第4章 计算机网络PPT课件

.,第4章计算机网络,本章首先简述计算机网络的基本概念、应用领域和计算机网络的分类，然后介绍了计算机网络的物理组成、计算机网络的体系结构。然后分析了因特网的基础知识，最后讨论了万维网与电子邮件应用和网络安全。,.,4.1概述,由大量独立的、但相互连接起来的计算机来共同完成计算任务，这些系统被称为计算机网络（computernetworks）。计算机网络表示通过同一种技术连接起来的一组计算机的集合。如果两台计算机能够交换信息，则称这两台计算机是相互连接的。网络可以有不同的大小、形状和形式。,.,4.1.2应用领域,1.商业应用许多的商业公司都具有相当多的计算机，最初，这些计算机都是独立工作的，但是后来管理部门决定将这些计算机连接起来，以便将有关整个公司的信息关联起来，并且可以随时访问这些信息。这就是资源共享，其目标就是让每一个人都可以访问所有的程序、设备和特殊的数据，并且做到跟这些资源和用户的物理位置无关。,.,2.家庭应用,1977年的时候，DEC公司的总裁表示“没有理由让每一个家里都拥有一台计算机。”历史证明这是错误的，所以DEC公司不再存在了。家庭使用计算机最初是为了文字处理和游戏，但是，最近几年情况发生了很大的变化，现在家庭购买计算机主要理由是为了上网（访问Internet），对于家庭用户而言，最流行的应用是：访问远程信息、个人之间的通信、交互式娱乐和电子商务。,.,3.移动用户,可移动计算机，比如笔记本和PDA（Personaldigitalassistants，个人数字助理），是计算机工业中增长最为迅猛的分支之一，这些计算机的出现，使得无线网络成为热点。通过无线网络，移动办公变得非常方便，可以使用移动设备来发送或者接收电话、传真和电子邮件，或者浏览Web页面、访问远程文件、登录到远程计算机。随着无线技术的不断普及，大量其他的无线应用不断涌出，例如无线停车计时器、无线水电气抄表器等；无线网络和PDA结合，利用WAP可以在小屏幕上访问Web，随机推动了移动商务(Mobile-Commerce，M-Commerce)的发展、手机银行、手机支付等应用随即出现。,.,4.1.3社会问题,网络的广泛应用导致了新的社会、伦理和政治问题。当网络社区中涉及到一些敏感问题例如政治、宗教等问题时，其中一些观点可能会攻击到另外一些人、或者违反了一些道德和法律规范时，这就会导致社会问题。另外网络中隐私问题也非常值得重视，在网络中的信息可能会被相关管理部门审查，也有可能被黑客非法获取，导致银行卡密码等私人信息泄露；同时由于Internet的开放性，垃圾信息、过时信息充斥了整个Internet、垃圾邮件、含病毒邮件肆意猖狂的传播，这些都严重印象人们的正常生活；还有通过网络人们可以方便地传输数字音乐和视频，这就带来版权管理的麻烦。,.,快速测试,1简述计算机网络的概念。2列举几个计算机网络应用实例。3简述网络应用存在哪些社会问题。,.,4.2计算机网络的分类,4.2.1从网络的交换功能分类网络的设计者常从交换的功能来将网络分类，常用的方法有：（1）电路交换；（2）报文交换；（3）分组交换；（4）混合交换,.,4.2.2从网络的作用范围分类,从网络的作用范围可以分为广域网、局域网、城域网和接入网（见图4.1）。（1）广域网WAN(WideAreaNetwork)（2）局域网LAN(LocalAreaNetwork)（3）城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)（4）接入网AN(AccessNetwork),.,广域网、城域网、接入网和局域网的关系,.,4.2.3从网络的使用者进行分类,（1）公用网（publicnetwork），这是指国家的电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公用”的意思就是所有按电信公司的规定交纳费用的人都可以使用。因此公用网也可称为公众网。（2）专用网（privatenetwork），这是指某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这中网络不向本单位以外的人提供服务。例如，军队、铁路、银行等部门就有本系统的专用网。,.,快速测试,1解释术语LAN、WAN、MAN。2校园网是属于LAN还是WAN？3中国教育和科研计算机网是属于专用网还是公用网？,.,4.3计算机网络的物理组成,计算机网络是一个非常复杂的系统，它通常由计算机软件、硬件、通信设备及传输介质组成。,.,4.3.1各种类型的计算机,这些计算机由于所承担的任务不同，因而在网络中分别扮演了不同的角色。网络中的计算机可扮演三种角色：服务器、客户机和同位体。