计算机导论-第三版-黄国兴-陶树平-丁岳伟第8章

第8章计算机网络及其应用本章主要介绍计算机通信与网络的基本知识、计算机网络的应用和操作。通过本章学习，应了解计算机通信的基础知识、计算机网络的体系结构与使用方式，并能运用Internet的服务功能进行上网操作，并为后序课程的学习奠定基础。内容提要随着信息技术的发展，人们不再单一地利用传统的电话和邮政系统进行信息的交流。现在，利用电话系统和其他通信设备，可以方便地将自己的计算机连接到其他的计算机，也可以通过接入Internet。这种连通性（Connectivity）使得桌面计算机的能力得到极大的增强，不管是个人还是公司都将从连通性中受益。本节重点介绍连通性的各种选项（options），同时分析通信技术的各个部分，包括：连接、信道和传输。8.1数据通信与连通性数据通信与连通性的定义数据通信系统：通过通信信道，在各计算机之间进行数据与信息的收集、传输、交换或重新分布的一个过程。通信信道是指在各个系统之间或一个系统的各组成部分之间用来传递数据的信息路径及其相联系着的各类通信线路连通性:通过电话或其他远程通信信道，原来孤立的计算机能够连接到几乎世界任何地方的计算机和信息源，也能连接功能强大的计算机资源。连通方法实现连通性所能使用的通信手段，主要有：传真：扫描文档图像后，把图像转换为能在电话线上传输的信号，送到接收机器E-mail：在个人或计算机之间发送电子书信和信息的方法语音信息系统：连接电话的计算机系统，转换语音成数字比特。视频会议系统：允许居住在世界各地的人员进行面对面的会议IP电话：又称为网络电话，通过计算机、普通电话等设备网络寻呼机：一台微型计算机可以随时呼叫对方的寻呼机和手机共享资源：微型计算机的用户共享昂贵的网上硬件资源和信息资源在线服务：诸如上海热线、AmericaOnline等ISP/ICP对用户提供的网络服务，如网上购物和电话购物、家庭银行、投资、旅行预订、Internet访问用户端接入选项调制解调器：实现模拟与数字信号的转换外置式调制解调器：一根电缆连接计算机的串行口和调制解调器，另一根电缆连接电话插座和调制解调器内置式调制解调器：电话线分别连接卡上插孔和电话插座无线调制解调器：使用红外线或微波等通信手段连接电话和调制解调器高速连接方式综合业务数字网ISDN：64kbps或144kbps异步数字用户线路ADSL电缆调制解调器卫星/大气连接服务E1专线：提供大约2Mbps速度通信信道有线信道电话线：有双绞线电缆组成，双绞线又称双扭线同轴电缆：高频率的传输电缆，用一根实心铜芯线可以替代多对电话双绞线光缆：具有传输频带宽、通信容量大、线路损耗低、传输距离远、抗干扰能力强、线径细、重量轻、光钎制造资源丰富等优点无线信道微波：使用高频率的无线电波以直线形式通过大气传播卫星通信：使用离地球22000英里，绕轨道飞行的卫星作为微波传播站数据传输（一）数据的传输受到带宽、串/并行传输、数据流动的方向以及传输数据的模式等方式有关。带宽：一个信道每秒钟传输的比特数的能力语音频带：标准电话线路的带宽，典型的速度从9600bps到56kbps中等频带：特殊租用线的带宽，其速度从56kbps到264mbps宽带：宽带是包括微波、卫星、同轴电缆和光钎信道的带宽，其速度从264Mbps到30Gbps串行和并行传输串行数据传输：信息是以连续的比特流形式传输并行数据传输：比特通过分开的多个线路同时传输数据传输（二）数据流动方向单工通信：数据仅能以一个方向传输半双工通信：数据以两个方向流动，但是在某一时刻，只能是一个方向全双工通信：数据同时能实现两个方向的传输数据传输模式异步传输模式：每次发送和接收一个字节的数据同步传输：每次发送多个字节或信息块8.2计算机网络体系结构计算机网络的定义计算机网络是指各自具有自主功能而又通过各种通信手段相互连接起来以便进行信息交换、资源共享或协同工作的计算机组成的复合系统。