大学计算机基础04

第4章计算机网络基础

计算机网络概述网络通信基本概念计算机网络组成Internet概述Internet应用网络信息发布技术第四章要求掌握：4.1.1-4.1.4,4.2.1-4.2.3,4.3,4.4,4.5.1-4.5.2重点：4.1.3,4.1.4,4.2.3,4.2.7,4.3.1,4.4.4,难点：4.1.3,4.1.4，计算机网络概述4.1.1网络形成与发展4.1.2网络功能与应用4.1.3网络模式与分类4.1.4网络体系结构4.1.5典型网络介绍网络基础计算机网络是利用通信线路把分布在不同地点上的多个独立的计算机系统连接起来，使用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据资源的计算机复合系统。计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物。使用远程资源的需求,根本上改变了用户使用计算机资源的环境和方式共享程序和数据网络用户的通信和合作,消除了地理上的距离限制计算机联网的三方面原因20世纪60年代末，美国国防部高级计划研究局的ARPA网研制成功并运行，成为了第一个实现分布式资源共享的网络，这是计算机网络发展史上的里程碑，人们现在称这是现代计算机网络的开始。

初级阶段：以单个计算机为主的远程通信系统(终端+主机）发展阶段：第二代是有多个主计算机（Host）通过通信线路互连起来的系统成熟阶段：第三代是遵循国际标准化协议、具有统一网络体系结构的互连网（网际网）计算机网络发展的三个阶段主机2通信控制机远程终端4本地终端2本地终端1主机1远程终端3面向终端的典型计算机网络两台计算机之间的通信示意图网络模式对等网络模式在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分，故称为对等网络（PeertoPeernetwork）。客户机/服务器网络模式客户机/服务器网络是一种基于服务器的网络。本地请求端称为客户端，远端响应的计算机为服务器端。计算机网络的分类一、从网络结点分布和地理位置分类1、局域网：(LAN)应用距离范围：局域网用于将分布范围在几千米以内的各种计算机、终端与外部设备互连成网.基本特征：整个LAN通常属于同一组织单位和机构部门所拥有。可以实现高速率的数据传输，常用的传输速率为4Mbp/s—2Gbp/s，网络的连接结构很规整，遵循着严格的标准。局域网的主要技术特点①覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围距离≤25km②高传输速率

10Mbps～1000Mbps③低误码率

10-8

～10-10

采用总线、星形、环形拓扑双绞线、同轴电缆、光纤为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations2、广域网：(WAN)1）应用距离范围：

2）基本特征：它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。用于城市之间，国家之间，洲际之间传输距离相对很长。通常分属于多个单位和部门所有，其资源子网与通信子网一般分别由不同的部门自行管辖。传输速率较低，一般在9.6Kbp/s—45Mbp/s；网络互联结构很不规整，有较大的随意性和盲目性，有待于必要地调整。3、城域网：（MAN）覆盖城市地区的网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。联网距离为5km—50kmInternet网：由各式各样的广域网连接在一起构成总线型:所有结点都直接连接到共享信道星型:所有结点都连接到中央结点环型:结点通过点到点链路与相邻结点连接树型：树型拓扑结构可以看成是星型拓扑结构的扩展。在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接。

总线型星型环型ACADCBABCATBC网状拓扑结构网状拓扑结构中的结点之间的连接是任意的、无规律的。每两个结点之间的通信链路可能有多条，目前计算机网络大都采用网络拓扑结构将若干个局域网连接在一起。三层交换机视频服务器组新闻服务器组医疗服务器组比赛服务器组AT-8118交换机AT-MCR12介质转换机柜AT-3726交换机网管工作站AT-8118交换机AT-MC102介质转换器奥林匹克公园AT-FH716SW集线器工作站工作站100MUTP双绞线100M光纤1000M光纤工作站AT-8118交换机其他比赛场地各比赛场地局域网2000年悉尼奥运会网络结构示意图2008年北京奥运会网络结构示意图开放式系统互连参考模型OSI计算机网络功能的七层协议：应用层数据链路层表示层网络层会话层传输层物理层最高层最低层应用软件通讯软件网卡、电缆计算机网络的体系结构4.2网络通信基本概念4.2.1信息、数据与信号4.2.2信道及信号分类4.2.3通信系统中的主要技术指标4.2.4数据通信过程中的主要技术问题4.2.5串行传输与并行传输4.2.6数据同步技术4.2.7数据交换技术信息、数据和信号

