计算机网络基础

第6章计算机网络根底信息技术根底主要内容6.1计算机网络概述6.2计算机网络体系结构6.3计算机网络的分类6.4Internet根底26.1计算机网络概述计算机网络已经成为信息化社会开展的重要根底之一。本节主要介绍计算机网络的概念、组成、开展。36.1.1计算机网络的概念和组成1．计算机网络的概念计算机网络是指利用通信线路和通讯设备将地理位置不同的、具有独立功能的多个计算机系统及专用外部设备连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议等网络软件的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的系统。42．计算机网络的组成计算机网络从逻辑功能上可看成是由两局部组成。资源子网通信子网56.1.2计算机网络的开展计算机网络的开展经历了由简单到复杂、由低级到高级的开展过程，概括起来可分为4个阶段，分别是远程终端联机阶段、多主机共享资源的计算机网络阶段、标准化的计算机网络互联阶段和国际化的高速计算机网络阶段。66.2计算机网络体系结构所谓网络的体系结构，就是计算机网络各层次及其协议的集合。层次结构一般以垂直分层模型来表示。如果两个网络的体系结构不完全相同就称为异构网络。异构网络之间的通信需要相应的连接设备进行协议的转换。7网络协议在计算机网络中，针对通讯双方在通信过程中的各种问题制订一套规那么，即就是网络协议。网络协议主要由语义、语法、语序三要素构成。语义规定通讯双方彼此讲什么，语法规定通讯双方彼此如何讲，语序规定通讯双方彼此之间讲的顺序。网络协议属于计算机网络软件系统，它是网络软件系统中最重要、最核心的局部。典型的网络协议软件有：TCP/IP、IPX/SPX和IEEE802等标准协议。TCP/IP互联网协议是上网必备的协议，在Internet上被广泛应用。8分层设计层次结构的优点层之间是独立的。每一层只实现一种相对独立的功能，将问题的复杂程度下降了。结构上可分割开。各层都可以采用最适宜的技术来实现。灵活性好。当任何一层发生变化时，只要层间接口关系保持不变，那么在这层以上或以下各层均不受影响。易于实现和维护。能促进标准化工作。分层的原那么结构清晰，易于设计，层数应适中。每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。相邻层之间通过接口通信，层间接口必须清晰、简洁。每一层都使用下层的效劳，并为上层提供效劳。不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。96.2.3OSI参考模型20世纪70年代中期网络产品不断开发，限制了在更大范围内建立计算机网络，国际标准化组织〔ISO〕为标准网络通讯在1984年公布了网络系统的参考模型，即“开放系统互联根本参考模型〞，简称ISO-OSI/RM。在ISO-OSI/RM中，网络结构、通讯协议自下而上划分为7个层次每层完成一定的功能，并遵守相应的协议标准。10图OSI参考模型11OSI七层简介①物理层：可以实现比特流的透明传输，物理层定义了与传输线以及接口硬件的电气、机械、功能和过程有关的各种特性②数据链路层：数据传输的根本单位是帧，用于提供相邻结点间透明、可靠的信息传输效劳。③网络层：该层用于提供源站和目标站间的信息传输效劳，传输的根本单位是分组。④运输层：数据传输的根本单位是报文，其功能是实现主机到主机间的连接，为主机间通讯提供透明的数据传输通路。⑤会话层：本层可为不同系统内的应用进程之间建立会话连接，使它们能按同步方式交换数据；并能有序地撤除连接，以保证不丧失数据。⑥表示层：本层向应用进程提供信息表示方式，对不同表示方式进行转换管理等。⑦应用层：该层包括面向用户效劳的各种软件，应用层以下的各层均通过应用层向应用进程提供效劳。126.2.4TCP/IP参考模型TCP/IP是用于计算机通信的一组协议，我们通常称它为TCP/IP协议族。因为INTERNET的广泛使用，使得TCP/IP成了事实上的工业标准。TCP/IP协议组织信息传输的方式是四层协议方式，即把整个协议分成四个层次。