同济大学大学计算机基础课件(第六章)

同济大学计算机基础学科研究室1目录第一章计算识与信息社会第二章

计算机基础知识第三章微型计算机硬件组成

第四章系统软件及其常用操作系统第五章

应用软件和办公软件第六章网络基础第七章Internet与Intranet第八章数据库基础第九章多媒体基础第十章信息系统安全与社会责任第十一章程序设计基础2第六章网络基础

6.1计算机网络概述6.2数据通信基础知识6.3计算机网络的硬件与软件组成6.4局域网

6.5网络互连36.1计算机网络概述

6.1.1计算机网络发展史

1.什么是计算机网络一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换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4什么是计算机网络？（说法二）

基本概念

<<本章内容所谓计算机网络，就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、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。【解释】

从该定义中可以知道计算机网络的硬件、软件组成以及主要功能。5之45计算机网络的例子

基本概念

<<本章内容集线器（Hub）双绞线（UTP）微机（PC）双绞线（UTP）5之266.1.1

计算机网络发展史2.计算机网络的发展1954年第一代计算机网络1969年ARPA网，第二代计算机网络1983年OSI模型，第三代计算机网络Internet的建立，第四代计算机网络单个主机为中心、面向终端多处理中心体系结构标准化信息高速公路7计算机网络的发展史TTTTHTTTH分组交换网THT…TH…H单个主计算机为中心的网络多计算机为中心的网络T终端设备，H主计算机8现代计算机网络产生的背景

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容现代计算机网络的产生是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。60年代初，美国国防部领导的ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。传统的电路交换(circuitswitching)的电信网有一个缺点：正在通信的电路中有一个交换机或有一条链路被炸毁，则整个通信电路就要中断。如要改用其他迂回电路，必须重新拨号建立连接。这将要延误一些时间。18之19新型网络的基本特点

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容网络用于计算机之间的数据传送，而不是为了打电话。网络能够连接不同类型的计算机，不局限于单一类型的计算机。所有的网络结点（node）都同等重要，因而大大提高网络的生存性。计算机在进行通信时，必须有冗余的路由。网络的结构应当尽可能地简单，同时还能够非常可靠地传送数据。18之2106.1.2计算机网络系统的组成与功能

计算机网络系统的组成

通信子网:由通信控制处理机CCP组成的传输网络，位于网络内层，负责网络数据传输、转发等通信处理任务资源子网：网络的外围，提供各种网络资源和网络服务

通信子网资源子网CCP111．信息交换2．资源共享3．分布式处理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。包括硬件、软件和数据资源的共享。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。计算机网络的功能12共享软件共享硬件共享由中国科学院牵头建设的科学数据库已成为国内最大规模的科学数据库群。共有专业数据库180个，总数据量达725GB。科学数据库分布在中国科技网上的站点已达19个。136.1.3计算机网络的应用

基本概念

<<本章内容商业应用家庭应用移动用户社会问题14商业应用

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容资源共享可以共享的资源有：硬件、软件、信息等，主要采用客户-服务器（C/S：Client/Server）方式进行。资源共享是计算机网络的主要功能。数据通信主要方式有：E-mail、协同工作、视频会议等。数据通信是计算机网络的基本功能。电子商务通过计算机网络以电子方式在企业之间、企业和消费者之间进行商业活动。7之115共享硬件资源（打印机）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容7之216共享信息资源（数据库）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容7之317共享软件资源（协同工作）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容7之418客户-服务器（网络环境）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容客户机（Client）运行客户进程，通过它提出各种服务请求。服务器（Server）运行服务器进程，通过它提供服务并对来自客户进程的请求作出响应。7之519客户-服务器（工作过程）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容特点独立性强，单独升级客户机或服务器不影响正常工作；优化网络利用率（客户机发送请求，服务器返回最终结果）。7之620客户-服务器（例子）

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容7之721家庭应用

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容访问远程信息个人间通信交互式娱乐电子商务22访问远程信息

家庭应用

<<计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容网上冲浪主要目的：信息/娱乐。在线报纸主要特色：个性化（针对个人进行定制）。在线数字图书馆例如，ACM（

）、IEEE计算机协会（

）。……23个人间通信

家庭应用

<<计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容E-mail聊天室新闻组……3之124交互式娱乐

家庭应用

<<计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容电子赌博视频点播（VOD）网络游戏……25电子商务

家庭应用

<<计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容电子商务的一些形式由于“to”和“2”在英文中有同样的发音，所以在电子商务形式名称中用“2”代替“to”。26社会问题