信息：数字、文字、图形、声音；计算机中的信息是二进制代码表示的数字、字母和控制符号的组合信息编码：对信息中的每一个字符进行二进制编码数据：网络中传输的二进制代码

信号：数据在传输过程中的电磁波表示形式

（数字信号模拟信号）数据通信系统数据的表示方法数据的传输方法信道及其分类信道：信道是数据信息的传输通道，它一般由传输线路和传输设备组成。信道分类物理信道逻辑信道有线信道：有形传输介质无线信道：无形传输介质信道分类专用信道公共交换信道（按使用方式分）参考书P130传输媒介1、双绞线是当前最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，分为无屏蔽双绞线（UTP）、有屏蔽双绞线（STP）（抗电磁干扰强）。2、同轴电缆内部包含两条相互平行的导线。一般共有四层，3、光导纤维使用光来传输数据。分为单模式、多模式。4、微波传输与卫星传输以空气为传输介质。有线无线

双绞线制作好的双绞线同轴电缆铜芯绝缘层导体屏蔽层保护套制作好的同轴电缆光纤光纤收发器通信系统的主要技术指标

数据传输速率S（比特率）：比特率是一种数字信号的传输速率，它是指在有效带宽上，单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数。常用bit/s、Kbit/s或Mbit/s等单位来表示。波形调制速率B（波特率）：波特率是一种调制速率，也称波形速率。经二进制后的模拟信号每秒钟变化的次数。带宽：信道允许的最高频率和最低频率之差，单位为赫兹（Hz）。信道容量：一般是指物理信道上能够传输数据的最大能力。误码率：是指二进制码在数据传输中被传错的概率，也称为出错率吞吐量：数值上大于等于信道在单位时间内传输的总的信息量，单位也是bit/s或Kbit/s。

数据通信过程中的主要技术问题数据传输类型：数字信号、模拟信号数据通信方式：串行、并行；同步、异步数据交换技术：线路交换、存储转发；报文交换、分组交换差错控制技术：自动检测和差错纠正数据的同步技术同步技术：在网络中进行数据交换，发与收双方如何实现数据发送、接收后如识别数据、形成有效信息，是通过交换数据的设备间的定时机制（同步技术）实现。即：在通信过程中，接收端根据发送端的起止时间和重复频率校正自己的基准时间与重复频率的过程称为同步过程，这种统一收端与发端动作的措施称为“同步技术”。解决主要问题：l

何时开始发送数据；l

发送过程中的数据传输速率；l

持续时间的长短；l

发送时间间隔的大小。异步传输的工作特点各个位以串行方式发送，并附有“起止位”作为识别符。字符之间通过“空号”来分割。异步传输的优点：设备简单，技术容易，费用低。异步传输的缺点：由于每传输一个字符都需要2～3位的附加位，因此开销大，浪费了传输时间。同步传输的工作特点在同步传输中，信息不是以字符而是以数据块的方式传输。在位流中采用同步字符来保证定时。用于同步传输的成帧信息（同步信号）的位数较异步方式少，因此同步传输的效率比异步传输高。由于同步传输需要较准确的时钟装置和高的传输速率，因此同步装置比异步装置的成本要高。

数据交换技术电路交换（circuitswitching）：电路交换是指两个计算机或终端在相互通信时，独占使用一条实际的物理链路。优点：有实时性强、延时小、成本低等。缺点：是线路利用率低，尤其是中继线的利用率低。报文交换（messageswitching）：是把用户的报文存储在交换机的内、外存储器上，当输出电路空闲时，就将报文转发到接收此报文的终端。优点：可实现不同速率、不同规程、不同代码的终端之间的通信、一点对多点的同文广播业务。缺点：以报文为单位进行存储转发，使网络传输的时延增大，并占用交换机的大量内、外存储空间。分组交换（packetswitching）：是将用户发来的整个报文分切成多个长度固再定的数据块（即分组、分包），再将分组以“存储-转发”方式在网上传输。优点：分组交换使传输质量大大提高，传输成本大大降低。4.3计算机网络组成4.3.1网络主体设备4.3.2网络传输介质4.3.3网络互联设备4.3.4网络操作系统4.3.5网络传输协议计算机网络构成

