大學計算機基礎,第7章 計算機網絡基礎,主要內容,7.1計算機網絡概述 7.2網絡體系結構 7.3網絡類型及連接設備 7.4網絡操作系統 7.5因特網服務 7.5電子商務 7.7電子政務,7.1計算機網絡概述,計算機網絡的形成與發展 計算機網絡的定義與組成 計算機網絡的分類 計算機網絡的功能,1.計算機網絡的形成與發展,計算機網絡的發展可分為三個階段： 以主機為中心的聯機終端系統 以通信子網為中心的主機互聯分組交換網絡 體系結構標準化網絡層次化結構，并對每層進行了精確定義,2.計算機網絡的定義,計算機網絡是指將地理位置不同的，具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統，網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統的集合。,計算機網絡的構成,計算機網絡分為資源子網和通信子網。 通信子網又稱通信系統，用于實現網絡中端到端（即連接在網絡上的任意兩臺計算機系統）的數據信號傳輸。 資源子網主要是指連接在通信系統上的所有獨立的計算機系統。,3.計算機網絡的分類,按地理范圍分類 按傳輸介質 按網絡的拓撲結構分類 其他方式分類,計算機網絡的分類,按地理范圍分類 局域網(Local Area Network ， LAN) 覆蓋范圍小，傳輸速率高，用戶數少，傳輸可靠性高，大多采用基帶傳輸技術 廣域網(Wide Area Network ， WAN) 覆蓋范圍大，傳輸速率較慢，用戶數高，傳輸可靠性較低，采用更適用于遠程數據傳輸的數據通信技術 城域網(Metropolitan Area Network ， MAN) 城域網與局域網相比擴展的距離更長，連接的計算機數量更多，在地理范圍上可以說是局域網絡的延伸。在一個大型城市或都市地區，一個城域網絡通常是由多個局域網連接構成的,計算機網絡的分類,按傳輸介質分類 有線網 根據信號傳輸載體的不同，有線網又分為兩種，一是采用同軸電纜和雙絞線連接的網絡，是用電磁信號傳輸數據；二是采用光導纖維作傳輸介質的網絡，采用光波信號傳輸數據 無線網 采用空氣作傳輸介質、用電磁波作傳輸載體的網絡。聯網方式靈活方便，但目前聯網費用較高。,計算機網絡的分類,按網絡的拓撲結構分類 星形網 有一個中心節點，其它節點與該中心點構成點對點連接。 星型結構連接方便、故障診斷容易。任意一個節點出現故障時，不會影響網絡的運行，可靠性較高。缺點是連接所需的電纜較多；對中心節點的依賴性極高。 環形網 所有節點連接成一個閉合的環，節點之間為點到點連接。 環形結構具有信號強度不變的優點，但其增加新節點困難，網絡傳輸容量有限、可靠性較差，不易管理。,7.1.3 計算機網絡的分類,總線形網 所有節點掛接到一條總線上，數據在總線上以廣播方式傳送。總線形結構的優點是電纜長度短，布線容易，便于擴充；其缺點主要是總線中任一處發生故障都將導致整個網絡的癱瘓，且故障診斷困難。 網狀形網 網狀拓撲結構通常是指通信網絡中的多個節點以點對點的方式相互連接,每個節點與其他的節點都有直接的物理連接。所以, 網狀拓撲結構又稱為全連接網絡(Full Connected Network)。,計算機網絡的分類,7.1.4計算機網絡的功能,資源共享 信息交換 分布式處理,7.2計算機網絡體系結構,OSI/RM開放式互聯參考模型 TCP/IP協議結構 IEEE 802（LMSC）局域網/城域網標準,7.2.1OSI/RM網絡體系結構,應用層Application,表示層Presentation,會話層Session,傳輸層Transportation,物理層Physical,數據鏈路層Data Link,網絡層Network,7 6 5 4 3 2 1,為網絡應用提供服務 數據表示 在用戶間建立會話關系 不同主機進程間的通信 在主機間傳輸分組 在節點間可靠地傳輸幀 位流的透明傳輸,應用層 HTTP, FTP, SMTP, DNS, Telnet, ,傳輸層 TCP, UDP,網際層(網絡層) IP, ICMP, ARP, RARP,網絡接口層(數據鏈路層+物理層) PPP, Ethernet, Token ring, ATM,7.2.2TCP/IP協議,TCP/IP的體系結構層次,7.2.3IEEE802體系結構示意圖,IEEE802局域網體系結構,IEEE802系列中的主要標準,802.2 邏輯鏈路控制 802.3 CSMA/CD（以太網） 802.4 Token Bus （令牌總線） 802.5 Token Ring（令牌環） 802.6 分布隊列雙總線DQDB - MAN標準 802.8 FDDI（光纖分布數據接口） 802.11 WLAN（無線局域網）,7.3網絡類型及其連接設備,傳輸介質 局域網 廣域網 因特網,7.3.1傳輸介質,傳輸介質可以采用有線介質或無線介質。