第6讲 计算机网络基础与应用.ppt

1、1,第六讲 计算机网络基础与应用,6.1 计算机网络概述 6.2 局域网 6.3 Internet基础 6.4 网页制作(自学),2,6.1 计算机网络概述6.1.1 计算机网络发展史,1. 什么是计算机网络,一群具有独立功能的计算机通过通信线路和通信设备互连起来，在功能完善的网络软件（网络协议、网络操作系统等）的支持下，实现计算机之间数据通信和资源共享的系统。,产生计算机网络的基本条件: 通信技术与计算机技术的结合,3,计算机网络系统的组成,通信子网:由通信控制处理机(CCP)组成的传输网络，位于网络内层，采用分组交换技术进行数据通信 资源子网：网络的外围 ，提供网络中的共享资源,CCP,4

2、,数据通信 资源共享 分布式处理,是计算机网络的最基本功能，可实现计算机间的信息传输。例如：电子邮件、发布新闻、电子商务、远程教育、远程医疗等活动。 是计算机网络的最主要功能。可以共享的网络资源包括硬件、软件和数据。 将大型复杂的问题分解成若干较简单的子问题，分别交由网络中各台计算机分工协作来完成。例如：火车票、飞机票在多个地点进行预售。,计算机网络的功能,5,资源共享,硬件资源共享,数据资源共享,软件资源共享,6,2. 计算机网络的发展,第一代计算机网络 以单个主机为中心的面向终端 1954年半自动地面防空系统（SAGE）,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,T终端设备，H

3、主计算机,7,第二代计算机网络 以分组交换网为中心1969年 ARPANET,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。,T终端设备，H主计算机,8,第三代计算机网络 体系结构标准化 1983年 OSI模型,与第二代的区别：体系结构标准化 OSI：Open System Interconnect 开放式系统互联参考模型 原因：在OSI出现之前，计算机网络中存在众多的体系结构。 目的：为了解决不同体系结构计算机的互联问题， 国际标准化组织于1981年制定了OSI内容：把网络通信的工作分为7层，每层完成一定的功能， 每层都

4、直接为其上层提供服务 网络通信则可以自上而下（在发送端） 或者自下而上（在接收端）,9,第四代计算机网络 以网络互连为中心 Internet,计算机网络之间的连接称为“网络互连”，最常见的网络互连的方式就是通过“路由器、交换机”等互连设备将不同的网络连接到一起，形成可以互相访问的“互联网”。,10,6.1.3 计算机网络的分类,局域网(Local Area Network ， LAN) 范围：小，20km 特点：10-10000Mbps，出错率低（10-12 10-7 ），结构简单 应用：以太网、无线局域网 城域网(Metropolitan Area Network ， MAN) 范围：中等，

5、100km 特点：介于LAN和WAN之间 广域网(Wide Area Network ， WAN) 范围：大，100km 特点：延迟大，出错率高，结构复杂、协议复杂 应用：PDN、DDN、ISDN、FR、GE、10GE等,从网络的地理范围进行分类,11,局域网,局域网结构简单容易实现。 具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE 802系列标准。,一个学校或企业大多拥有许多个互连的局域网，这样的网络常称为校园网或企业网。,12,城域网,城域网是在一个城市范围内建立的计算机通信网，它可用作骨干网将位于同一城市内不同地点的主机、数据库，以及局域网等互相连接起来。城域网通常使用与局域网相似的技术，通

6、信线路主要采用光缆。,13,广域网也称远程网，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，目的是将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来以达到资源共享。它的通信设备和通信线路一般由电信部门提供。,广域网,14,例:甲乙两个人通电话 语法：电话号码； 语义：响铃（表示有电话打进）、乙接电话、通话等一系列动作； 同步：甲先拨电话、响铃、乙接听电话等一系列的通话时序。,协议 就是指在计算机网络中，通信双方为了实现通信而设计的规则。,协议三要素,6.1.4 网络体系结构,语法：数据与控制信息的结构或格式 作用如何讲? 语义：用来说明通信双方应当怎么做

