大数据分析导论 课件 第2章 数据传输：自顶向下的网络

2.1计算机网络2.2应用层的数据交互2.3传输层的数据交付2.4网络层的主机定位第2章数据传输：自顶向下的网络2.5底层的物理传输支撑章节引入引入案例：访问企业财经新闻网页当人们打开浏览器，在地址栏输入/articles/2026-04-29/4375141.html并按下回车键，某一条企业财经新闻的网页便呈现在眼前：图2-1网页访问结果核心问题：网页中的文本、图片、链接等信息是如何从千里之外的服务器传输到本地计算机的？计算机又是如何准确地找到并获取这些数据的？2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1计算机网络本节将围绕以下问题展开：什么是计算机网络？计算机网络具有哪些功能？如何分类？与访问企业财经新闻网站有何关联？2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.1计算机网络的定义简单定义：计算机网络是指一些互相连接的、自治的计算机的集合。"自治"每台计算机都具有完整的软硬件系统，能够独立运行"互相连接"计算机之间能够进行数据通信和信息交换2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.1计算机网络的定义（严谨定义）严谨定义：计算机网络是将分布在不同地理位置的、具有独立功能的计算机，通过通信设备和通信线路连接起来，在协议的控制下实现信息交换和资源共享的系统。三个关键要素：①独立的计算机区别于终端②通信设备和线路构成物理连接③网络协议保证有序通信案例联系：用户个人计算机与远端Web服务器通过互联网连接，遵循HTTP、TCP、IP等协议完成数据交换，这正是计算机网络的典型应用。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.2计算机网络的功能计算机网络的主要功能归纳为以下四个方面：数据通信资源共享提高系统的可靠性和可用性分布式处理与负载均衡2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.2功能一：数据通信数据通信是计算机网络最基本的功能。网络中的计算机之间可以快速、可靠地传输各种信息，包括文本、图像、音频、视频等。案例体现：网页访问用户在浏览器中输入财经新闻网站的网址并访问时，浏览器便会向服务器发送HTTP请求，服务器随即返回网页数据，整个过程正是数据通信的生动体现。网络爬虫技术也建立在这一基础之上，通过程序自动批量发送请求并接收响应，从而高效获取网页数据，为大规模数据分析提供素材。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.2功能二：资源共享资源共享是计算机网络的核心目标之一。可共享的资源包括：硬件资源打印机、存储设备等软件资源应用软件、数据库等信息资源网页、文档等案例体现：企业财经新闻网页存放在Web服务器上，全球用户均可通过互联网访问，实现了信息的高度共享。本书第6章将进一步介绍如何利用网络爬虫程序自动获取这些公开的网页资源，并进行数据分析。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.2功能三：提高系统的可靠性和可用性在计算机网络中，重要的资源可以分布在多个节点上。当某一台计算机发生故障时，其他计算机可以接管其任务，从而避免系统瘫痪。典型应用：大型网站通常采用服务器集群技术，即使部分服务器出现故障，用户仍可通过其他服务器访问内容，实现服务不中断。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.2功能四：分布式处理与负载均衡分布式处理将一个大型任务分解为若干子任务，分配给多台计算机并行处理，从而提高处理效率，缩短计算时间。负载均衡负责将任务合理地调度到各台计算机上，避免部分机器过载。典型应用：搜索引擎对海量网页建立索引大数据平台对PB级数据进行并行计算2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3计算机网络的分类计算机网络可以根据不同标准分类：按网络的作用范围分类按网络的使用者分类按通信方式分类按拓扑结构分类2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3按网络作用范围分类按照网络的作用范围，计算机网络可以分为以下4种类型：类型英文缩写覆盖范围典型特点广域网WAN几十到几千公里因特网核心，高速光纤链路城域网MAN约5到50公里连接多个局域网局域网LAN几百米到十几公里高传输率、低延迟、低误码率个人区域网PAN10米以内蓝牙、Wi-FiDirect，低功耗2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3四类网络详解(1)广域网（WAN）覆盖范围通常为几十到几千公里，也称为远程网。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发送的数据。连接广域网各节点交换机的链路一般都是高速光纤链路，具有较大的通信容量。(2)城域网（MAN）作用范围一般是一个城市，可跨越几个街区甚至整个城市，作用距离约为5到50公里。城域网可以为一个或几个单位所拥有，也可以是一种公用设施，用来将多个局域网进行互连。目前，很多城域网采用的都是局域网技术。(3)局域网（LAN）一般用微型计算机或者工作站通过高速通信线路相连，地理范围在几百米到十几公里内。通常部署于一个办公室、一栋办公楼、一个校园或一个厂区等相对较小的物理范围内。例如，校园网就是一种典型的局域网，它将教学楼、图书馆、宿舍楼内的计算机连接起来，师生可以在校园范围内共享文件、打印机等资源。局域网一般具有高数据传输率、低延迟和低误码率的特点。(4)个人区域网（PAN）在个人工作区域内，通过无线技术将个人使用的电子设备连接起来的网络，覆盖范围通常在10米以内，因此也常称为无线个人区域网（WPAN）。例如，通过蓝牙将手机与耳机、智能手表连接，或通过Wi-FiDirect将笔记本电脑与打印机直连。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3按网络使用者分类(1)公用网（publicnetwork）对全社会开放并提供服务的网络，如国家电信部门出资建造的大型网络。所有愿意按规定缴纳费用的人都可以使用，因此也称为公众网。(2)专用网（privatenetwork）某个部门、某个行业为各自的特殊业务工作需要而建造的网络。这种网络不对外人提供服务，如军队、政府、银行、铁路、电力、公安等系统的专用网络。