计算机网络的应用

<<基本概念

<<本章内容非法信息（黄色、反政府）发送匿名信息电子邮件垃圾病毒传播身份偷窃版权侵犯……276.1.5计算机网络的分类

基本概念

<<本章内容按传输技术进行分类按距离大小进行分类28按传输技术进行分类

计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容广播式网络点到点式网络29广播式网络

按传输技术进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容所有机器共享一条通信信道，信息由任何机器发送并被所有其它的机器接收。【提示】目的地址可以是单目地址(单播:unicasting)、多目地址(多播:multicasting)或全局地址(广播:broadcasting)。30点到点式网络

按传输技术进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容由一对对机器之间的多条连接构成，采用存储-转发的原理进行传输。【提示】一般来说，小的、地理上处于本地的网络倾向于采用广播传输方式，而大的网络多采用点到点传输方式。2之131点到点式网络的工作过程存储-处理-转发存储-处理-转发存储-处理-转发开始发送数据接收数据2之232按距离大小进行分类

计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容2之133按距离大小进行分类

计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容局域网城域网广域网2之234局域网（LAN）

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容

LAN是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络。主要特点有：范围小，最坏传输时间受限且预知（这对网络的设计很关键）。传输技术多采用广播式，传输速率：10Mb/s～10Gb/s，误码率：一般在10-11～10-8以下。拓扑结构规则，多采用总线型、环型、树型、网状等。3之135常见拓扑结构

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容总线环型星型树型网型3之236星形拓扑总线形拓扑结构

特点：结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星形结构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

网络的拓扑结构

37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38Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。应此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。Internet拓扑结构39一个局域网案例

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容hubSwitchServerfarmstationstationsstationshubhub3之340城域网（MAN）

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容41广域网（WAN）

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容3之142广域网结构

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容

WAN一般由主机（资源子网）和子网（通信子网）组成，前者是通信的信源和信宿，负责提供和使用网络资源/服务，实现网络的资源共享；后者负责信息的传递。3之243广域网的工作原理

按距离大小进行分类

<<计算机网络的分类

<<基本概念

<<本章内容

WAN一般采用点-点式传输技术，即：数据传输采用存储-转发（分组交换）。但不是所有WAN都采用分组交换，例如：卫星系统就是采用广播技术。3之3446.1.6计算机网络的体系结构物理网

为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。问题:不同环境中任意两台计算机之间如何通信?

网络体系结构定义了一个框架，它使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下可实现互操作，并满足各种业务的需求。任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。网络体系结构采用分层处理方法解决问题，把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。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45网络体系结构的几个基本概念例: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。语法：数据与控制信息的结构或格式语义：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

协议

一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。协议三要素

46协议设计

协议与分层

<<本章内容设计网络协议是一个十分复杂的系统，而工程设计中对复杂的系统常采用结构化设计方法（划分层次），网络协议的设计也可以借鉴。n-1层n层n+1层8之147分层主要原则

协议与分层

<<本章内容每层的功能应明确，并且相互独立。这样当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层间的接口不变，便不会对邻层产生影响。层间的接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。层数应适中。若层数太少，则多种功能混杂在一层中，造成每一层协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现变得困难。8之648网络体系结构的几个基本概念接口每层都是建筑在它的前一层的基础上，每层间有相应的通信协议，相邻层之间的通信约束称为接口。服务在分层处理后，相似的功能出现在同一层内，每一层仅与其相邻上、下层通过接口通信，该层使用下层提供的服务，并向上层提供服务。上、下层之间的关系是下层对上层服务，上层是下层的用户。49网络体系结构

协议与分层

<<本章内容网络体系结构（architecture）是计算机网络的各层及其协议的集合，即：这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。

网络实现（implementation）是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。50网络体系结构

协议与分层

<<本章内容网络体系结构（architecture）是计算机网络的各层及其协议的集合，即：这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。

网络实现（implementation）是遵循这种体系结构的前提下用何种硬件或软件完成这些功能的问题。体系结构是抽象的，而实现则是具体的，是真正在运行的计算机硬件和软件。51ISO/OSIRM

本章内容

OSIRM（开放系统互联参考模型）由ISO组织提出，目的是实现异种机互连。“开放”表示任何两个遵守OSI标准的系统可以互连。“系统”指计算机、终端或外部设备等。与OSIRM相关的协议已经很少使用，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仍然非常重要。22之152

ISO/OSIRM22之253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。开放系统互连OSI参考模型应用层表示层会话层传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各层的任务处理网络应用数据如何表示主机间的通信端到端的连接路由寻址介质访问接入比特流的传输54物理层

本章内容功能在物理介质上传输原始的比特流。内容定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性。数据单位比特流。22之455数据传输过程22之356图示物理层

