大学计算机基础第六七章计算机网络基础

1、第六章 计算机网络基础 6.1 计算机网络概述 6.2 数据通信技术基础知识 6.3 计算机网络的组成与结构 6.4 局域网 6.5 网络互连 9/11/202216.1 计算机网络概述6.1.1 计算机网络的定义 计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同的、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（即网络通信协议、信息交换方式、网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。 其他外设打印机产生计算机网络的基本条件: 通信技术与计算机技术的结合9/11/202226.1.2 计算机网络发展史 1954年 第一代 单个主机为中心、面向终端（图）1969年 ARPA网，第二

2、代 多处理中心 分组交换（图）1983年 OSI模型，第三代 体系结构标准化Internet的建立， 第四代 信息高速公路计算机网络发展趋势自看6.1.39/11/20223计算机网络示意图 TTTTHTTTH分组交换网THTTHH单个主计算机为中心的网络 多计算机为中心的网络Terminal-终端设备，Host-主计算机返回9/11/202241信息交换 计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点之间的通信。2资源共享 包括硬件、软件和数据资源的共享(图）。3分布式处理 网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。提高系统的可靠性和可用性 、均衡负荷，相互协作 、提高系统性能价格比，

3、易于扩充，便于维护 6.1.4计算机网络的功能9/11/20225共享软件共享硬件共享返回9/11/20226星形拓扑总线形拓扑结构 特点：结构简单，可靠性高 局部站点故障不影响整体 对站点扩充和删除容易总线任务重，易产生瓶颈问题特点：通信协议简单对外围站点要求不高单个站点故障不会影响全网电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路6.1.5 网络的拓扑结构 9/11/20227特点：传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃环形拓扑结构特点：信息交换在上、下节点之间进行通信线路连接简单，网络管

4、理软件也不复杂，维护方便资源共享能力差，可靠性低树形拓扑网状结构和混合型结构自看教材9/11/20228从网络的地理范围进行分类局域网LAN 覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率高，误码率低，结构简单容易实现。6.1.6 计算机网络的分类9/11/20229 通常是使用高速光纤的网络，在一个特定的范围内（例如校园、社区或城市）将不同的局域网连接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速率比局域网高。 城域网MAN9/11/202210相对概念：在一个学校范围内的计算机网络通常我们称为校园网。实质上它是由若干个局域网连接构成的一个规模较大的局域网，也可视校园网为一种介于普通局域网和城域网之间

5、规模较大的、结构较复杂的局域网络。 一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围通常为几十公里到几千公里，它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。广域网的通信子网主要使用分组交换技术，它可以使用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。 广域网WAN9/11/2022116.1.7 计算机网络的体系结构 例:甲乙两个人通电话语法：电话号码；语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作；同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议(Protocol)。 协议三要素 语法：数据与控制信息的结构或格式

6、 语义：用来说明通信双方应当怎么做 同步：详细说明事件如何实现 为了减少计算机网络的复杂程度，按照结构化设计方法，将计算机网络的功能划分为若干个层次(Layer)，网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构(Network Architecture) 9/11/202212ISO/OSI开放系统互连参考模型国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。9/11/202213双向箭头线表示概念上的通信线路空心箭头表示实际通信线路。应用层表示层会话层传

7、输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通信子网资源子网OSI参考模型9/11/202214通信系统基本要素 6.2 数据通信基础知识 6.2.1 基本概念 信源信宿传输媒体信息数据编码传输方式：传输内容：数据信号电磁编码 模拟信号数字信号9/11/202215带宽 指信道能传送信号的频率宽度，可传送的信号的最高频率与最低频率之差。比特率：单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps波特率：线路中每秒传送的波形的个数，其单位为baud 两者的换算关系为：比特率 = 波特率 log 2 N数字信号模拟信号数据传输速率 9/11/2022166.2.2 数

8、据通信系统 模拟通信系统普通的电话、广播、电视等都属于模拟通信系统。 数字通信系统计算机通信、数字电话以及数字电视都属于数字通信系统。 信道是信号传输的通道，包括传输媒体和通信设备。能传输模拟信号的信道称为模拟信道。 能传输离散数字信号的信道称为数字信道。 9/11/2022176.2.3 数据通信的技术指标 通信速率指标：比特率、波特率传输可靠性指标：误码率和误比特率 信道指标：信道带宽与信道容量9/11/2022186.2.4 信息交换技术并行传输以比特为单位串行传输数据通信发送装置数据通信接收装置0101001ASSCII码字符TASSCII码字符T数据通信发送装置1011000数据通信

