计算机科学导论课件第9章网络与安全技术

第9章计算机网络与安全技术应用基础问题引出计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物,它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化。那么,计算机网络涉及到哪些基本概念、基本知识和基本技术呢？这就是本章所要讨论的问题。本章主要介绍计算机网络的形成与发展、计算机网络的基本结构组成、计算机局域网、计算机因特网以及计算机网络安全技术等。教学重点教学要求了解:计算机网络安全的概念和网络安全防护措施.熟悉:计算机网络的组成和Internet网络的基本应用.掌握:

计算机网络的基本概念和基础知识。计算机网络与信息安全技术本章教学内容§9.1计算机网络概述

§9.5计算机信息安全技术

§9.4计算机因特网

§9.3计算机局域网

§9.2网络的结构组成知识结构计算机网络概述Internet提供的主要服务网络的体系结构网络硬件的组成网络的拓扑结构网络的结构组成文件传输服务电子邮件服务WWW服务网络的分类方法网络的基本功能网络的基本应用网络的发展阶段网络的逻辑结构局域网的计算模式局域网的基本概念局域网的基本类型计算机局域网基本概念网络软件的组成IP地址网络安全技术域名系统远程登录服务新闻与公告类服务病毒防治技术黑客防范技术防火墙技术数据加密技术Internet技术基础计算机网络与信息安全技术计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会发展中，计算机网络起着非常重要的作用，并对人类社会的进步做出了巨大贡献。什么是计算机网络，至今没有严格的定义，但我们可以认为计算机网络是：把分布在不同地点，并具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件和协议的管理下，以实现网络中资源共享为目标的系统。其中，资源共享是指在网络系统中的各计算机用户均享受网内其它各计算机系统中的全部或部分资源。§9.1计算机网络的基本概念远程联机阶段互联网络阶段标准化网络阶段网络互联与高速网络计算机网络从20世纪60年代开始发展至今,经历了从简单到复杂、从单机到多机、由终端与计算机之间的通信演变到计算机与计算机之间的直接通信.发展经历的4个阶段9.1.1

网络的发展阶段1、远程联机阶段

20世纪50年代起，为了共享主机资源和信息采集以及综合处理，用一台计算机与多台用户终端相连，用户通过终端命令以交互方式使用计算机，人们把它称为远程联机系统。9.1.1

网络的发展阶段这一阶段的典型系统是60年代美国的航空联网订票系统。它用一台大型主机连接了遍布全美2000多个用户终端。但严格地说，还不算是真正意义上的计算机网络。因为本身不具备数据处理能力。终端ModemLCModem主机公用电话网1969年美国国防部研制出了分组交换网(APPA网），将分布在不同地区的多台计算机主机用通信线路连接起来，彼此交换数据、传递信息，形成真正意义上的计算机网络，其核心技术是分组交换技术。APPANET对计算机网络技术的突出贡献：

完成了对计算机网络的定义、分类的研究。提出了资源子网、通信子网两级网络结构的概念。

研究了报文分组交换的数据交换方法。

采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系。

APPANET的研制成功，为促进网络技术的发展起到了重要的作用。2、互联网络阶段9.1.1

网络的发展阶段ISO于1977年成立了专门的机构来研究该问题，并在1984年正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”的国际标准OSI，这就产生了第三代计算机网络。

3、标准化网络阶段20世纪70年代,计算机网络大都采用直接通信方式1972年后,以太网LAN、MAN、WAN迅速发展,各个计算机生产商纷纷发展各自的网络系统，制定自己的网络技术标准。1974年,IBM公司公布了它研制的系统网络体系结构.随后DGE公司宣布了自己的数字网络体系结构1976年UNIVAC宣布了该公司的分布式通信体系结构。9.1.1

网络的发展阶段4、网络互联与高速网络

进入20世纪90年代,计算机技术、通信技术以及建立在互联计算机网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施（NationalInformationInfrastructure，NII）后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII,从而极大的推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入一个崭新的阶段，这就是计算机网络互联与高速网络阶段。目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。

9.1.1

网络的发展阶段

图9-2现代计算机网络逻辑结构示意图以太网以太网以太网以太网路由器路由器路由器路由器路由器路由器通信子网9.1.1

网络的发展阶段9.1.2

网络的基本功能集中管理均衡负荷网络通信资源共享分布式处理1、资源共享

⑴硬件资源：包括各种类型的计算机、大容量存储设备、计算机外部设备，如彩色打印机、静电绘图仪等。

⑵软件资源：包括各种应用软件、工具软件、系统开发所用的支撑软件、语言处理程序、数据库管理系统等。

⑶数据资源：包括数据库文件、数据库、办公文档资料、企业生产报表等。

⑷信道资源：通信信道可以理解为电信号的传输介质。通信信道的共享是计算机网络中最重要的共享资源之一。

2、处理机间通信

通信通道可以传输各种类型的信息,包括数据信息和图形、图像、声音、视频流等各种多媒体信息。9.1.2网络的基本功能3、提供分布式处理能力

把要处理的任务分散到各个计算机上运行，既可降低软件设计的复杂性，还可大大提高工作效率和降低成本。

4、集中管理对地理位置分散的组织和部门，可通过计算机网络来实现集中管理,如交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等。5、负载分担当网络中某台计算机的任务负荷太重时，通过网络和应用程序的控制和管理,将作业分散到网络中的其它计算机中,由多台计算机共同完成。

6、提高可靠性在一个网络系统中，当一台计算机出现故障时，可立即由系统中的另一台计算机来代替其完成所承担的任务。9.1.2

网络的基本功能从不同方向来进行分类网络的覆盖范围通信信道传输介质传输技术由于计算机网络自身的特点，其分类方法有多种。根据不同的分类原则，可以得到不同类型的计算机网络。9.1.3

网络的分类方法

9.1.3

网络的分类方法根据网络连接的地理范围，可将计算机网络分成如下三种类型：1局域网（LocalAreaNetwork，LAN）3广域网（WideAreaNetwork，WAN）城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN）21、