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3按通信方式分类(1)客户—服务器方式（Client-Server）因特网上最常用、最传统的通信方式。用户在发送电子邮件或浏览网站时，采用的就是客户-服务器方式。客户：服务请求方服务器：服务提供方(2)对等连接方式（Peer-to-Peer，P2P）两个主机在通信时并不区分服务请求方和服务提供方。只要两台主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的对等通信。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3按拓扑结构分类网络的拓扑结构是指网络中节点与通信链路之间的几何排列方式。图2-2常见的拓扑结构总线型所有节点连接到一条共享通信线路星状以中心设备连接所有节点环状节点首尾相连形成闭合环路树状星状拓扑的层次化扩展网状节点之间有多条直接链路2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.3五种拓扑结构详解(1)总线型所有节点连接到一条共享的通信线路上，结构简单、布线成本低，但一旦总线出现故障将导致整个网络瘫痪，目前已较少使用。(2)星状以一台中心设备（如交换机）连接所有节点，便于集中管理和故障隔离，是目前局域网中最为常用的结构。(3)环状节点首尾相连形成一个闭合环路，数据沿环单向传输，具有传输延迟确定、无冲突的优势，但单个节点故障即可能影响整个网络运行。(4)树状星状拓扑的层次化扩展，通过多级节点层层连接形成分级结构，适用于覆盖范围较大的网络场景。(5)网状节点之间有多条直接链路相连，具有极高的可靠性和冗余度，互联网的核心骨干网采用网状拓扑，确保任意节点之间均有多条可达路径。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.4网络协议与TCP/IP体系结构关键问题：网络中的计算机来自不同厂商、运行不同操作系统、采用不同硬件，它们之间如何能够准确无误地交换信息？答案：网络协议——一套为数据交换而建立的规则、标准或约定。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.4协议的定义与三要素定义：网络协议（NetworkProtocol）是为网络中数据交换而建立的规则、标准或约定，简称协议。协议是计算机网络不可缺少的组成部分，使得不同厂商、不同型号的计算机和设备能够相互通信。一个完整的网络协议由以下三个要素组成：要素含义示例语法数据与控制信息的结构或格式，包括数据出现的顺序HTTP请求报文中，请求行、请求头、请求体的排列顺序和分隔方式语义各种控制信息的意义，说明通信双方该怎么做HTTP状态码200表示"成功"，404表示"未找到资源"时序事件实现的顺序（也称同步）TCP协议在传输数据前必须先进行三次握手建立连接协议通常有两种形式：文字描述（便于人阅读）和程序代码（便于计算机理解）。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.4TCP/IP协议体系结构TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol，传输控制协议/网际协议）协议体系是当前互联网与计算机网络的核心协议标准，采用四层体系结构，自下而上分别为：图2-3TCP/IP协议体系结构第4层：应用层各种应用层协议，如DNS、HTTP、SMTP第3层：传输层TCP或UDP第2层：网际层IP协议，路由与寻址第1层：网络接口层物理传输，比特流转换2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.1.4TCP/IP各层功能表2-1TCP/IP协议体系结构层次功能描述应用层定义了TCP/IP应用协议及主机应用程序与网络传输层服务之间的接口传输层提供主机之间的通信会话管理，定义传输数据时的服务级别和连接状态网际层将数据装入IP数据报，包含用于在主机间及经过网络转发数据报时所用的源地址和目标地址信息，实现IP数据报的路由和寻址网络接口层通过网络，实现数据的实际物理传输，包括直接与传输介质接触的硬件设备，以及如何将比特流转换成电信号等核心协议：网际层的IP协议（InternetProtocol）与传输层的TCP协议（TransmissionControlProtocol）。TCP/IP协议体系以分组交换为核心思想，具有开放性、通用性、可扩展性强的特点。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2应用层的数据交互应用层是计算机网络体系结构的最上层，是计算机网络与用户直接交互的层次。本节以"访问企业财经新闻网站"为主线，深入剖析应用层的主要概念和协议，包括：2.2.1万维网（WWW）2.2.2统一资源定位器（URL）2.2.3网页与HTML2.2.4HTTP协议：浏览器与服务器的对话2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.1万维网（WWW）WWW（WorldWideWeb），可简称为Web，中文译作"万维网"。正式定义：一个广域超媒体信息检索系统，旨在提供对海量文档的普遍访问。关键特点：信息网而非物理网万维网并非普通意义上的物理网络，而是一张附着在互联网之上、覆盖全球的"信息网"最广泛的信息服务系统目前互联网上应用最广泛的信息服务系统，也是一个大规模的联机式信息储藏库超链接技术使用超链接技术，使用户能够方便地从互联网上的一个站点跳转到另一个站点2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.1万维网的分布式服务万维网基于超文本（Hypertext）和超媒体（Hypermedia）技术，将全球范围内的信息资源通过超链接组织起来，形成一个巨大的信息网络。图2-4万维网提供分布式服务万维网站点虽然可能相隔数千公里，但都必须连接在互联网上。每个万维网站点都存放着大量文档，这些文档构成了万维网的信息基础，也是大数据分析的重要数据来源。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.1万维网的工作方式万维网采用"客户-服务器"方式工作：浏览器运行在用户主机上的万维网客户程序Web服务器万维网文档所驻留的主机，运行服务器程序，安装了服务器程序并存储了可供访问的文档资源工作过程（本章案例）：用户在浏览器中输入地址并按下回车键浏览器（客户程序）向企业财经新闻网站所在的Web服务器发出数据请求服务器程序收到请求后，将客户所请求的万维网文档返回给客户程序客户程序在主窗口中显示出来，即最终在浏览器中呈现的页面内容2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.1万维网需解决的三大问题要实现万维网的工作，必须解决以下三个问题：问题解决方案如何标识分布在整个互联网上的万维网文档？