第7章 计算机网络及其应用

大学计算机基础第7章计算机网络及其应用2009年秋内容提要7.1计算机网络概述7.2数据通信基础知识7.3计算机网络的组成7.4局域网7.5网络互联7.6Internet基础7.7Internet基本服务2大学计算机基础7.1计算机网络概述7.1.1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3大学计算机基础7.1.1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4大学计算机基础7.1.1计算机网络发展史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5大学计算机基础7.1.2计算机网络系统的组成与功能计算机网络系统的组成

通信子网资源子网通信子网: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

6大学计算机基础7.1.2计算机网络系统的组成与功能1.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。计算机网络的功能包括硬件、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。7大学计算机基础7.1.2计算机网络系统的组成与功能共享软件共享硬件共享8大学计算机基础7.1.3计算机网络的分类从网络的地理范围进行分类局域网覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE802系列标准。9大学计算机基础7.1.3计算机网络的分类城域网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。

10大学计算机基础7.1.3计算机网络的分类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11大学计算机基础7.1.4网络的拓扑结构星形拓扑特点：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总线形拓扑结构

12大学计算机基础7.1.4网络的拓扑结构特点：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13大学计算机基础7.1.5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；规则：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。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。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。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规则：详细说明事件如何实现协议三要素

14大学计算机基础7.1.5计算机网络的体系结构开放系统互连OSI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。15大学计算机基础7.1.5计算机网络的体系结构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16大学计算机基础带宽: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。7.2数据通信基础知识7.2.1基本概念

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

数字信号模拟信号17大学计算机基础7.2.1基本概念数据传输方式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T并行传输ASSCII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18大学计算机基础7.2.1基本概念线路通信方式

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19大学计算机基础7.2.2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：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20大学计算机基础7.2.2数据传输介质

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。21大学计算机基础7.2.2数据传输介质

无线介质地面微波通信卫星微波通信包括无线频段、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。22大学计算机基础7.3计算机网络的组成7.3.1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23大学计算机基础7.3.2网络的连接设备网络适配器(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。24大学计算机基础7.3.2计算机网络的硬件与软件组成集线器（HUB）: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。25大学计算机基础7.3.3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。

IPX（InternetPacketExchangeProtocol）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（SequencedPacketProtocol）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26大学计算机基础TCP/IP协议TCP（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。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27大学计算机基础7.3.4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28大学计算机基础7.3.4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。29大学计算机基础7.3.4网络操作系统UnixLinuxNovellNetware30大学计算机基础7.3.5网络地址IP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+机器部分分类：A、B、C31大学计算机基础IP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机器号C类机器号网络号011010允许数量32大学计算机基础子网掩码在寻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。33大学计算机基础域名系统DNSDNS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34大学计算机基础顶级域名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。cn中国jp日本se瑞典de德国kr韩国sg新加坡35大学计算机基础中国互联网络的域名体系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://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36大学计算机基础7.4局域网7.4.1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37大学计算机基础7.4.2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802.1体系结构与网络互连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802.14电缆电视38大学计算机基础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/s39大学计算机基础7.4.3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40大学计算机基础双绞线的连接方法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

36T568BT568A1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白棕白棕排线顺序41大学计算机基础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

42大学计算机基础标识计算机1.控制面板|系统

2.计算机名

3.设置

网络上的每台计算机必须有一个唯一的名称

43大学计算机基础设置资源共享打开

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。44大学计算机基础7.5网络互联7.5.1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45大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备在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46大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备中继器在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生47大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备网桥在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48大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备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49大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备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250大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备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。51大学计算机基础7.5.2网络间的互连设备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调制解调器的技术指标传输速率：9600bps、14400bps、28800bps、33.6kbps、56kbps、112kbps52大学计算机基础7.5.4常用网络测试工具

IPCONFIG:用来查看IP协议的具体配置信息，显示网卡的物理地址、主机的IP地址、子网掩码以及默认网关等，还可以查看主机的相关信息如：主机名、DNS服务器、节点类型等。命令：IPCONFIG/ALLHostName............:jsjjc1 PrimaryDNSSuffix.......:NodeType............:MixedIPRoutingEnabled........:NoWINSProxyEnabled........:NoEthernetadapter本地连接:Connection-specificDNSSuffix:Description...........:Legend/D-LinkDFE-530TXPCIFastEthernetAdapterPhysicalAddress.......:00-50-BA-2A-0A-52 （网卡的物理地址）DHCPEnabled........:NoIPAddress............:8 （IP地址）SubnetMask.........: （子网掩码）DefaultGateway......:54 （默认网关）

DNSServers.........:0853大学计算机基础连通性测试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。常见用法Ping