局域网（LocalAreaNetwork，LAN）局域网的作用范围是几百到几千米，通常用于组建企业网和校园网，并分为局部区域网和高速区域网。图9-3局域网连接示意图服务器工作站工作站工作站工作站工作站打印机集线器或交换机9.1.3网络的分类方法

2、

城域网（WideAreaNetwork，WAN）

城域网是局域网的延伸,用于局域网之间的连接,网络规模局限在一座城市范围内,覆盖的地理范围从几十至几百公里。图9-4城域网链接示意图9.1.3网络的分类方法

政府机关工业区车站大学图书馆工业区生活区3、广域网（WideAreaNetwork，WAN）广域网又称远程网，是指在一个很大地理范围（从数百公里到数千公里，甚至上万公里）由许多局域网组成的网络。广域网是将远距离的网络和资源连接起来的任何系统，主要用在一个地区、行业甚至在全国范围内组网,达到资源共享的目的。公用交换网MANLANMANLAN图9-5广域网连接示意图9.1.3网络的分类方法

计算机网络的应用企业管理与决策数字通信分布式计算信息查询网上教育电子商务办公自动化计算机网络技术的发展给传统的信息处理工作带来了革命性的变化，同时也给传统的管理带来了很大的冲击。目前，计算机网络的应用主要体现在以下几个方面：9.1.4

网络的基本应用9.1.4

网络的基本应用

1、数字通信

数字通信是现代社会通信的主流，包括网络电话、可视图文系统、视频会议系统和电子邮件服务。

2、分布式计算

分布式计算包括两个方面：一是将若干台计算机通过网络连接起来，将一个程序分散到各计算机上同时运行，然后把每一台计算机计算的结果搜集汇总，整体得出结果；另一种是通过计算机将需要大量计算的题目送到网络上的大型计算机中进行计算并返回结果。

3、信息查询

信息查询是计算机网络提供资源共享的最好工具，通过“搜索引擎”,用少量的“关键”词来概括归纳出这些信息内容,很快地把你所感兴趣的内容所在的网络地址一一罗列出来。

4、网上教育

网上教育是利用Internet技术开发的互联网的一种综合应用，它充分发挥网络可以跨越空间和时间的特点，在网络平台上向学生提供各种与教育相关的信息,做到“任何人在任何时间、任何地点，可以学习任何课程”。5、电子商务

电子商务现在是计算机网络应用的热门话题之一。电子商务的定义可以分为广义和狭义两类。广义的电子商务包括各行各业的电子业务、电子政务、电子医务、电子军务、电子教务、电子公务和电子家务等；狭义的电子商务指人们利用电子化网络化手段进行商务活动。9.1.4网络的基本应用

6、办公自动化

办公自动化能实现办公活动的科学化、自动化，最大限度提高工作质量、工作效率和改善工作环境。

7、企业管理与决策

随着计算机网络的广泛应用，各类企业采用管理科学与信息技术相结合的方式，开发企业管理和决策信息系统，为企业管理和决策提供支持服务。目前，正在朝着开发“智能化”的决策支持系统迅速发展。9.1.4网络的基本应用

拓扑学是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点,将连接实体的线路抽象成线,进而研究点、线、面之间的关系,即拓扑结构(TopologyStructure)。在计算机网络中，抛开网络中的具体设备，把服务器、工作站等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆、双绞线等传输介质抽象为“线”。计算机网络的拓扑结构就是指计算机网络中的通信线路和结点相互连接的几何排列方法和模式。拓扑结构影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等许多方面，是决定局域网性能优劣的重要因素之一。§9.2网络的结构组成1总线型拓扑结构（Bus）2星型拓扑结构（Star）3树型拓扑结构（Tree）4环型拓扑结构（Ring）5网状拓扑结构（Netlink）在计算机网络中通常采用的五种拓扑结构：9.2.1

网络的拓扑结构9.2.1

网络的拓扑结构优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。缺点：故障诊断和隔离比较困难。

1、总线型拓扑结构

总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线，所有的站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。

图9-6总线型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站终接器终接器打印机磁盘服务器

2、星型拓扑结构

星型拓扑结构是符合令牌协议的高速局域网络。它是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：成本较高,资源利用率低;网络性能过于依赖中心节点。图9-7星型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站服务器集线器9.2.1

网络的拓扑结构

3、树型拓扑结构

树型结构是星型结构的扩展,它由根结点和分支结点所构成。

优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。

缺点：对根的依赖性大。图9-8树型拓扑结构示意图工作站工作站打印机服务器集线器集线器集线器集线器9.2.1

网络的拓扑结构环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻的节点用户相连。优点：简化路径选择控制，传输延迟固定,实时性强,可靠性高。

缺点：节点过多时,影响传输效率。环某处断开会导致整个系统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。图9-9环型拓扑结构示意图工作站工作站工作站服务器工作站工作站

4、

环型拓扑结构环型拓扑结构将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路,数据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。9.2.1

网络的拓扑结构

5、网状拓扑结构

网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的,没有规律。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。

图9-10网状拓扑结构示意图工作站工作站工作站路由器工作站路由器路由器路由器优点：具有较高的可靠性。某一线路或节点有故障时，不会影响整个网络的工作。

缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。9.2.1

网络的拓扑结构

计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，因此在逻辑结构上可以将其分成两部分：资源子网和通信子网。

(1)资源子网：是计算机网络的外层，它由提供资源的主机和请求资源的终端组成。资源子网的任务是负责全网的信息处理。

(2)通信子网：是计算机网络的内层，它的主要任务是将各种计算机互连起来完成数据传输、交换和通信处理。CCPCCPCCPCCPCCP通信子网资源子网主机主机主机主机图9-11资源子网和通信子网示意图9.2.2网络的逻辑结构9.2.3网络的体系结构

