第4章计算机网络

第四章计算机网络及应用,4.1计算机网络概述,计算机网络的定义与功能计算机网络的分类计算机网络协议计算机网络的体系结构数据通信基础移动通讯简介,4.1.1计算机网络的定义与功能,计算机网络的定义计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的。,4.1.1计算机网络的定义与功能,计算机网络的功能数据通信资源共享远程传输集中管理实现分布式处理负载平衡,4.1.2计算机网络的分类,按网络的覆盖区域分类局域网：覆盖距离从几百米到几公里，这种网络多设在一栋办公楼或相邻的几座大楼内，由单位或部门所有城域网：覆盖范围约在几公里到几十公里，往往由一个城市的政府机构或电信部门管理。广域网：覆盖范围超过50公里，往往遍布一个国家、一个洲、甚至全世界。最大的广域网是Internet。,4.1.2计算机网络的分类,按网络的使用范围分类公用网（PublicNetwork）：也称公众网，一般是国家电信部门建造的网络。专用网（PrivateNetwork）：是某个部门为本单位特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网络不向本单位以外的用户提供服务。,4.1.2计算机网络的分类,按网络的拓扑结构分类总线型：网络中各节点连接在一条共用的通信电缆上，采用基带传输环型：环型网络将各个节点依次连接起来，并把首尾相连构成一个环形结构。星型：星型网络中所有的节点都与一个特殊的节点连接，这个特殊节点称作中心节点。树型：树的结构,4.1.3计算机网络协议,网络协议定义为了确保不同类型的计算机之间能顺利地交换信息，这些计算机必须遵守一些事先约定好的共同的规则。这些计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为协议（Protocol）。网络协议组成语法语义同步,4.1.4计算机网络的体系结构,ISO/OSI参考模型物理层（PhysicalLayer）数据链路层（DataLinkLayer）网络层（NetworkLayer）传输层（TransportLayer）会话层（SessionLayer）表示层（PresentationLayer）应用层（ApplicationLayer）,4.1.4计算机网络的体系结构,TCP/TP参考模型和OSI参考模型不同，TCP/IP参考模型只有四层。从下往上依次是网络接口层（NetworkInterfaceLayer）、Internet层（InternetLayer）、传输层（TransportLayer）和应用层（ApplicationLayer）,4.1.5数据通信基础,数据通信模型通信系统的基本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、发送机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。,4.1.5数据通信基础,数据交换技术电路交换报文交换分组交换,4.1.5数据通信基础,多路复用技术频分多路复用时分多路复用波分多路复用码分多路复用,4.1.6移动通讯简介,模拟蜂窝无线通信模拟蜂窝移动通信系统的出现是移动电话历史上一个重要的里程碑。但是它有着下列致命的弱点：1.系统间没有公共接口。2.无法与固定网迅速向数字化推进相适应，数字承载业务很难开展。3.频率利用率低，无法适应大容量的要求。4.安全利用率低，易于被窃听，易做“假机”。,4.1.6移动通讯简介,数字蜂窝无线通信2G数字蜂窝移动通信技术的出现代表了移动通信数字化和国际化的潮流，它使移动电话技术走向成熟。数字移动通信被称为第二代移动通信。移动通信时代实现了话音的个人移动，但通信的全球化和通信方式的多样化仍没有实现，人们渴望个人通信时代的到来，而微电子技术特别是计算机技术以及无线频率利用技术的进一步发展，将使这一渴望在未来实现。,4.1.6移动通讯简介,第三代移动通信3G第三代移动通信系统最初称为未来公众移动通信系统FPLMTS，后改名为IMT-2000，意指在2000年左右开始商用，工作于2000MHz频段上，初始数据速率达到2Mbps。2000年3月，IMT-2000无线接口标准大格局确定下来，除6个卫星接口技术外，地面无线接口技术被分为两大类：CDMA与TDMA，其中CDMA占据主导地位。,4.1.6移动通讯简介,WLAN与WiFi/WAPIWLAN（无线局域网）是一种借助无线技术取代以往有线布线方式构成局域网的新手段，可提供传统有线局域网的所有功能，是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。