主机的IP地址或域名查看Ping的用法键入“Ping-”下面是网络连通时，ping

的结果：.205Pinging05with32bytesofdata: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54大学计算机基础Ping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。55大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述Internet结构Internet是通过分层结构实现的，它包括了物理网、协议、应用软件和信息四大部分物理网协议应用软件信息TCP/IP协议组电子邮件、文件传输、远程登录、万维网人类知识的各个方面路由器、网关、通信线路连接不同拓扑结构的网络56大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述Internet功能信息查询万维网、菜单式信息查询服务、广域信息服务系统网上交流专题讨论、网络新闻组、电子公告栏电子邮件通过网络技术收发以电子文件格式编写的邮件文件传输将网上一台主机上的文件复制到另一台计算机远程登录使用户的计算机成为某主机的远程终端57大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述Internet采用客户机/服务器方式访问资源Internet浏览FTPMail

……客户机服务器应答请求58大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述Internet的发展1968年美国建立了一个名为ARPA计算机网络。1972年ARPA网结点机由4台发展到50个 开始制定第二代网络协议。1983年ARPA网采用了TCP/IP协议。1985年美国科学基金会建立基于TCP/IP协议的NSF网络。1986年NSF取代ARPA网成为今天的Internet的基础。1990年以后“信息高速公路”计划的推行，光纤、卫星通信成为Internet主干网的重要媒介，Internet网自然进入了商业网阶段。59大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述第二代互联网──Internet2（平行互联网），上网速度加快了100倍以上。可播放高清晰度的影像文件使用两个光纤主干网及网络协议为用户提高“超快速”的网络连接支持新的协作方式的3D虚拟共享环境60大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述Internet在中国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。中国公用计算机互联网（ChinaNET）网管中心设在邮电部数据通信局。其骨干网覆盖全国各省市、自治区，包括8个地区网络中心和31个省市网络分中心。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。与国际Internet网络互联，出口设在北京、上海和广州，国际线路的总容量已达5147Mb/s。通过中国电信16300或中国网通16900接入。61大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述中国国家计算机与网络设施(NCFC)NCFC亦称中国科技网（CSTNET），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。62大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述中国教育和科研计算机网(CERNET)全国性的教育科研基础设施，其网络中心设在清华大学。用户是我国的教育和科研单位、政府部门及非盈利机构，目前已有900多个子网和CERNET联网，个人用户达到800多万人。CERNET由全国主干网，地区网和校园网三级层次构成。地区网络中心分别设在北京、上海、广州、武汉、西安、南京、成都和沈阳。目前，国际线路的总容量为259Mb/s，可直接访问Internet2。63大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述中国国家公用经济信息通信网(ChinaGBNET)ChinaGBNET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1710Mb/s。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。64大学计算机基础7.6Internet基础——Internet概述中国联合通信网（中国联通）：http://中国网络通信网（中国网通）：http://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://

65大学计算机基础7.6Internet基础——与Internet建立连接与Internet建立连接单机连接和局域网连接连接方式电话拨号、ISDN、ADSL、专线连接、无线通信技术接入Internet服务提供商ISP（InternetServiceProvider）选择ISP：

ISP可提供的接入方式及其收费标准各种接入方式的接通率，数据传输带宽

ISP接入主干网的带宽，拨号上网号码

ISP能提供哪些服务66大学计算机基础7.6Internet基础——与Internet建立连接单机电话拨号入网连接PhoneLine电话进线RS232串口Modem内置Modem卡电话进线LinePhone67大学计算机基础7.6Internet基础——与Internet建立连接局域网连接局域网与Internet连接

一般应采用专线

接入方式

Internet局域网路由器路由器ISP专线主干网防火墙68大学计算机基础7.7Internet基本服务WWW浏览WorldWideWeb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HTML文件69大学计算机基础7.7Internet基本服务——WWW浏览Web服务器放置Web站点的计算机主页一个Web站点的首页Web服务器Web1Web2Web3Web站点多个相关的Web页组合Web70大学计算机基础7.7Internet基本服务——WWW浏览超链接超链接使信息不仅

可按线性方式搜索，

而且可按交叉方式

访问。URL结构：资源类型、存放资源的主机域名和资源文件名主页文件缺省名：Index.htm

或Default.htm超链目标超链接源统一资源定位规范URLUniformResourceLocator定位资源信息http:///index.htm资源类型主机域名

资源文件71大学计算机基础7.7Internet基本服务——WWW浏览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浏览网站用URL直接连接主页通过超链接搜索引擎Http//72大学计算机基础7.7Internet基本服务——WWW浏览搜索引擎在搜索引擎中设置查询条件时，可以用“&”符号代表逻辑与运算and，用“|”符号表示逻辑或运算or，用“！”符号代表逻辑非运算not。73大学计算机基础7.7Internet基本服务

——FTP与TelnetFTP与TelnetF