19计算机网络

2020/1/23计算机科学导论1/49第5讲组网与因特网1.计算机网络发展历程2.计算机网络的基本概念3.计算机网络的功能和应用4.网络计算模式5.计算机网络体系结构6.因特网技术2020/1/23计算机科学导论2/49相关课程：计算机网络本课程从应用角度出发，系统介绍计算机网络的概念、基本原理及应用技术。在介绍网络基本概念时主要以OSI/RM模型为主，在介绍网络应用技术时则以TCP/IP协议模型为主。2020/1/23计算机科学导论3/495.1计算机网络的发展历程1、计算机网络的萌芽阶段20世纪50年代初期—20世纪60年代中期。由一台主机和若干个终端组成。终端通过电话网/调制解调器与主机连接。终端主要是键盘和显示器。美国航空公司与IBM公司在20世纪60年代初联合开发的飞机定票系统SAVRE-I。2020/1/23计算机科学导论4/492、计算机网络的发展阶段20世纪60年代中期—20世纪70年代中期。多台主机互连,实现计算机之间的通信。1969年美国国防部建成的ARPAnet实验网。最初只有4个结点，以电话线路为主干网络。70年代后期，网络结点超过60个，主机100多台。Internet就是由ARPAnet发展来的。2020/1/23计算机科学导论5/493、计算机网络的标准化阶段20世纪70年代中期—20世纪80年代末。国际标准化组织制定了统一的网络标准。1977年，开始标准的制定工作。1984年，公布了开放系统互连参考模型（OSI/RM）的正式文件。OSI/RM（OpenSystemInterconnection/ReferenceModel）——开放系统互连参考模型，1983年ISO颁布的网络体系结构标准。从低到高分七层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。各层之间相对独立，第N层向N+1层提供服务。2020/1/23计算机科学导论6/494、计算机网络的快速发展阶段20世纪80年代末—现在。信息高速公路的建设促进了网络的快速发展。提出了新一代互联网研究计划。美国的网络研究的全球环境-GENI（GlobalEnviron-mentforNetworkingInvestigations）欧盟的未来互联网研究和实验-FIRE（FutureInternetResearchandExperimentation）。我国的中国下一代互联网-CNGI（China'sNextGenerationInternet），在2005年底建成一个覆盖全国的IPv6网络。2020/1/23计算机科学导论7/495.2网络基础1、什么是计算机网络自主计算机的互连集合，由通信子网和资源子网两部分构成。资源子网–由互连的主机或提供共享资源的其他设备组成。–提供可供共享的软硬件和信息资源。通信子网–由通信线路和通信设备组成。–负责计算机间的数据传输。2020/1/23计算机科学导论8/492、计算机网络的分类（1)根据覆盖范围分类个人区域网（PersonalAreaNetwork，PAN）一般在100米以内的范围。用于把PDA/手机/数码相机等设备与计算机连接。一般采用无线连接方式。5.2计算机网络的基本概念2020/1/23计算机科学导论9/49局域网（LocalAreaNetwork，LAN）一般在几千米以内，办公室内。城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）一般在几千米到几十千米，在一个城市的范围内。广域网（WideAeraNetwork，WAN）从几十千米到几千千米，可以覆盖一个地区或一个国家，甚至更大的范围。互联网（internet）互连各种网络而形成的网。最有代表性的互联网是Internet（因特网或国际互联网。）2020/1/23计算机科学导论10/492、计算机网络的分类（2）根据拓扑结构分类星形结构连接方式：将一台计算机作为中心，其他计算机都与之相联连接。星形结构的优点：某个工作站点出现故障不会影响其他结点和全网的工作。星形结构的缺点：一旦中心结点出现故障，将导致整个网络瘫痪。2020/1/23计算机科学导论11/49总线结构连接方式：所有计算机通过一条称为总线的通信线路连接起来。任何一个结点发送的数据都会通过总线传送到每一个结点上。总线结构的优点总线结构的缺点总线故障会引起整个网络的瘫痪。同一时刻只能有一个结点发送数据，存在总线的使用权争用。2020/1/23计算机科学导论12/49其他结构：环形结构：所有站点连接在一个封闭的环路中。一个站点发出的数据要通过所有的站点。树形结构：从星形结构演变而来,各结点按一定的层次连接起来。网状结构：每个结点通过多条链路与其他结点相连。数据从一个结点传输到另一个结点有多条路径可选。2020/1/23计算机科学导论13/495.3计算机网络的功能与应用主要功能资源共享硬件资源/软件资源/信息资源。节约成本/方便维护管理/方便用户使用。数据通信接发电子邮件/即时通信。视频会议/网络教育/网上银行。协同工作计算机远程医疗系统/面向对象软件开发环境。2020/1/23计算机科学导论14/49应用示例网格计算（GridComputing）通过互联网把分散在不同地理位置、不同类型的物理与逻辑资源以开放和标准的方式组织起来，通过资源共享和动态协调，来解决不同领域的复杂问题的分布式和并行计算。云计算（CloudComputing）对于单位用户或个人用户来说，把原本在本地计算机完成的数据存储和数据处理工作更多地通过互联网来进行，有专业的网络公司提供数据存储和数据处理平台。2020/1/23计算机科学导论15/495.4网络计算模式1、分时共享模式（计算和资源都共享）多个终端通过分时的方式共享使用主机。