1、体系结构概念所谓网络体系结构,就是为了完成计算机之间的通信合作，把每个计算机互联的功能划分成定义明确的层次，规定同层次进程通信的协议及相邻层之间的接口及服务。2、网络协议的分层网络中需要一个有层次的、结构化的协议集合把网络的通信任务划分成不同的层次，每层的任务由相应的协议来完成；各层协议之间具有相对独立性，层与层之间具有单向依赖性，每一层建立于它的下层之上，并向上一层提供服务。9.2.3

网络的体系结构3.开放系统互联参考模型层次结构具有简化网络设计、灵活性强、易于实现网络协议分层的特点，大大降低了处理复杂问题的难度。开放系统互联参考模型是一个七层的网络通信协议族,从底层到高层分别如图:传输层应用层表示层会话层网络层数据链路层物理层4.TCP/IP模型美国国防部高级研究计划局20世纪60年代成功开发出了著名的传输控制协议/网际协议（TCP/IP）。传输层应用层表示层会话层网络层数据链路层物理层应用层传输层互联层网络接口层图9-12OSI模型与TCP/IP模型的对照9.2.3

网络的体系结构9.2.4

网络硬件的组成

1、主计算机

主计算机简称主机，是计算机网络中承担数据处理的计算机系统，它可以是单机系统，也可以是多机系统。主计算机是资源子网的主要组成单元，应具有一定处理能力的硬件和相应的接口。根据服务器在网络中所提供的服务不同,可将其划分为文件服务器、打印服务器、通信服务器等。

2、网络工作站

除服务器外，网络上的其余计算机主要是通过执行应用程序来完成工作任务的，我们把这种计算机称为网络工作站或网络客户机，它是网络数据主要的发生场所和使用场所，用户主要是通过使用工作站来利用网络资源并完成自己作业的。

3、网络终端

是用户访问网络的界面，它可以通过主机联入网内，也可以通过通信控制处理机联入网内。

4、通信处理机

一方面作为资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能。

5、通信线路

通信线路（链路）是为通信处理机与通信处理机、通信处理机与主机之间提供通信信道。

6、信息变换设备

对信号进行变换，包括：调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。9.2.4

网络硬件的组成在计算机网络系统中，除了各种网络硬件设备外，还必须具有网络软件。网络应用软件网络通信软件网络管理软件网络操作系统网络协议软件网络软件的组成9.2.5

网络软件的组成网络工具软件1、网络协议软件

网络协议是网络通信的数据传输规范，网络协议软件是用于实现网络协议功能的软件。TCP/IP是当前异种网络互连应用最为广泛的网络协议软件。2、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，使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下，控制应用程序与多个站进行通信,并对大量的通信数据进行加工和管理。3、网络操作系统是网络软件中最主要的软件，用于实现不同主机之间的用户通信，以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口,便于用户使用网络。目前网络操作系统有三大阵营：UNIX、NetWare和Windows。9.2.5

网络软件的组成

4、网络管理软件

网络管理软件是用来对网络资源进行管理以及对网络进行维护的软件，如性能管理、配置管理、故障管理、记费管理、安全管理、网络运行状态监视与统计等。

5、网络工具软件

网络工具软件是网络中不可缺少的软件。它们的共同特点是：不为用户提供在网络环境中直接使用的软件，而是一种为软件开发人员提供的开发网络应用软件的工具。

6、网络应用软件

网络应用软件是为网络用户提供服务，最重要的特征是它研究的重点不是网络中各个独立的计算机本身的功能，而是如何实现网络特有的功能。9.2.5

网络软件的组成§9.3计算机局域网9.3.1局域网的基本概念

１、局域网的标准

1980年2月，电器和电子工程师协会(IEEE)成立了局域网标准委员会,制订了IEEE802标准。

2、局域网的技术特点

⑴地域范围小：用于机关、工厂、学校等内部联网,范围没有严格的定义，但一般认为距离为0.1～25km。

⑵误码率低：传输速率一般为100M～1000Mbit/s，误码率在10-8～10-11之间。

⑶传输延时小：传输延时一般在几毫秒～几十毫秒之间。

⑷传输速率高：局域网的传输速率在100Mbit/s以上。

⑸支持多种传输介质：根据不同的性能需要选用价格低廉的双绞线、同轴电缆或价格较贵的光纤,以及无线传输介质。9.3.1

局域网的基本概念

3、局域网的性能因素

决定局域网特性的主要技术有3个方面：连接各种设备的拓扑结构、数据传输介质和介质访问控制方法。

⑴拓扑结构:局域网及城域网的典型拓扑结构为星型、环型、总线型和树型结构等。

⑵传输介质：同轴电缆、双绞线、光纤、电磁波等。对于不便使用有线介质的场合，可以采用微波、卫星、红外线等作为局域网的传输介质，已获得广泛应用的无线局域网就是其典型例子。

⑶介质访问控制方法：也称为网络的访问控制方式,是指网络中各结点之间的信息通过介质传输时如何控制、如何合理完成对传输信道的分配、如何避免冲突,同时,又使网络有最高的工作效率及高可靠性等。9.3.1

局域网的基本概念

4、局域网的连接

在网络中，各个设备之间必然要有介质的连接，这些连接可以分为两类：

⑴点对点连接:在两台设备间建立直接的连接，一条介质仅连接相应的两台设备而不涉及第三方。

⑵多点连接：在多点连接方式中,多台设备共同使用一条传输介质，从而实现带宽共享，减少浪费。

环型、星型和树型物理拓扑使用点对点连接，总线型和蜂窝状拓扑使用多点连接。9.3.2局域网的计算模式计算模式（NetworkModel）也称网络模式，它是计算机网络处理信息的方式。局域网最常用的计算模式主要有客户机/服务器模式、浏览器/服务器模式和对等服务器模式。

