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1、第2章 Internet基础知识,西北工业大学管理学院 田庆锋,以Internet通信网络为基础的EC已经成为EC发展的主旋律,2.1 计算机网络基础,2.1.1计算机网络基本结构 计算机网络 ：计算机网络是指将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路连接起来，并以功能完善的网络软件(网络协议、网络操作系统等)实现网络资源共享和相互通信的系统。 两大部分： 数据通信系统(通信子网)(由通信控制处理机CCP(communication control processor)、通信线路及其他通信设备组成) 数据处理系统(资源子网),2.1.1计算机网络基本结构,主计算机(数据处理、

2、网络控制,由高速线路与通信控制子网相连) 终端 通信控制处理机(节点机或前端处理机) 通信设备(数据传输作业) 传输介质 同轴电缆(目前使用的有三种：50、75、93) 双绞线(绞的目的是为了减小电磁干扰) 光纤(单模、多模) 集线器(独立式、叠加式、智能模块化式、高档交换式),2.1.1计算机网络基本结构,网络的组件 服务器：为网络上的其他计算机提供服务的功能强大的计算机。 客户机：使用服务器所提供服务的计算机，功能没有服务器那么强大。 同位体(peer)：可同时作为客户机和服务器的计算机。 介质：网络上设备之间的物理连接。 资源：网络上可获得的任何东西都可视为资源，有硬件资源(如打印机、扫

3、描仪等)和软件资源(文件、程序及各种信息) 用户：一般认为是使用客户机访问网上资源的人。 协议：应用于通信的成文规则，他们是计算机通过网络相互对话的语言。,2.1.1计算机网络基本结构,传输介质 同轴电缆(coax) 同轴电缆的结构： 中央是铜质导体 其外是屏蔽层 铜网屏蔽层 护套，最外面的保护层 规格：是电缆粗细程度的度量，按射频级测量单位(或RG号)来度量。RG号与导线的粗细程度成反比。,传输介质,同轴电缆的特性： 低成本 易于安装 最高10Mbps的容量 中等衰减 抗EMI干扰能力中等 同轴电缆的优点： 廉价 易于连接 易于扩展 中等程度的抗EMI干扰能力 同轴电缆的缺点： 单条电缆的损

4、坏可能导致整个网络瘫痪,传输介质:双绞线电缆,双绞线的相互缠绕是为了克服其在EMI干扰和串话方面的弱点。 无屏蔽双绞线(unshield twisted pair,UTP) 既可以是语音级的也可以是数据级的，通常具有100欧姆的阻抗。 数据线缆有5级： 1类：用于电话线和低速数据线 2类：低速网络，最高4Mbps 3类：通常用于10 Mbps的标准以太网，最高可达16 Mbps 4类：比3类距离更远、速度更高的环境，最高可达20 Mbps 5类：高性能的数据通信，可达100 Mbps,传输介质:双绞线电缆,两对：RJ-11 四对：RJ-45 UTP的特性： 低成本(但略高于同轴电缆) 易于安装

5、 高速能力 高衰减 对EMI敏感 100米以内 UTP的优点： 易于安装 对局域网能够实现高速 低成本 UTP的缺点： 由于衰减，只适用于短距离,传输介质:双绞线电缆,屏蔽双绞线(shielded twisted pair,STP) 主要用于令牌环网。 STP的特性： 中等成本 由于接地和连接器，安装的难易程度中等(STP使用一根接地线来消除所接收到的EMI) 比UTP更高的容量(除5类以外的) 高衰减，但与UTP相同 抗EMI干扰能力中等 限于100米以内,传输介质:双绞线电缆,STP的优点： 屏蔽 比UTP和同轴电缆快 STP的缺点： 比UTP和同轴电缆昂贵 安装较困难 高的衰减率,传输介

6、质:光缆(fiber-optic cable),用光而不是电信号来传递数据。 光缆中，光只能沿一个方向移动，要实现双向通信，必须在两个设备之间建立第二条连接。 光缆的结构： 中心是玻璃束，叫线芯(core)(传递由激光器产生的光) 覆层(cladding)，线芯周围的一层反光材料 光缆有两种： 单模式：仅允许一束光通过光缆(更快、距离更长(几十英里)，但费用最高) 多模式：允许多路光束,传输介质:光缆(fiber-optic cable),光缆的特性： 昂贵 安装十分困难 极高的速度(可提供2Gbps的带宽) 极低的衰减(没有光可以从玻璃芯中逃逸) 没有电磁干扰,传输介质:光缆(fiber-o

