第3章 计算机网络-通信及相关技术(xu)

电子商务概论许智超[e-mail]第3章计算机网络、通信及相关技术第一节互联网技术及应用第二节计算机网络技术第三节电子商务网站建设相关技术第四节移动通信与无线通信技术第一节互联网技术及应用一、互联网概念二、互联网的发展三、互联网网络结构及协议四、互联网的基本应用一、互联网概念互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送邮件、共同完成一项工作、共同娱乐。网络的网络，将各种各样的网络联在一起，而不论网络规模的大小、主机数量的多少、地理位置的异同。二、互联网的发展•互联网始于1969年，是美军在ARPA（阿帕网，美国国防部研究计划署）制定的协定下将美国西南部的大学UCLA(加利福尼亚大学洛杉矶分校)、StanfordResearchInstitute(史坦福大学研究学院)、UCSB(加利福尼亚大学)和UniversityofUtah(犹他州大学)的四台主要的计算机连接起来。这个协定由剑桥大学的BBN和MA执行，在1969年12月开始联机。•到1970年6月，MIT(麻省理工学院)、Harvard(哈佛大学)、BBN和SystemsDevelopmentCorpinSantaMonica(加州圣达莫尼卡系统发展公司)加入进来。到1972年1月，Stanford(史坦福大学)、MIT’sLincolnLabs(麻省理工学院的林肯实验室)、Carnegie-Mellon(卡内基梅隆大学)和Case-WesternReserveU加入进来。•紧接着的几个月内NASA/Ames(国家航空和宇宙航行局)、Mitre、Burroughs、RAND(兰德公司)和theUofIllinois(伊利诺利州大学)也加入进来。•1983年，美国国防部将阿帕网分为军网和民网，渐渐扩大为今天的互联网。之后有越来越多的公司加入。二、互联网的发展•互联网最初设计是为了能提供一个通讯网络，即使一些地点被核武器摧毁也能正常工作。如果大部分的直接通道不通，路由器就会指引通信信息经由中间路由器在网络中传播。•由于TCP/IP体系结构的发展，互联网在七十年代迅速发展起来，这个体系结构最初是有BobKahn(鲍勃.卡恩)在BBN提出来的，然后由史坦福大学的Kahn(卡恩)和VintCerf(温特.瑟夫)和整个七十年代的其他人进一步发展完善。八十年代，DefenseDepartment(美国国防部)采用了这个结构，到1983年，整个世界普遍采用了这个体系结构。•1978年，UUCP(UNIX和UNIX拷贝协议)在贝尔实验室被提出来。1979年，在UUCP的基础上新闻组网络系统发展起来。新闻组（集中某一主题的讨论组）紧跟着发展起来，它为在全世界范围内交换信息提供了一个新的方法。然而，新闻组并不认为是互联网的一部分，因为它并不共享TCP/IP协议，它连接着遍布世界的UNIX系统，并且很多互联网站点都充分地利用新闻组。新闻组是网络世界发展中的非常重大的一部分。•同样地，BITNET（一种连接世界教育单位的计算机网络）连接到世界教育组织的IBM的大型机上，同时，1981年开始提供邮件服务。Listserv软件和后来的其他软件被开发出来用于服务这个网络。网关被开发出来用于BITNET和互联网的连接，同时提供电子邮件传递和邮件讨论列表。这些listserv和其他的邮件讨论列表形成了互联网发展中的又一个重要部分。•第一个检索互联网的成就是在1989年发明出来，是由PeterDeutsch和他的全体成员在Montreal的McFillUniversity创造的，他们为FTP站点建立了一个档案，后来命名为Archie。这个软件能周期性地到达所有开放的文件下载站点，列出他们的文件并且建立一个可以检索的软件索引。检索Archie命令是UNIX命令，所以只有利用UNIX知识才能充分利用他的性能。•大约在同一时期，BrewsterKahle，当时是在ThinkingMachines(智能计算机)发明了WAIS（广域网信息服务），能够检索一个数据库下所有文件和允许文件检索。根据复杂程度和性能情况不同有很多版本，但最简单的可以让网上的任何人可以利用。•1991年，第一个连接互联网的友好接口在Minnesota大学开发出来。当时学校只是想开发一个简单的菜单系统可以通过局域网访问学校校园网上的文件和信息。客户-服务器体系结构的倡导者们很快作了一个先进的示范系统，这个示范系统叫做Gopher。这个Gopher被证明是非常好用的，之后的几年里全世界范围内出现10000多个Gopher。•1989年，在普及互联网应用的历史上又一个重大的事件发生了。TimBerners和其他在欧洲粒子物理实验室的人----这些人在欧洲粒子物理研究所非常出名，提出了一个分类互联网信息的协议。这个协议，1991年后称为WorldWideWeb，基于超文本协议――在一个文字中嵌入另一段文字的-连接的系统，当你阅读这些页面的时候，你可以随时用他们选择一段文字链接。中国互联网发展1987北大钱天白向德国发出第1封电子邮件--当时中国还未加入互联网1989中国开始建设互联网---5年目标---国家级四大骨干网络联网1991在中美高能物理年会上，美方提出把中国纳入互联网络的合作计划1994中国第一个全国性TCP/IP互联网---CERNET示范网工程建成,并于同年先后建成1994中国教育与科研计算机网中国科学技术网中国金桥信息网中国公用计算机互联网1994中国终于获准加入互联网并在同年5月完成全部中国联网工作1995张树新创立首家互联网服务供应商--瀛海威--老百姓进入互联网1998CERNET研究者在中国首次搭建IPV6试验床2000中国三大门户网站搜狐、新浪、网易在美国纳斯达克挂牌上市2001下一代互联网地区试验网在北京建成验收2002第二季度，搜狐率先宣布盈利，宣布互联网的春天已经来临2003下一代互联网示范工程CNGI项目开始实施三、互联网网络结构及协议（一）网络结构最底层为校园网和企业网中间层是地区网最上面全国骨干网（二）地址结构唯一通用的地址格式IP地址：二进制、32比特、四个字节、字节间“.”ABCDE类地址：网络规模大小和主机数量多少域名地址：字符型地址域名系统：分层的名字管理查询系统，第一级国家、地区或网络性质；第二、三级子域；第四级主机四、互联网的基本应用电子邮件万维网搜索引擎博客实时通讯宽带电影网络电视网络游戏第二节计算机网络技术一、协议层次模型二、IPv6协议三、高层协议一、协议层次模型•网络的分层体系结构•TCP/IP系统分层模型网络的分层体系结构•计算机网络体系结构是现代计算机网络的核心。