统一资源定位符（URL）采用何种协议实现万维网客户与服务器之间的交互？超文本传输协议（HTTP）及其安全版本（HTTPS）如何使不同作者创作的不同风格的万维网文档，能够在互联网上的各种主机上正确显示？超文本标记语言（HTML）2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2统一资源定位器（URL）URL（UniformResourceLocator），俗称"网址"，是互联网上标准资源的地址，完整描述了如何定位并获取一个万维网资源。本章案例中的URL：/articles/2026-04-29/4375141.htmlURL通用格式：scheme://host:port/path/filename?query#fragment2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2URL组成部分详解（一）(1)scheme：通信协议指示该信息资源服务的协议类型。虽然在地址栏中通常可以省略输入，但一个完整的URL不可缺少协议部分。本章案例中协议为https，表示使用加密的HTTP协议（HTTPS）与服务器通信。表2-2通信协议名称及意义协议名称功能http通过HTTP协议访问信息资源，默认端口80https通过安全的HTTP协议访问信息资源，默认端口443ftp通过FTP协议访问文件资源file访问本地计算机上的文件资源mailto资源为电子邮件地址，通过SMTP访问2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2URL组成部分详解（二）(2)host：主机名指示了资源所在的服务器，通常使用便于记忆的域名（如""），也可直接使用IP地址。通过主机名即可定位万维网资源所在的Web服务器。本章案例中主机名为，其中www通常表示该服务器提供Web服务。(3)port：端口号（可选项）用于指定服务器上提供服务的软件端口。每个网络服务都会绑定一个特定的端口号。HTTP服务默认端口：80HTTPS默认端口：443如果使用默认端口，URL中可以省略端口号。本章案例的URL中未显式写出端口号，即使用HTTPS默认的443端口。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2URL组成部分详解（三）(4)path：路径描述了资源在Web服务器文件系统中的存放位置，通常对应服务器的目录结构。本章案例中路径为/articles/2026-04-29/，表示企业财经新闻页面文档资源在服务器上articles目录下的2026-04-29子目录。(5)filename：文件名指定了具体的资源文件。如果要访问的资源文件为网站的主页（如"index.html""default.html"），则一般可省略此项。本例中文件名为4375141.html，这是一个静态的HTML文件，包含了该条新闻的全部内容。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2URL组成部分详解（四）(6)query：查询参数（可选项）用于向服务器传递动态信息，通常出现在动态网页（例如PHP、ASP、JSP等）的URL中。以问号?开头，多个参数之间用&分隔，每个参数采用"键=值"的形式。例如，"?page=2&type=news"表示请求第2页的新闻类型数据。本章案例中的企业财经新闻页面为静态页面，因此URL中不包含查询参数。(7)fragment：片段标识符（可选项）以井号#开头，用于定位页面内部的某个位置（如章节标题、段落）。浏览器在加载页面后会自动滚动到该位置。片段标识符不会发送给服务器，仅在客户端使用。例如，"#section3"表示页面中id为section3的元素位置。本章案例中的URL地址未包含片段标识符，因此默认从网页顶端的起始位置开始显示。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.2URL小结当用户在浏览器中输入URL后，浏览器会解析出协议、主机名、端口、路径、文件名等组成部分，然后根据这些信息构造HTTP请求并发送给对应的服务器。URL的每一部分都在后续的网络数据通信中发挥着关键作用。本章案例URL结构分解：协议主机名路径文件名https（端口443）/articles/2026-04-29/4375141.html2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.3网页与HTML网页（Web网页）：用户通过浏览器看到的文字、图片、视频等多媒体信息页面。网页通常使用超文本标记语言（HyperTextMarkupLanguage，HTML）设计制作，文件扩展名通常为.html、.htm、.asp、.aspx、.php、.jsp等。层次关系类比：类比网络概念大型图书馆万维网图书馆中的一本书Web网站书中的一页Web网页本章案例中，通过URL获取并显示在浏览器中的企业财经新闻信息就是一个网页，其对应的万维网资源文件即为"4375141.html"。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.3网站主页与超文本主页（HomePage）一个Web网站的首页，从该页出发可以连接到本网站中的其他网页，也可以连接到其他网站。主页文件名一般为"index"或"default"。超链接（Hyperlink）从一个网页指向另一个目标的连接关系。目标可以是另一个网页、同一网页的不同位置、一幅图片、一个电子邮件地址、一个文件，甚至一个应用程序。通过单击超链接，用户可以便捷地从一个资源跳转到另一个资源，实现信息的快速导航和交叉引用。超媒体（Hypermedia）超文本的扩展，不仅包含文本信息，还可以包含图片、音频、视频、动画等多种媒体元素，并通过超链接将它们有机组织起来。HTML的作用用于描述网页结构和内容的核心语言。通过一系列标签（Tag）来定义文本、图像、链接、表格等元素。服务器返回HTML文件后，浏览器读取其中的内容，根据标签的指示将其渲染成用户可见的网页。本书第6章中，将介绍如何利用Python的XPath、BeautifulSoup等库解析HTML文档内容，从中提取出标题、正文、链接等关键信息，这正是网络数据获取的核心技术之一。