大学计算机信息技术-第6章-计算机网络与Internet应用

第6章计算机网络与Internet应用1大纲要求重点:第6章计算机网络与Internet应用计算机网络的基本概念和因特网（Internet）的基础知识，主要包括网络硬件和软件，TCP/IP协议的工作原理，以及网络应用中常见的概念，如域名、IP地址、DNS服务等。Internet的简单应用：浏览器（IE9）及搜索引擎的使用，电子邮件（E-mail）收发。计算机网络概述1Internet基础2Internet的应用3第6章计算机网络与Internet应用计算机网络概述6.1计算机网络的定义6.1.1计算机网络的组成6.1.2计算机网络的发展6.1.3第6章计算机网络与Internet应用数据通信6.1.4计算机网络的分类6.1.5网络拓扑结构6.1.6网络硬件和网络软件6.1.7无线局域网6.1.86.1计算机网络概述计算机网络6.1.1定义：以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合。即分布在不同地理位置上的具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和通信线路互相连接起来，实现数据传输和资源共享的系统。要点：(1)计算机网络提供资源共享的功能；(2)组成计算机网络的计算机设备是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”。计算机网络按逻辑功能可分为资源子网和通信子网两部分。资源子网负责数据处理工作，它包括网络中独立工作的计算机及其外围设备、软件资源和整个网络共享数据。通信子网负责通信处理工作，如网络中的数据传输、加工、转发和变换等。6.1计算机网络概述计算机网络的组成6.1.2计算机网络按物理结构可分为网络硬件和网络软件两部分。网络硬件是指计算机网络中网络运行的实体，它包括网络中使用的计算机（客户机和服务器）、网络互连设备和传输介质。网络软件则是支持网络运行、提高效益和开发网络资源的工具，它包括网络中网络系统软件和网络应用软件。6.1计算机网络概述计算机网络的组成6.1.2为了使网络内各计算机之间的通信可靠、有效，通信各方必须共同遵守统一的通信规则，即通信协议。通过它可以使各计算机之间相互理解会话、协调工作，如OSI参考模型和TCP/IP协议等。6.1计算机网络概述计算机网络的组成6.1.2计算机网络的发展第一阶段（20世纪五、六十年代），面向终端的具有通信功能的单机系统。第二阶段，从ARPANET与分组交换技术开始。第三阶段（20世纪70年代开始），广域网、局域网与公用分组交换网发展。第四阶段（20世纪90年代开始），Internet、信息高速公路、无线网络与网络安全的迅速发展，信息时代全面到来。6.1计算机网络概述计算机网络的发展6.1.3数据通信是指在两个计算机或终端之间以二进制的形式进行信息交换，传输数据。计算机网络是计算机技术和数据通信技术相结合的产物，数据通信涉及的相关概念包括信道、模拟信号和数字信号、调制与解调、带宽与传输速率、丢包、误码率等。6.1计算机网络概述数据通信6.1.46.1计算机网络概述数据通信6.1.4信道信道是信息传输的媒介或渠道，作用是把携带有信息的信号从它的输入端传递到输出端。信道可分为有线信道和无线信道两类。常见的有线信道包括双绞线、同轴电缆、光缆等。无线信道有地波传播、短波、超短波、人造卫星中继等。6.1计算机网络概述数据通信6.1.4信道数字信号和模拟信号数字信号是一种离散的脉冲序列，计算机产生的电信号用两种不同的电平表示0和1。模拟信号是一种连续变化的信号。数字信号6.1计算机网络概述数据通信6.1.4调制与解调将数字信号转换成模拟信号的过程称为调制(Modulation)；将模拟信号还原成数字信号的过程称为解调(Demodulation)。将调制和解调两种功能结合在一起的设备称为调制解调器(Modem)。计算机服务器modem电话线路modem电缆电缆6.1计算机网络概述数据通信6.1.4带宽（Bandwidth）与传输速率带宽表示信道传输信息的能力，用Hz、KHz、MHz或GHz作为单位。