有線傳輸介質可以傳輸模擬信號和數字信號，無線介質通常只支持模擬信號的傳輸。 帶寬 數據傳輸率 誤碼率,傳輸介質,雙絞線,STP屏蔽雙絞線,UTP無屏蔽雙絞線,RJ-45水晶頭,傳輸介質,同軸電纜,傳輸介質,光纖,傳輸介質,無線傳輸介質,7.3.2局域網,網絡適配器 集線器（中繼器） 交換機（網橋）,局域網,局域網中的介質訪問控制方法 常見的有兩種： 載波檢測多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD） Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 采用隨機訪問技術的競爭型介質訪問控制方法 主要用于以太網 令牌傳遞（Token Passing） Token Ring Token Bus FDDI 采用受控訪問技術的分散控制型介質訪問控制方法 主要用于令牌環網,以太網,采用載波檢測多路訪問/沖突檢測（CSMA/CD） 可采用雙絞線、同軸電纜、光纖等有線傳輸介質和無線傳輸介質 主要的連接設備包括以太網卡、集線器、交換機等,以太網主要連接設備,網卡 網卡（NIC：Network Interface Card）是計算機連接到以太網的主要硬件設備，是實現ISO/OSI數據鏈路層功能的網絡接入設備。網絡上的每臺計算機、打印機或其他連網設備都必須安裝有網卡。 每一塊網卡有一個唯一的48位的MAC地址，又被稱為物理地址（Physical Address）。,以太網主要連接設備,中繼器 中繼器是一種信號放大和整形的網絡設備，能夠對數據的傳輸起到信號放大和整形的作用，避免信號在傳輸過程中因衰減導致的無法識別的情況，因此可以延長信號的傳輸距離。中繼器是實現ISO/OSI物理層功能的連接設備。但在目前的市場上，極少使用單獨的中繼器產品，而是使用集線器（HUB） 集線器 集線器又稱多端口中繼器，它將多臺計算機連接在一起， 以太網支持使用雙絞線、同軸電纜作為有線傳輸介質，在100BASE-T快速以太網標準中，使用5類及以上規格的UTP做為傳輸介質，線纜兩端用RJ45連接器連接集線器（HUB）和網卡。,以太網主要連接設備,交換機（網橋） 以太網交換機從網橋發展而來，網橋是IS/OSI數據鏈路層設備，主要用于數據幀的轉發、過濾和路徑學習。交換機的邏輯功能由硬件實現，因而具有更高的交換速度。它不但實現了的集線器的所有功能，而且有效地避免了以太網因通過共享信道廣播數據時產生的廣播風暴對網絡傳輸速率的影響。,令牌環網,在這種網絡中，有一種專門的幀稱為“令牌”（Token），在環路上朝一個方向持續地傳輸來確定一個結點何時可以發送數據包。令牌環（Token Ring）因此得名 。 可采用雙絞線、光纖等有線傳輸介質和無線傳輸介質 節點間采用多站訪問部件（Multistation Access Unit，MSAU）連接。MSAU是一種專業化集線器，它是用來圍繞工作站計算機的環路進行傳輸。,7.3.3廣域網,廣域網（WAN，Wide Area Network）也稱遠程網。通常跨接很大的物理范圍，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個城市或國家、或橫跨幾個洲，并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網絡。,廣域網主要連接設備,Modem Cable Modem ADSL Modem 其它,7.3.4網絡互連,網關 網關(Gateway)又稱網間連接器、協議轉換器，是最復雜的網絡互連設備。網關是實現異構網絡互連的主要設備。“異構”意味著遵守不同協議的網絡間的相互連接。可以體現在ISO/OSI的所有層，例如不同的線纜、不同的信號編碼、不同的數據包的封裝方式以及不同的數據表示形式等。網關可以是硬件，也可以是軟件產品。但是目前，很少有單獨的網關存在，一般都集成在了其他產品上，例如HUB、交換機和路由器。,網絡互連與Internet,路由器 路由器是互聯網的主要節點設備。路由器通過維護的路由表中的路由信息完成端到端的數據轉發。轉發策略稱為路由選擇（routing），這也是路由器名稱的由來。所以，我們通常將其視為ISO/OSI第三層，即網絡層設備。