能动态选择路由 网关用于异构型网络互联 它不仅具有路由功能 而且能在两个不同的协议集之间进行转换 例如一个Netware网段可以通过网关访问IBM的SNA网络 网关的原理就像不同国家的语言翻译 将不同协议集的协议进行翻译 转换 网关 67 网络互联设备与ISO参考模型 中继器完成物理层的互联 放大和再生局域网信号 采用同轴电缆最大长度500m 可支持100个设备 采用中继器可延伸至2500m 最多允许4个中继器接5个网段 集线器 HUB 也是一种多端口中继器 网桥是一种在数据链路层实现两个局域网互联的存储转发设备 它从一个网段接收数据帧 根据地址过滤后送到另一网段 起隔离网段的作用 在网络层连接两个或多个相同或不同类型的网络 具有路由选择的功能 即多个网络互联时 节点间可选的路径不止一条 路由器能动态选择最佳路径 运行在网络层之上 是网络层以上的互联设施的总称 能够在两个不同协议集之间进行转换 68 3 3 4网络软件系统 网络软件是实现网络功能不可缺少的软件环境 主要包括协议软件 通信软件和网络操作系统 1协议软件目前局域网上流行的协议软件有NetBEUI IPX SPX TCP IP NetBEUI是一个小但效率高的通信协议 适用于结构比较简单的小型局域网 IPX InternetPackedExchangeProtocol 是在网络层运行互联网包交换协议 IPX使得应用程序能够在互联网络上发送包和接收包 SPX SequencedPackedProtocol 为运行在传输层上的顺序包交换协议 SPX提供了面向连接的传输服务 在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测和恢复 69 TCP IP协议 TCP IP是一个网络协议族 其中TCP TransmissionControlProtocol 传输控制协议 和IP InternetProtocol 网际协议 为最核心的两个协议 IP是TCP IP体系中的网际层协议 负责数据的传输 TCP是TCP IP体系中的传输层协议 负责数据的可靠传输 TCP IP是目前最成功的网络体系结构和协议规程 70 Internet是先于OSI RM开发的 其分层结构上与OSI RM有很大不同 对比图如下 OSI模型 TCP IP模型 UDP UserDatagramProtocol 用户数据报协议 为应用层提供简单的服务 将数据分组从一个主机送到另一主机 但不能保证数据一定能送到目的主机 ICMP InternetControlMessageProtocol 网际控制报文协议 处理路径 流量控制 拥塞等问题 71 3 3 4网络软件系统 3网络操作系统 NOS 网络操作系统是具有网络功能的操作系统 它除具有通用操作系统的功能外 还应具有网络的支持功能 能管理整个网络的资源 相对单机操作系统而言 网络操作系统具有复杂性 并行性 安全性和提供多种网络服务功能的特点目前常见的网络操作系统主要有Netware Unix和WindowsNT NewTechnology 三种 72 常见网络操作系统 WindowsNT 2000Server Unix Linux Netware 美国Novell公司的产品 开发于20世纪80年代初期 主要用于文件和打印服务器 Unix系统主要是作为网络应用服务器 也被广泛应用于Web服务器和数据库服务器 但不能很好地用作PC机的文件服务器 Linux是Unix的免费版本 非常流行 WindowsNT 2000Server是面向分布式图形应用程序的平台系统 集成了Internet网络管理工具 主要用作网络应用服务器 其界面与Windows98相似 易于安装管理和使用 但稳定性和安全性不够 73 1UNIX网络操作系统UNIX出现于20世纪60年代末70年代初 主要作为网络操作系统 也可作为单机操作系统使用 目前主要用于工程应用 计算机辅助设计和科学计算等重要领域 其特点为 1 安全可靠 2 广泛的网络互联兼容性 3 硬件的兼容性差 2Linux网络操作系统1991年 芬兰赫尔辛基大学的学生LinusTorvalds利用Internet发布了他在386个人计算机上开发的Linux操作系统内核的源代码 