数据传输速率（比特率）表示信道的传输能力，单位为：bps(比特/秒)、Kbps、Mbps、Gbps与Tbps。误码率误码率是指二进制比特在数据传输系统中被传错的概率，是通信系统的可靠性指标。计算机网络系统中，一般要求误码率低于10－6。6.1计算机网络概述计算机网络的分类6.1.5计算机网络的分类依据地理覆盖范围的大小，计算机网络分为：1)局域网（LocalAreaNetwork，LAN）2)城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）3)广域网（WideAreaNetwork，WAN）计算机网络拓扑结构是组建各种网络的基础。不同的网络拓扑结构涉及不同的网络技术，对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重要的影响。网络拓扑结构分为总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、网状拓扑和树型拓扑等5种结构。6.1计算机网络概述网络拓扑结构6.1.66.1计算机网络概述网络拓扑结构6.1.6(a)星型拓扑(b)环型拓扑(c)总线型拓扑(d)树型拓扑(e)网状拓扑6.1计算机网络概述网络硬件和网络软件6.1.7传输介质（Media）局域网中常用的传输介质有同轴电缆、双绞线和光缆。随着无线网的深入研究和广泛应用，无线技术也越来越多地用来进行局域网的组建。网络接口卡(NIC)网络接口卡（简称网卡），用于将计算机和通信电缆连接起来，以便经电缆在计算机之间进行高速数据传输。1.网络硬件6.1计算机网络概述网络硬件和网络软件6.1.7交换机(Switch)交换式局域网的核心设备是局域网交换机。交换机支持端口连接的节点之间的多个并发连接，从而增大网络带宽，改善局域网的性能和服务质量。无线AP(AccessPoint)无线AP（又称为无线访问点或无线桥接器）是有线局域网络与无线局域网络之间的桥梁。通过无线AP，任何一台装有无线网卡的主机都可以去连接有线局域网络。6.1计算机网络概述网络硬件和网络软件6.1.7路由器(Router)路由器是实现局域网与广域网互联的主要设备。路由器检测数据的目的地址，对路径进行动态分配，根据不同的地址将数据分流到不同的路径中。如果存在多条路径，则根据路径的工作状态和忙闲情况，选择一条合适的路径，动态平衡通信负载。6.1计算机网络概述网络硬件和网络软件6.1.72.网络软件网络协议是最重要的网络软件之一。TCP/IP是当前流行的商业化网络协议，被公认为是当前的工业标准或事实标准。TCP/IP参考模型的分层结构将计算机网络划分为四个层次：应用层、传输层、互联层、主机至网络层。TCP/IP参考模型6.1计算机网络概述无线局域网6.1.8无线局域网(WLAN)：无线局域网络(WirelessLAN)是一种基于射频(RF)无线通信技术的局域网。Wi-Fi(WirelessFidelity)Wi-Fi由于较高的传输速度、较大的覆盖范围等优点，在无线局域网的发展中发挥了重要的作用。无线AP无线局域网Internet概述6.2.1TCP/IP网络协议的工作原理6.2.2客户机/服务器体系结构6.2.3IP地址和域名6.2.4Internet的接入6.2.5Internet基础6.2第6章计算机网络与Internet应用因特网是Internet的中文译名。Internet起源于ARPANET（美国国防部高级研究计划局（ARPA）提出并资助的网络计划），其目的是将各地不同的主机以一种对等的通信方式连接起来，最初只有四台主机。20世纪80年代，世界先进工业国家纷纷接入Internet，使Internet迅速发展。我国于1994年4月正式接入因特网，从此中国的网络建设进入了大规模发展阶段。Internet概述6.2.16.2Internet基础“TCP/IP协议”是Internet最基本的协议，它译为传输控制协议/因特网互联协议，又名网络通讯协议，也是Internet国际互联网络的基础。