7、作用讲什么? 同步：详细说明事件如何实现 作用讲的步骤,15,类比：信件寄送过程的实现,分层实现,分层实现后的数据传输,16,概念上可以认为通信是水平的，但是事实上水平通信要依赖垂直通信来实现 网络协议被分解成若干相互有联系的简单协议，这些简单协议的集合称为协议栈,协议分层实现,17,发送端：封装；接收端：解封。,协议分层实现后的数据传输,18,例子 ISO/OSI参考模型 TCP/IP体系结构,计算机网络体系结构,计算机网络体系结构是计算机网络的各层及其协议的集合，即：这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。,19,双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。,ISO/

8、OSI参考模型,通 信 子 网,资 源 子 网,各层的任务 处理网络应用 数据如何表示 主机间的通信 端到端的连接 路由寻址 介质访问接入 比特流的传输,目的是实现异种主机互连。 与OSI参考模型相关的协议已几乎不用，但是该模型本身是通用的，在每一层上讨论到的特性仍重要。,20,在实际应用中,对OSI进行简化TCP/IP TCP（Transmission Control Protocol）用于保证被传送信息的完整性 IP（Internet Protocol）负责将消息从一个地方传送到另一个地方。,是Internet所使用的体系结构，目的是网络互连，已被广泛使用。,TCP/IP体系结构,21,6

9、.2 局 域 网6.2.1 局域网组建案例,例6.1 将5台计算机按对等网模型组成一个星形结构的简单局域网,服务器：为整个网络提供共享资源和服务的计算机 客户机：向网络提出服务请求的计算机 对等网：每一台计算机既是服务器，又是客户机,需要硬件： 一个交换机 每台计算机配置一块网卡 每台计算机配置一根有RJ-45接头的5类非屏蔽双绞线UTP,22,1硬件设备 (1) 网卡,(2) 交换机,8口,16口,从功能角度来说，网卡实现LAN中的网络协议,网络中连接多个计算机或其他设备的连接设备，是对网络进行集中管理的最小单元,(3) 双绞线,反接线 两端连接的设备类型相同,正接线 两端连接的设备类型不同

10、,排线顺序,2. 安装网络协议,当网卡安装完毕并且重启后，计算机会自动安装网卡驱动程序，然后自动安装TCP/IP协议，最后创建一个网络连接，此时可设置TCP/IP 协议 。,3. 设置对等网模式,Windows的对等网是基于工作组方式的，为了使网络上的计算机能相互访问，必须将这些计算机设置为同一工作组，并使每台计算机标识一个唯一的名称。,更改,1. 控制面板系统,2. 单击此按钮,3. 设置 计算机名和工作组,26,4网络的连通性测试,方法1：“网上邻居”的网络任务“查看工作组计算机”,方法2：Ping命令,5.设置资源共享,共享文件夹 文件夹快捷菜单“共享和安全”命令“共享”选项卡设置 共享

11、打印机 提供共享打印机端： “控制面板” “打印机和传真” 打印机快捷菜单“共享”命令 使用共享打印机端： “控制面板” “打印机和传真” “添加打印机”,1.设置共享,2.设置共享后的文件夹图标,设置共享后的打印机图标,共享资源的使用,共享打印机：“文件”菜单“打印”命令,6.2.2局域网系统组成,局域网系统： 局域网硬件 服务器/客户机 网络适配器(网卡) 传输媒体(双绞线、光纤) 网络互连设备（集线器、交换机、路由器） 局域网软件 网络协议 网络操作系统 网络应用软件,服务器/客户机,服务器（Server） 通常是指速度快、容量大的特殊计算机，它是整个网络系统的核心，对客户机进行管理并提

