第6章计算机网络基础及其应用.

大学计算机基础与应用教程主编谢兵、刘远军第6章计算机网络基础及其应用•6.1计算机网络概述•6.2传输介质与网络设备•6.3Internet概述•6.4IP地址和域名系统•6.5Internet接入•6.6Internet基本服务功能•6.7电子商务基础•6.8电子政务基础6.1计算机网络概述•6.1.1计算机网络的概念及其形成发展•6.1.2计算机网络的功能与应用•6.1.3计算机网络的分类•6.1.4计算机网络的体系结构•6.1.5数据通信基础知识6.1.1计算机网络的概念及其形成发展•1.计算机网络的概念•一群具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒介被互联起来，在通信软件的支持下，实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统，称之为计算机网络，连接在网络中的计算机、外部设备、通信控制设备等称为网络结点。6.1.1计算机网络的概念及其形成发展•2.计算机网络的发展史•计算机网络源于计算机与通信技术的结合，始于20世纪50年代，其发展主要经历了4个阶段。–（1）“主机—终端”网络–（2）初期计算机网络阶段–（3）开放式的标准化计算机网络–（4）综合性智能化宽带高速网络6.1.2计算机网络的功能与应用•1．数据通信•数据通信是计算机网络最基本的功能，该功能使地理位置分散的企业单位和业务部分呆通过计算机网络连接在一起，进行集中控制和管理，也可以通过计算机网络传送电子邮件、发布新闻和进行电子数据交换，极大地提高了工作效率。6.1.2计算机网络的功能与应用•2．资源共享•资源共享功能是组建计算机网络的目标之一，资源指的是网络中所有的软件、硬件和数据。共享指的是网络中的用户都能够部分或全部地使用这些资源。6.1.2计算机网络的功能与应用•3.提高系统的可靠性和可用性•提高系统的可靠性是指在计算机网络系统中，应通过结构化和模块化分析、加工来将大的、复杂的任务分别交给几台计算机处理，使用多台计算机提供冗余，以使其可靠性大大提高。提高可用性是指当网络中的某台计算机负担过重时，网络可将新的任务转交给网络中空闲的计算机完成，这样均衡各台计算机的负载，提高了每台计算机的工作效率。6.1.2计算机网络的功能与应用•4.综合信息服务功能•计算机网络支持文字、图像、声音、视频信息的采集、存储和处理。视频点播、网络游戏、网络学校、网上购物、网上电视直播、网上医院、电子商务正逐步走进大众的生活、学习和工作当中。6.1.3计算机网络的分类•1.按地理范围分类•（1）局域网–局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是在一个较小的范围（一个办公室、一幢楼、一家工厂等）内，利用通讯线路将众多计算机（一般为微机）及外设连接起来，达到数据通讯和资源共享目的的网络，也是因特网的重要组成部分，应用最广泛的局域网是以太网。6.1.3计算机网络的分类•与广域网相比，局域网具有以下特点：–①较小的地域范围，仅用于办公室、机关、工厂、学校等内部联网，其范围没有严格的定义，但一般认为距离为0.1~2.5km。–②高传输速率，低误差率。传输局域网的传输速率为10～100Mb/S，新型局域网的传输速率达到数百Mb/S甚至更高局域网传输速率一般为10-8~10-11之间。–③局域网通常由一个单位自行建立，由其内部控制管理和使用。局域网一般采用双绞线、光纤等建立单位内部专用线路，而广域网则较多租用公用线路，如公用电话线、DDN、ADSL等。6.1.3计算机网络的分类•（2）城域网–城域网（MetropolitanAreaNetwork,MAN）是在一个城市范围内建立的计算机通信网，传输距离一般在150km之内，传输媒介主要采用光缆，传输速率在100Mb/S以上。所有联网设备均通过专用连接装置与媒介相连，但对媒介访问控制在实现方法上与LAN不同。当前，城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库，以及LAN等互相联接起来。6.1.3计算机网络的分类•（3）广域网–广域网（WideAreaNetwork,WAN）又称远程网。