9、接收装置以字符为单位 9/11/202219线路通信方式 单工通信（单向）信息流是单方向的且不能改变半双工通信（双向交替）通信双方不能同时进行收发全双工通信（双向同时）通信双方可同时收发信息无线电广播和电视 对讲机 电话通话 9/11/202220同步技术 使接收速度和发送速度保持一致 数据接收端能识别所收到的数据同步同步方法异步传输 传输以字符为单位同步传输 传输以数据块为单位9/11/202221在每个发送的字符前加入一个起始位，后面插入一个（或两个）停止位。起始位的编码值为0，停止位的编码值为1。异步传输字符间隔不定长发送器接收器字符码n10011010停止位起始位字符码11100100

10、1停止位起始位当没有数据发送时，发送器就连续发出停止码1，接收器根据从1至0的跳变来识别一个新字符的开始。9/11/202222在每一个数据块的开始处和结束处各附加一个或多个特殊的字符或比特序列，用于标记数据块，这些组合称为帧。接收端接收到同步脉冲序列后，根据同步脉冲来确定数据的起始与终止，从而实现发送端信号和接收端信号同步的目的。同步传输发送器接收器数据字符（数据长度可变）结束位同步位校验位控制位9/11/2022236.2.5 数据传输介质 双绞线非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）组网方便，价格最便宜，应用广泛 五类双绞线最大传输率为100Mbps传输距离小于100米同轴电缆 基

11、带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km 它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆9/11/202224光纤光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。在2.5Gb/s的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤和光端设备9/11/202225无线介质 包括无线频段、红外线、激光等。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、

12、微波、红外、可见光。地面微波通信卫星微波通信9/11/2022266.3 计算机网络的硬件与软件组成6.3.1网络的基本要素 至少有两台独立操作系统的计算机，它们之间有相互共享某种资源的需求；两台独立的计算机之间必须有某种通信手段将其连接；网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确定的规范标准或者协议。 9/11/2022276.3.2网络的组成 主体设备服务器 提供共享资源客户机 用户入网操作的节点常用 服务器文件服务器域名服务器打印服务器通信服务器数据库服务器大多数时候服务器是网络的核心386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。9/11/202228网络适配器(网卡)网卡通

13、过总线与计算机设备接口相连，另一方面又通过电缆接口与网络传输媒介相连。插入主机扩展槽中有线介质网络的连接设备 9/11/202229网络传输媒介的中间节点，具有信号再生转发功能。集线器类型无源有源智能不对信号做任何处理，工作站到集线器之间的距离在30米以内。对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的距离可达600米。具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。集线器（HUB）9/11/202230网络软件系统局域网上流行的传输协议有：NetBEUINetBEUI（NetBIOS Extend User Interface）网络基本输入输出系统扩展用户接口。适合单网段小

14、型局域网，无路由功能。 IPX（Internet Packet Exchange Protocol）运行在网络层的包交换协议。使应用程序能在网络上发送包和接收包。SPX（Sequenced Packet Protocol）运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测。IPX/SPX包括了100多个不同功能的协议，最主要的是TCP和IP协议。TCP/ IP协议的主要特点：标准化，任何网络软件或设备都能在该协议下运行；可路由性，用户可以将多个局域网连成一个大型互联网络。TCP/IP协议包9/11/202231网络操作系统 对等式网络操作系统客户机/服务器（Client/

15、Server）模式分类 对等网 网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。 客户机/服务器模式 网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务。9/11/202232常见的网络操作系统 Unix LinuxNovell Netware9/11/2022336.4 局域网 局域网定义功能:由一组台式计算机和其他设备在物理地址上彼此相隔不远，允许用户相互通信和共享资源的方式互连在一起的系统。技术:局域网是由特定类型的传输媒体和网络适配器互连在一起的计算机，并受网络操作系统监控的网络系统。局域网特点覆盖范围比