1、客户机/服务器模式（Client/Server，C/S）是一种开放式结构、集中式管理、协作式处理的主从式网络应用模式。C/S模式把计算任务分成服务器部分和客户机部分,分别由服务器和客户机完成，数据库在服务器上。客户机接收用户请求，进行适当处理后，把请求发送给服务器，服务器完成相应的数据处理功能后，把结果返回给客户机，客户机以方便用户的方式把结果提供给用户。C/S模式如图9-13所示。图9-13C/S模式逻辑结构示意图用户界面客户应用操作系统网络接口服务驱动服务器核心操作系统网络接口局域网查询/命令结果/响应ServerClientLAN9.3.2

局域网的计算模式图9-14Browser/Server模式逻辑结构示意图Web请求HTTPWeb答应数据操作请求ADO/ASP数据操作答应Browser

Web服务器数据库

表示层功能层数据层(显示逻辑)(事务处理逻辑)(数据处理逻辑)

2、

浏览器/服务器模式随着Internet的广泛应用，基于局域网的企业网开始采用Web技术构筑和改建自己的企业网（Intranet）。于是，浏览器/服务器（B/S）新型结构模式应运而生。B/S三层模式的体系结构如图9-14所示。9.3.2

局域网的计算模式

3、

对等服务器网络模式对等服务器网络模式中没有专用服务器,每一台计算机的地位平等，在网上的每一台计算机既可以充当服务器,又可以充当客户机,彼此之间进行互相访问,平等地进行通信。典型对等局域网结构如图9-15所示。图9-15对等结构局域网9.3.2

局域网的计算模式局域网有多种类型,如果从介质访问控制方式划分,可分为共享式局域网和交换式局域网两种，如图9-16所示。图9-16局域网分类传统以太网高速以太网FDDIⅡ以太网令牌总线令牌环FDDI局域网虚拟局域网交换以太网ATM局域网交换式局域网共享介质局域网无线局域网9.3.3

局域网的基本类型

1.传统以太网以太网(Ethernet)是最早的标准化局域网，也是目前最成熟、最流行的局域网。所谓传统以太网，是指那些运行在10Mbit/s速率的以太网。对于10Mbit/s传统以太网，IEEE802.3定义了4种规范,如图9-17所示。介质访问控制子层802.3MAC10Base-5粗缆以太网10Base-2细缆以太网10Base-T双绞线以太网10Base-F光纤以太网MAC子层物理层图9-17传统以太网的四种物理层选项9.3.3

局域网的基本类型

2.高速局域网

我们把数据传输速率在100Mbit/s以上的局域网称为高速局域网。目前高速局域网主要有以下几种：9.3.3

局域网的基本类型FDDI百兆以太网吉比特以太网万兆以太网交换式以太网虚拟局域网无线局域网WLAN§9.4

Internet技术基础9.4.1Internet的基本概念

1、Internet的发展

Internet的起源要追溯到20世纪60年代后期。当时美国国防部高级计划研究局研制了一个试验性网络ARPANET,该网络问世时仅4个结点，连接几个研究所和大学。

1994年4月20日，NCFC工程通过美国Sprint公司连入Internet，实现了与Internet的全功能连接。从此中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的国家。此事国家统计公报列为中国1994年重大科技成就之一。

2.

Internet的功能特点Internet的迅猛发展给人们带来了一场翻天覆地的革命，无论是从生产方式、生活方式,还是人们的思想意识，都发生了质的改变。与传统媒体相比，它具有很多优势和特点，主要体现在以下5个方面。⑴主动性强：自主选择要浏览的信息。⑵信息量大：Internet中蕴含着充足的信息资源。⑶自由参与：上网用户在不违反法律和有关规定的前提下，能够自由地发布任何信息。⑷形式多样：在Internet上可以用文字、图像、声音和视频等方式传递信息。⑸规模庞大：在Internet上，每个参与者都是平等的，都有享用和发布信息的权利。每位用户在接受服务的同时，也可以为其他用户提供服务。9.4.1

Internet的基本概念

1、IP地址的概念

在Internet网上，每台主机、终端、服务器、以及路由器都有自己的IP地址，这个IP地址是全球唯一的，用于标识该机在Internet网中的位置。IP地址与IP地址的分类如下图所示。类别网络号主机号IP地址字节1（8位）字节4（8位）字节3（8位）字节2（8位）0网络号主机号10网络号主机号110网络号主机号1110组播地址1111保留地址A：0-127B:128-191C:192-223D:224-239E:240-255IP地址类9.4.2

Internet的IP地址

2、IP地址的分类

IP地址分为A类、B类、C类、D类和E类共五类。0网络地址(7位)主机地址(24位)10网络地址(14位)主机地址(16位)110网络地址(21位)主机地址(8位)1110多目的广播地址(28位)11110保留用于实验和将来使用(27位)A类地址B类地址C类地址D类地址E类地址到55到55到55到55到55图9

-18IP地址的分类9.4.2

Internet的IP地址国内外常用域名结构情况美国商业组织政府组织教育机构中国电信网顶层域comgoveducn第二层ibm（IBM公司）net(邮电网),edu(教育系统网)第三层www(IBM的web服务器)Szptt(深圳电信局),pku(北京大学)第四层nenpubwww(北大web主机)第五层1、域名地址

Internet采用了一套和IP地址对应的地址表示方法，称为域名系统(DNS)。DNS使用与主机位置、作用、行业有关的一组字符来表示IP地址，这组字符类似于英文缩写或汉语拼音。

2、域名结构Internet的域名系统和IP地址一样,采用典型的层次结构，每一层由域或标号组成，其结构如下表所示。9.4.3

Internet的域名系统图9-19域名结构示意图域名:域名：rootpkucneduhnrtuNet…域名：pub.hn.Nethnpubcom163sohu域名：163.com域名:3、域名分配域名的层次结构给域名的管理带来了方便，每一部分授权给某个机构管理，授权机构可将其所管辖的名字空间进一步划分，最后形成树形的层次结构。在中国，一级域名为（cn），二级域名有：教育（edu）、电信网（net）、团体（org）、政府（gov）、商业（com）等。9.4.3