网络划分为主机(host)和子网(Subnet)。主机是指连接在网络中的独立自主的计算机。子网是将主机连接起来的实体，它的作用是提供主机间的通信服务。一个计算机子网由通信子网和资源子网构成：通信子网负责网络中的信息传递交换、通信控制等工作。资源子网负责信息加工处理，并向网络提供资源。包括传输介质和通信设备。通信设备指通信处理机、交换机、集中器、路由器、调制解调器、微波站、卫星地面站等。

由各种用户计算机、工作站、小型机以及大量的终端、绘图仪、磁盘机、磁带机等等。传输媒介1、双绞线是当前最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，分为无屏蔽双绞线（UTP）、有屏蔽双绞线（STP）（抗电磁干扰强）。2、同轴电缆内部包含两条相互平行的导线。一般共有四层.3、光导纤维使用光来传输数据。分为单模式、多模式。4、微波传输与卫星传输以空气为传输介质。有线无线微波传送塔地球地球网络连接设备中继器(repeater)网桥(Bridge)、路由器(Router)调制解调器网关

网内连接设备网卡(NIC)

集线器(HUB)

交换机(Switch)网间连接设备Novell的Netware也是一个非常流行的网络操作系统，它管理Novell网络。Novell网以文件服务器为中心，连接网上的各个工作站，各站点不能直接通信，必须通过文件服务器。WindowsNT是Microsoft公司推出的十分引人注目的网络操作系统，采用Windows的标准界面，可以形成对等式的网络，各站点可以相互通信，共享信息，支持文件服务，对称多处理器等.常用网络操作系统在计算机网络中，计算机之间通信时必须遵守一定的约定和规程，以便保证能够相互连接和正确交换信息，这些约定和规程是事先制定的，并以标准的形式固定下来，这就是网络协议。网络通信协议传输控制与网际互连协议小型网际互连协议网际分组与顺序数据包交换协议4.4Internet概述4.4.1Internet起源与发展4.4.2Internet基本服务4.4.3Internet工作原理4.4.4IP地址与域名地址4.4.5Internet接入方式

从60年代末至70年代初，由美国国防部资助，由高级研究项目署（ARPA）承建，通过一个名为ARPANET的网络把美国的几个用于军事及研究的计算机连接起来，这就是Internet的最早形态。Internet的产生由美国国家科学基金出资建立起来的广域网NSFnet.由四台巨型机联接在一起。Internet在我国的使用情况1987年北京计算机应用研究所率先开通到德国的X.25线路；1994年5月，以“中科院－北京大学－清华大学”为核心的“中国国家计算机网络设施”与Internet联通，我国的Internet初具雏形。四大骨干网络:

中国科学技术计算机网(CSTNET)

中国公用计算机互连网(CHINANET)

中国教育科研互连网(CERNET)

国家公用经济信息通信网(GBNET)ISO-OSI/RM模型TCP/IP模型应用层数据链路层表示层网络层会话层传输层物理层应用层传输层（TCP）互连层（IP）网络接口层LAN家庭用户因特网MODEMPSTNPCLANPSTNISDN、ADSLDDN、FR路由器MODEM共享器基站企业用户移动用户不同类型的用户访问因特网Internet是如何工作的1.分组交换Internet的基础2.TCP/IP协议--Internet的核心TCP/IP协议是针对Internet开发的一种体系结构和协议标准，它主要确保不同类型的计算机之间协调地工作。TCP/IP协议1.网际分组协议(IP--InternetProtocol)IP协议非常详细地规定了计算机在通信时应遵循的全部细则。2.传输控制协议(TCP--TransmissionControlProtocol)TCP协议解决的数据传输的可靠性问题。它位于传输层。