16、较小 数据传输速率高传输延时小 出错率低等 局域网的关键要素 拓扑结构传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤布局设计：线性或星型介质访问控制：载波监听多路访问/冲突检测 或 令牌 9/11/2022346.4.2 局域网标准 1980年2月，美国电气和电子工程师学会IEEE 成立了专门委员会开发了IEEE802系列局域网标准局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层IEEE802为局域网规定的标准只对应OSI参考模型的最低两层802.3基带总线CSMA/CD802.4令牌总线802.5令牌802.11无线局域网802.2 逻辑链路控制子层802.1 体系结构与网络互连802.14电缆电视9/11/

17、202235IEEE802.3标准 IEEE802.3局域网是一种基带总线网符合IEEE802.3标准的以太网 (Ethernet）其拓扑结构为总线形常用的以太网标准有10BASE5（标准以太网）、10BASE2（细缆以太网）和10Base-T（双绞线以太网）双绞线以太网10Base-T是 1990年后出现的，它采用集线器和双绞线组网，其拓扑结构为星形网 （T代表双绞线星形网 ）100Base-T的快速以太网技术已被广泛应用，使用光纤作为传输介质的千兆以太网的传输速率达到了1000Mbit/s 9/11/2022366.4.4局域网组网示例 建网步骤 网络规划 布线 线缆制作 安装网卡 标识计

18、算机 协议设置 设置网络共享资源 9/11/202237安装网络协议 当网卡驱动程序安装完成后，创建一个局域网连接，设置TCP/IP 协议 9/11/202238标识计算机网络上的每台计算机必须有一个唯一的名称 1.控制面板|系统 2.计算机名 3.设置 9/11/202239设置资源共享打开 资源管理器 定位到要共享的文件夹或驱动器右键单击该文件夹或驱动器，然后单击“共享”。 共享当用户连接到此共享文件夹或驱动器时将看到的名称。 9/11/202240共享资源的使用通过映射驱动器打开 Windows 资源管理器，单击“工具|映射网络驱动器”菜单命令定位到共享文件夹所在的计算机（1）以 ser

19、vernamesharename 的形式键入资源服务器名和共享名选择将映射到共享资源的驱动器号9/11/2022416.5 网络互连 6.5.1 网络互连概述TCP/IP协议来互联不同的网络网络互连形式:局域网与局域网局域网与广域网广域网与广域网TCP/IP网络互连:实现网络之间的通信网络间用户实现较高级的应用服务9/11/202242在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生。在OSI模型的数据链路层上实现互连。在OSI模型的网络层上实现互连。交换发生在OSI参考模型的数据链路层在OSI模型的传输层上实现互连。通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。中继器网桥路由器交换机网关调制解调器6.

20、5.2网络间的互连设备9/11/202243中继器在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生9/11/202244网桥在OSI模型的数据链路层上实现互连的设备 网桥能够读取目标地址信息，并决定是否向网络的其他段转发同一网段不转发不同网段网桥转发不同网段网桥转发9/11/202245连接多个网络或网段的网络设备，在OSI模型的网络层上实现互连路由器不同网络之间数据格式转换和转发维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径网络控制和管理路由器功能9/11/202246交换机交换机取代集线器和网桥，增强路由选择功能。交换和路由之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。 虚拟局

21、域网只是给用户提供的一种服务。它通过设置用户群将分布在不同实际局域网内的计算机组合成一个工作群体，而不需要改变布线。 设置工作组1A1B1C1LAN1A2B2C2虚拟局域网 1虚拟局域网 2交换机LAN2交换式集线器 设置工作组29/11/202247网关网关的连接操作是在OSI模型的七层协议的传输层以上，用于连接使用不同通信协议或结构的网络。9/11/202248调制解调器 一种通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。实现模拟信号和数字信号的转换。电话网调制 解调模拟信号数字信号数字信号9/11/202249思 考 题1什么是计算机网络？它主要涉及到哪几方面的技术？2从网络的地理范围来看

22、，计算机网络如何分类？3什么是网络的拓扑结构？常用的网络拓扑结构计有哪几种？4网络协议的功能是什么？什么是OSI参考模型？5通信系统的基本要素是什么？6常用的网络传输介质有哪些？网络的主要连接设备有哪些？7网络互联主要有哪几种形式？目前常用的网络之间的互联设备有哪些？8网络测试工具Ping 有何用途？如何检测网卡的物理地址？9/11/202250第七章 Internet与Intranet 7.1 Internet基础 7.2 Internet基本服务功能 7.3 Intranet 9/11/2022517.1 Internet基础7.1.1 Internet概况 Internet是当前世界上最