7、ptic cable),光缆的优点： 快速 低衰减 没有电磁干扰 光缆介质的缺点： 安装困难 昂贵,自由(unbounded)介质 :无线电波,无线电波的频率通常在10K1GHz之间，包括以下几种类型： 短波 甚高频(VHF)电视和广播 超高频(UHF)电视和广播 不被管制的频带： 902928MHz 2.4GHz 5.725.85GHz,自由(unbounded)介质 :微波,要求发射机在接收机的视界范围内。比无线电波频率更高。 地面微波(几英里范围) 特点： 中等到较高的成本 中等难度的安装 10Mbps容量 不同程度的衰减 抗电磁干扰能力低,自由(unbounded)介质 :微波,卫星微

8、波(有延迟1秒到几秒不等) 特点： 高成本 极其困难和复杂的安装 10Mbps的容量 不同程度的衰减 抗电磁干扰能力低,自由(unbounded)介质:红外线,点到点式 使用高度集中的光束在两个系统之间直接传输信号。许多膝上电脑和PDA(personal data assistant,个人数字助理)都使用点到点的传输。 特点： 成本变动较大 中等难度的安装 100Kbps16Mbps容量 不同程度的衰减 抗电磁干扰能力较高,自由(unbounded)介质:红外线,广播式 使用散布信号(spread signal) 特点： 便宜 安装简单 1Mbps的容量 抗电磁干扰能力中等,2.1.2计算机网

9、络的类型,网络按大小一般分为三种不同的类型：局域网(Local Area Network,LAN)、城域网(Metropolitan Area Network,MAN)和广域网(Wide Area Network,WAN)。,局域网(LAN),它是规模最小网络，通常只限于一座或一群办公楼中。 其特点是： 适合小范围 高速 最便宜的设备 错误率低,城域网(MAN),是位于一座城市内的一组局域网(LAN)。如西工大的北院、南院、西院及其他分部各自有自己的LAN，这下网络连接起来就成了一个MAN。 其特点是： 适合比LAN大的区域，通常用于分布在一个城市的大校园或大组织 比LAN慢，但比WAN快 昂

10、贵的设备 中等的错误率,广域网(WAN),规模最大的网络，可以互联任意数目的LAN和MAN。可以跨城市、省、国家，甚至能把全世界的网络连接起来。 其特点是： 规模可以与世界一样大 一般比LAN慢很多 在三种网络类型中，可能的错误率最高 昂贵的设备,2.1.3 计算机网络的拓扑结构,网络拓扑的定义：将实物抽象化为与其大小无关的点线面，然后再来研究这些点、线、面的几何特征。计算机网络拓扑结构是指将网络单元抽象为节点，通信线路抽象为链路，计算机网络由一组节点和连接节点的链路组成。 网络拓扑的分类方法：根据通信子网中通信信道类型分为两类： 点到点式，每条物理线路连接一对结点(星形、环型、树型、网状)

11、广播式，一个公共的通信信道被多个网络节点共享(如总线型、环型、无线、卫星),2.1.3 计算机网络的拓扑结构,几种典型的网络拓扑结构 总线型：网络上的所有设备连接到一条主干电缆上，使用同轴电缆， 环型：网络中的各节点通过环路接口连在一条首尾相结的闭合环型通信线路中。 星型：以中央节点为中心与各个节点连接组成的，各节点与中央节点通过点到点的连接方式连接。 树型：总线型的扩展，,2.2 Internet网络,2.2.1 什么是Internet Internet就是把分散在世界各地的各种各样的计算机相互连接起来，使之成为一个统一的、全球性的网络。Internet的产生、发展和应用反映了现代信息技术发