具有自主功能指的是这些计算机若离开了网络也能独立运行与工作这些计算机之间是相互连接的，连接所使用的通信手段形式各异，距离可远可近计算机连接的目的是进行信息交换、资源共享或协同工作计算机网络术语结点：指连接到网络上的任何设备。客户端：请求和使用来自其他结点资源的结点。服务器：和其他结点共享资源（即提供资源）的结点。如文件服务器、打印机服务器、通信服务器、Web服务器、数据库服务器。网络操作系统：除完成单机操作系统功能外，用于控制和协调网络上计算机的活动。分布式处理：计算机的能力和资源分布于不同位置。主机：通常是指一个大型的中心计算机，或Internet上具有固定IP地址的结点小知识蓝牙技术：蓝牙技术是一种让掌上电脑、移动电话、数码相机等随身携带的手提装置互相联系的通讯技术，令个人无线网络(PersonalAreaNetwork，简记为PAN)得以实现。所谓PAN就是以人身为主体的局域网络，利用单一手提装置去控制以人为核心的周边电子仪器，从而达到互动协作的功能。说得具体一点，蓝牙无线电通讯技术，在１０ｍ范围之内，可以不受墙壁和家具的限制，让掌上电脑、MP3机、移动电话、数码相机、电子手表、桌面电脑及其他家庭电器互相联系。计算机网络的结构计算机网络的软硬件安排与配置构成了计算机网络结构的全部。计算机网络的组成：点-点网络：有许多对计算机之间的连接组成。信息通过存储-转发技术进行传输广播式网络：一根通信信道被网上所有计算机所共享通信子网和资源子网构成。计算机网络的拓朴结构星型：数台小型/微型计算机或外部设备连接到称为主机或文件服务器的中央单元，网中所有的通信都通过中央单元总线型：总线是指所有设备连接的共同电缆，网上的所有信息传输都沿着这一电缆（总线）环型：网上每一设备连接其他两个设备，形成一个环，网中不存在中心服务器或计算机，信息沿着环传递层次型：像星型网络一样，由一系列计算机连接到中央主机所组成。然而，这些计算机又是另外更小的计算机、外部设备的主机计算机网络拓扑结构(续)星型层次型环型总线型计算机网络的协议计算机网络协议：交换信息的通信规则。ISO的OSI：开放系统互联，国际标准TCP/IP：既成事实的工业标准IEEE802．x协议：它们是一系列的标准、建议及与网络和通信有关的信息文档，这些建议主要是有关OSI参考模型的最低两层：数据链路层和物理层。计算机网络的互联设备集线器交换机路由器网关和网桥8.3计算机网络的分类和使用方式计算机网络的分类处理机间距离处理器所在范围举例0.1m电路板数据流机1m系统多处理机10m屋子局域网100m建筑物局域网1km校园局域网10km城市城域网100km国家广域网1000km洲Internet10000km全球Internet构架计算机网络的策略策略就是协调共享的资源和信息的方法。终端网络系统：处理的能力是集中在一个大型计算机上，连接到该大型计算机的结点是终端，所谓终端，通常指它几乎没有自己的处理能力对等网络系统：结点既能作为服务器，又能作为客户端客户/服务器网络系统：使用功能强大的计算机（通常称为服务器）协调网络中所有其他结点并提供所需要的服务浏览器/服务器网络系统：在客户/服务器结构基础上，引入Web浏览功能8.4Internet与TCP/IP协议Internet的定义与起源定义：将不同类型、不同技术组成的各种计算机网络按照一定的协议相互连接在一起，从而实现资源和服务的共享。起源：1969年美国ARPANET通信：借助于E-mail通信是Internet最常见的活动网上购物：又称电子商务，用户能访问计算机购物商场、进行视窗购物研究：访问数字图书馆等娱乐：在Internet上，可以看、听或玩MP3音乐、电影、计算机游戏以及实况音乐会Internet的应用小知识由于网上电影、电视、音乐都是压缩的多媒体文件，为此需要专用的软件工具才能收听和收看，目前最常用的软件是RealPlayer，用户可以在中下载最新版本的安装文件。