本章内容22之557数据链路层

本章内容功能为它的上一层（网络层）提供一条无差错的数据链路（点-点：直接相连）。内容数据成帧、差错控制和流量控制。数据单位帧22之658图示数据链路层

本章内容22之759点-点传输22之860网络层

本章内容功能对通信子网的运行进行控制。内容路由选择、阻塞控制、Qos和网络互连。数据单位分组。22之961图示网络层

本章内容22之1062端-端（主机-主机）传输22之1163传输层

本章内容功能负责主机中两个进程之间的通信。内容分流与复用、端-端的差错控制和端-端的流量控制。数据单位

TPDU（传输层协议数据单元）。22之1264图示传输层

本章内容22之1365网络层和传输层

本章内容22之1466会话层

本章内容功能组织和同步进程间的通信。内容对话管理、令牌管理和数据同步。数据单位

SPDU（会话层协议数据单元）。22之1567图示会话层

本章内容22之1668表示层

本章内容功能

对数据/信息的语法表示进行变换。内容

数据变换、数据压缩和数据加密。数据单位

PPDU（表示层协议数据单元）

。22之1769图示表示层

本章内容22之1870应用层

本章内容作用为OSI用户提供服务。例如

FTAM（文件传送访问和管理）、MHS（文电处理系统）、VT（虚拟终端）等。数据单位

APDU（应用层协议数据单元）

。22之1971图示应用层

本章内容22之2072命运

本章内容

OSI只获得了一些理论研究成果，而在市场化方面OSI却失败了，主要原因有：OSI专家在制定

OSI标准时没有商业驱动力；OSI协议实现过分复杂，且运行效率很低；OSI标准的制定周期太长，因而使得按OSI标准生产的设备无法及时进入市场；OSI的层次划分并不太合理，有些功能在多个层次中重复出现。22之2273TCP/IPRM

本章内容

TCP/IPRM是Internet所使用的体系结构，目的是用于网络互连，是事实上的工业标准（从这个意义上说，ISO/OSIRM可以说是法律上的国际标准）。

TCP/IPRM的模型本身并不非常有用，但是协议却被广泛使用开了，TCP和IP协议是其中最重要的两个协议。7之174在实际应用中,对OSI进行简化TCP/IPTCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议,用于保证被传送信息的完整性。IP（InternetProtocol）网际互连协议,负责将消息从一个地方传送到另一个地方。TCP/IP资料：http://TCP/IP协议OSI参考模型TCP/IP模型应用层应用层Telnet、SMTP、FTP、DNS表示层会话层传输层传输层TCP、UDP协议网络层网际网层IP协议数据链路层网络接口层物理层75网络接口层（主机至网络层）

本章内容本层的主要功能是传输经网际互连层处理过的信息。

TCP/IPRM未定义该层协议，而由互连的各网络使用自己的DL（数据链路层）和PH（物理层）协议。7之476网际互连层

本章内容功能为数据传输提供不可靠的、面向无连接的服务（数据报服务）。内容路由选择、阻塞控制、分段和重组等。协议主要是IP协议。7之577传输层

本章内容功能

本层主要为应用层实体提供端-端的通信功能。协议

本层定义了两个端-端的协议：TCP（传输控制协议）提供可靠的、面向连接的数据传输服务，即：具有顺序控制、差错控制和流量控制功能。UDP（用户数据报协议）提供不可靠的、面向无连接的数据传输服务，即：无顺序控制、差错控制和流量控制功能，而是将这些功能交给应用程序完成。7之678应用层

本章内容功能本层主要为用户提供所需要的各种服务。协议

Telnet、FTP、SMTP、DNS等。7之779参考文献ComputerNetworks(FourthEdition)AndrewS.Tanenbaum

著清华出版社第一章。计算机网络（第四版）谢希仁著电子工业出版社第一章。80一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。封装就是在数据前面加上特定的协议头部。数据协议头数据类似于写有内容的信纸，封装就是把信纸装入写有收、发地址的信封中。数据实例：TCP/IP协议下的数据传输81数据封装

网络体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的协议数据单元PDU作为本层的数据封装，然后加入本层完成数据传输所需的控制信息。数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了多层“信封”。某一层只能识别由对等层封装的“信封”，而对于被封装在“信封”内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。82应用层数据帧尾帧头实例：数据封装过程应用层