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4HTTP协议：浏览器与服务器的对话HTTP（HyperTextTransferProtocol，超文本传输协议）是互联网上应用最为广泛的网络应用层协议，所有客户端与Web服务器之间的信息传输都必须遵循这一标准。核心特点：无状态无状态的请求/应答协议请求定义定义了Web客户端如何向服务器请求Web页面传送定义定义了服务器如何将所请求的页面传送给客户端连接管理当服务器对客户端的请求做出应答后，连接即被断开，直到客户端发送下一个请求时才重新建立连接2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4HTTP协议工作示意图2-5HTTP协议下的万维网数据浏览服务本章案例中的流程：用户在浏览器中输入企业财经新闻页面的URL并访问浏览器首先解析URL，然后使用HTTP/HTTPS协议向对应的Web服务器发送请求服务器处理请求后，将HTML等资源通过HTTP/HTTPS响应返回给浏览器浏览器解析HTML并渲染出网页2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4HTTP请求报文结构浏览器向服务器发送的HTTP请求内容也称为请求报文，一般由三部分组成：请求行、请求头、请求体。以本章案例中企业财经新闻网页的HTTP请求为例，其基本内容如图2-6所示：图2-6HTTP请求基本内容2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4请求行详解请求行是HTTP请求报文的第一行，用于描述客户端希望服务器执行的操作类型、目标资源以及使用的协议版本。请求行包含以下三部分信息：组成部分含义本章案例①请求方法表示对资源要执行的操作。常见方法：GET（获取资源）、POST（提交数据）、PUT（更新资源）、DELETE（删除资源）等GET（请求获取指定的HTML文件）②URL路径资源在服务器上的路径和文件名，不包括协议和主机名/articles/2026-04-29/4375141.html③HTTP版本通常为HTTP/1.1或HTTP/2HTTP/1.12.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4请求头详解请求头：请求行之后直至结束均为请求头内容。每一行由冒号分隔的两部分组成，表示成对出现的"键"和"值"。常见的请求头字段及其含义：键含义本章案例Host指定服务器的主机名（域名）User-Agent标识请求客户端类型（浏览器名称、版本、操作系统等）。服务器可以据此判断请求发起方是浏览器还是网络爬虫表明请求来自一个浏览器Accept告知服务器客户端能够处理的媒体类型text/html（接受HTML文档类型）Accept-Language客户端的首选语言zh-CN（首选简体中文）Connection连接管理选项keep-alive（保持连接，提高效率）除上述字段外，常见的请求头还有Cookie（携带会话信息）和Referer（标识请求来源）等。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4请求体详解请求体：仅在POST、PUT等方法中使用，用于提交数据（例如表单内容、JSON数据等）。本章案例中使用GET方法请求网页数据，因此请求体内容为空。POST请求体示例：当用户在企业财经新闻网站的登录页面输入用户名user123和密码pass456后单击"登录"按钮，浏览器可能构造如下请求体：username=user123&password=pass456此时，请求头中还会包含键值对Content-Type:application/x-www-form-urlencoded，告知服务器请求体的编码格式。服务器根据请求体中的参数验证用户身份，并返回相应的登录结果。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4HTTP响应报文结构服务器收到请求后，会返回一个响应报文。响应报文由三部分组成：状态行、响应头、响应体。本章案例中，企业财经新闻网站Web服务器返回的响应报文大致内容如图2-7所示：图2-7响应报文大致内容2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4状态行详解状态行位于响应报文的第一行，由以下三部分组成：组成部分含义本章案例①HTTP版本通常与请求版本一致HTTP/1.1②HTTP状态码三位数字，首位数字定义响应类别200（请求被成功响应）③HTTP状态短语对状态码的简短文字描述OK2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4HTTP状态码表2-3常用的状态码及其含义2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4响应头详解响应头：与请求头类似，也通过"键值对"描述相关信息。键含义本章案例Content-Type响应体的媒体类型和字符编码text/html;charset=utf-8（HTML文本，UTF-8编码）Content-Length响应体的字节长度45678（示例值）Server服务器软件信息nginx/1.18.0（使用了Nginx服务器软件）Date响应生成的时间记录服务器返回响应的时间点Cache-Control缓存策略，告诉客户端如何缓存响应max-age=3600（浏览器可将该页面缓存3600秒）2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.2.4响应体与HTTPS协议响应体服务器返回的实际数据。在万维网数据访问中，响应体通常是网页的HTML文档源代码。浏览器接收到响应体后，解析并渲染，最终呈现出用户所见的页面。在大数据分析应用中，通过网络获取的数据主要来源于响应体中包含的HTML文档源代码。HTTPS协议HTTPS（HyperTextTransferProtocolSecure，超文本传输安全协议）是在HTTP协议的基础上，通过添加SSL/TLS加密层来实现安全通信。能确保数据在传输过程中的机密性、完整性和服务器身份的真实性有效防止数据被窃听、篡改和伪造默认使用443端口（HTTP使用80端口）建立连接时会增加一次TLS握手过程，初次访问速度略慢于HTTP，但安全性大大提高本章案例URL以https://开头，表明企业财经新闻网站采用了HTTPS协议2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3传输层的数据交付传输层位于应用层和网络层之间，承担着端到端通信服务的核心角色。