超宽带无线接入技术UWBUWB（UltraWideband）是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据WiMAXWiMAX全称为WorldInteroperabilityforMicrowaveAccess，即全球微波接入互操作系统,4.2计算机网络的组成,网络硬件系统网络软件系统,4.2.1网络硬件系统,网络硬件组成网络硬件系统包括：计算机（网络服务器、网络工作站）、传输介质、网络设备、其它设备（外部设备、硬件防火墙）。,4.2.1网络硬件系统,网络传输介质（1）有线传输介质常用的网络有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。（2）无线传输介质电磁波可以直接在空间传输，目前用作数据通信手段的较成熟的无线技术主要有红外线通信、激光通信和微波通信。,4.2.1网络硬件系统,常用网络设备网络因为完成不同的功能而需要各式各样的设备构成，保障网络各项功能的实现，从而实现网络的互联。最常选用的网络设备主要有网卡、调制解调器、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器等。,4.2.2网络软件系统,网络软件系统又分为网络系统软件和网络应用软件。1网络系统软件网络系统软件负责控制及管理网络运行和网络资源的使用，并为客户提供访问网络和操作网络的人机接口。2网络应用软件网络应用软件指为某一个特定网络应用目的而开发的网络软件。,4.3网络配置与共享,网络设置网络测试网络共享,4.3.1网络设置,路由器连接设置在控制面板的网络和共享中心，设定当前的网络类型（一般选择工作网络），IP地址如非特殊需要就不用设置（公司办公一般考虑共享需要可以考虑分配IP地址），路由器会自动为计算机分配运行时IP地址（一般都是内网地址）。,4.3.1网络设置,控制面板的网络和共享中心如图所示。,4.3.1网络设置,计算机拨号设置如果没有路由器，就在Windows7上进行PPOE的拨号设置。,4.3.1网络设置,首先设置新的连接或网络。在图中选择第一项“连接到Internet”。,4.3.1网络设置,因为本计算机已经连上网络，所以出现下面的界面，如图所示。,4.3.1网络设置,然后我们选择“仍要设置新连接”，如图所示，选择宽带PPOE连接。,4.3.1网络设置,最后输入您的上网账号和口令密码即可，如图所示。,4.3.1网络设置,设置IP地址和DNS服务器地址如果要通过TCP/IP协议进行主机之间的通讯，则需要为每台主机配置有效的IP地址。IP地址同计算机名一样，在同一个局域网里也不能重复。在同一个局域网里配置的IP地址必须属于同一个子网。属于不同子网的计算机间如果需要通信，则必须通过路由器转发。,4.3.1网络设置,在Win7中配置IP地址，可按照前面介绍的方法打开“本地连接属性”对话框，在列表框中选“Internet协议（TCP/IP）”，双击该项或单击“属性”按钮，即可打开如图所示“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框。,4.3.1网络设置,4.3.2网络测试,1ipconfig命令ipconfig命令用来显示所有网络适配器的TCP/IP网络属性值，包括IP地址、子网掩码、默认网关、DHCP服务器地址和DNS服务器地址等信息。使用不带参数的ipconfig只显示所有网络适配器的的主要IP参数信息：IP地址、子网掩码和默认网关。ipconfig/all则显示所有网络适配器完整的TCP/IP配置信息。,4.3.2网络测试,在WindowsXP的cmd命令窗口中输入ipconfig/all就可以看到如图所示信息。在局域网连接中，只需注意以下信息是否正确即可。,4.3.2网络测试,4.3.2网络测试,2ping命令ping是最常用的检测网络故障的命令，用于检查网络是否通畅或者网络连接速度的命令。它所利用的原理是这样的：网络上的机器都有唯一确定的IP地址，我们给目标IP地址发送一个数据包，对方就要返回一个同样大小的数据包，根据返回的数据包我们可以确定目标主机的存在，可以初步判断目标主机的操作系统，TCP/IP协议参数是否设置正确、目标网络能否到达以及目标主机是否正常工作。,4.3.2网络测试,ping命令的基本格式为：ping目标名，其中目标名可以是Windows主机名、IP地址或域名地址。如果ping命令收到目标主机的应答，如图4-16中“ping0”命令结果，则表示本机与目的主机已连通，可以进行数据交换；如果ping命令的显示结果为“请求超时”，则表示请求超时，目的主机不可达。