传输层

网际层

网络接口层

数据段数据包帧比特流电脉冲TCP头应用层数据IP头TCP头应用层数据IP头TCP头应用层数据011101000011000010100101111010110831.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2.信道在传输介质电路中，用信道表示向某一个方向传送信息的媒体。一般可以将信道视为一条通信电路的逻辑部分。按照传输信号的种类，可分为模拟信道和数字信道。模拟信道传输的是连续变化的、具有周期性的正弦波信号；数字信道传输的是离散的二进制脉冲信号（对称的方波波形）。数字信道可提供更高的通信服务质量，现在计算机通信所使用的通信信道在主干线路上已基本是数字信道。

843.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

×log2

N数字信号模拟信号资料：宽带854.数据传输方式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数据通信接收装置以字符为单位86电路交换

是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。分组交换报文交换电路交换报文以报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。分组交换

将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，其他与报文交换相同。6.2.2

信息交换技术报文控制信息报文正文信息结束信息87回顾电路交换（电话机数量少时）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容两部电话机只需要用一对电线就能够互相连接起来，5部电话机两两相连，需10对电线。

N部电话机两两相连，需N(N–1)/2对电线。当电话机的数量很大时，这种连接方法需要的电线对的数量与电话机数的平方成正比。18之388回顾电路交换（电话机数量多时）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容当电话机的数量增多时，就要使用交换机来完成全网的交换任务。在这里，“交换”(switching)的含义是：转接（把一条电话线转接到另一条电话线，使它们连通起来）。从通信资源的分配角度来看，“交换”就是按照某种方式动态地分配传输线路的资源。…

交换机

18之489回顾电路交换（工作方式）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容电路交换必定是面向连接的；电路交换的三个阶段：建立连接在主叫端和被叫端间建立一条连接（物理通路）。通信互相通电话。释放连接释放刚才使用的连接（物理通路）。18之590回顾电路交换（例子）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容A和B通话经过四个交换机，通话在A到B的连接上进行。交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA18之691回顾电路交换（例子）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容C和D通话只经过一个本地交换机，通话在C到D的连接上进行。交换机交换机交换机交换机用户线用户线中继线中继线BDCA18之792回顾电路交换（分析）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容电路交换传送计算机数据时，其线路的传输效率往往很低。这是因为计算机数据具有突发性，线路上真正用来传输数据的时间往往不到10%甚至1%。这导致通信线路的利用率很低。通常计算机网络很少采用电路交换技术。18之893分组交换原理（发送端）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容在发送端，把较长的报文划分成较短的、固定长度的数据段，每一个数据段前面添加上首部构成分组，每一个首部中都含有地址等控制信息。数据数据数据报文首部首部首部分组1分组2分组318之994分组交换原理（通信子网）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容分组交换网中的结点交换机根据收到的分组的首部中的地址信息，把分组转发到下一个结点交换机。用这样的存储-转发方式，最后分组就能到达最终目的地。结点交换机的输入和输出端口之间没有直接连线。结点交换机处理分组的过程是：把收到的分组先放入缓存（暂时存储）；查找转发表，找出到某个目的地址应从哪个端口转发；把分组送到适当的端口转发出去。18之1095分组交换原理（结点交换机）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容ABCDEH1H5H2H4H3H6高速链路结点交换机123412341

2

3

412

3

41

2

3

4主机是为用户进行信息处理的，并向网络发送分组，从网络接收分组。结点交换机对分组进行存储-转发，最后把分组交付给目的主机。18之1196分组交换原理（存储-转发）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组结点交换机主机在结点交换机A暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机C暂存查找转发表找到转发的端口在结点交换机E暂存查找转发表找到转发的端口最后到达目的主机H518之1297分组交换原理（例子）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容H1A分组交换网BDECH5H6H4H2H3H1向H5

发送分组H2向H6

发送分组注意分组路径的变化！结点交换机主机18之1398分组交换原理（接收端）

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容接收端收到分组后剥去首部还原成报文。这里我们假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢弃。数据首部分组1数据首部分组2数据首部分组3收到的数据18之1499分组交换的特点

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容优点高效动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。灵活以分组为传送单位和查找路由。迅速不必先建立连接就能向其他主机发送分组；充分使用链路的带宽。可靠完善的网络协议；自适应的路由选择协议使网络有很好的生存性。缺点分组在各结点存储转发时需要排队，这就会造成一定的时延。分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的开销。18之15100报文交换

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容存储-转发原理并非完全新的概念。在20世纪40年代，电报通信也采用了基于存储-转发原理的报文交换(messageswitching)。报文交换的时延较长，从几分钟到几小时不等。现在报文交换已经很少有人使用了。18之16101三种交换的比较

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容P1P2P3P4P1P2P3P4P3P4报文报文报文ABCDABCDABCD报文交换电路交换分组交换t连接建立数据传送报文P2P1连接释放18之17102总结