12、供网络服务。 客户机（Client） 是网络中使用共享资源的普通计算机，用户通过客户端软件可以向服务器请求提供各种服务，例如邮件服务、打印服务等。 工作方式 客户机/服务器模式（Client/Server，C/S） 浏览器/服务器模式（Browser/Server，B/S）,31,传输媒体：双绞线,由两根彼此绝缘、相互缠绕成螺旋状的铜线组成。缠绕的目的是减少对外的电磁辐射和外界电磁波对数据传输的干扰。 组网方便，价格最便宜，应用广泛 最大传输率为1000Mbps，传输距离小于100米,屏蔽双绞线,非屏蔽双绞线,STP,UTP,32,光纤的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。 多模光纤：

13、由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。 单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。 光纤的优点是：损耗小、带宽大，且不受电磁干扰等。其缺点是：单向传输、成本高、连接技术比较复杂。光纤是目前和将来最具竞争力的传输媒体。,传输媒体：光纤,33,传输媒体：无线媒体,包括无线频段、红外线、激光等。 目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外线等。,地面微波通信,卫星微波通信,两个地面站之间传送 距离：50 -100 km,使用微波 使用转发器接收和转发,卫星通信,34,功能：将一些计

14、算机连接起来组成一个局域网 性能：各端口共享带宽 集线器的带宽：10M bps 100M bps 1000M bps 每一个端口工作时都是这个带宽 任何时刻，只能有一个端口可发送数据 共享带宽：每一个端口平均拥有带宽W/n W：集线器带宽 n：是端口数量 端口数量：8口、16口和24口等大类 也有非标准端口数,网络互连设备：集线器（Hub）,8口,16口,35,网络互连设备：交换机(Switch),功能：将一些计算机连接起来组成一个局域网 性能：各端口独享带宽 交换机的带宽：10M bps 100M bps 100M bps 1000M bps 10Gbps 10/100M bps 100/1

15、000M bps 10/100/1000M bps 独享带宽：每一个站点拥有相同的带宽W W：交换机带宽 端口数量：8口、12口、16口、24口、48口等 也有非标准端口数,24个端口,36,主要功能： 主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信 路由：找到网络中数据传输最合适的路径,网络互连设备：路由器(Router）,LAN1,PC机,WAN,LAN2,R1,R2,用路由器连接两个LAN,一般说来，通过WAN实现LAN之间的互联，路由器是唯一可行的设备。,6.2.3 局域网关键技术,1. 局域网特点 覆盖范围比较小 数据传输速率高 传输延时小 出错率低等 2. 局域网的关键技术 设备

16、互连的拓扑结构 数据通信的传输媒体 解决信道共享的媒体访问控制方法,38,总线形拓扑结构,网络的拓扑结构,优点：布线简单、节点增删容易、成本较低。 缺点 节点发送信息时要竞用总线，容易引起冲突； 如果节点数过多，则会降低网络的速度； 故障影响大且难以检测和排除。 应用：早期用于以太网，目前已经较少采用。,39,环形拓扑结构,网络的拓扑结构,优点 结构简单、实时性强。 缺点 增删节点操作复杂且会干扰整个网络的正常运行； 故障影响大且难以检测和排除。 应用 早期的令牌环网和FDDI就是采用环型结构，环型拓扑由于其独特的优势（单向传输）主要应用于光纤网中。,40,星形/树形拓扑结构,网络的拓扑结构,

17、优点 结构简单、组网容易、控制相对简单； 故障影响小且容易检测和排除。 缺点 电缆数量大，安装工作量可观； 通信线路利用率低； 中心节点是全网可靠性的瓶颈，如果中心节点出现故障，则整个网络的通信就会瘫痪。 应用：在以太网中得到了非常广泛的应用。,树形是星形的扩展，主要特点是可扩展性好,41,网状拓扑结构,网络的拓扑结构,结构 无规则型结构：点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不完全性，需要有交换节点 全连接结构：点到点全连接，随节点数的增长（N(N-1)/2），建造成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中 优点 系统可靠性高，即：系统不受瓶颈问题和失效问题的影响。 缺点 结构复杂、成本高

