计算机网络应用　

主讲邢振祥

，出♦课程学时16学时

■参考教材

■L刘永华.计算机网络技术及应用，中国水

利水电出版社

■2.刘兵■计算机网络基础与Internet应用，

中国水利水电出版社

■考试方式

A/-平时40%）、考试各60%）（平时包括出勤

关不小测验、课堂提问等）・

目录

计算机网络的基本概念

算机数据通信基础

计算机网络体系结构

4》网络传输介质与互联设备

计算机局域网

Internet技术及应用

Internet常用服务

网络安全

第一章计算机网络的基本概念

:1;计算机网络的产生和发展

计算机网络及其组成

f，3r

1.1计算机网络的产生与发展

11;计算机网络的产生

计算机网络的发展

1.1计算机网络的产生与发展

计算机网络在信息时代的作用

当今世界正经历着一场信息革命，信息已成为人类

赖以生存的重要资源。信息的流通离不开通信，信息

的处理离不开计算机，计算机网络正是计算机技术与

通信技术密切结合的产物。信息的社会化、网络化、

全球经济的一体化，无不受到计算机网络技术的巨大

影响。网络使人类的工作方式、学习方式乃至思维方

式发生了深刻变革。.

1.1计算机网络的产生与发展

计算机网

络的产生

［线电视网络世界上第一个

原始信息网世界上第一

时代（1819收发器计算机网络

7络（公元前7台数字ARPANET

年带电导线（终端）

00年，古希计算机（数据包交换士

能使磁针产（1954年）

,使用信鸽）（1946年）计算机网络）

生偏移）（1969年12月

返回

1.1计算机网络的产生与发展

第一阶段：20世纪50年代——面向终端的计算机网络

•50年代，美国的半自动地面防空系统

1.1计算机网络的产生与发展

第二阶段：20世纪60年代——数据通信网络

60年代末，美国国防部高级研究计划局首创的ARPA网,

Inteinet的前身

1.1计算机网络的产生与发展

第三阶段：20世纪70年代——开放的标准化网络

20世纪80年代，国际标准化组织（ISO）提出了开放系

统互连的七层参考模型OSI/RM,简称0SI。

1.1计算机网络的产生与发展

第四阶段：20世纪90年代——Internet时代

20世纪90年代以后，随着数字通信技术的发展，第四代计算

机网络产生了，其特点是综合化和高速化。综合化指采用交

换的方式传送数据，在一个网络中实现多种业务的综合传输。

现在已经可以将语音、文字、图像、超文本、超媒体等多媒

体信息综合到一个网络中传送。

1.1计算机网络的产生与发展

计算机网络的发展趋势

■未来网络的发展呈现多样化，高速化。5A世界

时算机网络的发展趋势

■计算机网络的关键技术

-软交换技术

■IPV6技术

■光交换与智能光网络技术

■宽带接入技术

■3G移动通信技术

■“IP技术+光网络”将是计算机网络架构方展的方

向，光网络修演变成全部使用光缆的网络。在网

络的服务层面上看将是IP的世界；从传输层上看

修是一个光传输的世界；从接入层上看是一个有

线和无线的多元化的世界。为此，目前比较关键

的技术主要有软交换技术、IPv6技术、光交换与

智能光网络技术、宽带接入技术和3G或4G的移动

通信系统技术等。

p.软交换技术

IPv6技术1

口廿光交换与智能光网络技术宁冷

衣。带接入技术U

■1.软交换技术

■是为了把服务控制功能和网络资源控制功能与

传输功能完全分开，根据新的网络功能模型分

层，将计算机网络分为接入与传输层、媒体层、

控制层以及网络服务层，从而对各种功能作不

同程度的集成，非常灵活的将业务传送和控制

规约结合，实现业务融合与业务转移，尤其适

、用于不同网络并存互通的需要，也适用于从语.