开创了Linux操作系统的历史 也促使了自由软件Linux的诞生 从技术角度来讲 Linux指的是开放源程序代码的类UNIX操作系统 是UNIX的克隆 常见网络操作系统 74 3 NetWare操作系统Novell公司的NetWare是基于Intel系列计算机的网络服务器的操作系统 4 WindowsNTServer操作系统微软的WindowsNT产品分为单机操作系统 WindowsNTWorkstation 和网络操作系统 WindowsNTServer 两种 其特点为 1 内置的网络功能 2 良好的用户界面 3 组网简单 管理方便 75 5 WindowsforWorkgroups操作系统WindowsforWorkgroups是Windows3 1的更新版本 它是建立在Windows3 1基础上的对等式网络操作系统 使用WindowsforWorkgroups 任何386以上的PC机都可互联成网 在这个网络上和其它用户一起共享网络资源 文件和打印机 它的优点在于 1 网络上的计算机之间可快速 方便地传输文件 2 集中式文件存储和备份 3 传递电子信函和消息 4 共享打印机 硬盘 光驱和其它设备 76 3 3 4网络软件系统 4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 应用软件可分为两类 一类是由网络软件厂商开发的通用应用工具 像因特网上的电子邮件 Web服务器及相应的浏览和搜索工具等 另一类基于不同的用户业务的软件 如网络上的金融业务 电信业务管理 数据库及办公自动化等软件 随着网络技术的发展 如今的各种应用软件都考虑到网络环境下的应用问题 77 3 4局域网 局域网是在一个较小的范围 一个办公室 一幢楼 一家企业内 利用通信线路将众多计算机及外设连接起来 达到数据通信和资源共享目的的网络 具有传输特性好 网络覆盖范围小 硬软件设施 协议和介质访问控制方法都相对简单 结构灵活的特点 决定局域网特征的主要技术有三个 连接网络的拓扑结构 传输介质和介质访问控制方法 78 3 4局域网 IEEE为局域网制定出了多种标准 这些标准统称为IEEE802标准 又称为IEEE802系列协议 79 3 4 2常见的局域网类型 1以太网 Ethernet 以太网包括标准以太网 10Mbit s 快速以太网 100Mbit s 千兆以太网 1000Mbit s 和10G以太网 它们都符合IEEE802 3系列标准规范 80 表3 1常用IEEE802 3以太网标准 以太网标准命名方式 81 3 4 2常见的局域网类型 2ATM网3无线局域网 82 组建一个计算机局域网需要考虑 1 网络类型的选择 2 选定传输介质及附属设备 网络服务器 用户工作站和网络适配器等硬件设备 3 选择网络操作系统 数据备份软件 网管系统 网络防病毒软件 客户机操作系统等相关网络软件 3 4 3Windows环境下对等局域网组建 83 建设局域网需要对相关软 硬件做出选择 其步骤如下 网络规划布线与线缆制作安装网卡标识计算机协议设置设置网络共享资源网络连通性测试 3 4 3Windows环境下对等局域网组建 84 3 4 3WindowsXP下组建小型对等局域网 播放视频文件 85 3 5Internet的基础知识 Internet的中文名称为 因特网 是一个由全世界许多网络互联组成的网络集合 Internet是以TCP IP协议连接全世界各个国家 各个部门 各个机构计算机网络的数据通信网 Internet是一个集各个领域 各个学科的各种信息资源为一体的 供网上用户共享的数据资源网 目前Internet的主要应用 万维网WWW WordWideWeb 电子邮件 E mail 远程登录 Telnet 文件传输 FTP 电子公告牌 BBS 等 86 在计算机技术中 地址是一种标识符 用于标记某个设备在网络中的位置 在Internet上为每一台计算机指定的地址称为IP地址 它是IP协议提供的一种统一格式的地址 每一个IP地址在Internet上是唯一的 是运行TCP IP协议的唯一标识 3 5 2IP地址 IP地址由32位表示 包含4个字节 每字节可对应一个0 255之间的十进制数 