18、、网络协议复杂。,42,Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。因此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。,Internet拓扑结构,路由器,工作站,服务器,移动设备,公司 网络,端接系统（PC、服务器、PDA等） 交换/节点设备（路由器、交换机等） 通信链路（光纤、线缆、无线信号等） 因特网服务提供商（ISP）提供网络接入,43,局域网大多是共享的，有的共享传输媒体，有的共享集线器，它们都存在着使用冲突问题，可通过媒体访问控制方法得到解决。媒体访问控

19、制方法就是指将传输媒体的频带有效地分配给网上各站点的方法。 局域网的媒体访问控制方法有很多，最常用的有： 载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）控制方法 先听后发、边听边发、冲突停止、延迟重发 令牌访问（Token Passing）控制方法 类似“击鼓传花”游戏，令牌是能否发送数据的权力象征，只需将网络中令牌设置为只有一个，则杜绝了环路上发生冲突的可能。,媒体访问控制方法,6.2.4常用局域网介绍1. 局域网标准,1980年2月，国际电气电子工程师学会IEEE 成立了专门委员会开发了IEEE802系列局域网标准 局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层 IEEE802为局域网规定的标

20、准只对应OSI参考模型的最低两层,802.3 以太网 CSMA/CD,802.4 令牌总线,802.5 令牌,802.11 无线 局域网,802.2 逻辑链路控制子层,802.1 体系结构与网络互连,2.以太网（IEEE802.3）,以太网是由Xerox Palo Alto Research Center（PARC）于1975年研制成功。以太网有两个标准： DIX Ethernet标准 由Digital、Intel和Xerox联合制定。1980.9推出DIX Ethernet V1，1982年推出DIX Ethernet V2（实际上也是最后的版本）。 IEEE 802.3标准 在DIX Et

21、hernet V2的基础上，IEEE802委员会的802工作组于1983年制定了第一个IEEE以太网标准：IEEE802.3（对帧格式作了很小的一点变动）。 在实际市场中经常使用的是DIX Ethernet V2标准，但基于两个标准的硬件实现可以在同一个LAN内互操作。,以太网的发展过程,第一代：传统以太网 1975年推出，网络速率为10Mbps。 第二代：快速以太网 1995年出现，网络速率为100Mbps。 第三代：千兆以太网（吉比特以太网） 1998年推出，网络速率1000Mbps/1Gbps； 第四代：万兆以太网（10吉比特以太网） 2002年推出，网络速率为10000Mbps/10G

22、bps； 第五代：40/100吉比特以太网 2010年推出，网络速率为40/100Gbps。,以太网组网案例,3.无线局域网（IEEE802.11）,概念 无线LAN（IEEE 802.11协议标准）是局域网与无线通信技术相结合的产物。 特点 优点：具有很好的灵活性，较易组网、配置和维护 缺点：数据传输速率不高 应用 还不能完全脱离有线网络，它只是以太网的扩展和补充，而不是以太网的替代。,无线局域网的主要标准,无线局域网的组网方式,结构化网络组网方式,对等网络组网方式,6.3.1 Internet概况,Internet已经演变成为人类工作和生活方式的大众媒体和工具. Internet2:更大

23、更快 更安全 更及时 更方便 Internet在中国,6.3.2 Internet接入技术,ISP:Internet服务提供商 用户连接到 ISP的方式就是Internet接入技术,例如通过ADSL和有线电视接入,ISP,Internet接入示意图,常见的Internet接入技术,有线接入,无线接入,ADSL接入 有线电视接入 局域网接入 共享上网,GPRS,WLAN,CDMA,1ADSL接入,Internet 交换机,电话交换机,电话网,Internet,分离器,ADSL Modem, 下载速率高 下行速率可达1Mbps8Mbps 上行速率仅为640Kbps1Mbps, 独享带宽, 上网和打