作為不同網絡之間互相連接的樞紐，路由器系統構成了基于 TCP/IP 的國際互聯網絡Internet的主體脈絡，也可以說，路由器構成了Internet的骨架。在Internet發展的早期，網關就是路由器 。,7.4網絡操作系統,網絡操作系統（NOS）是管理計算機網絡資源、控制數據流、維護網絡系統安全、以及跟蹤管理用戶賬號的系統軟件。目前，微軟發行的Windows Server System操作系統和其他一些操作系統，如UNIX、Linux和Novell公司的Netware都可以提供上述要求的大多數網絡服務和管理功能。,7.5Internet服務,Internet基礎 接入Internet Internet基本服務,1.IP地址,IP地址也可以稱為互聯網地址或Internet地址，是用來唯一標識互聯網上計算機的邏輯地址。 IP地址分為兩類，IPv4地址與IPv6地址。,（1）IPv4地址,IP地址由32位二進制數構成，以點分十進制表示。 IP地址被劃分為兩個部分：網絡地址和主機地址。,IPv4地址分為五類，A、B、C三類地址可分配：A類保留給政府機構，B類分配給中等規模的公司，C類分配給任何需要的人。D類地址用于組播。一個組播可以將數據同時發給多個主機。E類地址屬于特殊保留地址，是一類沒有使用的地址。,（2）IPv6地址,從IPv4到IPv6最顯著的變化就是網絡地址的長度。RFC2373和RFC2374定義的IPv6地址的長度為128位二進制數；地址的表達形式一般采用32個十六進制數，例如： 2001 : 0db8 : 85a3 : 08d3 : 1319 : 8a2e : 0370 : 7344 在很多場合，IPv6地址由兩個邏輯部分組成：一個64位的網絡前綴和一個64位的主機地址，主機地址通常根據主機的物理地址自動生成，叫做EUI-64（或者64-位擴展唯一標識）。,2.IP子網與子網掩碼,我們把由路由器連接的每個獨立的網絡都稱為子網，把Internet看成由路由器連接的子網的結合。 同一子網內的所有主機的IP地址的網絡地址部分必須相同。而判斷兩臺主機是否屬于同一子網，則由子網掩碼協助完成的。,3默認網關地址,默認網關地址即路由器地址，該地址也必須是一個“可分配”的IP地址，且必須和主機IP地址同屬于一個子網。即默認網關IP地址的網絡部分必須和主機地址完全相同。所有目的地址不屬于該子網的數據包都會被發送到這個地址標識的路由器上并轉發到其他子網中。,4.DNS-域名服務,DNS提供域名和IP地址相互映射 域名采用了一種分級結構的命名方式，如下所示： 主機名三級域名二級域名頂級域名 頂級域名分為國際域名和國家及地區域名。頂級域名由國際因特網網絡中心負責管理，國家及地區域名則由各個國家及地區自行確定并管理。,常用頂級域名,5.統一資源定位符（URL）,URI是用于完整地描述Internet網絡資源的一種標識方法。例如: ftp:/ftp. liz. edu. cn/movie/super.rmvb URL的一般格式為(帶方括號 的為可選項)： protocol :/ hostname:port / path/filename protocol（協議）：指定使用的傳輸協議 hostname（主機名）：是指存放資源的服務器的域名系統 (DNS) 主機名或 IP 地址。 :port（端口號）：整數，可選，省略時使用方案的默認端口，各種傳輸協議都有默認的端口號，如http的默認端口為80。 path（路徑）：由零或多個“/”符號隔開的字符串，一般用來表示主機上的一個目錄或文件地址。 filename（文件名）：通常是所要訪問的文件的名稱。,7.5.2接入Internet,1局域網接入 2ADSL接入 3配置TCP/IP協議,7.5.3Internet基本服務,1WWW萬維網 2搜索引擎 3中國知網 4文件傳輸服務FTP 5電子郵件服務,1.萬能的Web瀏覽器,HTML與HTTP 網頁與主頁的區別 網頁與網站的區別 基于瀏覽器的網絡服務 網頁信息瀏覽、搜索引擎、BBS論壇、社交網絡服務、網頁游戲、在線操作系統等,2搜索引擎,搜索引擎(search engine)是指根據一定的策略、運用特定的計算機程序搜集互聯網上的信息，在對信息進行組織和處理后，為用戶提供檢索服務的系統。是WWW服務提供的信息資源查詢工具。,3中國知網,中國國家知識基礎設施工程（China National Knowledge Infrastructure，簡稱CNKI），是以實現全社會知識資源傳播共享與增值利用為目標的信息化建設項目，由清華大學、清華同方發起，始建于1999年6月。中國知網作為CNKI的一