MP3是一种压缩比例高、音质好的音乐文件，这里推荐的MP3播发器是WinAMP，它可以在处下载。MUD是个角色扮演类的游戏，一般我们所见到的角色扮演类游戏都是在个人电脑上，有玩者一人控制着所有角色或有计算机控制一些角色。但MUD不同，MUD是运行在Internet上的游戏，来自全球各地、不同国家的人均可连上MUD，各自扮演一个角色。你可以与其他来自不同地方的人交谈，一起冒险，探索广阔未知的世界。MUD是一个虚拟的世界，它模拟了真实的世界，但也充满了参与者的想象。Internet的工作方式信息的传递：Internet的工作方式相似与邮政系统，传递的信息必须封装好，称为一个分组，Internet使用的IP协议就是关于在Internet中传递分组封装格式的约定，分组在Internet中通过若干个路由器（类似邮局）转发来传递到目的地。路由器之间的传输路径可以是一条专线、一条卫星通道、电话网，也可以是其他计算机网络，就如同邮局间的传输可以通过公路、铁路、航空或海运来实行一样。TCP/IP：是完全开放的，其所有的技术和规范都是公开的，IP协议定义了分组的格式、怎样分解信息和重新组装等方面的约定，而TCP用于控制怎样和什么时候计算机之间进行信息传输Internet中计算机的地址和命名IP地址：Internet上每台计算机都必须有一个唯一的地址，这个地址称为IP地址。在计算机内部IP地址是用32位二进制表示，IP地址分为两部分：网络地址和网内计算机地址域名：域名系统DNS使用字符串来表示计算机的地址，它与IP地址一一对应URL：Web中使用URL(UniversalResourceLocation)的特殊地址。它是一个文件在Internet网上的标准通用地址Internet中计算机的地址和命名（续）域名说明Edu教育和科研机构Com商业机构Mil军事机构Gov政府机关Org其他组织Net主要网络中心Cn国家和地区代码，cn表示中国，jp表示日本…Internet连接服务提供者：连接到Internet，并为个人访问Internet提供通路或连接的服务商学院和大学服务提供商ISP，ISP提供收费Internet访问服务。在线服务提供商Internet接入直接或专线SLIP（SeriallineInternetprotocol）和PPP（point-to-pointprotocol）终端连接（Terminalconnection）小知识目前，国内有许多不用申请帐号直接上网的在线服务提供商，它直接将通话时间按一定的标准计费，并将费用纳入电话费中。另外还可能收取一定的信息费。比较常用的有16900和北京在线。8.5Internet的服务功能邮件服务三要素：邮件通信协议、邮件服务器和客户端程序邮件通信协议：发送邮件协议SMTP和接收邮件协议POP3邮件服务器：接收邮件服务器和发送邮件服务器，这里“服务器”指的是计算机程序（进程），实际上，通常接收邮件服务器和发上发送邮件服务器是在一台计算机上客户端程序：Foxmail、OutlookExpress等E-mail基本要素：主题、地址、附件以及内容E-mailFTP服务功能FTP：Internet上的一个文件传输工具匿名服务器：Internet上许多FTP服务器允许每个用户自由地登录，这些FTP服务器被称为匿名服务器，即用“anonymous”作为用户名，用自己的e-mail地址作为口令便可登录压缩文件的处理：Internet上有许多不同类型的压缩文件，WinZip能处理大部分压缩文件，另外在网上有许多文件被压缩成自展开文件FTP服务器：软件分为共享软件和免费软件两大类8.6Web和浏览器、3W，是Internet上的环球信息网，它提供广域超媒体信息服务，可以在同一画面中同时显示文本、图像、声音、动画以及超链接