Internet的域名系统4、DNS服务

用户使用域名访问Internet上的主机时,需要通过提供域名服务的DNS服务器将域名解析（转换）成对应的IP地址。图

9-20DNS服务器把域名解析为IP地址①本地计算机请求访问②DNS服务器返回4本地计算机26DNS服务器③6与4通信9.4.3

Internet的域名系统9.4.4Internet的接入方式用户要想使用Internet提供的服务，必须将自己的计算机接入到Internet中，从而享受Internet提供的各类服务与信息资源。目前,常见的接入方式可概括为6种类型,如下图所示。图9-21用户通过ISP接入Internet示意图ISPISPISPISPISPISP代理接入拨号接入ADSL接入无线接入HFC接入局域网接入Internet

1、ADSL的工作方式

ADSL是一种利用双绞线高速传输数据的技术。它利用分频技术把普通电话线路所传输的低频信号和高频信号分离，3400Hz以下频率电话使用,3400Hz以上频率供上网使用,即在同一根线上分别传送数据和语音信号,数据信号并不通过电话交换机设备。ADSL有效地利用了电话线,只需要在用户端配置一个ADSLModem和一个话音分路器就可接入宽带网。9.4.4Internet的接入方式

图9-22ADSL的连接示意图电话机网卡分离器ADSLModem双绞线跳线铜轴电缆Internet

2、HFC接入方式光纤同轴混合（HybridFiberCoax，HFC）接入是当前主要的一种互联网宽带接入技术。它是利用CableModem（同轴电缆调制解调器）在传输有线电视(CommunityAntennaTV，CATV)信号的同时传输数据信号。9.4.4Internet的接入方式有线电视电缆以太网接口CableModem图9-23通过CableModem接入Internet

电视机网卡分线器双绞线跳线铜轴电缆Internet图9-24局域网接入方式示意图

用户局域网

路由器

ISP端

路由器

路由器Internet数据通信网3、局域网接入方式局域网接入是通过路由器与数据通信网的专线（电缆、光纤及卫星通信设备等相连接。在这种方式下,用户端与ISP间需通过路由器连接，而且所用的路由器还必须支持TCP/IP协议。局域网接入如图9-24所示。9.4.4Internet的接入方式§9.5Internet提供的主要服务

Internet的应用已越来越广泛，通过网络学习、查找资料、购物、聊天交友、听音乐、看电影、收看股市行情、通信、看新闻等，越来越成为人们生活中重要的组成部分。目前，Internet提供的服务主要有以下五种：

WWW

服

务1电子邮件服务2文件传输服务3远程登录服务4

新闻与公告类服务59.5.1

WWW服务WWW（WorldWideWeb）通常译成环球信息网或万维网,简称为Web或3W，是1989年设在瑞士日内瓦的欧洲粒子物理研究中心的TimBernersLee发明的。

WWW是集文字、图像、声音和影像为一体的超媒体,基于客户机/服务器方式的信息发现技术和超文本技术的综合。

WWW服务器通过HTML超文本标记语言把信息组织成为图文并茂的超文本；WWW浏览器则为用户提供基于HTTP超文本传输协议的用户界面。用户使用WWW浏览器通过Internet访问远端WWW服务器上的HTML超文本。WWW的应用已进入电子商务、远程教育、远程医疗、休闲娱乐与信息服务等领域，是Internet中的重要组成部分。9.5.1

WWW服务

1、WWW的工作方式WWW系统采用客户/服务器模式,

信息资源以网页形式存储在WWW服务器中，用户通过WWW客户浏览器向WWW服务器发出请求；Internet图9-25WWW服务的工作方式示意图InternetHtml文件www服务器其它信息资源Html文件www服务器www客户端http协议服务器根据客户端请求内容,将保存在WWW服务器中的某个页面发送给客户端；浏览器在接收到该页面后对其进行解释,最终将图、文、声并茂的画面呈现给用户。

WWW服务的工作方式如图9-25所示。9.5.1

WWW服务2、网络主页

主页（Homepage）是指个人或机构的基本信息页面，用户通过主页可以访问有关的信息资源。主页的基本元素有：文本、图像、表格、超链接等。要访问的服务器主机名服务器上的子目录要访问的主页的路径及文件名协议名www站点公司或组织名站点性质国家代码9.5.1

WWW服务例如：

/xxjsx/index.html3、URL与信息定位在Internet中有众多的WWW服务器，而每台服务器中又包含很多主页,用户如何找到想看的主页呢？这就需要使用统一的资源定位器（URL)来指定服务器中信息资源的位置。URL的格式为：协议名://IP地址或域名/路径/文件名。9.5.1

WWW服务4、WWW浏览器

WWW浏览器用来浏览Internet上主页的客户端软件,为用户提供了寻找Internet上内容丰富、形式多样的信息资源的便捷途径。目前,常用的浏览器软件有Netscape公司的Navigator和Microsoft公司的InternetExplorer。WWW浏览器与WWW服务器之间的信息传递方式如图9-26所示。图9-26浏览器与服务器之间的信息传递方式Internet提交Html文件www服务器Html文件主页www浏览器9.5.1

WWW服务5、搜索引擎

Internet中拥有数以百万计的WWW服务器，那么，用户如何在数百万个网站中快速、有效地查找到想得到的信息呢？这就需要借助于Internet中的搜索引擎。搜索引擎是Internet上的一个WWW服务器，它的主要任务是在Internet中主动搜索其它WWW服务器中的信息并对其自动索引,将索引内容存储在可供查询的大型数据库中。常用搜索引擎有百度、Google和雅虎。9.5.2

电子邮件服务1、电子邮件服务系统结构

系统包括电子邮件服务器（提供电子邮件服务的软件，负责发送、接收、转发与管理电子邮件）和电子邮件客户（使用电子邮件服务的本地计算机上的客户端软件）,其结构如图9-27所示。

电子邮件服务器用户接口程序SMTP代理POP3代理用户接口程序SMTP代理POP3代理电子邮箱SMTP代理POP3代理电子邮箱SMTP代理POP3代理Internet电子邮件客户电子邮件客户电子邮件服务器邮件服务端邮件客户端图9-27电子邮件服务系统结构示意图9.5.2