,4.3.2网络测试,4.3.3网络共享,设置共享要让网络中的计算机彼此共享资源，首先需要网络上的机器将资源共享出来，供其它计算机使用。（1）设置共享文件夹在Win7中启用网络共享时，方法和以前的XP系统类似，右键选择要共享的文件夹，在弹出的右键菜单中选择相应选项即可。如图所示。,4.3.3网络共享,4.3.3网络共享,使用共享只要实验室局域网内有主机将资源共享出来，其它主机就可以通过该资源所赋予的帐户连接到此主机，使用共享资源。（1）使用共享文件明确共享文件所存放的位置后，可以先在Win7的“网络”中找到该资源所在的主机，双击该主机图标进行连接，根据其中的共享名找到共享文件夹；或者在“开始”|“运行”栏中(也可在“我的电脑”或IE地址栏中)输入“主机名共享名”，也可以获得相同的结果。如果提供共享资源的用户没有开放“Guest”帐户，则在连接时还需输入用户名和密码。,4.3.3网络共享,（2）使用共享打印机使用共享打印机前，需要先安装远程打印机。选择“开始”|“打印机和传真”，在打开的“打印机和传真”窗口中点击“添加打印机”，系统将出现添加打印机向导，如图4-20所示。在向导中首先选择打印机为“添加网络、无线或Bluetooth打印机”，通过该网络打印机的名称或URL，确定其位置，如果不知道网络打印机的上述信息，可以选择“浏览打印机”，系统会自动在局域网内搜索共享的打印机供用户选择。,4.3.3网络共享,取消共享如果想取消已共享的网络资源，可以直接右击共享资源，按照设置共享时的相同方法打开共享设置对话框，选中“不共享该文件夹”或“不共享这台打印机”即可。,4.4Internet基础,Internet概述IP地址和域名地址Internet接入方法Internet提供的服务,4.4.1Internet概述,Internet的发展1969年，研究并建立了世界上最早的计算机网络之一：ARPANET80年代，许多国家通过远程通信，将计算机和网络接入ARPANET，使它成为世界上最大的互连网Internet。1986年，建立了基于传输控制协议网际协议TCP/IP协议的计算机网络NSFNET1990年，ARPANET退出了历史舞台。如今，NSFNET已成为Internet的重要骨干网之一。,4.4.1Internet概述,Internet在中国1987年，中国科学院高能物理研究所通过日本同行连入Internet，但仅仅是极少数人使用了极其简单的功能，而且中国也没有申请自己的域名。1994年5月，中国国家计算机和网络设施委员会成立，代表我国正式加入Internet，申请了中国的域名cn，建立DNS服务器管理cn域名，从此Internet在我国开始了不可阻挡的迅猛发展。,4.4.1Internet概述,我国已经建成了几个全国范围的网络，用户可以择一连入Internet。其中影响较大的网络系统有CHINANET1994年8月，邮电部与美国Sprint公司签署了我国通过SprintLink与Internet的互联协议，开始建立了中国的Internet。CHINANET1994年8月，邮电部与美国Sprint公司签署了我国通过SprintLink与Internet的互联协议，开始建立了中国的Internet。,4.4.2IP地址和域名地址,Internet将全世界的计算机连成一个整体，这些计算机并不是直接与Internet相接，而是通过本地局域网接入的。Internet将现有的局域网根据一定的标准连接起来，各个局域网之间可以进行信息交流，从而把整个世界联系在一起。如何标识计算机在Internet中的位置，成为Internet互联的关键。,4.4.2IP地址和域名地址,IP地址Internet上的主机遵从TCP/IP协议进行通讯，该协议中要求网上的每台计算机拥有自己唯一的标志，这个标志就称为IP地址。目前Internet上最常使用的IP地址是第4版本，称为IPv4。随着互联网的迅速发展，提出IPv6作为下一版本的互联网协议。,4.4.2IP地址和域名地址,IPv4由32位（bit）二进制组成，每8位为一组分为四组，每一组用0255间的十进制表示，组与组之间以圆点分隔。需要IP地址时，用户必须向网络中心NIC提出申请。中国最顶级的IP地址管理机构是中国互联网络信息中心CNNIC。IP地址划分为五类：A、B、C、D、E类，分配给网络服务提供商（ISP）和网络用户的是前三类地址。,附表：IP地址中网络号字段和主机号字段,4.4.2IP地址和域名地址,域名地址TCP/IP协议提供了另一种方便易记的地址方式：域名地址，即用一组英文简写来代替难记的数字。Internet通过域名服务器DNS（DomainNameServer）将域名地址解析成IP地址。