服务器是为网络的其他计算机提供服务的功能强大的计算机，一般由高档计算机、工作站或专门设计的计算机（即专用服务器）充当，根据其所起的作用，可以分为文件服务器、打印服务器、数据库服务器和通信服务器等；客户机是使用服务器所提供服务的计算机；同位体是可同时作为客户机和服务器的计算机。,.,4.3.2共享的外部设备,连接在服务器上的硬盘、打印机、绘图仪等都可以作为共享的外部设备。除此之外一些专门设计的外部设备，如网络共享打印机，可以不经过主机而直接连接到网络上。局域网中的工作站都可以使用网络打印机，就像使用本地打印机一样。,.,4.3.3网卡,网卡即网络接口卡，又称网络适配器。一台计算机，无论它在网络中担任何种角色，都必须配置一块网卡，插在计算机主板上的扩展槽中，通过它与通信线路相连接，网卡主要是将计算机数据转换为能够通过介质传输的信号。,.,4.3.4传输介质,计算机和网络设备之间，以及通信设备和通信设备之间都通过传输介质互连，传输介质为数据传输提供传输信道。局域网常用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆。除此之外，无线传输介质（如微波、红外线和激光等）在计算机网络中也会显示出它的广泛用途。,.,4.3.5局域网通信设备,目前最流行的局域网是以太网，以太网的主要通信设备有集线器，集线器可以提供多个微机连接端口，在工作站集中的地方使用集线器，便于网络布线，也便于过账定位和排除，此外集线器还具有信号再生放大和管理多路通信的能力。,.,4.3.6网络互连设备,局域网与局域网，局域网与主机系统，以及局域网与广域网的连接都被称为网络互连。网络互连的接口设备被称为网络互连设备。常用的互连设备有网桥（bridge）、路由器（router）和网关等。目前路由器的应用非常广泛，已经成为计算机网络的一个重要组成部分。,.,快速测试,1网卡的作用是什么2以太网是什么？3路由器、网关、网桥有什么区别？,.,4.4计算机网络的体系结构,网络体系结构就是对构成计算机网络的各组成部分之间的关系及所要实现功能的一组精确定义。为了降低网络设计复杂性，绝大多数网络都采用分层次的体系结构。,.,4.4.1基于层次网络协议介绍,基于分层的网络设计思想将网络分解成一堆相互叠加的层，每一层都建立在其下一层的基础之上。每一层的目的都是向上一层提供特定的服务，而把如何实现这些服务的细节对上一层加以屏蔽。计算机网络体系结构的核心就是如何合理地划分层次，并确定每个层次的特定功能及相邻层次之间的接口。在计算机网络分层结构体系中，通常把每一层在通信中用到的规则与约定称为协议。协议是一组形式化的描述，网络协议它是计算机网络软硬件开发的依据，是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准和约定，它由三个要素构成：语法、语义和同步。层和协议的集合就称为网络体系结构。,.,OSI参考模型和TCP/IP参考模型,现在有两种重要的网络体系结构：OSI参考模型和TCP/IP参考模型。尽管与OSI模型相关的协议已经很少再使用了，但是该模型本身是非常通用的，并且仍然有效，在每一层上讨论到的特性也非常重要。TCP/IP模型有不同的特点：模型本身并不非常有用，但是协议却被广泛的使用开来。,.,4.4.2OSI参考模型,OSI参考模型（参见图4.2）是以国际化标准组织（ISO，InternationalStandardsOrganization）的一份提案为基础，并于1983年正式了形成的开放系统互连参考模型，即ISO7498国际标准，该模型被称为ISOOSI（OpenSystemsInterconnection）参考模型，也被简称为OSI模型。,.,4.4.3TCP/IP参考模型,TCP/IP参考模型是计算机网络的鼻祖ARPANET和其后继的Internet使用的参考模型。ARPANET是由美国国防部赞助的研究网络。它通过租用的电话线连接了数百所大学和政府部门。当无线网络和卫星加入进来以后，原有的协议在和它们互连时出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。因此能够无缝的方式将多个网络连接起来，这是一开始就面临的主要设计目标之一，另一主要设计目标就是即使在子网硬件有丢失的情况下，网络必须还能够继续工作，原有的会话不会被打断。,.,4.4.4OSI和TCP/IP模型比较,OSI和TCP/IP参考模型有很多的共同点。两者都是以协议栈的概念为基础，并且协议栈的协议彼此相互独立。而且两个模型中各层的功能也大体相似。例如，在两个模型中，传输层以及传输层以上的各层都为希望进行通信的进程提供了一种端到端的、与网络无关的服务。这些层形成了传输提供方。另外，在这两个模型中，传输层之上的各层也都是传输服务的用户，并且是面向应用的用户。,.,快速测试,1ISOOSI是什么？2TCP/IP分为哪几层？HTTP属于TCP/IP的哪一层？