电子邮件服务用户名主机名2、电子邮箱、地址与格式⑴电子邮箱（MailBox）

用户名(UserName)和用户密码(Password)⑵邮件地址（E-mailAddress），如：

island@⑶电子邮件信息格式

电子邮件与普通的邮政信件(收信地址、收信人、发信人地址)相似，也有自己固定的格式。SMTP协议规定了电子邮件由封皮、邮件头和邮件体3部分组成。9.5.3

文件传输服务1、文件传输概念

文件传输服务是Internet上二进制文件的标准传输协议(FTP)应用程序提供的服务，所以又称为FTP服务。FTP服务器是指提供FTP的计算机,负责管理一个大的文件仓库；FTP客户机是指用户的本地计算机,FTP使每个连网的计算机都拥有一个容量巨大的备份文件库,这是单个计算机无法比拟的。文件上传下载过程如图9-28所示。图9-28

文件上传下载过程示意图Internet上传FTP服务器文件FTP客户端文件下载9.5.3

文件传输服务2、文件传输原理

FTP是面向连接的服务，需要使用两条TCP连接来完成文件传输，一条链路专用于命令(端口为21)，另一条链路用于数据(端口为20)。客户机与服务器之间的连接如图9-29所示。图9-29FTP功能模块与连接ftp<域名或IP地址>文件系统协议解释TCP/IP用户接口协议解释TCP/IP文件系统命令链路数据链路InternetFTP服务器FTP客户机9.5.3

文件传输服务3、匿名FTP服务

匿名FTP是指登陆FTP服务器时，用户采用“Anonymous”,口令为自己的Email地址就可以登陆。可以看出，匿名FTP对任何用户都是敞开的，但登陆后用户的权限很低，一般只能从服务器下传文件，而不能上传或修改服务器上的内容。

4、FTP客户端软件

⑴传统的FTP命令行：是最早的FTP客户端软件,但是需要进入MS-DOS窗口。

⑵浏览器：目前的浏览器不仅支持WWW方式访问，还支持FTP方式访问,通过它就可以直接登录到FTP服务器并下载文件。

⑶FTP下载工具：是使用方便可靠的工具软件。9.5.4

远程登录服务1、Telnet概念

远程登录(Telnet)是指在网络通信协议Telnet的支持下,用户本地的计算机通过Internet连接到某台远程计算机上,使自己的计算机暂时成为远程计算机的一个仿真终端，结构如图9-30。图9-30Telnet协议工作流程终端用户InternetFTP服务器FTP客户机TCP/IP伪终端驱动程序TCP/IP终端驱动程序客户进程LoginShell服务进程9.5.4

远程登录服务图9-31Telnet工作原理示意图TelnetPseudol操作系统服务进程伪终端Telnet操作系统Internet2、Telnet协议工作原理远程登录服务使用的是客户机/服务器模式,如图9-31所示。

9.5.5

新闻与公告类服务Usenet工作原理示意图1、网络新闻组

网络新闻组（Usenet）是由Internet上的网络新闻传送协议（NNTP）网络新闻服务器向用户提供的针对各种专题相互讨论和交流的一种服务。是在Internet上发布信息、交换观点和发表意见的场所，是利用网络进行专题讨论的国际论坛。9.5.5

新闻与公告类服务电子公告牌BBS新闻电子商务博客互动问答DIGG维客换客SNS搜索引擎2、电子公告牌

电子公告牌提供一块公共电子白板，每个用户都可在上面书写、发布各种信息，或进行信息交流、讨论。用户可以利用BBS服务与素未谋面的网友聊天,组织沙龙,获得帮助，讨论问题及为别人提供信息。目前大部分的BBS站点由教育机构、研究机构或商业机构提供并进行管理。9.5.5

新闻与公告类服务3、现场实时对话

现场实时对话也称为Internet闲谈，是网上聊天的一种在线实时对话方式。用户参与IRC时必须登录到IRC服务器上,用户向IRC服务器发送的信息会很快传送到其它服务器上,使各地的IRC参与者都能看到。因此，当一个用户在IRC服务器上发表一条言论后，很快会有其它人作出反应，对所关心的问题展开讨论。用户在客户端使用IRC服务的方式有两种：一种是通过WWW浏览器，访问提供IRC服务的网站，这种方式速度慢，功能少；一种方式是使用专门的IRC软件登录到IRC服务器上，这种方式速度比较快，功能也比较全。9.5.5

新闻与公告类服务4、即时通信

即时通信（InstantMessenger，IM）是Internet上的一项全新应用。它实际上是把日常生活中传呼机（BP机）的功能搬到了Internet上，使得上网的用户把信息告之网络上的其他网友,同时也能方便地获取其他网友的上网通知,并且能相互之间发送信息、传送文件、网上语音交谈甚至是通过视频和语音进行交流，更重要的是这种信息交流是即时的。

即时通信工具的功能并不仅仅限于网络聊天，它还是人们工作中必不可少的助手。目前即时时通信工具的种类数不胜数，其中用户最多的要数QQ。它是由腾讯公司开发的即时通信工具,支持在线聊天；视频电话、点对点断点续传文件、共享文件、网络硬盘、自定义面板和QQ邮箱等诸多功能。§9.5计算机信息安全技术

随着计算机网络技术的发展，网络的安全性和可靠性成为各层用户所共同关心的问题。人们都希望自己的网络能够更加可靠地运行，不受外来入侵者的干扰和破坏，所以解决好网络的安全性和可靠性，是保证网络正常运行的前提和保障。计算机网络安全技术涉及面很宽,这里主要介绍防病毒技术、防黑客技术、防火墙技术、计算机密码技术等。9.5.1防病毒技术