TCP/IP协议共分为四层：网络访问层、互联网层、传输层和应用层。6.2Internet基础TCP/IP网络协议的工作原理6.2.2应用层传输层互联层主机至网络层负责处理特定的应用程序数据，为应用软件提供网络接口为两台主机间的进程提供端到端的通信确定数据包从源端到目的端如何选择路由规定了数据包从一个设备的网络层传输到另一个设备的网络层的方法TCP/IP的层次结构6.2Internet基础TCP/IP网络协议的工作原理6.2.2IP(InternetProtocol)协议IP协议是TCP/IP协议体系中的网络层协议，它的主要作用是将不同类型的物理网络互联在一起。因此，需要将不同格式的物理地址转换成统一的IP地址，将不同格式的帧（物理网络传输的数据单元）转换成“IP数据报”，从而屏蔽了下层物理网络的差异，向上层传输层提供IP数据报，实现无连接数据报传送服务。IP的另一个功能是路由选择。TCP/IP网络协议的工作原理6.2.26.2Internet基础TCP(TransmissionControlProtocol)协议TCP即传输控制协议，位于传输层。TCP协议向应用层提供面向连接的服务，确保网上所发送的数据报可以完整地接收，TCP能实现错误重发，以确保发送端到接收端的可靠传输。依赖于TCP协议的应用层协议主要是需要大量传输交互式报文的应用，如远程登录协议TELNET、简单邮件传输协议SMTP、文件传输协议FTP、超文本传输协议HTTP等。TCP/IP网络协议的工作原理6.2.26.2Internet基础计算机网络中的每台计算机都是“自治”的，既要为本地用户提供服务，也要为网络中其他主机的用户提供服务。因此每台联网计算机的本地资源都可以作为共享资源，提供给其他主机用户使用。网络上大多数服务是通过一个服务程序进程来提供的，这些进程要根据每个获准的网络用户请求执行相应的处理，提供相应的服务，以满足网络资源共享的需要，实质上是进程在网络环境中进行通信。6.2Internet基础客户机/服务器体系结构6.2.3C/S结构在因特网的TCP/IP环境中，联网计算机之间进程相互通信的模式主要采用客户/服务器（Client/Server）模式，也简称为C/S结构。因特网中常见的C/S结构的应用有TELNET远程登录、FTP文件传输服务、HTTP超文本传输服务、电子邮件服务、DNS域名解析服务等。C/S结构示意图6.2Internet基础客户机/服务器体系结构6.2.3因特网通过路由器将成千上万个不同类型的物理网络互联在一起，是一个超大规模的网络。为了使信息能够准确到达因特网上指定的目的结点，必须给因特网上每个结点指定一个全局唯一的地址标识，就像每一部电话都具有一个全球唯一的电话号码一样。在因特网通信中，通过IP地址和域名实现明确的目的地指向。6.2Internet基础IP地址和域名6.2.41.IP地址IP地址是TCP/IP协议中所使用的网络层地址标识。IP主要有两个版本：IPv4协议和IPv6协议。IPv4地址用32位(4字节)表示，分为4段，每段1字节，用一个十进制数表示，段和段之间用“.”隔开。IP地址由各级因特网管理组织进行分配，它们被分为不同的类别。根据地址的第一段分为5类：0到127为A类；128到191为B类；192到223为C类，D类和E类留做特殊用途。6.2Internet基础IP地址和域名6.2.42.域名域名(DomainName)的实质就是用一组由字符组成的名字代替IP地址。域名的结构为：主机名.······.第二级域名.第一级域名国际上，第一级域名采用通用的标准代码，它分组织机构和地理模式两类。由于因特网诞生在美国，所以其第一级域名采用组织机构域名，美国以外的其他国家都采用主机所在地的名称为第一级域名，例如：CN中国，JP日本，KR韩国，UK英国等。6.2Internet基础IP地址和域名6.2.4常见一级域名的标准代码表域名代码意义COM商业组织EDU教育机构GOV政府机关MIL军事部门NET主要网络支持中心ORG其他组织INT国际组织c