若将应用层的数据比作待邮寄的包裹，传输层便是负责打包、填写收发件信息并选择邮寄方式的环节。本节将介绍：2.3.1TCP：面向连接的可靠传输2.3.2UDP：无连接的快速传输2.3.3端口：区分应用程序的标识2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.1TCP：面向连接的可靠传输TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）是一种面向连接的、可靠的传输协议。在访问企业财经新闻网站的过程中，浏览器与Web服务器之间的HTTP请求和响应通常都是基于TCP协议进行传输的。TCP通信类比：打电话——通话前需先拨号建立连接，通话中双方可靠交流，通话结束后挂断释放连接。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.1TCP的工作机制TCP通信全过程：建立连接（三次握手）在发送数据前，通信双方需要先建立一条逻辑连接数据传输TCP将应用层交付的较长报文分割成若干个较小的数据段，为每个数据段添加包含序号、确认号等控制信息的首部。接收方收到数据段后，按序号重新组装，并向发送方回复确认信息。若发送方未在指定时间内收到确认，便会重传该数据段，确保数据无丢失、不重复、按序到达。释放连接数据传输完毕后，双方释放连接，结束通信保障效果：网页数据（如企业财经新闻网页的HTML文件）能够完整、有序地到达用户的浏览器，不会因为网络拥塞或干扰而出现内容缺失或错乱。适用场景：对数据完整性要求较高的场景，例如网页浏览、文件传输、电子邮件等。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.2UDP：无连接的快速传输UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）是一种无连接的传输协议，追求简单和高效。UDP通信类比：寄送明信片——发送方只需写明地址并投递，无需事先确认收件人，也不保证明信片绝对能送达。UDP的工作机制：无需建立连接在传输数据前，无需建立连接，传输结束后也无需释放连接，通信开销极小立即发送将应用层交付的数据直接打包成数据报，附加上包含端口号等信息的首部后便立即发送不回复确认接收方收到数据报后不回复确认信息；若数据在传输中丢失或乱序，UDP不会尝试修复或重传适用场景：对实时性要求高、但能容忍少量数据丢失的场景，如视频直播、语音通话、在线游戏等。在这些应用中，偶尔的画面卡顿或声音延迟远比因等待数据重传而造成的停顿更容易被用户接受。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.3端口：区分应用程序的标识问题：在一台主机上，可能同时运行着多个网络应用程序（进程）。传输层如何将接收到的数据准确地交付给相应的应用进程？解决方案：端口协议端口号（ProtocolPortNumber），通常简称为端口（port），用于区分进行数据传输的应用程序或服务。注意：这里的端口是软件端口，与路由器或交换机上的硬件端口是完全不同的概念：硬件端口不同硬件设备进行交互的物理接口软件端口应用层各协议进程与传输层实体进行层间交互的逻辑地址2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.3端口号的范围与分类端口号是一个由16位二进制数组成的整数，取值范围为0至65535（共65536个）。端口号只具有本地意义，仅用于标识本地计算机中某个进程与传输层交互的接口；在不同的计算机上，相同的端口号之间并无直接关联。端口号主要分为两大类：服务器端使用的端口号熟知端口号（0～1023）登记端口号（1024～49151）客户端使用的端口号49152～655352.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.3熟知端口号熟知端口号（Well-KnownPortNumbers），也称为系统端口号或默认端口号，取值范围为0至1023。由国际组织IANA（InternetAssignedNumbersAuthority，互联网号码分配局）统一指派给TCP/IP体系中最重要的一些应用程序，以便全网用户知晓。表2-4常用的熟知端口号应用程序FTPTelnetSMTPDNSPOP3TFTPHTTPSNMPHTTPS熟知端口号2123255311069801614432.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.3登记端口号与客户端端口号登记端口号（RegisteredPorts）取值范围为1024至49151供没有熟知端口号的应用程序使用，使用时需要在IANA按照规定手续登记，以防重复。例如：腾讯QQ服务器使用的端口号是8000较新版本的QQ客户端使用的端口号是5000客户端使用的端口号（短暂端口号，EphemeralPorts）取值范围为49152至65535仅在客户进程运行时动态选择，因此又被称为短暂端口号当客户进程发起通信时，操作系统会临时分配一个空闲的短暂端口号作为源端口通信结束后，该端口号即被释放，可供其他客户进程使用服务器进程在收到客户进程的报文时，从中获取客户端的源端口号，从而能够将响应数据发送回正确的客户进程2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.3.3端口在本章案例中的应用应用层构造的HTTP请求报文中并不包含端口号，端口号是在传输层进行数据封装时添加的。本章案例中的端口工作过程：浏览器访问企业财经新闻网站时，操作系统为浏览器分配一个临时的动态端口号作为源端口（如52341）经传输层封装后，TCP首部的目的端口被设为443（HTTPS的默认端口），告知服务器将报文交由HTTPS服务处理源端口被设为52341，用于服务器向客户端的浏览器进程返回响应服务器处理完请求后，将响应数据发往客户端的52341端口，浏览器通过识别该端口号，确认数据归属自身，进而正确地接收和显示网页通过这种机制，传输层利用端口号实现了同一主机上多个应用进程的并发通信，互不干扰。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4网络层的主机定位关键问题：互联网中数以亿计的主机是如何被唯一标识和寻址的？数据又是如何从源主机传输到目的主机的？