,.,4.5因特网,因特网（Internet）是人类历史发展中的一个伟大的里程碑，它是未来信息高速公路的雏形，人类正由此进入一个前所未有的信息化社会。因特网并不是单个网络，而是大量不同网络的集合，这些不同的网络使用同一组公共协议，并提供一组公共服务。因特网不是一个普通的系统，具有开放性，不是由任何一个人规划出来的，也不受任何人控制。因特网可以这样定义为：在全球范围，由采用TCP/IP协议族的众多计算机网相互连接而成的最大的开放式计算机网络。因特网的前身是美国的阿帕网(ARPANET)。,.,4.5.1因特网的发展历程,因特网的发展大致经历了如下四个阶段：（1）因特网的起源（2）TCP/IP协议的产生（3）网络的“春秋战国”时代（4）Internet的基础NSFNET,.,4.5.2因特网的体系结构,.,4.5.3IP协议,目前因特网中主要使用网际协议IP进行互联，IP协议是因特网中的核心协议，IP协议是用来使互联起来的计算机网络能够通信。IP数据包含有个头部和一个正文部分。,.,4.5.4IP地址,因特网上的每一台主机和路由器都有一个IP地址，IP地址包括网络号和主机号，并且这种组合是唯一的：原则上，因特网上的任何两台机器都不会有相同的IP地址。IP地址都是32位长，通常采用点分十进制记法，在这种格式中，4个字节中的每个字节用十进制表示，从0到255。例如，32位的十六进制地址C0290614被写成0。,.,IP地址被分成5大类,在过去IP地址被分成5大类：A类、B类、C类、D类和E类（见图4.4）。但是采用这种分类方法有3个不足，首先，IP地址空间利用率有时很低，第二，给每一个物理网络分配一个网路号会使得路由表变得太大而使得网络性能下降，第三，两级的IP地址不够灵活。,.,子网掩码,在1985年起在IP地址中增加一个“子网号字段”，从主机号中借用若干比特作为子网号，使两级IP地址变成三级IP地址。为了实现对子网的支持，增加了“子网掩码”，在划分子网的情况下，网络地址（即子网地址）就是将主机号置为0的IP地址，具体地就是将子网掩码和IP地址逐比特相“与”的结果。如果网络没有划分子网，网络就采用默认子网掩码，其中A类地址的默认子网掩码是、B类地址默认的子网掩码是、C类地址的默认子网掩码是。,.,4.5.5域名系统DNS,域名系统主要用途是将主机名或电子邮件目标地址映射成IP地址，这样使得人们能够采用具有实际意义的字符串（域名）来代替既不形象又难记忆的IP地址。域名系统采用层次结构，按地理域或机构域进行分层。字符串的书写采用圆点将各个层次隔开，分成层次字段。从右到左一次为顶级域名、第二层域名等，最左的一个字段为主机名。例如,代表谷歌公司的一台电子邮件服务器，其中email为服务器主机名，google为谷歌域名，com是商业公司顶级域名。顶级域名分为两大类：机构性和地理性域名。,.,4.5.6Internet控制协议,（1）因特网控制报文协议ICMP（InternetControlMessageProtocol）（2）地址解析协议ARP（AddressResolutionProtocel）（3）逆地解析协议RARP（ReverseAddressResolutionProtocel）（4）因特网组管理协议IGMP（InternetGroupManagementProtocol）,.,快速测试,1IP地址是什么？有哪两种版本？2解释域名的组成。3什么是子网掩码？其作用是什么？,.,4.6万维网与电子邮件,万维网（WorldWideWeb）并非特殊的计算机网络，它是一个大规模的、联机式的信息存储场所，简称为Web。Web是一个分布式的超媒体（hypermedia）系统，它是超文本（hypertext）系统的扩充。万维网与因特网有着本质的差别。因特网（Internet）指的是一个硬件的网络，全球的所有电脑通过网络连接后便形成了因特网。而万维网更倾向于一种浏览网页的功能。,.,4.6.1Web技术基础,Web服务器，主要功能是提供网上信息浏览服务。WWW是Internet的多媒体信息查询工具，是Internet上近年才发展起来的服务，也是发展最快和目前用的最广泛的服务。Web客户通常指的是Web浏览器，当前比较流行的Web浏览器有MicrosoftInternetExplorer、Mozilla的Firefox、Google的Chrome、Opera和Safari。,.,HTML,HTML是Web诞生与发展的要素之一，它旨在使得Web页面能显示在任何支持HTML的浏览器中，而与连网的机器平台无关。HTML并不是一个程序设计语言，而是一个标记语言，它所提供的标记是由SGML（StandardGeneralizedMarkupLanguage，标准的通用标记语言）定义的。