'音网向数据网和多业务多媒体网的演进。一,

■2.IPv6技术

■(1)在技术方面IPv6还没一■个能彻底统一'地

解决问题，需要根据不同的环境和不同的客户

紧密性以及不同的适配和不同的技术组合。

■(2)从业务开展模式上看，首先要解决好用

户的接入、认证、管理和计费等工作。

■(3)IPv6的真正大量应用应是在家庭网络、

&家居安保、传感器网络、3G和NGN等领域，应

'有效地开展上述IPv6应用，逐步有效平型建

》JPv6的功能。4k

计算机网络的发展趋势

■3.光交换与智能光网络技术

■尽管波分复用光纤通信系统有着巨大的传输容

量，但也只能提供原始带宽，还需要有灵活的

光网络节点实现更加有效与更加灵活的组网能

力。

■当前组网技术正从具有上下光路复用(OADM)

和光交叉连接(OXC)功能的光联网向由光交

换机构成智能光网络发展；从环形网向网状网

发展，从光一电一光交换向全光交换发展，在

光联网中引入自动波长配置功能，也就是自动

交换光网络(ASON),是静态的光联网

勺光联网。

计算机网络的发展趋势

■4.宽带接入技术

■计算机网络必须要由宽带接入技术的支持，各

种宽带服务与应用才有可能开展。因为只有把

接入网的带宽的瓶颈打开，核心网和城域网的

容量潜力才能真正发挥。尽管当前带宽接入技

术有很多，但只要不与光纤或光结合的技术，

就是过渡的技术，而不是下一代网络的应用技

术。目前基于以太网的无源光网络(EPON)的一

最光纤到户技术和自由空间光系统(FSO)技术

、常被更多人使用。

■5.3G移动通信系统技术

■相比现在的2.5G系统，3G具有容量大、灵活性

高等特点。它主要以多媒体业务为基础，使用

更高更宽的频带，传输容量会更上一层楼。它

能在不同网络间提供无缝隙连接，提供满意的

服务；网络可以自行组织，终端可以重新配置

和随身携带，是一个包括卫星通信在内的端到

端的IP系统，可与其他技术共享一个IP核心网。

A他们都是构成下一代移动互联网的基础设施。1

时算机网络的发展趋

计算机网络研究热点

■1.下'一^弋Web技术

■2.移动通信

■3.QoS服务

■4.网络计算

计算机网络的发展趋势

■1.下一代Web技术研究涉及4个重要方向：Web

服务、Web数据管理和语义互联网和网格。Web

服务的目标是基于现有的Web标准，如XML、

SOAP、WSDL和UDDI,为用户提供开发配置、交

互和管理全球分布的电子资源的开放平台。

Web数据管理是建立在广义数据库理论的基础

上，在Web环境下，对复杂信息的有效组织与

集成，方便而准确地进行信息查询与发布。

■从技术上讲，Web数据管理融合了WWW技术、数

［据库技术、信息检索技术、移动计算技术、多

媒体技术以及数据挖掘技术，是一门综

念的新兴研究领域。

■语义互联网是通过使用本体和标准化语言，如

XML、RDF和DAML,使Web资源的内容能被机器

所理解，使用户提供智能索引，基于语义内容

检索和知识管理等服务。

-网络计算机初期主要集中在高性能科学计算领

域，提升计算能力，并不关心资源的语义，故

不能有效地管理知识，目前网格已从计算网络

发展成为面向服务的网格，语义就成为提供有

［效服务的主要依据。1

计算机网络的发展趋势，

■2.移动通信

■便携式智能终端（PCS）使用无线技术，在任

何地方以各种速率与网络保持联络。用户利用

PCS进行个人通信，可以在任何地方接受到发

给自己的呼叫。PCS系统可以支持语音、数据

和报文等各种业务。PCS网络和无线技术将改

进人们的移动通信水平,成为未来信息高速公

路的重要组成部分。

讦算机网络的发展趋势一

■3.QoS服务

■QoS（QualityofService）服务质量）

是网络的一翁安全机制，是用来解决网

络延迟和阻塞等问题的一种技术。能否

保证QoS服务是IP网络是否能成为未来统

一平台的关键，目前基于分组承载的各

种QoS解决方案主要关注于承载网络设备

的QoS处理能力，更多的是基于分组承载

络设备的实现技术（如CAR、整形『

调度、优先级标记及DiffServ等）4〃

匕的技术是所有03施蛇松硒'

■4.网络计算

■网络已经渗透我们工作和生活的每个角落，

Internet汇集了大量的数据资源、软作资源和

计算资源，各种数字化设备和控制系统共同构

成生产、传播和使用知识的重要载体。信息处

理也已步入网络计算(NetworkComputing)