12、展的最新特点。 通信协议 资源共享(从而也反应了Internet的开放性),2.2.2 Internet的发展历程,1962年提出了分组交换(Packet Switching)消息传送技术 1969年美国国防部高级研究计划署(ARPA)筹建ARPANET，最初只包括4个结点，即加洲大学洛杉矶分校UCLA，加洲大学圣巴巴拉分校UCSB，犹他大学UATH和斯坦福研究所SRI。 1970年美国夏威夷大学的诺曼阿勃拉姆逊研制成ALOHANET，这是早期著名的互联网之一，ARPANET也开始采用其网络控制协议(NCP)。,2.2.2 Internet的发展历程,1972年互联网工作组成立宣告成立，目的在

13、于建立互联网通信协议。位于波士顿的一家咨询公司BBN的雷汤姆林森发明了电子邮件。 1973年ARPANET扩展成国际互联网，第一批接入的有英国和挪威的计算机。 1974年ARPA的鲍勃凯恩和斯坦福的温登泽父合作，推出TCP/IP协议。,2.2.2 Internet的发展历程,1978年美国国防部决定以TCP/IP协议的第四版即IPV。4作为数据通信网络的标准，互联网通信协议标准化的实施极大地推动互联网的发展。 1983年ARPA分离出MILnet，国防通信局DCA把ARPANET各站点的通信协议全部转换为TCP/IP协议，这是全球Internet正式诞生的标志。 1991年万维网(WWW)首次

14、在Internet上露面，立即引起轰动并大获成功。,2.2.2 Internet的发展历程,1992年欧洲核子研究中心CERN推出了World Wide Web(WWW、Web)，主干网升为T3速度(45Mb/s)，Internet协会成立。 1993年InternetNIC成立。美国政府公布“全球信息基础设施计划(GII)”。中国正式联入Internet。 1995年SUN公司推出服务于网络编程的Java语言，获得极大成功。 中华人民共和国国务院信息化领导小组成立。,2.3 包交换：,线路交换：50年代开始，电话线通过交换设备连在一起，缺点：独占，既不经济又难以管理， 包交换：将文件和信息分

15、解成包，在这些包上打上信息源和目的都的电子标签。优点：长数据流分解成易于管理的小数据包，沿着不同的路径，避免了拥挤；在数据包到达之后，更换受损数据包的成本较低。 路由器/路由算法。 最早的包交换网是：ARPANET，采用的协议是NCP,2.4 网络协议,2.4.1 网络体系结构的基本概念 协议：计算机之间进行数据交换和控制信息时，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则，这些规则明确规定了所交换数据的格式和时序，这些为网络数据交换而制定的规则、约定、标准称为网络协议。(所谓协议就是一组规则的集合，它规定网络传输数据的格式和顺序，并检查这些数据中的错误。)网络协议的三要素： 语法：用户数据与控制信

16、息的结构与格式 语义：需要发出何种信息，以及完成的动作与作出的响应 时序：对事件顺序的详细说明 接口：同一接点内相邻层之间交换信息的连接点。,2.4.2 网络的标准化组织,ISO组织(International standards organization)：主要由美国国家标准组织ANSI(American National standards institute)和其他国家的标准组织所组成。它的最大贡献就是建立了OSI(open system interconnection)参考模型 IEEE(the institute of electrical and electronic engine

17、er)国际电子电器工程师协会，制定了主要应用于局域网的IEEE802协议组 ARPA(advanced research projects agency)，成功的开发了TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol)与FTP(file transfer protocol)协议,2.5 OSI参考模型,OSI标准类型：ISO于1983年颁布的。分为三大类型： 总体标准，具有指导作用 面向各种应用的基本标准(定义层与层之间的接口关系和不同系统间同层的通信规则等 功能标准，(为满足特定应用而从基本标准中选择的汇集),2.5 OSI参考模型

18、,OSI划分层次原则：根据“分而治之”的原则将整个网络的通信功能划分为七个层次，划分原则如下： 网络中各结点都有相同的层次 不同节点的同等层具有相同的功能 同一节点内相邻层之间通过接口通信 每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务 不同节点的同等层按照协议来实现对等层之间的通信,2.5 OSI参考模型,根据以上标准定义的参考模型为：,2.5 OSI参考模型,各分层的主要功能,2.6 TCP/IP参考模型,TCP/IP 的发展：最初是由美国国防部的高级计划研究暑ARPA首先开发的ARPAENET网络模式。80年代初开始流行，1983年TCP/IP的转换才宣告结束。 TCP/IP的特点：(