字节之间用小数点分隔 例如IP地址 11000000100000000000001100000101或写成192 168 3 5 而192 168 269 3是非法IP地址 3 5Internet的基础知识 TCP IP协议中把IP地址分为2个部分 网络地址和主机地址 其中网络地址标识一个物理的网络 同一个网络上所有主机需要同一个网络号 该号在互联网中是唯一的 而主机地址用来确定网络中的一个工作站 服务器 路由器其它TCP IP主机 IP地址可以记为 IP地址 1 IP地址的格式 87 A类地址 以0开头 第1字节表示网络号 2 3 4字节表示网络中的主机号 1 0 0 1 126 255 255 254 2IP地址的分配 IP地址的分类 根据网络规模和应用的不同 将IP地址分成五种类型 其中A类 B类和C类地址为基本地址 88 B类地址 以10开头 第1 2字节表示网络中的主机号 第3 4节表示网络中的主机号 128 0 0 1 191 255 255 254 89 C类地址 以110开头 第1 2 3字节表示网络号 第4字节表示网络中的主机号 192 0 0 0 223 255 255 254 D类地址 网络号以二进制1110开头 和E类地址 网络号以二进制11110开头 为保留地址 暂不使用 90 Internet规定了一些特殊的IP地址 即 32位全0的IP地址 0 0 0 0 表示本机地址 主机位全0的IP地址 不分配给任何主机 仅用于表示当前网络的网络地址 如210 34 254 0 主机位全1的IP地址 不分配给任何主机 用做广播地址 对应分组传递给该网络中的所有结点 如210 34 254 255 网络位全0的IP地址表示当前网络的某一主机 32位全1的IP地址 255 255 255 255 称为有限广播地址 通常由无盘工作站启动时使用 希望从网络IP地址服务器处获得一个IP地址 第1字节位127 如127 0 0 1为回送地址 常用于本机上软件测试和本机上网络应用程序之间的通信地址 例如 在测试本机WWW服务是否已启动时 可以用http 127 0 0 1来进行 3 5Internet的基础知识 2IP地址的分配 一些特殊的IP地址 91 TCP IP协议需要IP地址支持 而IP地址资源十分匮乏 那么一种解决问题方案是利用专用网的地址分配方案 它定义两类IP地址 一类为全局IP地址 用于接入Internet 使用全局IP地址的主机称为公共主机 另一类称为专用IP地址 仅限企业内部专用网使用 使用专用IP地址的主机称为本地主机 公共主机和本地主机可以共存同一网络和进行互访 大多数路由器不转发携带本地IP地址的报文 本地主机必须经代理服务器才能访问Internet 专用的IP地址如下 10 0 0 0 10 255 255 2551个A类地址172 16 0 0 172 31 255 25516个连续的B类地址192 168 0 0 192 168 255 255256个连续的C类地址 2IP地址的分配 专用IP地址 92 93 为了确定IP地址的哪部分代表网络号 哪部分代表主机号 判断两个IP地址是否属于同一个网络 就产生了子网掩码的概念 子网掩码按IP地址的格式给出 三类IP地址的默认子网掩码为 专用IP地址 3 5Internet的基础知识 2 子网掩码 94 子网掩码的作用 当主机之间通信时 用IP地址与相应的子网掩码进行 与 运算 可判别主机属于哪一网络 两主机是否位于同一网络 例1 10 68 89 1是A类IP地址 1 第一字节取值 126 所以默认子网掩码为255 0 0 O 分别转化为二进制进行 与 运算后 得出网络号为10 00001010010001000101100100000001 与 0111111100000000000000000000000000001010000000000000000000000000 1 判别主机属于哪一网络 例2 202 30 152 3和202 30 152 80为C类IP地址 默认子网掩码为255 255 255 0 进行与运算后得出二者网络号相同 说明两主机位于同一网络 95 子网掩码的作用 在实际应用中 经常遇到网络号不够的问题 