•最早是由IBM公司在1974年提出的,名为SNA分层体系结构的由来•由于网络系统复杂，为了便于理解和实现网络的功能，把网络分为多个层次，每层都有特定的功能。种植户-收购商-加工商-销售商-用户N层是N-1层的用户，又是N+1层的服务提供者层次结构的好处•每一层实现一种相对独立的功能。每一层的功能相对简单并且容易实现和维护。•上层不必知道下层功能是如何实现的，只要知道下层通过层间接口提供什么样的服务，及向上一层提供什么样的服务即可。•如果某一层发生了改变，只要接口服务关系不变，其他各层都不会受影响。•就像我们说话用某种语言一样，在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢？网络协议•网络协议的定义：为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。•包含三个要素：语义、语法、定时（时序）语法是数据和控制信息的结构和格式；（怎么做）语义是控制信息的含义；（做什么）定时是指双方相互应答的次序。（何时做）计算机网络体系结构•计算机网络个层次的模型及其协议的集合。•它是一个抽象的概念，定义了网络及其部件所应实现的功能。注意：具体这种功能通过什么软件或硬件实现，不是它的职责所在。计算机网络的层次结构一般采用垂直分层模型来表示。•层次结构的要点：1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信（通常也是虚通信）来实现的。层次结构划分的原则：1)每层的功能应是明确的，并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响。2)层间接口必须清晰，跨越接口的信息量应尽可能少。3)层数应适中。若层数太少，则造成每一层的协议太复杂；若层数太多，则体系结构过于复杂，使描述和实现各层功能变得困难。OSI/RM开放系统互连参考模型•开放系统互连(OpenSystemInterconnection)基本参考模型是由国际标准化组织(ISO)制定的标准化开放式计算机网络层次结构模型，又称ISO‘sOSI参考模型。•“开放”这个词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行互连.•OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象.OSI的体系结构定义了一个七层模型OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。注意：OSI仍然是一个抽象概念，而不是一个网络实体。OSI的结构数据的实际传递过程各层功能•物理层----定义了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的和规程的特性，其作用是使原始的数据比特流能在物理媒体上传输。•数据链路层----比特流被组织成数据链路协议数据单元(通常称为帧)，数据链路层的主要作用是通过校验、确认和反馈重发等手段，将不可靠的物理链路改造成对网络层来说无差错的数据链路。数据链路层还要协调收发双方的数据传输速率，即进行流量控制，以防止接收方因来不及处理发送方来的高速数据而导致缓冲器溢出及线路阻塞。•网络层----数据以网络协议数据单元(分组)为单位进行传输。网络层主要解决如何使数据分组跨越通信子网从源传送到目的地，即通信子网中进行路由选择。另外，为避免网络阻塞，需要对流入的分组数量进行控制。当分组要跨越多个通信子网才能到达目的地时，还要解决网际互连的问题。•(4)运输层----是第一个端--端，也即主机--主机的层次。运输层提供的端到端的透明数据运输服务，使高层用户不必关心通信子网的存在，由此用统一的运输原语书写的高层软件便可运行于任何通信子网上。运输层还要处理端到端的差错控制和流量控制问题。•(5)会话层----是进程--进程的层次，其主要功能是组织和同步不同的主机上各种进程间的通信(也称为对话)。会话层负责在两个会话层实体之间进行对话连接的建立和拆除。控制某一方何时有权发送数据。会话层还提供在数据流中插入同步点的机制，使得数据传输因网络故障而中断后，可以不必从头开始而仅重传最近一个同步点以后的数据。•(6)表示层----为上层用户提供共同的数据或信息的语法表示变换。为了让采用不同编码方法的计算机在通信中能相互理解数据的内容。数据压缩和加密也是表示层可提供的表示变换功能。•(7)应用层是开放系统互连环境的最高层。不同的应用层为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。网络环境下不同主机间的文件传送访问和管理(FTAM)、传送标准电子邮件的文电处理系统(MHS)、使不同类型的终端和主机通过网络交互访问的虚拟终端(VT)协议等都属于应用层的范畴。（可以理解为人的活动，发送邮件，文件传输等）TCP/IP系统分层模型TCP/IP标准•TCP（TransmissionControlProtocol）传输控制协议•IP（InternetProtocol）互联网络协议•TCP/IP由网络接口层、网际网层、传输层和应用层组成。二、IP