网络基础及Internet应用

北京交通大学计算机与信息技术学院《大学计算机基础》课程组计算机基础内容2Internet简介2Internet应用3网络基础知识1网络基础知识1.计算机网络的形成与发展（一）计算机网络的发展几乎与计算机的发展一同起步计算机网络技术就是计算机技术与通信技术的结合计算机基础41952年美国半自动化的地面防空系统（SAGESystem）的建成，可以看作是计算机技术与通信技术的首次结合计算机网络的形成与发展（二）此后，计算机通信技术逐渐从军事应用扩展到民间应用在1960年代，一些研究机构、大学和大型商业组织陆续建立起一批实验研究用计算机通信网和实用计算机通信网计算机基础5计算机网络的形成与发展（三）作为计算机网络发展过程中的一个里程碑的事件是ARPANET的诞生它是美国国防部高级研究计划局（ARPA）1968年提出的概念，到1971年2月，ARPANET建成15个节点，进入工作阶段后来其地理范围从美国本土延至欧洲计算机网络出现的历史不长，但发展的速度很快现在正向高速光纤网络技术、无线数字网技术和智能网技术等方面发展计算机基础62.计算机网络的概念计算机网络利用各种通信线路和通信设备将地理位置分散的多个具有独立工作能力的计算机系统互相连接起来在网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统计算机基础7计算机基础83.计算机网络的功能硬件资源共享软件资源共享用户之间的信息交换计算机基础94.计算机网络的物理组成（1）主机计算机、服务器、客户机上网的计算机一般需要装有网卡（2）通信设备作用是为计算机转发数据例：集线器、交换机、路由器、调制解调器等（3）传输介质计算机与通信设备之间、以及通信设备之间都通过传输介质互连例：双绞线、同轴电缆、光纤、电话线、微波信道、卫星信道等计算机基础10计算机网络的互联设备计算机基础11（1）主机HOST具有独立网络地址的计算机网络地址：网络中对计算机的标识包括服务器大型机、中型机、小型机微机移动终端设备……计算机基础ComputerServerPrinterNIC12（2）通信设备局域网常用设备网卡集线器Hub交换机Switch路由器Router广域网常用设备MODEM计算机基础13（2-1）网络接口卡(网卡、NIC)局域网内PC机等设备连接网络的设备安装网卡后，还要进行协议的配置例如，TCP/IP协议计算机基础14（2-2）集线器Hub将多个设备互相连接在星型网络拓扑结构的中心广播方式的数据发送共享带宽：集线器所连设备越多，每个设备分得的带宽就越少已经被交换机淘汰计算机基础15（2-3）交换机Switch具备集线器的功能，运作更加高速和有效基于MAC地址进行数据发送（内含MAC地址表）同集线器相比，交换机每个端口都独占一条的带宽，带宽利用率几乎可以达到100%计算机基础16（2-4）路由器Router互联网络的核心设备路由器用于连接多个逻辑上分开的网络跨网络进行通信时，路由器负责寻找一条通信路径智能的寻找最佳路径通常被用作网关设备计算机基础17（2-5）调制解调器MODEM广域网连接的常用设备通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备实现模拟信号和数字信号的转换电话网调制解制模拟信号数字信号数字信号计算机基础18（3）传输介质同轴电缆双绞线光纤无线电计算机基础19（3-1）同轴电缆众所周知的技术(有线电视CableTV)屏蔽层能降低外界干扰比双绞线布线距离更长最长布线距离细缆Thincable:185m粗缆Thickcable:500m计算机基础20（3-2）双绞线通过电线双绞抗干扰比其它电缆更易受外界干扰所有介质中最便宜，直径小，易于安装最长布线距离100米线序：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕计算机基础21（3-3）光缆光介质传播更高的数据速率不受各种干扰非常昂贵安装困难最长布线距离单模SingleMode:3000m多模MultiMode:2000m计算机基础22（3-4）无线通讯不用电线在电磁波频谱中，目前可用于通信的有卫星、微波、红外线或其他无线电波优点长距离跨障碍分配带宽安全计算机基础235.网络拓扑网络中各个站点相互连接的方法和形式目前广泛采用星型拓扑计算机基础24总线型环型星型扩展星型树型网型6.计算机网络的体系结构在计算机网络系统中，网络服务请求者和网络服务提供者之间的通信是非常复杂的，要解决这样一些问题：传输线路在物理上是怎样建立起来的？在介质上如何传输数据？网络上如何控制数据的传输以避免冲突，如何控制数据的流量以防止数据丢失？数据怎样传送给指定的接收者？网络中各种实体如何建立相互联系？网络实体怎样才能保证数据被正确接收？使用不同语言的网络实体怎样才能相互沟通？计算机基础25计算机基础266.计算机网络的体系结构（OSI七层模型）网络体系结构对构成计算机网络的各组成部分之间的关系及所要实现功能的一组精确定义核心：如何合理地划分层次，并确定每个层次的特定功能及不同相邻层次之间的接口异种网络及不同机种互连，需要标准化OSI网络参考模型1984年，国际标准化组织（ISO）公布了一个作为未来网络协议指南的模型，该模型被称作开放系统互连参考模型（OSI）OpenSystemInterconnect，开放系统互联应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型将网络通信的工作分为7层计算机基础27具体7层数据格式功能与连接方式典型设备应用层Application网络服务与使用者应用程序间的一个接口表示层Presentation数据表示、数据安全、数据压缩会话层Session建立、管理和终止会话传输层Transport数据组织成数据段Segment用一个寻址机制来标识一个特定的应用程序（端口号）网关网络层Network分割和重新组合数据包Packet基于网络层地址（IP地址）进行不同网络系统间的路径选择路由器数据链路层DataLink将比特信息封装成数据帧Frame在物理层上建立、撤销、标识逻辑链接和链路复用以及差错校验等功能。