客户/服务器--Internet的工作模式当访问远端计算机的资源时，远端的响应程序叫做服务器程序，本地的要求程序叫客户程序，这样便构成了客户/服务器体系。Internet上所有的服务都使用了客户/服务器机制。Internet上的规则1.IP地址和域名IP地址是运行TCP/IP协议的网络中主机的网络地址，Internet上的每一台主机均有一个唯一的IP地址。IP地址由网络信息中心NIC统一分配。类别ID网络ID(NetID)主机ID(HostID)IP地址的组成:各类IP地址具体定义如下:A类B类C类D类E类0网络ID(7位)主机ID(24位)主机ID(16位)10网络ID(14位)110网络ID(21位)主机ID(8位)1110多目广播地址(28位)11110实验或将来使用(27位)A类,B类,C类IP地址相关信息类别第一个字节取值范围最大网络数(个)最大主机数(台)适用的网络规模A类0~127128(27)16777216(224)大型网络B类128~19116384(214)65536(216)中型网络C类192~2232097152(221)256(28)小型网络域名DomainNameIP地址是一串数字，系统容易处理，但不易被人记忆。因此Internet用建立了域名管理系统DNS，DNS用分层的命名方法，对网络上的每台计算机分配一个直观的、有一定含义的唯一名称，其形式为:

计算机名.组织机构名.网络名.最高层域名一个能唯一对应一个IP地址的字符型地址来表示它，这就是域名(DomainName)。

域名是有层次的结构，地址顺序是先写小的，再写大的，地理范围越大，则越写在后面。如:

域名DomainName域名域名代表的部门域名国家com商业部门与工业组织au澳大利亚edu

教育机构ca加拿大gov

政府部门ch

瑞士int

国际性机构es

西班牙mil军事部门cn

中国net网络服务机构fr

法国org其他组织机构uk

英国art文化艺术部门ge

德国info交互网络服务商it意大利地理域名（常见）美国国内使用的机构性域

Internet的发展与它有从多的信息资源分不开，它是巨大的全球性图书馆，它是知识的海洋，它提供的信息资源至少包括几十个方面，几乎无所不包。同时Internet还提供许多的服务资源，如远程登录、电子邮件、信息查询、新闻论坛、对话、电子杂志等服务资源。ISPInternetServiceprovider:

Internet信息服务商

例如：天府热线，北京在线等各大学、机构、企业的园区网对内部的信息服务也可以叫ISP.

连网的就近和选优原则本地ISP，服务质量、信誉、通道能力。

连接Internet拨号连网计算机调制解调器一条电话线

ISP账号专线上网局域网连网

使用户的PC机成为园区网中的一台工作站主机。网络的安装网络协议:

计算机之间的通信语言服务软件包:

文件及打印机共享服务、自动备份数据到网络服务器的服务等。安装与设置：[控制面板][网络]连接Internet网络配置

Windows操作系统安装调制解调器/网络适配器配置TCP/IP协议安装浏览器(一般系统会自带)

建立拨号网络连接启动IE浏览器网络邻居局域网在网络中配置“Microsoft网络上的文件与打印机共享”设置/取消资源共享访问共享资源WWW万维网WWW--即WorldWideWeb,中文译名为“万维网”，它通过超文本（Hypertext）向Internet用户提供全方位的多媒体信息，从而成为增长速度数十倍于Internet整体增长速度的资源服务器，并成为最常用的工具之一。1.WWW万维网2.WWW原理与特点WWW系统采用客户/服务器模式工作。即在WWW服务器上提供信息查询与浏览服务，即运行WWW服务器程序；在用户端运行WWW客户程序，如WWW浏览器，以显示服务器端的响应。WWW上的重要概念：1.超文本标识语言(HTML--HyperTextMakeupLanguage)

用于编制通过WWW显示的超文本文件。是一种专用的编程语言。2.统一资源定位器（URL--UnionResourceLocation）指出Internet上各种信息资源的地址，即通常所提到的“网址”。格式：

通信协议://服务器地址/文件路径和文件名http://中国教育和科研计算机网主页地址3.超文本传输协议HTTP--HyperTextTransportProtocol

是WWW上发布信息的主要协议，用以实现浏览器与Web服务器上的信息交流。4.主页Homepage

用户在访问某一网址时首先显示的页面，又称之为起始页。现在有人把一个站点称为一个主页。

4.5Internet应用4.5.1WWW与浏览器（IE）4.5.2地址邮件（E-mail）服务4.5.3文件传输（FTP）(自学)4.5.4远程登录（Telnet）(自学)WWW浏览器常见的浏览器：

NetscapeNavigator

NetsacpeCommunicatorInternetE