本节将介绍网络层的两个核心概念：2.4.1IP地址2.4.2域名系统2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IP地址IP地址是互联网中每一台主机（或路由器）的唯一标识符，类似于现实生活中的门牌号码。在数据传输过程中：源主机需要指明目的主机的IP地址路由器根据IP地址将数据逐跳转发，最终送达目的地本章案例：浏览器最终需要知道企业财经新闻网站服务器的IP地址，才能向其发送HTTP请求。目前使用最广泛的IP地址版本是IPv4。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IP地址的表示IPv4地址是一个由32位二进制数组成的地址。为便于表达，通常将这32位分为4段，每段8位，然后将每段二进制数转换为十进制数，段之间用"."分隔。这种方法称为点分十进制表示法。示例：二进制：10000000011001000000001100001010点分十进制：02.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑IP地址的层次结构：IP地址采用层次结构，由网络号和主机号两部分构成，网络号在前，主机号在后。网络号（net-id）标识主机所在的逻辑网络（类似固定电话号码的区号）主机号（host-id）标识该网络中的具体主机一台互联网主机至少拥有一个IP地址，且该地址在全球范围内唯一。如果一台主机拥有多个IP地址，则说明它同时属于多个逻辑网络。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IP地址的编码方案传统的IPv4地址采用分类编址方案，将地址划分为A类、B类、C类、D类和E类五种。其中A、B、C类由全球性地址管理组织统一分配，D类和E类属于特殊地址。IP地址采用高位字节的高位比特来标识地址类别。图2-8IP地址分类编码方案A类地址首位为0，net-id8bit，host-id24bitB类地址前两位为10，net-id16bit，host-id16bitC类地址前三位为110，net-id24bit，host-id8bitD类地址前四位为1110，多播地址E类地址前四位为1111，保留（科研用）2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1各类IP地址的结构(1)A类地址：第一位为0网络号字段：1字节，主机号字段：3字节(2)B类地址：前两位为10网络号字段：2字节，主机号字段：2字节(3)C类地址：前三位为110网络号字段：3字节，主机号字段：1字节(4)D类地址：前四位为1110（特殊地址）用于多播（组播）通信(5)E类地址：前四位为1111（特殊地址）保留用于科研分类的原因：不同规模的网络对主机数量的需求差异很大。A类适用于超大型网络，B类适用于中型网络，C类适用于小型网络。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1A类地址详解net-id字段有1字节，最前面的一位固定为0，剩下7位可变最大网络数126个（2^7-2）减2原因：全0的IP地址是保留地址（意思是"本网络"）；值为127（01111111）保留作为本地软件环回测试（loopbacktest）之用每个A类网络的最大主机数16777214台（2^{24}-2）减2原因：全0的host-id表示"本主机"所连接到的单个网络地址；全1的host-id表示本网内广播A类地址空间共有2^{31}（2147483648）个地址，占整个IP地址空间的50%2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1B类地址与C类地址详解B类地址net-id字段有2字节，前两位固定为10，剩余14位可变网络数16384个（2^{14}）（不需要减2，因为前两位为10，无论如何也构不成全0或者全1）最大主机数65534台（2^{16}-2）地址空间共有2^{30}（1073741824）个地址，占整个IP地址空间的25%C类地址net-id字段有3字节，前三位固定为110，剩余21位可变网络总数2097152个（2^{21}）（也不需要减2）最大主机数254台（2^8-2）地址空间共有2^{29}（536870912）个地址，占整个地址空间的12.5%2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IP地址的使用范围表2-5IP地址的使用范围网络类别最大网络数第一个可用的网络号最后一个可用的网络号每个网络中的最大主机数A126（2^7-2）112616777214B16384（2^{14}）128.0191.25565534C2097152（2^{21}）192.0.0223.255.2552542.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1特殊IP地址表2-6一般不使用的特殊IP地址net-idhost-id源地址使用目的地址使用代表的意思00可以不可以在本网络上的本主机0host-id可以不可以在本网络上的某个主机全1全1不可以可以只在本网络上进行广播（各路由器均不转发）net-id全1不可以可以对net-id上的所有主机进行广播127任何数可以可以用作本地软件环回测试之用2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IP地址危机随着互联网的爆炸性发展，可用的IPv4地址空间正在迅速耗尽。各类地址所占比例A类地址占整个IPv4地址空间的50%（2^{31}个地址）B类地址占整个IPv4地址空间的25%（2^{30}个地址）C类地址占整个IPv4地址空间的12.5%（2^{29}个地址）截至2011年，IPv4地址空间已全部耗尽。A类和B类地址构成了75%的IPv4地址空间，但只有少数公司和组织能够分配到一个A类或B类网络号。C类地址仅占可能的40亿个（2^{32}）IP地址的12.5%。图2-9各类地址所占比例2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1解决IP地址危机的方法方法一：无类域间路由（CIDR）和可变长子网掩码（VLSM）打破固定分类，灵活划分网络。方法二：私有IP地址与网络地址转换（NAT）在A、B、C类中各保留一段作为私有地址，仅供内部网络使用，不能直接接入互联网：A类：至55B类：至55C类：至55NAT（NetworkAddressTranslation，网络地址转换）：将内部私有IP地址翻译为外部公有IP地址，使内部网络只需一个或少量公有地址即可让大量主机正常上网，从而有效缓解了IPv4地址不足的问题。