13TCP/IP协议模型及与OSI参考模型对照关系应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI/RM应用层传输层网际层网络接口层TCP/IP14TCP/IP协议各层功能①网络接口层：TCP/IP模型的最底层是网络接口层，它相当于OSI参考模型的物理层和数据链路层，②网际层：网际层所执行的主要功能是消息寻址以及把逻辑地址和名称转换成物理地址。通过判定从源计算机到目标计算机的路由，该层还控制通信子网的操作。③传输层：在TCP/IP模型中，传输层的主要功能是提供从一个应用程序到另一个应用程序的通信，常称为端对端的通信。所谓端到端的通信实际是指从源进程发送数据到目标进程的通信过程。④应用层：TCP/IP模型的应用层是最高层，功能相当于OSI参考模型的会话层，表示层和应用层3层的功能。最常用的协议包括文件传输协议(FTP)，远程登录(Telnet)，域名效劳(DNS)，简单邮件传输协议(SMTP)和超文本传输协议(HTTP)等。156.2.5IP地址每台联网的电脑或移动设备都需要有IP地址，如果把电脑比作，那么IP地址就相当于号码。IP地址是一个32位的二进制数，通常被分割为4个8位二进制数〔即4个字节〕，习惯上把每个字节转换成十进制整数〔0-255〕，4个十进制数之间用“.〞分隔如IP地址，实际上是32位二进制数〔11001010110011100110010000100010〕。16IP地址一共分为ABCDE五类，常用的有ABC三类，D类为组播、E类为实验研究。规定：①A类IP地址，32位二进制位的第一位为0，因此第一个字节为00000000-01111111，对应的十进制数范围为0-127；②B类IP地址，32位进制位的前两位为10，因此第一个字节为10000000-10111111，对应十进制数范围为128-191；③C类IP地址，32位二进制位的前三位为110，因此第一个字节为11000000-11011111，对应十进制数范围为192-223；④D类IP地址，用于多点播送〔Multicast〕，32位二进制位的前四位为1110，第一个十进制数范围为224-239；⑤E类IP地址，为将来使用保存，32位二进制位的前五位为11110，第一个十进制数范围为240-255。17IP地址分类图18IP地址小结A类地址主机号占3个字节，一个A类网最多有256×256×256=16777216台主机；B类地址主机号占2个字节，一个B类网最多有256×256=65536台主机；C类地址主机号占1个字节，一个C类网最多有256台主机。IP地址由统一的互联网管理机构分配，目前IP协议的版本号IPv4，地址位数为32位二级制，最多有232电脑可以联到Internet上，随着互联网蓬勃开展，IP位址成为紧缺资源。IPv6是下一版本的互联网协议，IPv6采用128位地址长度，除了可以一劳永逸地解决了IP地址短缺问题，还对IPv4进行了全面优化升级，如端到端IP连接、效劳质量〔QoS〕、平安性等。196.2.6域名系统在互联网上区分一台电脑的方式是利用IP地址，普通人书写和记忆它不容易。在IP地址的根底上又开展出一种符号化的地址方案，来代替数字型的IP地址。每一个符号化的地址都与特定的IP地址对应，这样网络上的资源访问起来就容易得多了。这个与网络上的IP地址相对应的字符型地址，就被称为域名〔DomainName〕。201、域名系统域名系统〔DomainNameSystem，DNS〕是管理域名的方法，每一层叫做一个域，每个域用一个点分开。域名可分为国际域名和国内域名，两者的主要区别在于域名划分方式和管理机构不同。目前互联网上的域名体系中主要有两类顶级域名：类别顶级域名和地理顶级域名。21顶级域名分配表表6.1顶级域名分配表域名类别顶级域名域名含义类别顶级域名com商业组织edu教育机构Net网络支持中心Org各种非赢利组织Mil军事组织地理顶级域名cn中国hk香港tw台湾jp日本uk英国22域名书写与管理Internet域名书写时，总是顶级域名写在最右边，从右往左依次是二级域名、三级域名等等，中间用“.〞隔开。例如新浪域名，这里的“cn〞含义是中国，二级域“com〞含义是商业公司，三级域“sina〞含义就是新浪。由于Internet发源于美国，因此美国的顶级域名直接按组织类型划分，而其它国家和地区的域名，一般都要附加上本国/本地区的简称。