23、大的国际性互联网络。 Internet是由网络路由器以及通信线路，基于一个共同的通信协议( TCP/IP )，由多个网络互连构成的网络，是共享资源的集合，也是多个互连的子网或自治系统的集合，一般由主干网、地区网、校园网（企业网或部门网等用户局域网）三级构成 。 网络功能见7.1.3 9/11/202252下一代互联网Internet2 1996年美国率先发起下一代高速互联网络及其关键技术研究，并于1999年1月开始提供服务。目前，Internet2的Abilene网络规模覆盖全美，线路的传输速率为622Mb/s，最高传输速率为2.5Gb/s。下一代的互联网与第一代互联网的区别在于：更大 下一代

24、互联网将逐渐放弃Ipv4，启用Ipv6地址协议。更快 下一代互联网将比现在的网络传输速度提高1000倍以上。更安全 在建设之初就充分考虑安全问题。 下一代互联网在使用上就更加快捷、及时，更加方便。9/11/202253Internet在中国中国公用计算机互联网（ChinaNET）CHINANET与公用电话分组交换网、中国公用分组交换网、中国公用数字数据网、帧中继网等互联，国际线路带宽的总容量占全国互联网出口总带宽的80%，已达20975Mb/s(宽带中国CHINA169占4475Mb/s)，是接入Internet网最理想的选择。 中国国家计算机与网络设施(NCFC)NCFC亦称中国科技网（CS

25、TNET），是由中科院主持的全国性网络。1994年5月21日完成了我国最高域名cn 主服务器的设置。目前已联接了100多个以太网，3000多台计算机、1万多个用户，国际线路的总容量为55M。1994年起，通过四大骨干网联入国际互联网，我国正式进入Internet网。9/11/2022547.1.4 Internet在中国中国教育和科研计算机网 (CERNET)是由我国技术人员独立自主设计、建设和管理的计算机互联网络。它主要面向我国的教育和科研单位、政府部门及非盈利机构。目前，国际线路的总容量为259Mbps。2004年3月，第二代CERNET2已正式开通，可直接访问Internet2 。Chi

26、naGBNET又称金桥网，为配合中国的“四金”（金税银行、金关海关、金卫卫生部、金盾公安部）工程，自1993 年开始建设的网络，在全国24个省市联网开通，国际线路的总容量为1710Mbps。金桥网是以卫星综合数字业务网为基础，以光纤、无线移动等方式形成天地一体的网络结构 。中国国家公用经济信息通信网(ChinaGBNET)9/11/202255Internet在中国中国联合通信网（中国联通）：http:/中国网络通信网（中国网通）：中国移动通讯网（中国移动）：http:/中国长城互联网：http:/中国对外经济贸易网：http:/ 9/11/202256IP 地址是IP协议提供的一种地址格式，

27、它为Internet上的每一个网络和每一台主机分配一个网络地址，以此来屏蔽物理地址的差异。是运行TCP/IP协议的唯一标识。XXX.XXX.XXX.XXX02556（中国教育科研网）IP地址结构：网络部分+机器部分分类：A、B、C7.1.5网络地址 9/11/202257IP地址类型54191.255.25454A类B类C类1261638420971152167721465534254B类A类18162432网络号网络号机器号机器号C类机器号网络号011010允许数量9/11/202258在寻

28、址时通过子网掩码对IP地址进行屏蔽运算，先找出网络部分，再确定子网中的主机地址。子网掩码某位为1，表示该位所对应IP地址中的一位是网络地址部分中的一位，若某位为0，表示它对应IP地址中的一位是主机地址部分中的一位。A类地址的掩码:B类地址的掩码:C类地址的掩码:IP地址6与掩码进行“与”运算，可得到网络地址202.112.0，屏蔽IP地址中的网络部分，可得到中国教育科研网主机地址36。子网掩码9/11/202259DNS采用分层次结构，入网的每台主机都可以有一个类似下面的域名：主机名.机构名.顶层域名从左到右，域的范围变大。具有

