大學計算機基礎（第八章）

計算機網絡技術華南農業(yè)大學信息學院主講教師朱梅階第八章計算機網絡技術21世紀的一個重要特征就是數字化、網絡化和信息化，它是一個以網絡為核心的信息時代。網絡主要有三種：電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡，其中發(fā)展最快并起核心作用的是計算機網絡(ComputerNetwork)。本章主要介紹計算機網絡的定義、分類、功能、拓撲結構、體系結構、常見的網絡設備、通信介質等，另外,還將介紹Internet方面的相關知識和物聯(lián)網、云計算等網絡發(fā)展的新趨勢。8.1.1計算機網絡的產生與發(fā)展第1階段：網絡誕生階段(60年代中以前)

(一臺主機聯(lián)接多個終端)第2階段：網絡形成階段(60年代中-70年代)

(用通信線路將若干臺主機互連,實現資源共享)第3階段：互聯(lián)互通階段(70年代末-90年代)

(計算機網絡得到普及化的階段,網絡體系結構標準化)

第4階段：大型高速網絡階段(90年代后)(全球以美國為核心的高速計算機互聯(lián)網絡即Internet已經形成，并迅速普及。)8.1計算機網絡概述關于網絡的比喻大型機時代：100…個人使用1臺計算機小型機時代：10個人使用1臺計算機微型機時代：1個人使用1臺計算機局域網時代：1個人使用10臺計算機互聯(lián)網時代：1個人使用100…臺計算機8.1計算機網絡概述8.1計算機網絡概述

8.1.2計算機網絡的定義與分類

(1)網絡的定義

計算機網絡是利用通信設備和線路將分布在不同地理位置的、功能獨立的多個計算機系統(tǒng)互連起來，實現網絡中資源共享和通信的系統(tǒng)。通信設備和線路資源

計算機從系統(tǒng)功能的角度看，網絡包括三個組成部分：(1)通信子網：負責數據通信，是實現網絡通信功能的設備及其軟件的集合。(如傳輸線路、通信設備)(2)資源子網：實現網絡資源共享的設備和軟件集合。(如計算機、軟件、網絡數據等)(3)通信協(xié)議：通信雙方共同遵守的規(guī)則和約定。8.1計算機網絡概述計算機網絡的邏輯構成8.1計算機網絡概述(2)網絡的分類對于計算機網絡可以從不同的角度進行分類。①按照計算機網絡的規(guī)模分類可將計算機網絡分為局域網、城域網、廣域網和互聯(lián)網。網絡的規(guī)模是以網上相距最遠的兩臺計算機之間的距離來衡量的。局域網

城域網

廣域網

8.1計算機網絡概述局域網：通常指覆蓋距離小于10km以內的網絡，

其應用場合有同一房間內的所有主機、同一樓內的所有主機、同一校園內或企業(yè)園區(qū)內的所有主機(如大學校園網、企業(yè)網、智能小區(qū)網等等)。

8.1計算機網絡概述城域網：指所有主機分布在同一城市內，覆蓋范圍大約在10～100km。可以為一個或幾個單位所擁有，用來將多個局域網進行互連。城域網往往由許多大型局域網組成，是局域網或個人用戶與Internet連接的一個中間層次，是一個電信運營級網絡，如中國電信下屬的各個城市電信網絡。交換中心接入中心接入中心接入中心接入中心接入中心用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網用戶網8.1計算機網絡概述廣域網：指網絡中所有主機與工作站點分布的地理范圍覆蓋幾十到幾千公里的范圍，比如同一個大城市，同一個國家或同一個洲甚至跨越幾個洲等。一般將城域網以上的骨干網稱為廣域網。廣域網是因特網的核心部分，其任務是通過長距離傳輸主機所發(fā)送的數據。如中國電信骨干網。8.1計算機網絡概述互聯(lián)網