域名地址是从右至左来表述其意义的，最右边的部分为顶层域，最左边的则是某台主机的机器名称。顶层域一般是组织机构或国家/地区的名称缩写。下层域名一般由其上层域名的管理者分配和定义例：华中师范大学Web服务器的IP地址为相对应的域名地址为：。,附表：常见组织机构代码,4.4.3Internet接入方法,拨号接入利用电话网建立本地计算机和ISP之间的连接。拨号接入主要分为电话拨号、ISDN和ADSL三种方式。电话拨号：,4.4.3Internet接入方法,ISDN接入：,ADSL接入：,4.4.3Internet接入方法,局域网接入在硬件配置上只需要一台计算机、一块以太网卡和一根双绞线，然后通过ISP的网络设备就可以连接到Internet。,4.4.3Internet接入方法,无线接入通过无线接入Internet可以省去铺设有线网络的麻烦，而且用户可以随时随地上网，不再受到有线的束缚。目前个人无线接入方案主要有两大类。使用无线局域网（WLAN）的方式，网络协议为IEEE802.11a、802.11b、802.11g等,4.4.3Internet接入方法,直接使用手机卡，通过移动通讯来上网用户端需要购买额外的一种卡式设备（PC卡），将其直接插在笔记本或者台式电脑的PCMCIA槽或USB接口，实现无线上网。,4.4.4Internet提供的服务,WWW服务WWW是WorldWideWeb的缩写，中文译名为万维网，是近年来发展最迅速的服务，也成为Internet用户最喜爱的信息查询工具。工作原理WWW上的信息通过以超文本（Hypertext）为基础的页面来组织，在超文本中使用超链接（HyperLink）技术，可以从一个信息主题跳转到另一个信息主题。WWW是以Client/Server（客户端/服务器）方式工作。整个传输过程中双方按照超文本传输协议HTTP（HypertextTransferProtocol）进行交互。,4.4.4Internet提供的服务,统一资源定位器URLURL格式：协议类型：/:/文件名,4.4.4Internet提供的服务,电子邮件服务E-mail（ElectronicMail），是通过电子形式进行信息交换的通信方式，它是Internet提供的最早、也是最广泛的服务之一。工作原理：系统的核心是邮件服务器（MailServer）。一般由两部分组成：SMTP服务器和POP3服务器。SMTP（SimpleMailTransferProtocol）即简单电子邮件通讯协议，负责寄信；POP3（PostOfficeProtocol）即邮局协议，负责收信。,4.4.4Internet提供的服务,上述这种通讯方式，称为“存储转发式”，是一种异步通信方式，属于无连接的服务，它并不要求收、发邮件者同时都在网上。电子邮件服务器大都24小时不关机，用户可以随时随地收发邮件，十分方便。,4.4.4Internet提供的服务,E-mail地址在Internet上发送电子邮件，需要有E-mail地址，用来标识用户在邮件服务器上信箱的位置。一个完整的Internet邮件域名地址格式为：loginnamehostname.domainname即：用户名主机名.域名，或：loginnamedomainname。发送和接收E-mail可以通过邮件服务提供商提供的Web页面进行，也可以通过邮件客户端软件实现。,4.4.4Internet提供的服务,文件传输服务文件传输服务的主要作用是在本地计算机和远程计算机之间传递一个或多个文件。客户端/服务器模式：用户通过一个支持FTP（FileTransferProtocol）的客户端程序，连接到远程主机上的FTP服务器端程序。用户通过客户端程序向服务器程序发出命令，服务器程序执行用户所发出的命令，并将执行的结果返回到客户机。使用FTP服务时，用户经常遇到两个概念：“下载”（Download）和“上传”（Upload）。,附图：文件的上传和下载,4.4.4Internet提供的服务,P2P模式P2P是peer-to-peer的缩写，也称为对等网络或者对等联网模式。P2P本质思想是整个网络结构中的传输内容不再被保存在中心服务器中，每一节点都同时具有下载、上传和信息追踪这三方面的功能，每一个节点的权利和义务都是大体对等的。,4.4.4Internet提供的服务,P2P文件传输中有一些特殊的术语：BT下载指采用基于BitTorrent协议进行文件传输的软件来进行文件下载。BT服务器Tracker服务器，它能够追踪到底有多少人同时在下载或上传同一个文件。BT客户端泛指运行在用户自己电脑上的支持BitTorrent协议的程序。torrent文件扩展名为.torrent的文件，包含了一些BT下载所必须的信息。种子：种子就是提供P2P下载文