需要把某类网络划分出多个子网 采用的方法是 将主机号标识部分的一些二进制位划分出来用来标识子网 即如果子网掩码的某些位为 则网络就把IP地址中相应的位作为网络地址部分来对待 2 识别子网 96 例3 设C类网络192 168 5含两个子网 每个子网的主机数在60台以内 其子网掩码设置方法 将主机地址部分再划出2位 用作本网络的子网络 剩余的6位用作相应子网络内的主机地址的标识 此时每个子网可对26 64台主机分配地址 网络地址就变形为 网络地址 子网地址 共26位 对应的子网掩码为 11111111111111111111111111000000其点分十进制形式为 255 255 255 192 97 在Internet中 网关是一种连接内部网与Internet上其它网的中间设备 也称 路由器 具有判断网络地址和选择路径的能力 缺省网关 IP 地址可以理解为内部网与Internet信息传输的中转通道的地址 3 6Internet的基础知识 4 缺省网关 98 有了数字型的IP地址 通过Internet中的网络协议就能彼此通信 但这种表示方式不易记忆 为了方便用户 可改用一种能代表一些实际意义的字符型标识 域名地址 DomainName 例如 用域名代表IP地址166 111 8 51 3 5Internet的基础知识 3 5 3域名系统 每个域名对应一个IP地址 但一个IP地址可对应多个域名或没有域名 它们之间的映射关系通过域名服务器 DNS 自动转换 99 域名的最后一部分称为顶级域名 分为两大类 机构性域名 地理性域名 对于美国以外的主机 其顶级域名基本上都是按地理域名命名的 例如 au澳洲 ca加拿大 cn中国大陆 de德国 fr法国 uk英国 jp日本 tw中国台湾 us美国 ru俄罗斯 例如 com商业机构 edu教育机构 gov政府机构 org非盈利性机构 int军事机构 net网络资源或组织 rec娱乐休闲资源 info信息服务 store商场 arts文化艺术团体 顶级域名 100 2域名服务器DNS DomainNameServer 由于Internet内核中采用数值型IP地址 而人们通常用字符型的域名地址 它们之间的对应关系通过域名服务器来转换 域名服务器对域名和IP的对应关系采用分层结构的分布式数据库进行管理 每一个子域设定一台专门的域名服务器来负责分配和管理自己域中的映射关系 并保证本域中的域名地址不出现重复现象 每个子域中的域名服务器也同上层域名服务器保持着联系 3 5Internet的基础知识 3 5 3域名系统 101 3 5Internet的基础知识 DNS组织结构图 102 用户要使用Internet上的资源 必须把自己的计算机接入Internet 下面介绍几种常用的接入Internet的方式 单机接入方式与局域网接入方式通过模拟线路接入方式与通过数字线路接入方式 3 5Internet的基础知识 3 5 4连接Internet的方式 103 3 5 4连接Internet的方式 1通过调制解调器入网 PSTN Modem 这是家庭用户最常用的接入方式 用户计算机使用调制解调器 Modem 经过电话网 PSTN 与Internet服务提供商 ISP 相连接 再通过ISP的线路接入Internet 这种接入方式需要拨号过程 因此也称为拔号接入 Modem将计算机输出的数字信号转换为模拟信号 然后通过电话线发送给ISP ISP的Modem将接收的模拟信号又还原为数字信号 发送给路由器进行传输 现在常用的Modem的最大传输速率为56Kbps 在实际使用中由于受线路的影响 实际速率通常在40Kbps左右 104 2通过ISDN入网ISDN是综合业务数字网的简称 它采用数字传输和数字交换技术 将电话 传真 数据 图像等多种业务综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理 用户利用一条ISDN用户线路 可以在上网的同时拨打电话 收发传真 就像两条电话线一样 ISDN基本速率接口有两条64kbps的信息通路和一条16kbps的信令通路 简称2B D 当有电话拨入时 它会自动释放一个B信道来进行电话接听 3 