1、什么是计算机病毒

什么是计算机病毒，目前还没有一个令大家普遍接受的定义。1994年2月28日，我国正式颁布实施了《中华人民共和国计算机信息系统安全保护条例》第28条中明确提出：“计算机病毒是指编制或者在计算机程序中插入的破坏计算机功能或数据，影响计算机使用并能够自我复制的一组计算机指令或者程序代码”。计算机病毒是由计算机黑客编写的有害程序,具有自我传播和繁殖的能力，破坏计算机的正常工作。Internet/Intranet的迅速发展，带来了两种不同的安全威胁：一种威胁来自文件下载，这些被浏览的或是通过FTP下载的文件中可能存在病毒；另一种威胁来自电子邮件。网络病毒的特点1.感染方式多2.感染速度快3.清除难度大4.破坏性强5.激发形式多样6.潜在性

2、网络病毒的特点

计算机网络的主要特点是资源共享。那么，一旦共享资源染上病毒，网络各结点间信息的频繁传输将把病毒感染到共享的所有机器上，从而形成多种共享资源的交叉感染。在网络环境中的病毒具有以下6个方面的特点：9.5.1防病毒技术

3、网络病毒的类型⑴

GPI（GetPasswordI）病毒

GPI病毒是由欧美地区兴起的专攻网络的一类病毒，该病毒的威力在于“自上而下”，可以“逆流而上”的传播。

⑵电子邮件病毒由于电子邮件的广泛使用，E-mail已成为病毒传播的主要途径之一。⑶网页病毒网页病毒主要指Java及ActiveX病毒，它们大部分都保存在网页中，所以网页也会感染病毒。⑷网络蠕虫程序是一种通过间接方式复制自身的非感染型病毒，它的传播速度相当惊人，给人们带来难以弥补的损失。9.5.1防病毒技术4、网络病毒的防治

⑴病毒的预防引起网络病毒感染的主要原因在于网络用户本身。因此,防范网络病毒应从两方面着手。第一，对内部网与外界进行的数据交换进行有效的控制和管理,同时坚决抵制盗版软件；第二，以网为本，多层防御，有选择地加载保护计算机网络安全的网络防病毒产品。⑵病毒清除可靠、有效地清除病毒,并保证数据的完整性是一件非常必要和复杂的工作。优秀的防毒软件应该不仅能够正确识别已有的病毒变种，同时也应该能够识别被病毒感染的文件。然而，防毒软件并不是万能的，对付计算机病毒的最好方法是要积极地做好预防工作,而不能寄托于病毒工具软件。9.5.1防病毒技术公安部1997年4月21日发布的《计算机信息系统安全专用产品分类原则》中术语的定义，“黑客”是指对计算机信息系统进行非授权访问的人员。1、黑客攻击的手段⑴端口扫描：自动检测目标全性弱点的扫描程序。⑵口令破解：破解用户口令。⑶炸弹攻击：利用炸弹攻击程序或工具软件，使系统崩溃。⑷监听法：通过网络监听收到所有报文，使网络数据丢失.⑸拒绝服务攻击：攻击者占有大量共享资源，使系统无法为

其他用户提供资源，或以过多的请求造成“溢出”，使服务器关闭或终止服务。9.5.2

防黑客技术

2、黑客入侵后的特征黑客入侵用户的计算机后总会有某种动作，这样就会留下蛛丝马迹，用户就可以发现它的存在。

3、黑客的防范

黑客攻击采用的主要手段有利用目前网络系统和各种网络软件的漏洞、防火墙设置不当以及用户自己安全意识薄弱等。因此，保障网络安全，应该加强防范意识，制定完善的网络安全策略，其中包括安全标准规范体系、安全技术防范体系和安全管理保障体系。⑴加强管理防范意识：主要从管理上提高认识，避免管理不当而受到黑客的攻击。⑵加强技术防范措施：在加强管理的基础上必须采取有力的技术措施，以防黑客攻击。9.5.2

防黑客技术图9-32防火墙的逻辑结构示意图

1、什么是防火墙

为了防止病毒和黑客，可在该网络和Internet之间插入一个中介系统，竖起一道用来阻断来自外部通过网络对本网络的威胁和入侵的安全屏障，其作用与古代防火砖墙有类似之处，人们把这个屏障就叫做“防火墙”，其逻辑结构如图9-32所示。外部网络内部网络9.5.3防火墙技术防火墙允许所有的用户和站点对内部网络进行访问,然后网络管理员按照IP地址对未授权的用户或不信任的站点进行屏蔽。内部网络通过防火墙与外部网络之间的连接如图7-2所示。外部网络防火墙Web服务器邮件服务器DNS服务器数据库服务器图7-2内部网络与外部连接示意图9.5.3防火墙技术

2、防火墙的基本结构

防火墙主要作用是对网络进行保护,防止其它网络的影响。

⑴双宿主机网关（DualHomedGateway）

是用一台装有两个网络适配器的双宿主机做防火墙，其中一个网卡与内网相连；另一个可以是网卡、调制解调器或ISDN卡。双宿主机网关的弱点是一旦入侵者攻入堡垒主机并使其具有路由功能，则外网用户均可自由访问内网。其工作原理图如图9-33所示。图9-33双宿堡垒主机Internet双宿堡垒主机防火墙内部网客户机交换机9.5.3防火墙技术

⑵屏蔽主机网关（ScreenedHostGateway）

①单宿堡垒主机：是屏蔽主机网关的一种简单形式,单宿堡垒主机只有一个网卡，并与内部网络连接。通常在路由器上设立过滤规则，并使这个单宿堡垒主机成为可以从Internet上访问的唯一主机。而Intranet内部的客户机，可以受控地通过屏蔽主机和路由器访问Internet,其工作原理图如图9-34所示。图9-34屏蔽主机网关单宿堡垒主机单宿堡垒主机防火墙内部网客户机交换机Internet包过滤路由器9.5.3防火墙技术

②双宿堡垒主机：是屏蔽主机网关的另一种形式,与单宿堡垒主机相比，双宿堡垒主机有两块网卡，一块连接内部网络，一块连接路由器。双宿堡垒主机在应用层提供代理服务比单宿堡垒主机更加安全。屏蔽主机网关双宿堡垒主机工作原理图如图