计算机网络的发展

<<基本概念

<<本章内容分组交换网则是以网络为中心，主机都处在网络的外围。用户通过分组交换网可共享连接在网络上的许多硬件和各种丰富的软件资源。

主机分组交换网18之181036.2.3

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米同轴电缆基带同轴电缆：一条电缆只用于一个信道,速率10Mb/s，传输距离1000m宽带同轴电缆：同时传输不同频率的几路模拟信号,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104光缆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105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、微波、红外、可见光。地面微波通信卫星微波通信两个地面站之间传送距离：50-100km使用微波使用转发器接收和转发资料：微波通信1066.3计算机网络的基本硬件和软件组成

6.3.1网络的主体设备主体设备（HOST）中心站（服务器）提供共享资源工作站（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。107网络适配器(网卡)网卡通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在PC机中主要使用PCI总线结构的网卡和

USB接口的网卡

安装网卡后，还要进行协议的配置。例如，TCP/IP协议。6.3.2

网络的连接设备BNC接口RJ-45接口资料：网卡108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）1096.3.3

网络软件系统局域网上流行的传输协议有：NetBEUINetBEUI（NetBIOSExtendUserInterface）网络基本输入输出系统扩展用户接口。适合单网段小型局域网，无路由功能。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1106.3.4

网络操作系统网络操作系统：具有网络功能的操作系统特点复杂性——要对全网资源进行管理，以实现整个系统的资源共享。实现计算机之间通信与同步。并行性——每个节点机上的程序都可以并行执行，一个作业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。安全性——可对不同用户规定不同的权限；提供身份验证机制；保证数据传输的安全和保密。提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务功能111网络操作系统

Unix

LinuxNovellNetware资料：Linux网络操作系统对等式网络操作系统客户机/服务器（Client/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。1136.4IP地址我们把整个Internet看成为一个单一的、抽象的网络。IP地址就是给每个连接在Internet上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的32bit的标识符（IPv4），这个标识符采用点分十进制表示，例如：。具体内容后面介绍。

本章内容10之4114IP地址是IP协议提供的一种地址格式，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（网卡地址）的差异。是运行TCP/IP协议的唯一标识。XXX.XXX.XXX.XXX0~2556（中国教育科研网）IP地址结构：网络部分+主机部分分类：A、B、C6.3.5网络地址115IP地址的表示在IPv4协议中，每个IP地址长为32bit，采用点分十进制表示（即：X.X.X.X，每个X为8bit，采用十进制表示，范围为0～255），例如：1。分类IP地址

<<本章内容116IP地址的构成在IPv4协议中，每个IP地址由两部分组成：网络号（Netid）和主机号（Hostid）。网络号用于标识一个网络；主机号用于标识在该网络中的一个主机。分类IP地址

<<本章内容117IP地址类型~54~191.255.254~54A类B类C类1261638420971152167721465534254B类A类18162432网络号网络号机器号主机号C类主机号网络号011010允许数量118保留IP地址保留的IP地址段不能在Internet上使用，而只能使用在各个局域网内。为了使使用这些保留地址的计算机能接入Internet，只需要在连接这个网络的路由器上设计网络地址转换，就会自动将内部地址转换为合法的外部网IP地址。网络类别地址段网络数A类网——551B类网——5516C类网——55256资料：IP地址119A类IP地址分类IP地址

<<本章内容网络地址占7bit，可区分128个网络（实际上只能区分126个，2个有特殊用途）；主机地址占24bit，可区分16777216个主机（实际上只能区分16777214个，2个有特殊用途）；地址范围为：～55。A类地址适用于有大量主机的大型网络。9之3120B类IP地址分类IP地址

<<本章内容网络地址占14bit，可区分16384个网络（实际上只能区分16382个，2个有特殊用途）；主机地址占16bit，可区分65536个主机（实际上只能区分65534个，2个有特殊用途）；地址范围为：～55。B类地址适用于一般大公司和大单位组建的网络。9之5121C类IP地址分类IP地址

<<本章内容网络地址占21bit，可区分2097152个网络（实际上只能区分2097150个，2个有特殊用途）；主机地址占8bit，可区分256个主机（实际上只能区分254个，2个有特殊用途）；地址范围为：～55。C类地址适用于较小的公司和单位组建的网络。9之7122网络地址特殊IP地址

<<分类IP地址

<<本章内容网络地址用于定义网络本身。123私有网IP地址分类IP地址

<<本章内容这些IP地址保留给私有用户，不必做到全球唯一。这些IP地址可以用于未连到Internet的网络，也可以用于采用NAT技术连到Internet的网络。类Netid总数A10.0.01B172.16～172.3116C192.168.0～192.168.255256124IP地址举例