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1IPv6——彻底的根本解决方法地址长度把原来的IPv4地址长度增大到了128位（bit）地址空间大约是3.4\times10^{38}，是原来IPv4地址空间的2^{96}倍IPv6的主要特点：共存过渡并没有完全抛弃原来的IPv4，在若干年内都会与IPv4共存扩展首部使用一系列固定格式的扩展首部取代了IPv4中可变长度的选项字段简化头部对IP数据报协议单元的头部进行了简化，仅仅包含7个字段（IPv4有13个），使路由器处理速度更快，提高网络吞吐率内置安全内置了支持安全选项的扩展功能，例如身份验证、数据完整性和数据机密性等2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.1静态IP、动态IP和DHCP静态IP由管理员手动指定并长期固定分配给一台主机。稳定可靠，适用于服务器、网络打印机等需要固定地址的设备。动态IP由网络管理系统从地址池中自动分配，主机断开连接后地址即被回收，可供其他设备重用。能大幅提高地址利用率，减轻管理员负担。DHCP（动态主机配置协议）采用客户/服务器模式：客户端入网时广播请求IP地址，服务器从地址池中选择一个可用地址出租给客户端，租约到期后客户端需续约或释放地址。IP地址配置规则：每个网络的网络号唯一网络号不能为全0或全1网络号不能以127开头（环回地址）同一网络中主机号唯一主机号不能全为0（网络地址）或全为1（广播地址）2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名系统虽然IP地址能够唯一标识网络中的主机，但在本章案例的URL地址中，使用的是域名（）而不是IP地址来表示服务器主机名。核心问题：域名是什么？域名是便于人类记忆的主机标识符，由多级标号组成，各标号之间用"."隔开。域名与IP地址之间存在怎样的映射关系？域名与IP地址之间通过DNS系统进行映射，DNS负责将域名解析为对应的IP地址。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名系统的概念域名系统（DomainNameSystem，DNS）是互联网使用的命名系统，用于将便于人类记忆的域名转换为机器可读的IP地址。用户与互联网上的主机通信时，必须知道对方的IP地址，但用户很难记住32位的二进制地址，即使是点分十进制也不容易记忆应用层使用便于人类记忆的域名来标识主机，而网络层仍使用IP地址进行寻址DNS正是连接这两者的桥梁DNS系统特点：联机分布式数据库被设计为一个联机分布式数据库系统，采用"客户-服务器"方式工作效率高大多数域名解析在本地即可完成，仅少量需要跨网通信，因此效率很高高可靠性单个节点的故障不会影响整个系统的正常运行2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名解析过程发起请求应用调用解析器成为DNS客户端发送报文以UDP发送请求到本地域名服务器本地响应本地服务器查询后直接返回IP递归查询本地无法回答则递归查询上级服务器域名解析采用递归查询机制，本地域名服务器是整个解析流程的入口，大多数查询在本地即可完成，极少数需要向上级服务器递归查询。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名的结构互联网采用层次树状结构的命名方法，任何一台连接在互联网上的主机或路由器，都有一个唯一的层次化名字，即域名。域名的层次结构包含：顶级域名、二级域名、三级域名等多级层次结构。顶级域名如：com、net、org、edu、gov、cn、uk等二级域名如：cctv、ibm、hp、bj、edu、com等三级域名如：mail、www、tsinghua、pku等四级域名如：mail、www等图2-10多级多层次域名结构2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名的语法规则域名的语法：每一个域名都是由若干标号组成的序列，各标号之间用"."隔开。例如：com顶级域名（最右边，级别最高）cctv二级域名mail三级域名（最左边，级别最低）DNS规定：字符组成标号均由英文字母和数字组成，每个标号不超过63个字符（最好不超过12个字符）大小写不区分大小写标点符号除连字符（-）外，不能使用其他标点符号总长度由多个标号组成的完整域名总共不能超过255个字符域名只是一个逻辑标识，并不代表计算机所在的物理位置。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2顶级域名顶级域名（Top-LevelDomain，TLD）分为三大类：（1）国家顶级域名（nTLD/ccTLD）按照国家或地区代码划分，采用ISO3166标准。例如：cn（中国）、us（美国）、uk（英国）等。（2）通用顶级域名（gTLD）最经典的通用顶级域名有com（公司企业）、net（网络服务机构）、org（非营利性组织）、int（国际组织）、edu（美国的教育机构）、gov（美国的政府部门）、mil（美国的军事部门）等。此后，ICANN陆续批准增加了更多gTLD，如info（信息类）、biz（商业类）、name（个人）以及".公司"".网络"等中文顶级域名。（3）基础结构域名（infrastructuredomain）此类顶级域名只有arpa，专门用于反向域名解析，即将IP地址反向映射为域名。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2我国的二级域名我国将二级域名划分为"类别域名"和"行政区域名"两大类。类别域名包括：ac科研机构com工、商、金融等企业edu教育机构gov政府机构net提供互联网络服务的机构org非营利性组织行政区域名：共34个，对应我国的各省、自治区和直辖市。我国修订的域名体系允许直接在CN顶级域名下注册二级域名，这极大地方便了我国的互联网用户。中国互联网络信息中心（CNNIC）：经国家主管部门批准成立的国家级互联网络信息中心，负责国家顶级域名".CN"和".中国"的注册管理、域名解析服务及域名根服务器的运行。相关信息可访问CNNIC官方网站（或）查询。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2域名服务器DNS采用分区（Zone）的方式管理域名："区"（Zone）一个域名服务器所负责管辖的范围权限域名服务器每个区设置相应的权限域名服务器，用于保存该区内所有主机的域名到IP地址的映射图2-11DNS域名服务器树状结构2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2四类域名服务器（1）根域名服务器最高层次的域名服务器，也是整个DNS系统中最重要的一环。