计算机网络及其应用 计算机导论详解 计算机经典

第8章计算机网络及其应用8.1计算机网络的产生与发展8.2计算机网络的定义8.3计算机网络的功能与应用8.4计算机网络的基本组成8.5计算机网络的拓扑结构8.6计算机网络的分类8.7IP地址8.8域名8.9Internet服务8.10数据传输方式8.1计算机网络的产生与发展•第一阶段：20世纪50年代数据通信技术的研究与发展•第二阶段：20世纪60年代ARPAnet与分组交换技术的研究与发展•第三阶段：20世纪70年代网络体系结构与协议标准化的研究•第四阶段：20世纪90年代Internet技术的广泛应用（1）第一代网络——面向终端的计算机通信网20世纪50年代中期到60年代中期举例：1963年美国空军半自动化地面防空系统SAGE）实质：以单处理机为中心的联机终端网络（2）第二代计算机网络——以资源共享为目的的计算机互联20世纪60年代中期到70年代中期注意：•典型的研究成果是由美国国防部高级计划研究局研制的ARPAnet•ARPAnet的主要贡献：1.提出了资源子网、通信子网的两极网络结构,区分了数据处理和数据传输2.研究了报文分组交换的数据交换方法3.采用了分层次结构的网络体系结构模型和协议体系图第二代计算机网络(3).第三代计算机网络——实现国际标准化20世纪70年代中期到80注意：a.70年代中期,各大计算机公司提出多种网络体系结构和协议集,造成网络不兼容。b.1983年，国际标准化组织ISO公布了“开放系统互连参考模型”，通常称它为OSI参考模型，OSI已被国际社会广泛地认可,对统一网络体系结构和协议起到了积极的作用。ISO:InternationalOrganizationforStandardizationOSI:OpenSystemInterconnectionc.目前Internet采用的是TCP/IP参考模型OSI参考模型结构图TCP/IP参考模型与OSI参考模型的对应关系应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层OSI参考模型TCP/IP参考模型传输层互联层主机―网络层(4).第四代计算机网络——Internet飞速发展20世纪90年代至今Internet的飞速发展和广泛应用使计算机网络进入了一个崭新的阶段。它深入政府部门、金融、商业、企业、公司、教育部门和家庭等方方面面。图8-4现代计算机网络结构示意图局域网与广域网、广域网与广域网通过路由器相连8.2计算机网络的定义•计算机网络:以能够相互共享资源的方式互联起来的自治计算机系统的集合。----资源共享观点的定义计算机网络定义解析•网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享•互联:计算机之间能够相互交换信息•互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”1.8.3计算机网络的功能与应用2.通信:E-mail、OICQ等3.综合信息服务:Internet的均衡负荷和分布式管理:网络计算5.对分散对象的实时集中控制和管理计算机网络的功能:1.在科研和教育中的应用2.在企事业单位中的应用3.在商业上的应用4.在通信与娱乐上的应用计算机网络的应用:8.4计算机网络的基本组成1.计算机系统2.通信线路3.通信设备4.通信协议5.网络应用软件1.计算机系统计算机系统是网络的基本模块，是被连接的对象。它的主要作用是负责数据信息的收集、处理、存储、传播和提供共享资源。2.通信线路:传输介质及其介质连接部件传输介质•双绞线•同轴电缆•光纤•无线与卫星通信信道(1)双绞线：适合短距离传输•传输信号类型:模拟信号、数字信号•各个线对螺旋排列，是为了使线对之间电磁干扰最小铜线绝缘层外屏蔽层外部保护层（a）屏蔽双绞线铜线绝缘层外部保护层（b）非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线和RJ-45连接器屏蔽双绞线双绞线线序RJ-45接口:双绞线通过RJ-45接口与主机的网卡相连,应用于以太网中(2)同轴电缆粗同轴电缆:直径1cm,最大传输距离500m细同轴电缆:直径0.5cm,最大传输距离200mBNC接口•应用于用细同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中AUI接口•应用于以粗同轴电缆为传输介质的以太网或令牌网中(3)光纤电缆：光纤芯包层外部保护层(a)保护层包层光纤芯(b)光纤：能够传导光线的介质，通过内部的全反射传输一束经过编码的信号光。特点：高抗干扰性，高数据传输率，低误码率，安全保密性好。(4)无线与卫星通信技术目前以无线方式进行通信的主要有：无线（radio）微波（microwave）红外（infrared）可见光（visiblelight）卫星通信卫星地球表面卫星发送多点接收多点接收3.通信设备通信设备指连接网络需要的设备，包括调制解调器（modem）、集线器（hub）、交换机（switch）、路由器（router）等其他通信设备。调制解调器（modem）•作用：进行数字与模拟信号的相互转换，使得数字计算机能够通过模拟电话线进行通信•常用ADSL调制解调器介绍：1.分离器2.调制解调器ADSL调制解调器集线器交换机路由器TCP/IP协议是目前Internet采用的协议，被公认为当前的工业标准。4.通信协议5.网络应用软件8.5计算机网络的拓扑构型8.5.1计算机网络拓扑•计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系，反映出网络中各实体间的结构关系;(如下图)•拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑图举例路由器8.5.2几种常见的计算机网络拓扑结构•星型结构•树型结构•总线型结构•环型结构•网状结构1.星型拓扑工作方式：各从节点间不能直接通信，从节点的通信必须经过转接中心S。优点：建网容易，易控制；缺点：S易成为瓶颈，可靠性差星型拓扑•两类转接中心S1.