IP地址并不是标识一个主机，而是标识一个主机与网络的一个连接。4之1125宝贵的网络资源分类IP地址

<<本章内容IP地址的总数：232=4,294,967,296个，接近43亿个。由于IP地址的总数有限，因此IP地址是非常宝贵的资源。需要使用大量IP地址的单位必须向有关机构进行申请。考虑到IP地址不久会用尽，因此现在已考虑对IP协议进行版本升级，即从现在的IPv4升级到新的版本IPv6。3之1126个人用户？分类IP地址

<<本章内容向某个本地因特网服务提供者ISP注册申请，并按月交付费用。

ISP(InternetServiceProvider)已经向有关机构申请到了批量的IP地址（相当于批发商）购买某个ISP的上网卡。3之2127单位用户？分类IP地址

<<本章内容长期使用大量IP地址（例如，几千个）向中国互联网络信息中心CNNIC申请，CNNIC的网址：

。长期使用少量IP地址向就近的本地因特网服务提供者ISP申请。3之3128划分子网分类IP地址

<<本章内容从1985年起在IP地址中又增加了一个“子网号字段”，使两级的IP地址变成为三级的IP地址，它能够较好地解决上述问题，而且使用起来也很灵活。这种做法叫作划分子网（subnetting）[RFC950]。划分子网已成为Internet的正式标准协议。18之2129子网划分的基本思路分类IP地址

<<本章内容划分子网纯属一个单位内部的事情。单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。从主机号借用若干bit作为子网号subnetid，而主机号hostid

也就相应减少了若干bit。凡从其他网络发送给本单位某主机的IP数据报，先根据IP数据报的目的网络号netid找到连接在本单位网络上的路由器；然后此路由器在收到IP数据报后，再按目的子网号subnetid

找到目的子网；最后根据目的主机号hostid将IP数据报直接交付给目的主机。18之3130例:一个未划分子网的B类网络分类IP地址

<<本章内容我的网络地址是………01014563所有到网络的分组均到达此路由器R1R3R2网络18之4131例:一个划分子网后的B类网络分类IP地址

<<本章内容01014563………子网子网子网网络R1R3R2所有到达网络的分组均到达此路由器18之5132三级地址结构分类IP地址

<<本章内容当没有划分子网时，IP地址是两级结构，地址的网络号字段也就是IP地址的“因特网部分”，而主机号字段是IP地址的“本地部分”。划分子网后IP地址就变成了三级结构。划分子网只是将IP地址的本地部分进行再划分，而不改变IP地址的因特网部分。IP地址::={<网络号>,<子网号>,<主机号>}18之6133存在问题及解决分类IP地址

<<本章内容问题从一个IP数据报的首部并无法判断源主机或目的主机所连接的网络是否进行了子网的划分。解决使用子网掩码（subnetmask）可以找出IP地址中的子网部分。子网掩码和IP地址都是32bit长，由一串1和跟随的一串0组成：1对应于IP地址中的网络号和子网号，0对应于IP地址中的主机号。18之7134子网掩码分类IP地址

<<本章内容网络号netid主机号hostid两级IP地址网络号netidhostid三级IP地址主机号subnetid子网号子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时的网络地址11111111111111111111111100000000netidsubnetidhostid为全018之8135子网网络地址分类IP地址

<<本章内容网络号netid主机号hostid两级IP地址netidhostid三级IP地址subnetid子网掩码因特网部分本地部分因特网部分本地部分划分子网时的网络地址11111111111111111111111100000000netidsubnetidhostid为全0AND18之9136默认子网掩码分类IP地址

<<本章内容netidnetidhostid

为全0netid网络地址A类地址默认子网掩码网络地址B类地址默认子网掩码网络地址C类地址默认子网掩码111111111111111111111111000000000000000000000000111111111111111100000000000000001111111100000000hostid为全0hostid

为全018之10137例1:问题及分析分类IP地址

<<本章内容问：如果目的IP地址为，子网掩码为，则子网网络地址是多少？解：我们可以4个字节都采用二进制与运算进行求解，但最好采用下列方法进行求解：对于子网掩码为255的字节，直接将IP地址对应字节中的内容复制到子网地址对应字节处；对于子网掩码为0的字节，直接将子网地址对应字节置0；对于子网掩码非255和非0的字节，采用二进制与运算进行求解。18之11138例1:图示求解分类IP地址

<<本章内容18之12139例2:问题及分析分类IP地址

<<本章内容问：一个具有B类地址的组织需要至少12个子网，试找出子网掩码和每一个子网的配置。解：至少需要14个子网（12个为要求，2个为特殊），分配给子网的位数应为4（23<14<24），子网掩码为:11111111,11111111,11110000,0000000018之13140利用ipconfig查看网络配置