国际域名的申请由InterNIC及其它授权机构负责；我国二级域名的注册工作那么由中国互联网络信息中心〔CNNIC〕负责。232.域名解析域名与IP地址之间的转换工作称为域名解析，域名解析需要由专门的域名解析效劳器即DNS效劳器来完成。一个域名必须对应一个IP地址，而一个IP地址可能对应着多个域名。当用户在Internet上访问其它计算机时，可以使用IP地址，也可以使用域名。域名的申请遵从先到先得原那么，随着Internet的迅猛开展，域名的商业价值越来越受到重视246.2.7网络操作系统介绍网络操作系统是整个网络的灵魂目前比较流行的网络操作系统主要有WindowsServer、Unix、Linux等WindowsServer能支持多种硬件平台，它保持了深受欢送的Windows用户界面，在中小企业市场占有率一直领先；Linux凭借其先进的设计思想和自由、免费软件的身分正跻身优秀网络操作系统的行列。256.2.8计算机网络的主要功能1．数据通信2．资源共享3．负荷均衡和分布处理4．提高系统的可靠性和可用性6.3计算机网络的分类6.3.1按地理范围分类计算机网络按其地理位置和分布范围，可以分成3类：局域网广域网城域网276.3.2按拓扑结构分类网络拓扑结构是指计算机网络节点和通信链路所组成的几何形状。计算机网络按拓扑结构可以分为：星型结构总线型结构环型结构树型结构网状结构286.3.3按交换方式分类计算机网络按信息交换方式，可分为3类：电路交换网存储转发交换网混合交换网296.3.4按网络操作系统分类按照计算机网络中使用的网络操作系统不同，可以分为不同的网络，常见的有Linux网、WindowsServer网、UNIX网等。306.3.5按传输媒体分类传输媒体也称传输介质或传输媒介，是计算机网络中传送信息的载体，按传输媒体可以将计算机网络分类可以分成两大类。有线网络无线网络316.4Internet接入互联网〔Internet〕作为一种崭新的信息技术，把我们带入了一个真正的信息时代。我们通过互联网了解世界、学习、购物、网上交友、聊天、开会，甚至玩游戏等，互联网正在改变我们的学习方式、工作方式和生活方式。326.4.1Internet的形成与开展1969年，美国国防部出于战略考虑，资助建立了一个名为ARPANET的网络，把加利福尼亚大学、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机联接起来，这是互联网的雏形。1974年，TCP/IP协议问世，奠定了Internet大开展的根底。1986年美国国家科学基金会建立了国家科学基金网NSFNET，并与ARPANET相连。Internet的根底。1993年，WWW〔WorldWildWeb〕和浏览器的开发应用，为互联网赋予了新的魅力。1987年，中科院高能物理研究所开始接入Internet20世纪90年代中期，我国互联网建设全面铺开336.4.2Internet接入技术ISP是“InternetServiceProvider〞的缩写，中文含义是“Internet效劳提供商〞。国内的主要ISP有中国电信、中国联通、中国吉通、中国网通等。1.局域网接入方式目前，许多单位都建立了计算机局域网，只要将这个局域网接入Internet就可以使局域网中所有计算机都能进入并访问Internet。接入的方式包括：光纤接入、DDN专线接入、ISDN接入、X.25接入、ADSL接入、CableModem等，以光纤接入方式效果最正确。2.单机接入方式单台计算机也可以接入Internet，接入方式包括Modem拨号方式、ISDN方式、ADSL方式、线缆调制解调器〔电视机顶盒〕方式等，有的小区已经实现光纤到户。3、ADSL即数字用户线路〔DSL，DigitalSubscriberLine〕，是以线为传输介质的传输技术组合，ADSL属于非对称式传输，支持上行速率640Kbps到1Mbps、下行速率1Mbps到8Mbps的数据传输，4、其它接入方式随着计算机技术和通信技术的开展，除了上面介绍的接入方式外，还出现了上网〔GPRS、3G、4G〕、城市WIFI无线上网等新形式。346.4.3ADSL拨号接入问题：在Win7下如何设置ADSL拨号程序。①首先单击【开始】|【控制面板】|【网络和Internet】|【网络和共享中心35设置ADSL拨号-2②单击“设置新的连接或网络〞，出现