19、适合数据通信的需要) 开放的协议标准并且独立于特定的计算机硬件和操作系统 16字节的网络地址，可达160亿个 适合于各种网络类型，局域网、广域网、互联网 统一的网络地址分配方案，使得每个设备在网络中都有一个唯一的地址 支持移动用户和新型网络终端设备,2.6 TCP/IP参考模型,TCP/IP的层次 应用层(向用户提供常用的应用程序，如FTP、DNS、TELNET、WWW) 传输层(应用程序间的通信，格式化信息流和提供可靠的传输) 网络层(PC之间的通信) 处理来自传输层的分组发送请求，然后分组装入IP数据报，填充报头，选择目的路径并发到适当的网络接口 处理输入数据报，检查其合法性，然后再进行寻

20、址 处理路径、流控、拥塞问题 数据链路层(负责接收IP数据报并通过网络发送出去，或者从网络上接收物理帧，抽出IP数据报,2.6 TCP/IP参考模型,OSI七层中，按其功能可分为两个部分： 下面四层，属于通信功能 上面三层，属于处理功能,2.7 Internet网络协议,Internet网络协议主要是TCP/IP(transmission control protocol/Internetwork protocol)协议，它是由一组协议所组成的协议集。 IP协议：一个关键的网络底层协议，它制定了所有网络上流通的包标准。IP非常详细地规定了计算机在通信时应遵循的规则，包括规定的全部细节，如分组包

21、的组成，如何传送、如何接收等问题。 TCP协议：是端对端传输层内最重要的协议之一。它重要负责所有送到某个系统的数据能正确无误地到达该系统。,2.7 Internet网络协议,TCP/IP协议套件一览表：,2.7 Internet网络协议,2.8 Internet域名系统,DNS是一个分布式的关于主机信息的数据库，它提供了在Internet中识别、管理和映射域名的方法，其功能为： 映射主机名到IP地址，以便于计算机处理 提供在Internet网上任何地方进行远程查询的手段 实现域名信息的分布式管理,2.8 Internet域名系统,Internet的IP地址 连接在Internet上的每一台计算

22、机都被分配一个32位的地址，每个地址都有两部分(网络地址和主机地址)组成，其中网络地址用来标识一个网络，而主机地址则用来标识网络上的计算机。IP地址一般写成四组圆点分隔的数字，这种地址称为点分四元组。它用一个32位的二进制数表示，其格式为： XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 为方便记忆，使用十进制数来表示，即将8位二进制数转换为十进制数。如： 11001010.01100000.01100000.010001008(这种格式称为：点分十进制地址),2.8 Internet域名系统,Internet IP地址的分类 A类地址：1

23、55 B类地址：55 C类地址：55,2.8 Internet域名系统,三类IP地址的容量比较：,2.8 Internet域名系统,Internet IP地址的特点 在Internet上，每个网络和主机的IP地址是唯一的 它是全球认可的标识方法 它是TCP/IP的统一标识地址,2.8 Internet域名系统,Internet的域名 用一些较有规律的反映某种特征的名字或代码来替代IP地址。 Internet域名的命名方式采用层次型结构，其规则为： 最高一级是国名 第二级是组织名 第三

24、级是主机的本地名，或叫单位、部门名 第四级是主机名,2.8 Internet域名系统,常用组织域名：,2.8 Internet域名系统,常用地理域名：,2.8 Internet域名系统,Internet的域名管理 域名系统用一个分布式主机信息数据库管理着整个Internet的主机名与IP地址。域名系统采用树型的分层管理方式。,2.8 Internet域名系统,2.9 TCP/IP设置,开始控制面版网络连接本地连接2,2.9 TCP/IP设置,2.9 TCP/IP设置,2.9 TCP/IP设置,2.9 TCP/IP设置,2.9 TCP/IP设置,2.10 Internet的连接,电话拔号 普通电话拨号 安装硬件 配置协议 ISP选择,2.10 Internet的连接,专线宽带连接入网 什么是宽带？其实并没有很严格