存储着所有顶级域名服务器的域名和IP地址。截至2026年4月，互联网上共有13个不同IP地址的IPv4根域名服务器，名字用英文字母a到m命名（，…，）这13个"根域名服务器"并非指13台物理主机，而是13套分布式的服务器集群，在全球通过任播（Anycast）技术部署了超2000个镜像节点根域名服务器通常并不直接将待查询的域名转换为IP地址，而是告诉本地域名服务器下一步应该查询哪一个顶级域名服务器2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2四类域名服务器（续）（2）顶级域名服务器负责管理在其顶级域名下注册的所有二级域名。当收到DNS查询请求时，可能直接返回最终的IP地址，也可能返回下一步应当查询的权限域名服务器的IP地址。（3）权限域名服务器负责一个区的域名服务器。当无法给出最终的查询回答时，会告知发出查询请求的DNS客户端下一步应当查询哪一个权限域名服务器。（4）本地域名服务器并不属于上述域名服务器的层次结构，但对域名系统至关重要。每当一台主机发出DNS查询请求时，该请求报文会首先被发送到本地域名服务器。本地域名服务器是DNS解析流程的入口。可靠性保障：DNS系统通常将数据复制到多台域名服务器中保存：一台为主域名服务器，其余为辅域名服务器。当主域名服务器发生故障时，辅域名服务器可以接替其工作，保证DNS查询不中断。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.4.2DNS在本章案例中的应用本章案例中DNS的工作过程：发起查询用户在浏览器地址栏中输入URL时，操作系统首先向本地DNS服务器发起查询请求域名解析请求将URL中的域名（）解析为对应的IP地址获得IP地址本地DNS服务器经过递归或迭代查询，最终获得企业财经新闻网站服务器的IP地址（例如88）封装数据报浏览器获得该IP地址后，将其作为网络层IP数据报中的目的地址，与自身IP地址一起封装成IP数据报路由转发网络中的路由器根据IP地址中的网络号和主机号逐跳转发，最终将数据报送达目标服务器响应返回服务器收到请求后，将响应数据以相同的方式传回客户端的IP地址正是通过DNS解析将域名映射为IP地址，用户才能用方便记忆的域名访问网站，而网络中的路由器能够依据IP地址精确寻址，从而实现网页数据的可靠传输。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.5底层的物理传输支撑网络接口层负责将网络层的IP数据报封装成帧，并通过网线、光纤、无线电波等物理介质发送至下一跳节点。本章案例中的体现：用户计算机向企业财经新闻网站服务器发送的HTTP请求，在依次经过应用层、传输层、网络层的封装后，必须经由网卡、传输介质等底层硬件，才能离开本地设备、进入互联网；同样，服务器返回的网页数据也需经由这些底层设施，才能最终呈现在用户的浏览器中。本节将介绍：2.5.1网络适配器与传输介质2.5.2网络接入技术2.5.3移动通信与空间通信前沿2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.5.1网络适配器网络适配器（俗称"网卡"）：计算机与网络传输介质连接并进行数据交换的硬件设备。主要功能：负责将计算机内部的数字信号转换为适合在传输介质上传输的电信号、光信号或无线信号，反之亦然。常见的网卡类型：以太网网卡用于有线网络无线网卡用于无线网络（例如Wi-Fi、蓝牙等）2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.5.1MAC地址MAC地址（MediaAccessControlAddress，媒体访问控制地址）：网卡的物理地址，也称为硬件地址。特点：全球唯一每个网络适配器都拥有一个全球唯一的48位标识符表示格式通常表示为6组由连字符或冒号分隔的两位十六进制数，例如：00-1A-2B-3C-4D-5E固化存储在生产时由制造商固化在网卡的只读存储器（ROM）中，从而确保其全球唯一性数据链路层使用数据链路层使用MAC地址进行帧的发送和接收2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑MAC地址的作用：识别局域网设备在数据链路层，设备通过MAC地址来识别同一局域网内的其他设备，确保数据能够准确地发送到目标设备交换机转发当数据在局域网内传输时，网络交换机等设备会根据数据帧中的目标MAC地址来转发数据最终交付在最终的数据交付到目标设备时，仍需要通过MAC地址来确定具体的接收设备网卡是计算机接入网络的物理接口，而MAC地址则是标识该物理接口的唯一身份凭证，二者共同协作，确保计算机能够在网络中进行准确、高效的数据通信。2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.5.1传输介质传输介质是数据传输的物理通路，它将网络中的各种设备连接起来。（1）有线介质：介质类型特点主要用途双绞线由多对相互绝缘的铜导线绞合而成，是局域网中最为常见的传输介质连接计算机与交换机、路由器等设备同轴电缆以单根铜芯为导体，外层包裹屏蔽层，具有较强的抗干扰能力早期广泛用于有线电视网络和宽带接入光纤利用光信号在玻璃或塑料纤维中的全反射来传输数据，带宽大、损耗小、抗电磁干扰强现代骨干网络和宽带接入的首选介质2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑（2）无线介质：利用电磁波在自由空间中的传播来传输数据，使移动设备能够摆脱线缆束缚。无线电波如Wi-Fi所用的2.4GHz和5GHz频段微波用于远距离点对点通信卫星信号用于全球覆盖的通信与广播红外线用于短距离遥控与数据传输蜂窝移动通信（4G/5G）移动设备接入互联网的主要方式2.1计算机网络2.2

应用层的数据交互2.3

传输层的数据交付2.4

网络层的主机定位2.5

底层的物流传输支撑2.5.2网络接入技术我国宽带接入现状（截至2025年底）：6.91亿固定宽带用户全年净增2099万户95.3%100Mbps及以上用户占比共6.59亿户34.5%1000Mbps及以上用户占比共2.38亿户96.8%光纤接入端口占比光纤接入端口达12.1亿个12.04亿5G移动电话用户占移动电话用户总数的65.9%常见的网络接入方式包括：数字用户线接入利用普通电话线路实现网络接入光纤接入将光纤直接铺设到用户终端光纤同轴混合网接入主干光纤+入户同轴