29、实际含义，比IP地址好记。Internet上几乎在每一子域都设有域名服务器，服务器中包含有该子域的全体域名和地址信息。Internet每台主机上都有地址转换请求程序，负责域名与IP地址转换。moe. 中国教育部域名系统DNS9/11/202260域名意义域名意义域名意义com商业类edu教育类gov政府部门int国际机构mil军事类Net网络机构org非盈利组织arts文化娱乐arc康乐活动firm公司企业info信息服务nom个人stor销售单位web与WWW有关单位分为类型名和区域名两类。类型名共14个，区域名用两个字母表示世界各国和地区。顶级域名cn中国jp日本se瑞典de德国kr韩国s

30、g新加坡9/11/202261可以直接使用中文命名域名。中国互联网络信息中心网站：http:/中国互联网络的域名体系域名意义域名意义域名意义ac科研机构edu教育机构Net网络机构com工商金融gov政府部门org非盈利组织顶级域名二级域名cn34个行政区域名6个类别域名用两个字符的汉语拼音：bj北京、sh上海9/11/2022627.1.6与Internet建立连接1ISP Internet服务提供商（Internet Service Provider，ISP）是用户接入Internet的驿站和桥梁。当计算机连接Internet时，它并不直接连接到Internet，而是采用某种方式与ISP提

31、供的某一台服务器连接起来，通过它再接入Internet。中国的ISP 主干网ISP（9大骨干网）从事高速长距离回路的接入服务 IAP（Internet Access Provider）接入服务提供商 ICP（Internet Content Provider）内容服务提供商9/11/2022632. Internet接入方式从通信介质角度 专线接入和拨号接入按组网架构角度 单机直接连接和局域网连接。单机接入到Internet，需要向所连接的ISP申请一个帐号。连接线路 普通电话线、ADSL、有线电视网、宽带线路或无线通信 通过校园网接入Internet，需要向学校的校园网管理中心申请注册。使用

32、网卡将计算机与校园网通信线路相连，并对主机进行静态IP地址或动态IP地址的配置。局域网与Internet连接一般应采用专线接入方式。 9/11/202264单机ADSL入网连接Phone电话进线滤波器 网卡 ADSL ModemADSL的虚拟拨号只是验证用户身份 常用PPPoE协议 虚拟拨号软件是EnterNet300 9/11/202265局域网连接局域网与Internet连接一般应采用专线接入方式 局域网通过专线连接到Internet上后，局域网中的每台计算机都可以拥有单独的IP地址 Internet局域网路由器 路由器 ISP 专 线主干网 防火墙9/11/202266World Wid

33、e Web简称WWW或Web，也称万维网。它不是普通意义上的物理网络，而是一种信息服务器的集合标准。网页(Web页)浏览器中所看到的画面 放置Web站点的计算机HTML文件7.1.8 WWW浏览 Web服务器Web1Web2Web3主页 一个Web站点的首页Web站点 多个相关的Web页组合 Web9/11/202267超链目标超链接源统一资源定位规范 URLURL结构：资源类型、存放资源的主机域名和资源文件名Uniform Resource Locator定位资源信息http:/index.htm超链接使信息不仅可按线性方式搜索，而且可按交叉方式访问。主页文件缺省名：Index.htm 或

34、Default.htm7.1.9URL与电子邮件资源类型主机域名 资源文件9/11/202268浏览器 浏览器是是一种专门用于定位和访问Web信息，获取自己希望得到的资源的导航工具，它是一种交互式的应用程序Http/浏览网站用URL直接连接主页 通过超链接 搜索引擎 9/11/202269搜索引擎 搜索引擎是用来搜索网上的资源的工具。搜索引擎并不真正搜索Internet，它搜索的是预先整理好的网页索引数据库。 搜索引擎名称URL地址索引数据库百度http:/1.24亿中文网页，平均2周更新一遍googlehttp:/30亿网页，中文8500万，平均1月更新一遍北大天网http:/约6000万网页，更新略慢中文Yahoohttp:/使用google引擎9/11/202270电子邮件 SMTP发送服务器POP3接收服务器信箱信箱信箱邮件服务器中包含了众多用户的电子信箱，电子信箱实质上是邮件服务提供机构在服务器的硬盘上为用户开辟的一个专用存储空间。处理电子邮件的计算机，称为邮件服务器，邮件服务器包括发送邮件服务器和接收邮件服务器。9/11/202271发送方使用SMTP协议 接收方使用POP3协议电子邮件收发示意POP3接收方SMTP发送方发送邮件服务器接收邮件服务器信箱信箱Internet