的时代。

■网络计算有4种典型的形式：企业计算、网格

计算(GridComputer)>对翁计曼(P2P,

[Peer-to-peerComputing)和普适计算

(UbiquitousComputing)。其中P2P与会

经成为当今计算机网络的两文主流。

1.2计算机网络及其组成

计算机网络的定义

计算机网络的组成

1.2计算机网络及其组成

1.计算机网络的定义

计算机网络(ComputerNetwork)是指通过通信线

路和通信设备将一定空间范围内的计算机互连起来，在

网络系统软件和相应通信协议的支持和控制下，彼此互

相通信并共享资源的计算机系统。

1.计算机网络的定义

■这个定义涉及到以下几个方面的问题：

■1.两台或两台以上的计算机相互连接起来才能构成网络。

网络中的各计算机具有独立功能。

■2.计算机之间要通信，要交换信息，彼此就需要有某些

约定和规则，这些约定和规则就是网络协议。网络协议

是计算机网络工作的基础。

■3.网络中的各计算机间进行相互通信，需要有一条通道

以及必要的通信设备。通道指网络传输介质，它可以是

有线的（如双绞线，同轴电缆线等），也可以是无线的

（如红外、微波、等）。通信设备是在计算机与通信线

路之间按照一定通信协议传输数据的设备。7

■4.计算机网络的主要目的是实现计算机资源共羞逐题

关能够共享网络中的所有硬件、软件和数据资源。木次

Fk1.2计算机网络及其组成

?

2.计算机网络的功能一

共享资源

我的东西数据传输

,________________________/

目失了！！

打印文件仍

nail》

提高可靠性分布式数据处理

\>

1.2计算机网络及其组成

2.计算机网络的功能

⑴数据通信

计算机网络可以实现各计算机之间的信息传输，并使分散在不

同地点的信息得到统一、集中的管理。

⑵资源共享

计算机网络突破地理位置限制，实现资源共享。

⑶计算机系统可靠性和可用性的提高

每台计算机都可以通过网络相互成为后备机；而当网络中某台计

算机负担过重时，网络又可以均匀负荷。

(4)易于进行分布处理

■通过计算机网络，可以把一项大型的任务划分成若干部分，并

务散到不同的计算机上处理，同时运作，共同完成，从而

效能大为提高。

返回

1.2计算机网络及其组成

3.计算机网络组成

从系统功能的角度看，计算机网络由通信子网和资源

子网组成。

从系统构成的角度看，计算机网络由网络硬件和网络

软件两部分组成。

返回

计异机网络组成—按系统功能划分

•资源子网

资源子网由主机、终端、

终端控制器、连网外设、各种

软件资源与信息资源组成。资

源子网负责全网的数据处理业

务，向网络用户提供各种网络

资源与网络服务。

•通信子网

通信子网由通信控制处理

机、通信线路与其它通信设备

组成，完成网络数据传输、转

发等通信处理任务。

计算机网络组成一按系统构成划分

计算机网络的硬件

计算机：服务器、客户机，上网的计算机一般需

要装有网络接口卡。

通信设备：其作用是为计算机转发数据，具体有交

换机、集线器、路由器、调制解调器等。

传输介盾：计算机与通信设备之间、以及通信设备

计算机网络组成一按系统构成划分

I计算机网络的软件

•网络协议软件：实现网络协议功能，比如TCP/IP,等。

・网络通信软件：用于实现网络中各种设备之间进行通信

的软件。（QQ、MSN、Netmeeting）

•网络操作系统：实现系统资源共享，管理用户的应用程

序对不同资源的访问，典型的操作系统有NT、NetWare>

UNIX等。

•网络管理软件和网络应用软件（网吧收费系统股票交工

软件）

1.3计算机网络的分类

-1.局域网(LocalAreaNetwork)

、按地理范围划分J2.城域网(MetropolitanAreaNetwork)

I3.广域网(WideAreaNetwork^Internet)

1.有线网络

二、按通信介质划分y

I2.无线网络

“电路交换网

三、按通信子网交换方式划分1报文交换网

分组交换网

1.专用网络

四、按使用范围划分J

2.公用网络

按地理范围划分局域网(LocalAreaNetwork)

•LAN通常安装在一个建筑物

或校园（园区）中，覆盖的

地理范围从几十米至数公里。

例如，一个实验室、

一1栋大楼、一■个校园或一,

个单位。

•LAN是计算机通过高速线路

相连组成的网络，网上传输

速率较高，从10Mbps~

100Mbps~1000MbpSo

按地理范围划分——城域网

(MetropolitanAreaNetwork)

