第4和12章 计算机网络基础与网络应用

第4章计算机网络基础第12章计算机网络应用本章内容计算机网络概述局域网与广域网因特网基础浏览器与信息浏览电子邮件系统的使用第4章计算机网络基础计算机网络的基本概念局域网与广域网Internet的基本知识4.1计算机网络概述4.1.1计算机网络的产生与发展①第一代计算机网络－以主机为中心的计算机网络②第二代计算机网络－以通信子网为中心的计算机网络③第三代计算机网络－标准化的计算机网络④第四代计算机网络－网络互联与高速的计算机网络4.1.2计算机网络的功能与分类计算机网络--将处于不同地理位置，并具有独立计算能力的计算机系统经过传输介质和通信设备相互连接，在网络操作系统和网络通信软件的控制下，实现信息交换、资源共享和协同工作的计算机集合。计算机网络的主要功能计算机网络已成为当今与社会生活关系最密切的信息源，几乎涉及我们生活和工作的各个方面，其最重要的功能如下：1．资源共享资源共享是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心的功能。计算机网络中的资源包括硬件资源、软件资源和数据与信息资源三个方面。2．信息交换——计算机网络最基本的功能。3．分布式处理是指网络系统中的若干台计算机可以互相协作共同完成同一项工作任务，这样可以均衡负荷、合理分配资源，提高数据处理的能力和可靠性。计算机网络系统的基本构成主要由计算机（服务器、小型机、终端）、互联设备和传输介质构成。包括网络操作系统、网络协议和网络应用软件。计算机网络硬件计算机网络软件计算机网络的分类按网络分布范围划分：局域网、城域网和广域网局域网(LocalAreaNetwork，LAN)特征：1．分布在单个办公室、楼宇或校园中，由一个组织所有2．范围较小，分布距离近（通常在10～20km范围内3．单一的传输介质和拓扑结构，大多数采用总线、环形或星型结构，介质使用双绞线、同轴电缆等4．速率一般在10M─1000Mbps左右典型特点：距离短、通信时延小(几十μs)、数据速率高、误码率低(10-8─10-11)城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN)一个城域网通常连接着同一城市的多个局域网，如政府机构、医院、电信业、公司企业、学校等。城域网通常使用高速光纤连接。特征：1．范围扩充到整个城市2．可以是单一网络，如有线电视网；也可由若干个LAN连接而成3．可由一个单个公司拥有，也可由公共服务公司如电话公司来维护4．可传输数据、音频和视频信息，互连局域网等广域网(WideAreaNetwork，WAN)由较远的城域网（或局域网）互联而成，可以连接分布于全世界的所有国家的城市。特征：地理范围分布广，传送距离几十千米到数万千米；信息传送效率比较低，传送误码率较高。按拓扑结构划分把网络中的计算机的通讯设备抽象成一个点，把传输介质抽象成一条线，由点线组成的几何图形13542星形结构树型结构总线结构环形结构网状结构拓扑结构（d）树型（a）总线型（b）环型（c）星型(e)网状型总线形特点：各个节点像直线一样，依着一条主线，依次排列下去，所有节点均接到此主线上。优点扩展方便，利用率高节点较多时，总线负载大缺点星形特点：如星星发光一样，以一个节点为主，向外放射排列。一般家庭局域网属于这个类型。优点扩展方便线路利用率低；中心节点是瓶颈缺点环形特点：各个节点像链子一样呈环型排列。优点扩展性好，线路简单效率低，环线为瓶颈缺点树型结构特点：各个节点像树枝一样由根部一直往叶部发展，一层一层犹如阶梯状。可用于大型企业。……根节点叶子节点网型结构特点：各个节点像蜘蛛网一样互相连接。优点冗余性强，可选路径多组网复杂，成本高缺点按网络的使用性质划分分为公用网和专用网。公用网对所有的人提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它是为全社会所有的人提供服务的网络，如中国电信、网通等属于面向社会公众的网络。专用网为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，这种网络不向拥有者以外的人提供服务，如军队、银行、税务等的专用网络。④按传输介质划分传输介质是指计算机网络中计算机的连接线及连接方式有线网无线网4.1.3计算机网络的体系结构1计算机网络体系结构概述相互连接的计算机进行通信，必须采用相同的信息交换规则。为了简化这些规则的设计，常采用分层模型设计开发网络协议，每一层都完成某些特定的功能。每一层的功能都向它的上层提供服务，并把这种服务如何实现的细节对上层屏蔽。为了正常通信，层中和层间需要约定，我们称这些约定为协议。一般将网络中的各层和协议的集合称为网络体系结构。2网络体系结构与网络协议在网络体系结构的每一个功能层次中，通信双方都遵守许多的约定和规程，这些约定与规程称为协议。OSI/RM网络模型(1)OSI已成为网络体系结构的标准，它将计算机网络自下而上分为7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层和应用层。每一层负责与通信对方对等层实体间的通信。①物理层－完成相邻节点间原始比特流的传输。②数据链路层－负责在不可靠的物理线路上可靠地将数据帧从一个节点传输到另一个节点。③网络层－网络层传输数据的基本单位是分组，主要确定分组从源站到目的站如何选择路径，确保每一个分组在源站到目的站的整个路径是正确的。④传输层－负责端到端的数据传输。⑤会话层－提供在不同机器上的用户建立、维护和终止会话关系的功能。⑥表示层－负责确保各种通信设备间的相互操作，内部数据编码的转换，数据的加密与解密、压缩与还原。⑦应用层－提供各种用户接口支持各类服务。(2)TCP/IP网络模型TCP/IP网络模型有四层结构：①网络接口层②互联网层③传输层④应用层3网络软件网络软件主要分为三类：网络操作系统（Windows服务器版，Linux，Unix等）网络协议软件（TCP/IP,IPX/SPX等网络协议）网络应用软件（网络管理、通讯、行业应用等软件）4.2局域网与广域网4.2.1局域网（LocalAreaNetwork）1.