转接中心S仅起从节点连通的作用（比如蓝牙网络）2.转接中心S是一个很强的计算机，有转接和数据处理的双重功能，可按存储转发方式工作。转接中心S也可成为各从节点共享的资源。2.树型拓扑工作方式：底层处理繁琐重复、专门化的功能;高层具备更通用的功能，协调控制系统特点：扩展性强、可靠性差3.总线型拓扑:采用一条单根的通信线路（总线）作为公共的传输通道,多台主机共享通道Hub总线型主要特点:(1)结构简单灵活，易于扩展，易于安装，费用低。(2)网络响应速度快，负荷重时性能迅速下降.(3)信道共享：争用\令牌4.环形拓扑工作方式：1.数据在环中沿一个方向传递，每个节点转发所经过的信息.2.可用令牌控制发送数据的机器。特点:1.2.可扩充性差;可靠性差。5.网状拓扑网状结构是指将各网络结点与通信线路连接成不规则的形状，每个结点至少与其他两个结点相连.Internet1）2）可以选择最佳路径，提高网络性能，但路径选择复杂。8.6计算机网络的分类按地域范围可分为局域网、城域网和广域网三类。按拓扑结构可分为总线、星状、环状、网状网等。按网络传输技术可分为广播式网络、点-点式网络两类。（1）局域网（LocalAreaNetwork，LAN）①覆盖的地理区域比较小，仅工作在有限的地理区域内（0.1～20km②传输速率高，为1Mbps～10Gbps，误码率低。③拓扑结构简单，常用的拓扑结构有总线型、星④（2）广域网（WideAreaNetwork，WAN）广域网的主要特点如下①覆盖的地理区域较大，可跨越市、地区、省、②③传输速率较低。随着广域网技术的发展，广域④（3）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）是一种大型的LAN，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米，也就是说，城域8.7IP地址1.为什么需要IP地址?大型的互连网络中需要一个全局的地址系统，能够给每一台主机分配一个全局惟一的地址.223.1.1.1223.1.1.2223.1.1.3223.1.1.4223.1.2.9223.1.2.2223.1.2.1223.1.3.2223.1.3.1223.1.3.272.IP地址的结构•IP地址共32位二进制数，采用点分十进制，用x.x.x.x的格式来表示，每个x为8位，每个x的值为0～25510111101.11100010.10101101.10001010189.226.173.138•IP地址由网络号与主机号两部分组成。网络号主机号IP地址确定主机所在的物理网络。需要向管理机构申请。确定该物理网络下的一台主机。使用机构自行支配141.14.2.20下：ip地址的分类同一个网络中的主机网络号相同3.IP地址分类•A类地址：网络标识占8位，其中第一位固定为0主机标识占24位。•B类地址：网络标识占16位，其中前两位固定为10；主机标识占16位。•C类地址：网络标识占24位，其中前三位固定为110；主机标识占8位。•D类地址：组播地址，IP地址前四位固定为1110•E类地址：保留地址，IP地址前五位固定为11110ABCDEA类地址：网络标识占8位，主机标识占24位；IP地址范围从0.0.0.0到127.255.255.255；按照编址方案，除去网络号各位全为0和全为1两种情况，共有126个可用的A类网络；每个A类网络中，除去主机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有224-2个，即一个A类网络可以容纳224-2个主机。B类地址：网络标识占16位，主机标识占16位IP地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255；按照编址方案，共有214(16384)个可用的B类网络；每个B类网络中，除去主机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有216-2(65534)个，即一个B类网络可以容纳65534个主机。C类地址：网络标识占24位，主机标识占8位；IP地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255；按照编址方案，共有221(约200万)个可用的C类网络；每个C类网络中，除去主机标识各位全为0和全为1两种情况，可用的IP地址有254个，即一个C类网络可以容纳254个主机。子网问题8.8域名•与互联网IP地址相对应的一串容易记忆的字符型地址•由若干个从a到z的26个拉丁字母及1到0的10个阿拉伯数字及“一”、“.”符号构成并按一定的层次和逻辑排列•每个连入Internet的主机都具有唯一的域名标识;树状结构命名可以保证命名唯一性.•主机域名的一般格式为主机域名四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名intcomedugovmilnetcnukjp...org组织国家或地区顶级域名comedugovintnetbjshtj...orgacibmhpcisco...二级域名nankaipku...tsinghua．S．军队edu教育机构net网间连接组织gov政府org非赢利性组织int国际组织表地理上的顶级域名域名表示域名表示au澳大利亚at奥地利ca加拿大cn中国de德国dk丹麦fr法国hk中国香港it意大利in印度jp日本kr韩国tw中国台湾ru俄罗斯域名的使用http：//主机名IP地址服务器8.9Internet服务1.（WorldWideWeb）即万维网，它并不是独立于Internet的另一个网络，而是基于超文本（hypertext）或超媒体（hypermedia）技术，将许多信息资源链接成一个信息网，方便用户在Internet上搜索和浏览信息的超媒体超文本（hypertext）:是指在普通文本中加入若干超链接（hyperlink，简称link，即链接），访问者用鼠标单击超链接就可以轻而易举地进入超链接所指向的网页.超媒体（hypermedia）是超文本和多媒体在信息浏览环境下的结合服务器(Web站