5 4连接Internet的方式 105 3通过ADSL宽带入网ADSL 非对称数字用户线路 是利用现有普通电话线来传送高速宽带数字信号的一种全新的网络接入技术 如图3 39所示 通过ADSLModem和语音分离器实现在普通电话线上同时传送高速数字信号 其下行速率可以达8Mbps 上行速率接近1Mbps 3 5 4连接Internet的方式 106 4通过CableMODEM接入CableMODEM 线缆调制解调器 是利用现成的有线电视 CATV 网进行数据传输的互联网的设备 随着有线电视网的发展壮大和人们生活质量的不断提高 通过CableModem利用有线电视网访问Internet已成为越来越受业界关注的一种高速接入方式 3 5 4连接Internet的方式 107 5通过DDN X 25 帧中继等专线方式入网许多种类的公共通信线路如DDN X 25 帧中继也支持Internet的接入 这些方式接入比较复杂 成本较昂贵 适合于公司 机构单位使用 使用这些接入方式时 需要在用户及ISP两端加装支持TCP IP协议的路由器 并向电信部门申请相应的数字专线 由用户独自使用 专线方式连接的最大优点是速度快 可靠性高 3 5 4连接Internet的方式 108 6局域网方式入网用路由器将本地计算机局域网作为一个子网连接到Internet上 使得局域网中的所有计算机都能够访问Internet 这种连接的本地传输速率可达10Mbps至100Mbps 但访问Internet的速率要受到局域网出口 路由器 的速率和同时访问Internet的用户数量的影响 这种入网方式适用于用户数较多并且较为集中的情况 3 5 4连接Internet的方式 109 7无线方式入网无线接入使用无线电波将移动端系统 笔记本电脑 PDA 手机等 和ISP的基站连接起来 基站又通过有线方式连入Internet 3 5 4连接Internet的方式 110 URL UniformResourceLocation 是一种标准化的命名方法 通过各种不同的协议 对Internet上任何地方的信息都用URL定位或访问 URL的格式为 再如 ftp 166 111 168 6 3 5Internet的基础知识 3 5 2统一资源定位符URL 111 常用的Internet服务 1 WWW服务 WWW WorldWideWeb 的含义是环球信息网 通常叫万维网 是一个基于超文本方式的信息查询方式 2 文件传输服务 文件传输服务 即FTP服务 允许Internet网上的用户将一台计算机上的文件传送到另一台上 FTP服务是由TCP IP的文件传送协议 FileTransferProtocol 支持的 3 电子邮件服务 电子邮件 E mail 是Internet上使用最广泛和最受欢迎的服务 它是网络用户之间进行快速 简便 可靠且低成本联络的现代通讯手段 3 6Internet的服务与应用 112 4 远程登录服务 远程登录 Telnet 是Internet提供的最基本的信息服务之一 Internet用户的远程登录是在网络通讯Telnet的支持下使自己的计算机暂时成为远程计算机仿真终端的过程 实际上Internet提供的服务远远不止这些 还有诸如Archie WAIS Gopher等等 而且随着Internet的飞速发展 每天都在诞生新的服务 如今像网络电话 InternetPhone 网络会议 NetMeeting 网络传呼机 ICQ 等都得到极大的应用 虽然Internet提供的服务越来越多 但这些服务一般都是基于TCP IP协议 TCP IP实际上是一组协议的集合 它是Internet运行的基础 113 WWW服务与网络浏览器WorldWideWeb为您提供了一个可以轻松驾驭的图形化用户界面 以便查阅Internet上的文档 这些文档与它们之间的链接一起构成了一个庞大的信息网 Web允许您通过跳转或 超链接 从某一页跳到其它页 可以把Web看作一个巨大的图书馆 Web结点就像一本本书 而Web页好比书中特定的页 页可以包含新闻 图像 动画 声音 3D世界以及其它任何信息 而且能存放在全球任何地方的计算机上 3 6 1信息浏览 WWW服务 114 1 超链接Web上