局域网概述是在小型机与微机普及后日益发展起来，是目前应用最广泛的一种重要基础网络。局域网的特征传输速率高支持的传输介质种类多底层协议简单传输质量好，误码率低有规则的拓扑结构2.局域网的组成服务器工作站网络通信设备通信协议3.传输介质传输介质也称为传输媒体或传输媒介，是传输信息的载体，即通信线路。它包括有线传输介质和无线传输介质。双绞线双绞线双绞线是由相互按一定密度绞合在一起的类似于电话线的传输介质，每根线加绝缘层并有色标来标记。目前，双绞线可分为非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP）和屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）。我们平时一般接触比较多的就是UTP线。有线传输介质同轴电缆同轴电缆可分为粗缆和细缆，这种电缆在实际中广泛应用，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。光缆光缆光缆是由许多细如发丝的塑胶或玻璃纤维外加绝缘护套组成，如右图所示，光束在玻璃纤维内传输，防磁防电、传输稳定、质量高，适用于高速网络和骨干网。上述三种传输介质有一个共同的缺点：都需要一根线缆连接计算机，这在很多场合下是不方便的。无线介质则不使用电子或光学导体，而是使用电磁波。无线介质有三种主要类型，即无线电、微波和红外线。电磁波可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方，便于在环境适宜的任何场所使用网络。目前，无线网络的实现已无技术上的障碍，其使用人群也随着便捷的优势和价格的逐步合理而迅速拓展。无线传输介质4.局域网技术以太网令牌环网令牌总线网5.以太局域网的组建4.2.2广域网（WideAreaNetwork)广域网是在一个很大地理范围内建立的计算机通信网，简称WAN。广域网由通信子网与资源子网两个部分组成。4.3因特网基础4.3.1概述1.什么是因特网因特网Internet是一个连接网络的网络。Internet是一个基于TCP/IP协议簇的国际因特网Internet是所用可被访问和利用的信息资源的集合网络用户是Internet必不可少的构成因素，用户使用网络资源，同时也为网络的发展壮大贡献力量2.Internet的起源与发展Internet起源于1969年美国政府支助开发的一个国家计算机网络（nationalcomputernetwork）项目—AdvancedResearchProjectAgencyNetwork（ARPANET）。1983年，ARPANET分裂为民用ARPANET（划归美国国家科学基金会NSF管理）和军用MILNET。1986年，NSF建立自己的基于TCP／IP协议簇的计算机网络NSFNET并逐渐取代ARPANET成为后来Internet的主干网。在随后的几年中，连入NSFNET的网络不断增多，网络带宽也不断增加。20世纪90年代后Internet开始商用，商业机构的介入，极大地丰富了Internet的服务和内容。中国早在1987年就由中国科学院高能物理研究所首先通过X.25租用线实现了国际远程联网，并于1988年实现了与欧洲和北美地区的E‐mail通信。1993年3月，经电信部门的大力配合，开通了由北京高能所到美国Stanford直线加速中心的高速计算机通信专线。1994年5月，高能物理研究所的计算机正式进入了Internet，与此同时，以清华大学为网络中心的中国教育科研网（CERNET）也于1994年6月正式连通Internet。1996年6月，中国最大的Internet互联子网中国公用计算机互联网（CHINANET）正式开通并投入营运。从此，在中国兴起了一种研究、学习和使用Internet的浪潮。4.3.2地址系统TCP／IP协议簇已经成为网络互连中的事实标准，Internet在其发展的初期就选择使用了此协议簇。TCP／IP协议要求为网络中的每一台计算机分配一个全球唯一的标识，以实现它们之间的相互通信，这个标识就是IP地址。1.IP地址什么是IP地址IP地址由两部分组成：网络地址和主机地址。网络地址用来标识主机所在的物理网络，而主机地址是主机在物理网络中的编号。一般任何一台连入因特网的主机都有唯一的IP地址。IP地址：是InternetProtocol（国际互联网协议）的缩写，就是给每一个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范围内唯一的32bit地址。例：某一台主机的IP地址为：11010010010010011000110000000010210.73.140.2IP地址书写格式：将IP地址的32位二进制分成四段，每段8位，中间用小数点隔开，然后将每八位二进制转换成十进制数。IP地址分类与格式为了使IP地址能唯一地确定Internet网络中的所属的网络号和主机，IP地址的设计也采用层次结构的思想，具体而言就是将IP地址分为两部分，其中IP地址的高位部分用于标识网络号（net-id），低位部分用于标识主机号（host-id）。IP地址结构net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16位B类地址C类地址011host-id8位D类地址1110多播地址E类地址保留为今后使用111101IP地址类型第一字节十进制取值范围主要用途A类0～127B类128～191C类192～223D类224～239E类240～255IP地址的分类用于主机数达1600多万台的大型网络适用于中等规模的网络，每个网络所能容纳的计算机数为6万多台适用于小规模的局域网络，每个网络最多只能包含254台计算机组播地址保留试验使用练习IP地址类型第一字节十进制取值范围A类0～127B类128～191C类192～223D类224～239E类240～255请判断下面IP地址属于哪一类（1）121.14.0.32（2）192.168.0.100（3）130.5.5.10解答：（1）A类；提示（2）C类；（3）B类（1）“网上邻居”→“属性”→“连接”→“TCP/IP协议”→“属性”（2）在DOS状态下，运行ipconfig命令