,.,HTTP（HyperTextTransferProtocol）,HTTP（HyperTextTransferProtocol、超文本传输协议）是用来在互连网上传输文档的协议，它是Web上最常用也是最重要的协议，也是Web服务器和Web客户（如浏览器）之间传输Web页面的基础。HTTP是建立在TCP/IP之上的应用协议，但并不是面向连接的，而是一种请求/应答（Request/Response）式协议。,.,4.6.2浏览器的基本使用,浏览器是指可以显示网页服务器或者文件系统的HTML文件内容，并让用户与这些文件交互的一种软件。网页浏览器主要通过HTTP协议与网页服务器交互并获取网页，这些网页由URL指定，文件格式通常为HTML，并由MIME在HTTP协议中指明。一个网页中可以包括多个文档，每个文档都是分别从服务器获取的。,.,4.6.3搜索引擎的使用,搜索引擎是指根据一定的策略、运用特定的计算机程序从互联网上搜集信息，在对信息进行组织和处理后，为用户提供检索服务，将用户检索相关的信息展示给用户的系统。搜索引擎包括全文索引、目录索引、元搜索引擎、垂直搜索引擎、集合式搜索引擎、门户搜索引擎与免费链接列表等。百度和谷歌等是搜索引擎的代表。,.,4.6.4电子商务,电子商务通常是指在全球各地广泛的商业贸易活动中，在因特网开放的网络环境下，基于浏览器/服务器应用方式，买卖双方不谋面地进行各种商贸活动，实现消费者的网上购物、商户之间的网上交易和在线电子支付以及各种商务活动、交易活动、金融活动和相关的综合服务活动的一种新型的商业运营模式。,.,在线拍卖、在线支付,在线拍卖是拍卖公司或行业网站在网络上推出的一种在线营销模式，如今在互联网普及的情况下已经很为消费者和收藏者所接受。现在国内在线拍卖的行业很多，知名的有孔夫子旧书网、嘉德拍卖公司、中国书店、腾讯拍拍等网站。在线支付是指卖方与买方通过因特网上的电子商务网站进行交易时，银行为其提供网上资金结算服务的一种业务。在线支付是一种通过第三方提供的与银行之间的支付接口进行支付的方式，这种方式的好处在于可以直接把资金从用户的银行卡中转账到网站帐户中，汇款马上到帐，不需要人工确认。,.,4.6.5电子邮件,电子邮件（Electronicmail，简称Email,标志：）又称电子信箱、电子邮政，它是种用电子手段提供信息交换的通信方式。它是Internet上应用最广的服务，通过网络的电子邮件系统，用户可以用非常低廉的价格，以非常快速的方式，与世界上任何一个角落的网络用户联系，这些电子邮件可以是文字、图像、声音等各种方式。同时，用户可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并实现轻松的信息搜索。,.,快速测试,1列举几个著名的浏览器实例。2列举几个著名的搜索引擎实例。3什么是电子商务？,.,4.7网页设计技术,网页设计是指使用标识语言（MarkupLanguage)，通过一系列设计、建模、和执行的过程将电子格式的信息通过互联网传输，最终以图形用户界面（GUI）的形式被用户所浏览。,.,4.7.1HTML基础,HTML（HyperTextMarkupLanguage，简称HTML）是为“网页创建和其它可在网页浏览器中看到的信息”设计的一种标记语言。它是用来描述网页的一种语言，它不是一种编程语言，而是一种标记语言，含有一套标记标签(MarkupTag)，HTML使用标记标签来描述网页。,.,HTML代码,MyFirstWebPageMyFirstHeadingMyfirstparagraph.,.,4.7.2网页制作工具,目前常用的网页制作工具有Dreamweaver、SharePointDesigner等，它们都是所见即所得的网页制作工具。Dreamweaver是个原本由Macromedia公司所开发的著名网站开发工具。它使用所见即所得的接口，亦有HTML编辑的功能。它现在有Mac和Windows系统的版本。,.,快速测试,1HTML是用来作什么的？2常见的网页开发工具有哪些？,.,4.8网络安全,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。网络安全从其本质上来讲就是网络上的信息安全。从广义来说，凡是涉及到网络上信息的保密性、完整性、可用性、真实性和可控性的相关技术和理论都是网络安全的研究领域。,.,4.8.1网络安全的现状,随着计算机技术的飞速发展，信息网络已经成为社会发展的重要保证。有很多是敏感信息，甚至是国家机密。所以难免会吸引来自世界各地的各种人为攻击（例如信息泄漏、信息窃取、数据篡改、数据删添、计算机病毒等）。同时，网络实体还要经受诸如水灾、火灾、地震、电磁辐射等方面的考验。,.,4.8.2网络安全的威胁与攻击的模式,（1）计算机病毒(ComeputerVirus)的扩散计算机病毒是一种在人为或非人为的情况下产生的、在用户不知情或未批准下，能自我复制或运行的计算机程序；计算机病毒往往会影响受感染计算机的正常运作。类似生物