•MAN规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范

围从几十公里至数百公里。

•MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输

介质和布线结构方面牵涉范围较广。

aFa•算a琳厂

［按地理范围划分——广域网（WideAreaNetwork

HWAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万

公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故

称远程网。

•WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。

在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，

将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享

的目的。

•广域网使用的主要技术为存储转发技术。

广域网、城域网、接入网以及局域网的关系

广域网

城域网、城域网

//、/\\

接入网接入网接入网接入网接入网接入网

III

二：

以乒域网局域犷0^

校园网企业网

按传输介质分类

根据通信介质的不同，网络可划分为以下两种：

■(1)有线网：采用同轴电缆、双绞线、光纤等物理

介质来传输数据的网络。

■(2)无线网：采用卫星、微波、激光等无线形式传

输数据的网络。

按交换方式分类

电路交换网：通信时始终占用一信道；

报文交换网：采用存储转发机制，无长度限制;

分组交换网：采用等长分组方式。

按使用范围分类

■公用网

■由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，

网络内的传输和交换装置可提供（如租用）给任何部

门和单位使用，例如公共电话交换网PSTN、数字数据

网DDN、综合业务数字网ISDN等。

■专用网

-由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用,

例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用

,网可以租用电信部门的传输线路，也可以自己铺设线

路，但后者的成本非常局。,

1.4计异机网络拓扑结构

计算机网络拓扑定义

计算机网络拓扑结构类型

3〉计算机网络拓扑结构的选择

1.4计算机网络拓扑结构

计算机网络拓扑结构是指一个网络的通信

链路和节点的几何排列或抽象的布局图形。

⑴星型结构

(a)星形局域网的计算机连接(b)星形局域网的拓扑结构

1.4计算机网络拓扑结构

星型拓扑的优点

i.配置方便1.电缆长度和安装这

2.每个连接点只接一种拓扑结构需要大量

个设备，单个连接点的电缆，增加的费用相

故障只影响一个设备,当可观。

不会影响全网。2.扩展困难在初始安

3.集中控制和故障诊装时，可能要放置大

断容易，可方便地将有量冗余的电缆，以配置

故障的结点从系统中更多的连接点。

删除。3.依赖于中央结点

4.简单的访问协议中央结点产生故障，

则全网不能工作。

1.4计算机网络拓扑结构

⑵环型结构

lira

返回

1.4计昇机网络拓扑结构

环型拓扑的优点）

环型拓扑的缺点

1.所需电缆较短1.一个结点故障会引

2.无需接线盒起全网故障

3.可用光纤环形网是2.诊断故障困难

点到点、■一个结点■一3.不易重新配置网络

个结点的连接，可以4.拓扑结构影响访问

在网上的不同段使用协议

各种传输介质。

返回

1.4计算机网络拓扑结构

⑶树型结构

集线器

返回

4计算机网络拓扑结构

(4)网状型结构

线器集线器

益:_^^一.集线器

器路声七飞；

*H)、集线不

■L0^

1.4计算机网络拓扑结构的选择

(1)网络既要易于安装，又要易于扩展。

(2)网络的可靠性是拓扑选择的重要因素。要易于故障

诊断和隔离，以使网络的主体在局部发生故障时仍能正

常运行。

(3)网络拓扑的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访

问控制方法的确定，这些因素又会影响各个站点的运行

速度和网络软、硬件接口的复杂性。

返回

计算机网络的产生背景

■是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。

■60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA

(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种

生存性(survivabi1ity)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者一条链路被炸

毁，则整个通信电路就要中断。

ARPANET的成功使

计算机网络的概念发生根本变化

■早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的

星形网

■各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和

软件资源。

■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。u

分组交换的原理（一）

■在发送端，先把较长的报文划分成较一短的、固

定长度的数据段。

1101000110101010110101011100010011010010

/

假定这个报文较长

不便于传输

一'

分组交换的原理（二）

■每一个数据段前面添加上首部构成分组。

分组1

________

分组2

分组3

请注意：现在左边面”

分组交换的原理

■分组交换网以“分组”作为数据传输单元。

■依次把各分组发送到接收端（假定接收端在左

边）。

於且1

首部数据

—分组2

_________________________八__________

首部数据

首部数据

从主机为中心到以网络为中心

以主机为中心A以分组交换网为中心

■第一个分组交换网ARPANET最初只是一个单

个的分组交换网。

■ARPA研究多种网络互连的技术。

■1983年TCP/IP协议成为标准协议。

■同年，ARPANET分解成两个网络：

■ARPANET------进行实验研究用的科研网

■MILNET-----军用计算机网络

■1983〜1984年，形成了因