早期的终端一般只是键盘/显示器等输入输出设备。2、资源共享模式（资源存储在服务器上）各终端计算机有一定的计算能力（有CPU和内存），但没有硬盘或容量很小。2020/1/23计算机科学导论16/493、客户/服务器模式客户机是一台能独立工作的计算机。服务器是高档微机或专用服务器。把计算任务分成服务器部分和客户机部分，分别由服务器和客户机完成。2020/1/23计算机科学导论17/494、浏览器/服务器模式是一种三层结构的分布式计算模式。客户机只需要一个Web浏览器，用户通过Web页面与系统交互。Web服务器专门处理业务逻辑，它接受来自Web浏览器的访问请求，访问数据库服务器进行相应的逻辑处理，并将结果返回给浏览器。数据库服务器则负责数据的存储、访问和优化。2020/1/23计算机科学导论18/495.5计算机网络体系结构网络体系结构的定义计算机之间相互通信的层次、各层次中的协议和层次之间接口的集合。协议：控制和管理两个实体间数据传输过程的一组规则和约定。主要的网络体系结构OSI/RM开放系统互连参考模型。由国际标准化组织（InternationalStandardOrganization，ISO）提出的一个网络系统互连模型。TCP/IP参考模型。2020/1/23计算机科学导论19/49什么是因特网？因特网（internet)又称国际互联网，即广域网、城域网、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。5.6因特网技术2020/1/23计算机科学导论20/49IP地址和域名IP地址连接在Internet上的每台计算机都必须有一个唯一的IP地址。IP地址由两部分组成：网络标识和主机标识。网络标识确定主机所在的物理网络。主机标识确定某一物理网络上的一台主机。2020/1/23计算机科学导论21/50每个IP地址是一个32位的二进制数，可以表示为用小数点分开的的4个10进制整数。10100110011011110001100100101001是一个有效的IP地址，可以表示成166.111.25.41。IP地址有3种常用格式A类地址：用于特大规模网络。B类地址：用于较大规模网络。C类地址：用于较小规模网络。0NetidHostid10NetidHostid110NetidHostid7bit24bit14bit16bit21bit8bitB类地址A类地址C类地址2020/1/23计算机科学导论22/50域名字符串形式的计算机名，便于记忆。域名的层次结构主机名.组织名.组织类型名.国家或地区名。cs.hbu.edu.cn就是一个域名。域名系统将域名翻译成IP地址。域名服务器用于存放域名及对应的IP地址。计算机科学导论23/50因特网服务网民常用服务（CNNIC2009年1月发布）中国互联网络信息中心（ChinaInternetNetworkInformationCenter，简称CNNIC）网络音乐83.7%网络新闻78.5%即时通信75.3%搜索引擎68.0%网络视频67.7%网络游戏62.8%电子邮件56.8%拥有博客54.3%论坛/BBS30.7%网络购物24.8%网上银行19.3%网络求职18.6%网上教育16.5%2020/1/23计算机科学导论24/50万维网的缩写，中文名称为万维网。提供了包括文本/声音/图像/动画在内的丰富的信息。Web网页是由超文本标记语言HTML编写的。浏览器是查看信息的有效工具。网络新闻是信息的重要组成部分。htmlbodyh1MyFirstHeading/h1pMyfirstparagraph./p/body/html2020/1/23计算机科学导论25/50搜索引擎与信息检索搜索引擎是找到用户所需信息的有效工具。谷歌（）百度（）搜狗（）利用搜索引擎可以方便的搜索出网页、图片、新闻、软件、MP3、Flash动画等诸多信息。2020/1/23计算机科学导论26/50电子邮件（E-Mail）使用电子邮件的前提是拥有自己的电子信箱，即E-mail地址，实际上就是在邮件服务器上申请一块用于存储邮件的存储空间。电子邮件地址的典型格式为：username@mailserver。mailserver代表邮件服务器的域名。username代表用户名。[e-mail]就是一电子邮件地址。电子邮件是Internet上应用最为广泛的功能之一。2020/1/23计算机科学导论27/50博客博客（Blogger）就是写Blog（网络日记）的人。通过在网络上发表文章（帖子）来表达个人的思想和观点。文件传输-FTP无论两台计算机相距多远，只要它们都连入Internet并且都支持FTP协议，就可以进行文件的传输。FTP可以传送各种类型的文件文本文件/二进制文件图像文件/视频文件/音频文件一般的FTP服务器都支持匿名登录，此时只能下载文件。2020/1/23计算机科学导论28/50电子商务与电子政务电子商务的基本含义是利用Internet进行商务活动。电子商务的主要模式B2B：企业与企业之间进行网上交易，china.alibaba.comB2C：企业与消费者之间进行网上交易，C2C：消费者与消费者之间进行网上交易，电子政务是指政府机构在其管理和服务职能中运用现代信息技术，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式。2020/1/23计算机科学导论29/50远程登录在远程登录协议Telnet的支持下，用户的计算机通过Internet暂时成为远程计算机的终端。实现远程登录后，用户的键盘和显示器就好像与远程计算机直接相连一样，可以直接使用远程计算机上对外开放的资源。一些大图书馆就曾利用远程