9-35所示。图9-35屏蔽主机网关双宿堡垒主机双宿堡垒主机防火墙内部网客户机交换机Internet9.5.3防火墙技术

⑶屏蔽子网（ScreenedSubnetGateway）屏蔽子网是在内部网络与外部网络之间建立一个起隔离作用的子网。内部网络和外部网络均可访问屏蔽子网，它们不能直接通信，但可根据需要在屏蔽子网中安装堡垒主机，为内部网络和外部网络之间的互访提供代理服务。屏蔽子网工作原理图如图9-36所示。图9-36屏蔽子网防火墙包过滤路由器内部网客户机交换机InternetIntranet客户机屏蔽主机应用网关包过滤路由器9.5.3防火墙技术3、防火墙产品

国外的知名产品有Checkpoint公司的Firewall-1，SonicSystem公司的Sonicwall，NetScreen公司的NetAcreen，Alkater公司的InternetDevice，NAI公司的Gauntlet等。国内的知名产品有天融信网络卫士防火墙、东软网眼防火墙、联想网防御防火墙等。面向个人用户的防火墙产品主要有瑞星防火墙、金山网镖、思科公司的PIX防火墙、天网防火墙等。防火墙的基本特性

⑴所有内部和外部网络之间传输的数据必须通过防火墙.⑵只有被授权的合法数据即防火墙系统中安全策略允许的数据可以通过防火墙。⑶防火墙本身不受各种攻击的影响。9.5.3防火墙技术防火墙产品—金山网镖9.5.3防火墙技术

4、防防火墙的不足

(1)不能防范内部用户：防火墙可以禁止系统用户经过网络连接发送专有的信息,但防火墙对内部入侵者是无能为力的,只能加强内部管理。

(2)

不能防范不通过它的连接：防火墙能够有效地防止通过它进行传输的信息,但不能防止不通过它而传输的信息。

(3)不能防范未知的威胁：一个设计很好的防火墙,可以用来防御已知的和可能出现的威胁，但不能自动防御所有未知的和新的威胁。

(4)不能防范病毒：防火墙不能消除网络上的PC的病毒,虽然许多防火墙扫描所有通过的信息，以决定是否允许它通过内部网络,但扫描是针对源、目标地址和端口号的,而不扫描数据的具体内容。9.5.3防火墙技术数据加密是一种泛指，实际上是指密码技术，通常包括数据加密和解密两部分。加密是把需要加密的报文按照以密码钥匙（简称密钥）为参数的函数进行转换，产生密码文件；解密是按照密钥参数进行解密，还原成原文件。数据加密和解密过程如图9-37所示。9.5.4

计算机密码技术加密密钥报文解密原报文图9-37加密解密模型明文密文传输明文信源加密单元解密单元信宿1、古典加密方法古典加密方法也称传统加密方法，常用的古典加密方法有代换加密法、置换密码法、二进制运算法等。古典加密方法通常靠手工来实现。

(1)代换密码：是用一个或一组字符代换另一个或另一组字符，以起到伪装掩饰的作用。

①单字母加密方法。是用一个字母代替另一个字母，它把A变成E，B变成F，C变为G，D变为H。

【实例7-1】用恺撤密码法对英文单词computer进行加密。

将单词computer中的每个字符右移一位,就变换成了字符串dpnqvufs。Computer的含义是“计算机”，但字符串dpnqvufs的含义就很难理解了。

9.5.4

计算机密码技术

②多字符加密方法。单字符替换的优点是实现简单，缺点是容易破译。多字符加密方法是对不同位置的字符采用不同的替换方式。【实例7-2】采用(+1,-1,+2)的替换方式对computer加密。将单词computer中的第1个字符右移1位，第2个字符左移1位，第3个字符右移2位；第4个字符又是右移1位，如此进行下去，完成明文中所有字符的替换。替换的结果为：dnoqtvfq⑵转换密码法：不是隐藏它们,而是靠重新安排字母的次序。

【实例7-3】设明文（原文）为：itcanallowstudentstogetcloseupviews9.5.4

计算机密码技术

对该明文实行加密，其方法可按以下三个步骤进行：①首先，设定密钥为GERMAN，并对密钥按字母表顺序由小到大编号，即：

GERMAN326415②根据密码长度，将原文按顺序排列形成明文长度与密钥长度相同的明文格式。③将密钥中的各字母及其编号与明文各列相对应，并按照密钥字母编号由小到大顺序把明文以此顺序按列重新排列,便是所形成的密文，其结果是：

nsttustdooiilutlvawneewatscpcoegse9.5.4

计算机密码技术

(3)二进制运算：利用二进制的逻辑运算AND、OR、NOT、XOR的运算特性进行加密。其中，异或运算对加密来说有一个很好的特性：一个数和另一个数进行两次异或运算，其结果又变回这个数本身，即AXORBXORB＝A。【实例7-4】采用异或运算,对英文单词computer进行加密。为了实现对computer加密，首先以ASCII码的形式把每个英文字符转换成二进制,然后选定一个8位的二进制数00001100作为加密密码(也称密钥),把每个明文字符的ASCII码分别与密钥进行异或运算（加密）。

接收方也用相同的密钥进行一次异或运算（解密），还原成明文。读者可自行对密文解密。9.5.4

计算机密码技术

2、现代加密方法在现代加密方法中，常用的加密算法有DES加密算法、IDEA加密算法、RSA加密算法、HASH加密算法和量子加密系统等。根据密钥方式,加密算法可以分为两类：即对称式密码和非对称式密码。

(1)对称式密码：是指收发双方使用相同密钥的密码,传统的加密方式都属于此类，加密过程如图7-11所示。图7-11对称式密码的加密过程接收方解密过程发送方加密过程明文密文解密加密9.5.4

计算机密码技术

(2)非对称式密码：是指收发双方使用不同密钥的密码，现代加密方式都属于此类。它相当于两把密钥对付