广域网一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联，地理范围通常为几十千米到几千千米，广域网的通信子网主要使用分组交换技术，由于广域网常常借用传统的公共传输网（如电话网）进行通信，这就使广域网的数据传输率比局域网系统慢，传输误码率也较高。随着新的光纤标准和能够提供更宽带宽、更快传输率的全球光纤通信网络的引入，广域网的速度也将大大提高。6.1.3计算机网络的分类•互联网（Internet）又称为英特网，是一个基于TCP/IP协议的，由各种不同类型和规模的且能够独立运行和管理的计算机网络组成的世界范围的开放系统互连网络。6.1.3计算机网络的分类•2.按计算机网络的拓扑结构来分类•（1）总线拓扑结构–总线拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的结点都通过相应的硬件接口直接连接到通信介质，而且能被所有其他的结点接受。6.1.3计算机网络的分类–总线拓扑结构的优点是布线容易，电缆用量小。缺点是总线的传输距离有限，通信范围受到限制；故障诊断和隔离困难。以太网等常采用总线拓扑结构。6.1.3计算机网络的分类•（2）星状拓扑结构–星状拓扑结构以一台计算机为中心，把若干外围的结点机连接而成，整个网络由中心结点实现交换和控制功能。–星状拓扑结构的优点是结构简单，可靠性高。缺点是扩展困难、安装费用高。6.1.3计算机网络的分类•（3）环状拓扑结构–环状拓扑结构是一个像环一样的闭合链路，在链路上有许多中继器和通过中继器连接到链路上的结点，单条环路只能进行单向通信。–环状拓扑结构的优点是电缆长度短，适用于光纤。缺点是可靠性差。6.1.3计算机网络的分类•（4）树状拓扑结构–树状拓扑结构是一种分级结构，结点按层次进行连接。在树形拓扑结构中，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻或同层之间结点一般不进行数据交换。–树状结构的优点是易于扩展，故障隔离容易。缺点是各个结点对根的依赖性太大。6.1.3计算机网络的分类•（5）网状拓扑结构–网状结构的控制功能分散在网络的各个结点上，网上的每个结点都有几条路径与网络相联。–网状拓扑结构的优点是可靠性高，即使一条线路出故障，通过迂回线路，网络仍能正常工作，资源共享方便，网络响应时间短。缺点是由于结点与多个结点连接，故结点的路由选择和流量控制难度大，管理软件复杂；硬件成本高。6.1.3计算机网络的分类•3.按数据交换技术划分•（1）线路交换–使用线路交换(circuitswitching)的通信方式，就是在数据传送开始之前，通信的双方先建立一条专用的通信线路，如电话系统；在线路释放以前，该通路将由通信的双方用户完全占有。线路交换方式的通信包括线路建立、数据传送和线路拆除三种状态。–线路交换最适合于较轻的和间歇式负载，对于两个节点间很重的和持续的负载来说，使用租用的线路交换最合算。局域网中广泛采用线路交换技术。6.1.3计算机网络的分类•（2）报文交换–报文交换(messageswitching)中，通信的双方节点间不需要建立一条专用的通信线路。报文从源节点传送到目的节点采用存储转发的方式，在传送报文时，同时只占用一段通道。在交换节点中需要缓冲存储，这种方式不能满足实时通信的要求。–报文交换中报文采用存储转发，不能满足实时通信要求，局域网中不采用。6.1.3计算机网络的分类•（3）分组交换–分组交换(packetswitching)结合了线路交换和报文交换的优点。交换方式和报文交换方式类似，但报文被分组传送，并规定了最大的分组长度。在数据报分组交换中目的地需要重新组装报文。分组交换分为数据报和虚电路两种。分组交换技术是在数据通信网络中最广泛使用的一种交换技术。–当需交换数据的量较大时，使用分组交换可提高线路利用率。现有的公共数据交换网都采用分组交换技术，X.25协议就是由CCITT制定的分组交换协议。6.1.3计算机网络的分类•4.