实践:子网规划与划分

<<本章内容6之5141测试子网划分和配置是否正确

实践:子网规划与划分

<<本章内容6之6处于同一子网的计算机是否能够通信？利用ping命令（如利用IP地址为7的计算机去pingIP地址为9的计算机）；观察ping命令输出结果。处于不同子网的计算机是否能够通信？利用ping命令（如利用IP地址为7的计算机去pingIP地址为62的计算机）；观察ping命令输出结果。142连通性测试PingPing(packetinternetgopher)是网络上一种利用“回响”功能测试对方主机是否能应答的工具。用法：Ping

主机的IP地址或域名查看Ping的用法键入“Ping-”Ping05Pinging05with32bytesofdata:Replyfrom05:bytes=32time<10msTTL=254Replyfrom05:bytes=32time<10msTTL=254Replyfrom05:bytes=32time=10msTTL=254Replyfrom05:bytes=32time<10msTTL=254Pingstatisticsfor05:Packets:Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=10ms,Average=2ms数据包的大小往返一次所使用的时间143Ping工作过程Ping自动向目的主机发送一个32字节的消息，并计算目的主机响应的时间。进行四次。响应时间低于400毫秒即为正常，超过400毫秒则较慢。目的主机在1秒内没有响应返回“Requesttimeout”信息，如果返回4个“Requesttimeout”信息，说明该主机拒绝Ping请求。在局域网内执行Ping不成功，则故障可能出现在以下几个方面：网线是否连通、网卡配置是否正确、IP地址是否可用等；如果执行Ping成功而网络无法使用，那么问题可能出在网络系统的软件配置方面。1446.5域名服务145为什么要使用域名地址？

域名地址

<<本章内容问题在TCP/IP互联网中使用IP地址标识主机，但对一般用户而言，IP地址非常抽象，不是十分直观。因此用户希望利用好读、易记的字符串来标识主机。解决引入“域名地址”（直观、明了、容易记忆）。146DNS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DNS147命名原则

域名地址

<<本章内容2之1全局惟一性一个特定的主机名在整个互联网上是惟一的，它能在整个互联网中通用。名字便于管理应能方便地分配名字、确认名字以及回收名字。高效地进行映射能高效地将主机名映射为IP地址（或将IP地址映射为主机名）。148命名方法

域名地址

<<本章内容2之2无层次命名机制层次命名机制149无层次命名机制

命名方法

<<域名地址

<<本章内容方法名字由一个字符串组成，该字符串没有进一步的结构。特点无层次名字的管理（集中管理）和映射（表格映射）很简单，但当网络规模扩大时，名字冲突的可能性大、单一管理机构的工作负担重、名字-地址映射的效率低。应用只能适用于主机不经常变化的小型互连网。150层次命名机制

命名方法

<<域名地址

<<本章内容方法在名字中加入结构，而这种结构是层次型的。即：主机的名字被划分成几个部分，而每一部分之间存在层次关系。例如：通信地址。树状结构层次命名机制将名字空间划分成一个树状结构：树中的每一节点都有一个相应的标识符，主机名就是从树叶到树根（或从树根到树叶）路径上各节点标识符的有序序列。4之1151层次型名字的树状结构

命名方法

<<域名地址

<<本章内容4之2152层次命名机制的特点

命名方法

<<域名地址

<<本章内容4之3层次命名机制可以实现名字的全局唯一性只要同一子树下每层节点的标识符不冲突，完整的主机名绝对不会冲突层次命名机制有利于层次型的名字管理对整个名字的管理也可以形成一个树状的层次化结构。层次命名机制有利于高效地进行名字-地址的映射详见域名解析部分。153名字管理机构的层次化

命名方法

<<域名地址

<<本章内容4之4154Internet的命名机制

域名地址

<<本章内容6之1DNS（域名系统）

在TCP/IP互联网中实现的层次型名字管理机制。DNS的主要内容名字语法以及名字管理特权的分派规则；名字-地址映射分布式计算机系统的实现方法。DNS的命名机制完整的域名由名字树中的一个节点到根节点路径上节点标识符（也称为标号）的有序序列组成，其中节点标识符之间以“．”隔开。155顶级域名的划分

域名地址

<<本章内容6之3组织模式按主机所在单位的类型进行划分，具体见后表。地理模式按主机所在国家进行划分，具体见后表。156顶级域名组织模式

域名地址

<<本章内容6之41997年以前含义新增含义com商业机构aero航空运输企业edu教育机构biz公司和企业gov政府机构coop合作团体mil军事机构museum博物馆net网络支持中心pro自由职业者int国际组织info信息服务部门org其它非赢利机构name个人/个体157顶级域名地理模式