通过使用接收系统的硬件地址或物理地址来寻址网桥、交换机、网卡物理层Physical传输比特（bit）流建立、维护和取消物理连接光纤、同轴电缆双绞线、中继器和集线器7.网络协议Protocol协议是一系列的规则集合，或是一个协定它规定了通讯过程中数据的格式(format)和传输方法(transmission)，以便于更有效的通讯计算机网络通信的规则它是网络通信的“灵魂”计算机基础29TCP/IP协议族TCP/IPInternet所采用的主要协议最初为ARPANet设计TCP（TransmissionControlProtocol）•传输控制协议，用于保证被传送信息的完整性IP（InternetProtocol）•网际互连协议，负责将数据从一个网络的主机传输到另一个网络的主机TCP/IP实际上是一个协议族，它还有一些配套的高层协议计算机基础30TCP/IP协议族计算机基础31应用层传输层网络层文件传输协议简单邮件传输协议超文本传输协议用户数据报协议简单文件传输协议数据链路层物理层8.计算机网络的分类按网络覆盖范围的大小，可以将计算机网络分为局域网、城域网、广域网和因特网分类英文分布距离（近似）典型覆盖地域传输速率局域网LAN10米房间4Mbps～2Gbps100米楼宇数千米校园城域网MAN10千米城市50Kbps～100Mbps广域网WAN—城市、国家、洲或全球9.6Kbps～45Mbps因特网Internet—全球计算机基础32（1）局域网局域网LAN（LocalAreaNetwork）在一个局部的地理范围内（如一栋大楼或一个园区），将各种计算机、外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信网计算机基础33局域网局域网的基本特征限定区域线路专用数据通信速率较高开放性局域网的典型应用场合同一房间内，覆盖范围一般不超过10m同一楼宇内，覆盖范围一般不超过100m同一校园、厂区、院落内，覆盖范围一般不超过10km计算机基础34（2）广域网广域网WAN（WideAreaNetwork）也称远程网其分布范围可达数百公里甚至更远，可覆盖一个地区、国家、洲乃至全世界在广域网中，网络之间的连接大多采用租用的专线，或者是自行铺设的专线计算机基础35广域网广域网的典型应用场合广域网中的所有物理设备分布的地理范围，一般在几千米以上分布在同一城市、同一国家、同一洲，甚至几个洲等典型的是企业广域网广域网的基本特征信息的传输距离相对较长数据传输速率较低网络的连接结构不很规范，有较大的随意性计算机基础36（3）城域网城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）一种界于局域网与广域网之间，覆盖一个城市的地理范围，用来将同一区域内的多个局域网互连起来的中等范围的计算机网络所谓宽带城域网，就是在城市范围内，以IP和ATM电信技术为基础，以光纤作为传输媒介，集数据、语音、视频服务于一体的高带宽、多功能、多业务接入的的多媒体通信网络计算机基础37（4）因特网在全球范围，由采用TCP/IP协议族的众多计算机网络相互连接而成的最大的开放式计算机网络计算机基础389.网络软件网络操作系统网络应用软件浏览器邮件收发软件聊天工具ftp上传下载文件BT计算机基础3910.计算机网络的工作模式应用较为广泛的主要有客户机/服务器网（Client/Server）对等网（Peer-to-Peer）计算机基础40（1）客户机/服务器网（C/S）网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务服务器需要安装专用的网络操作系统，如Windows2008server计算机基础41（2）对等网（PeertoPeer）网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分任何一台计算机所拥有的资源都作为网络资源，都可被其他计算机用户用户共享Win95/98/me/2000/XP都支持对等网计算机基础42INTERNET简介计算机导论431.“互联网”vs.“因特网”“因特网”是作为专有名词出现的，因而开头字母必须大写：Internet如果作为普通名词使用，即开头字母小写的“internet”，则泛指由多个计算机网络相互连接而成一个大型网络“互联网”因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是“互联网”，因特网只是互联网中最大的一个计算机基础44Internet的发展ARPAnetInternet60年代末90年代初40多万个网络近2000万台计算机1亿多个用户计算机基础452.中国的公用网络从历史发展来看，中国曾经出现过四大覆盖全国的网络中国公用计算机互联网中国科学技术计算机网中国教育和科研计算机网络国家公用经济信息通信网今天随着经济改革，又出现了更多的网络共九个计算机网络接入Internet(见后图)计算机基础46://中国长城互联网(GWNET)中国联合通信网(UNINET)中国移动通讯网(CMNET)中国网络通信网(CNCNET)中国对外经济贸易网（CIENET）的方法电话拨号电话线ModemADSL宽带上网电话线ADSLModemCableModem上网闭路电视线CableModem局域网上网无线通信技术接入计算机基础48（1）电话拨号MODEMMo