按网络的服务方式分类•（1）客户机/服务器模式–客户机/服务器模式（client/server,C/S）模式中，通过充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来实现，降低了系统的通信开销。目前，流行的趋势是使客户端更瘦，服务器端更胖。6.1.3计算机网络的分类•（2）浏览器/服务器模式–浏览器/服务器模式（browser/server,B/S）模式是随着因特网技术的发展而发兴起的，对C/S模式的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作界面是通过浏览器来展现的，极少部分事务逻辑在浏览器端实现，但是主要事务逻辑在服务器端实现。6.1.3计算机网络的分类•（3）对等网–对等网（peertopeer）是指系统内每台计算机的“地位”是平等的，允许每台计算机共享其他计算机内部的信息资源和硬件资源。6.1.4计算机网络的体系结构•1．网络协议组成•一个网络协议至少要包含三个要素：–语法数据与控制信息的结构或格式（即“怎么讲”）；–语义控制信息的含义，需要做出的动作及响应（即“讲什么”）；–时序规定了各种操作的执行顺序。6.1.4计算机网络的体系结构•2．网络系统的体系结构–（1）应用层：是OSI的最高层，也是用户访问网络的接口层，是直接面向用户的。在OSI环境下，应用层为用户提供各种网络服务，例如电子邮件、文件传输、远程登录等。–（2）表示层：负责处理不同的数据表示上的差异及其相互转换，如ASCII码与UNICODE码之间的转换，不同格式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换以及数据加密、解密等。6.1.4计算机网络的体系结构–（3）会话层：负责建立、管理、拆除进程之间的通信连接，“进程”是指如电子邮件、文件传输等一次独立的程序执行。–（4）传输层：提供端到端的通信，它从会话层接收数据，进行适当处理之后传送到网络层。在网络另一端的传输层从网络层接收对方传来的数据，进行逆向处理后提交给会话层。6.1.4计算机网络的体系结构–（5）网络层：负责提供连接和路由选择，包括处理输出报文分组的地址，解码输入报文分组的地址和维护路由信息，以及对网络变化做出适当的响应。–（6）数据链路层：提供相邻网络结点间的可靠通信。传输以帧为单位的数据包，向网络层提供正确无误的信息包的发送和接收服务。–（7）物理层：通过物理介质传送和接收原始的二进制位流。6.1.4计算机网络的体系结构6.1.4计算机网络的体系结构•3．TCP／IP协议簇•在诸多网络互连协议中，TCP/IP（transmissioncontrolprotocol/internetprotocol，传输控制协议/网际协议）是一个使用非常普遍的网络互连标准协议。包括了TCP、IP、UDP、ICMP、RIP、FTP、ARP等许多协议，它们共同组成了TCP/IP协议簇。6.1.4计算机网络的体系结构•TCP／IP协议和开放系统互连参考模型一样，是一个抽象的分层模型，是一个4层协议系统，包括应用层（applicationlayer）、传输层（transportlayer）、IP层（也称网际层：internetlayer）、和网络接口层（networkinterfacelayer）。6.1.4计算机网络的体系结构6.1.4计算机网络的体系结构•TCP/IP协议具有如下特点：–（1）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。–（2）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中。–（3）统一的网络地址分配方案，使得网络中的每台主机在网络中都具有唯一的地址。–（4）标准化的高层协议（FTP\HTTP\SMTP等），可以提供多种可靠的用户服务。6.1.5数据通信基础知识•1.数据、信息、信号的概念•数据是指能由计算机处理的且具有一定意义的物理符号。•信息是数据的内容和解释。•信号是数据的电磁或电子编码。信号分为模拟信号和数字信号。模拟信号是连续变化的电磁波，可以按照不同频率在各种载体上传输。数字信号是一系列的电脉冲，直接用二种电平表示二进制的0和1。6.1.5数据通信基础知识•2.数据的传送•模拟数据用