域名地址

<<本章内容6之5国家（地区）代码含义国家（地区）代码含义cn中国au澳大利亚jp日本gb/uk英国in印度fr法国ca加拿大de德国cl智利it意大利br巴西nl荷兰ru俄罗斯联邦tw台湾158中国二级域名分配

域名地址

<<本章内容6之6159为什么需要域名解析？

域名解析

<<本章内容为什么要进行域名解析？用户希望使用记忆和书写较为方便的域名，但主机之间的通信仍然需要通过IP地址进行，因此必须提供一种机制进行域名与IP地址之间的映射。域名解析将域名映射为对应的IP地址（或将IP地址映射为对应的域名），域名解析采用一个联机分布式数据库系统，利用客户/服务器模式进行工作，需要借助于一组既相互独立又相互协作的域名服务器完成。160域名服务器与域名解析器

域名解析

<<本章内容4之1域名服务器一个服务器软件，运行在指定的主机上，完成域名IP地址映射；一个域名服务器通常保存着它所管辖区域内的域名与IP地址对照表。161域名服务器的层次型结构

域名解析

<<本章内容4之2域名服务器也采用层次型结构162域名解析存在的问题

域名解析

<<本章内容2之1域名解析可以沿域名服务器树自顶向下进行，但是严格按照自树根到树叶的搜索方法并不是最有效的，这是因为：大多数的域名解析可以本地进行；根域名服务器的负荷很可能会过载；根域名服务器若出现故障，则域名解析无法进行。163域名解析的完整过程

域名解析

<<本章内容1646.6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

6.6.2局域网体系结构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IEEE802.3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资料：局域网6.6.3LAN常用拓扑结构

本章内容总线型拓扑结构环型拓扑结构星型拓扑结构树型拓扑结构网状拓扑结构168总线型拓扑结构

LAN常用拓扑结构

<<本章内容

所有节点都连接到一条作为公共传输介质的总线上，信息的传输以“共享介质”方式进行。2之1169总线型拓扑结构的特点

LAN常用拓扑结构

<<本章内容优点：所需要的电缆数量最少；结构简单，又是无源工作，有较高的可靠性；易于扩充，增加或减少用户方便。缺点：总线的传输距离有限，通信距离受到限制；故障诊断和隔离较困难；分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能。2之2170环型拓扑结构

LAN常用拓扑结构

<<本章内容

以共享介质方式进行数据传输。每个节点都与两个相邻的节点相连，节点之间采用点到点的链路，网络中的所有节点构成一个闭合的环。环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输2之1171环型拓扑结构的特点

LAN常用拓扑结构

<<本章内容优点：电缆长度短；增加或减少节点时，仅需简单的连接操作；可使用光纤。缺点：节点的故障会引起全网瘫痪；故障检测困难。2之2172星型拓扑结构

LAN常用拓扑结构

<<本章内容

存在一个中心节点，每个节点通过点到点的链路与中心节点连接，所有通信都通过中心节点进行。交换局域网是一种典型的星形拓扑结构2之1173星型拓扑结构的特点

LAN常用拓扑结构

<<本章内容优点：控制简单；介质访问控制方法很简单，访问协议也很简单；故障诊断和隔离容易；方便服务；中心节点可方便地对各节点提供服务和网络重新配置。缺点：电缆长度的安装工作量可观；中心节点是全网可靠性的瓶颈；中心节点的故障可能造成全网瘫痪；各节点的分布处理能力较差。2之2174树型拓扑结构

LAN常用拓扑结构

<<本章内容树形拓扑可以看作是星形拓扑的扩展。优点：易于扩充、故障隔离较容易。缺点：各个节点对根节点的依赖性太大。175网状拓扑结构

LAN常用拓扑结构

<<本章内容

节点之间的连接是任意的，没有规律。优点：系统可靠性高（即：系统不受瓶颈问题和失效问题的影响）。缺点：结构复杂、成本高、网络协议复杂。1766.6.4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算机协议设置设置网络共享资源资料：网络硬件设备双绞线的连接方法T568BT568A1白橙白绿2橙绿3白绿白橙4兰兰5白兰白兰6绿橙7棕棕8白棕白棕T568BT568B反接线两端连接的设备类型相同正接线两端连接的设备类型不同T568AT568B排线顺序

36资料：网线制作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

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

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。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\\servername\sharename

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6.7网络互连

6.7.1

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183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6.7.2网络间的互连设备184中继器在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生185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