24、电话兼顾,优点：,用户使用： 创建拨号连接 进行拨号,ADSL客户端,PPPoE(Point to Point Protocol over Ethernet) 优点：使ISP能够实现对每个接入用户的控制和计费 具有较高的性价比 应用场合：学生宿舍 家庭用户 用户使用： 创建拨号连接 控制面板-设置-网络和Internet连接-网络连接-创建一个新的连接 进行拨号,2有线电视接入,利用有线电视网接入到Internet, 带宽：对称型 512Kbps2Mbps 非对称型 上传512Kbps10Mbps 下载2Mbps40Mbps, Internet、模拟节目和数字点播兼顾,优点：,有线电视网,In

25、ternet,数字节目,模拟节目,数字电视,模拟电视,机顶盒,Cable Modem,小区用户共享 带宽,缺点：,用户使用：各地不同 通过拨号连接 自动连接,3局域网接入,电脑接入局域网，而局域网连接到Internet,Internet,局域网,客户端的IP： 自动获得IP（动态分配IP） 指定IP（静态IP）,4共享上网,用低端路由器将多台PC组成局域网，接入Internet，共享上网,路由器主要功能： 主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信 路由功能：找到网络中数据传输最合适的路径,网络,网络,网络,网络,网络,网络,网络,计算机网络通过路由器互连起来,5.无线接入,GPRS（G

26、eneral Packet Radio Service，通用信息包交换无线服务） 。 笔记本电脑可以使用GPRS无线上网卡（即PCMCIA或USB接口的GPRS Modem） 开通GPRS业务后的手机也可当作GPRS无线Modem使用 传输速度 40Kbps,CDMA 由中国联通的“掌中宽带”提供 需要CDMA无线上网卡 一般可以实现153Kbps的传输速度,WLAN（无线局域网 WiFi） 部署了无线接入点(AP)的特定场所，如图书馆、机场、商务酒店等 需要无线网卡(一般笔记本都有),63,IP 地址是IP协议提供的一种地址格式，它为Internet上的每一个网络和每一台主机分配一个网络地址

27、，以此来屏蔽物理地址（网卡地址）的差异。是运行TCP/IP协议的唯一标识。,XXX.XXX.XXX.XXX,6（中国教育科研网）,6.3.3 IP地址,64,IP地址类型,允许的网络数量,65,保留IP地址,保留的IP地址段不能在Internet上使用，而只能使用在各个局域网内。为了使使用这些保留地址的计算机能接入Internet，只需要在连接这个网络的路由器上设计网络地址转换，就会自动将内部地址转换为合法的外部网IP地址。,66,DNS采用分层次结构，入网的每台主机都可以有一个类似下面的域名：,主机名.机构名.顶层域名,从左到右，域的范围变大。具有实际含义，比IP地址好

28、记。 Internet上几乎在每一子域都设有域名服务器，服务器中包含有该子域的全体域名和地址信息。Internet每台主机上都有地址转换请求程序，负责域名与IP地址转换。, 中国教育部,域名系统DNS,67,层次型名字的树状结构,4 之 2,68,分为类型名和区域名两类。类型名共14个，区域名用两个字母表示世界各国和地区。,顶级域名,69,可以直接使用中文域名。 中国互联网络信息中心网站：,中国互联网络的域名体系,顶级域名 二级域名,cn 34个行政区域名用两个字符的汉语拼音：bj北京、sh上海 6个类别域名,70,6.3.4 Internet的基本服务,1.WWW浏览 2.文件传输 3.电子邮件,71,World Wide Web简称WWW或Web，也称万维网。它不是普通意义上的物理网络，而是一种信息服务器的集合标准。,网页(Web页)浏览器中所看到的画面,放置Web站点的计算机,HTML文件,1 WWW浏览,Web服务器,72,超链接使信息不仅可按线性方