:是遍布全球的聯(lián)絡各個計算機網絡平臺的總網絡。互聯(lián)網系統(tǒng)示意圖8.1計算機網絡概述②按照網絡的服務方式分類?客戶機／服務器網絡(Client/Server，C/S)客戶/服務器結構是網絡應用常見的體系結構。一直運行、被等待的一方被稱為服務器，在需要時才主動發(fā)起通信的一方被稱為客戶端。客戶機向服務器發(fā)出請求并獲得服務，多臺客戶機可以共享服務器提供的各種資源。8.1計算機網絡概述我們還經常聽到B／S結構。這實質上是一種改進了的客戶機／服務器結構，是一種“瘦客戶／服務器”模式，主要表現在應用程序完全在服務器端運行，客戶端只進行簡單的數據輸入／輸出，通過網絡將數據和操作指令送到服務器端，經過服務器端運行的應用程序處理后返回結果。因此，該模式對客戶端硬件要求較低，且系統(tǒng)維護方便。8.1計算機網絡概述?對等網(P2P)在P2P結構中，參與應用活動的計算機本身沒有服務器和客戶端之分，因此大家看起來都是平等的。網絡中的資源是分散在每臺計算機上。因此，每臺計算機既作為客戶機又可作為服務器。對等網不要求有服務器，每臺客戶機都可以與其他客戶機對話，共享彼此的信息資源和硬件資源，組網的計算機—般類型相同。目前常用的BT下載和QQ即時通信都是以對等網模式運行的例子。客戶／服務器結構是網絡應用常見的體系結構。另外常見的軟件結構還有瀏覽器／服務器和P2P模式。嚴格地說，它們都是客戶／服務器特殊形式。8.1計算機網絡概述8.1.3計算機網絡的功能

數據通信

(這是計算機網絡最基本的功能。)

資源共享

(網絡的軟硬件資源可為多個用戶所共享。)

并行和分布式處理

(將任務分散到不同的計算機上進行并行和分布處理，均衡各計算機的負載。)

提高系統(tǒng)可靠性

(一旦某臺計算機出現故障，網絡上其它的計算機馬上上可以承擔原先由該故障機所承擔的任務。)8.1計算機網絡概述8.1.4計算機網絡拓撲結構

在計算機網絡中，人們把計算機、服務器、交換機、路由器等網絡設備抽象為“點”，把網絡中的電纜等通信介質抽象為“線”，這樣就可以將一個復雜的計算機網絡系統(tǒng)抽象為由點和線組成的幾何圖形。人們稱這種圖形為網絡的拓撲結構。設備電纜8.1計算機網絡概述網絡拓撲結構的類型：(1)總線形網絡

將所有的節(jié)點都連接到一條電纜上布線方式。任何一個站點發(fā)送的信號都沿著介質傳輸，并且能夠被總線上其他站點接收到，它是一種廣播網。設備：網卡、同軸電纜、連接頭。特點:安裝簡便，成本低，但故障診斷較困難。說明：該拓撲結構基本被淘汰。8.1計算機網絡概述(2)星形網絡

由中央節(jié)點與各個計算機連接組成的網絡。設備：網卡、雙絞線、交換機。特點：控制簡單、故障診斷容易、容易在網絡中增加新的站點。缺點是中心節(jié)點負擔較重。說明：該拓撲結構在局域網中應用最廣。服務器（主機）集線器HUB（或交換機）客戶機客戶機客戶機客戶機8.1計算機網絡概述(3)環(huán)形網絡

環(huán)形網絡各個結點在網絡中形成一個閉合的環(huán)，信息在環(huán)中作單向流動，可以實現任意兩個結點之間的通信。說明：該拓撲結構基本被淘汰。

8.1計算機網絡概述(4)樹形網絡樹形網絡是星型網絡的一種變體，它是一個樹形層次結構的網絡拓撲。(5)網狀形網絡網狀形網絡的每一個節(jié)點都與其他節(jié)點有一條專業(yè)線路相連。8.1計算機網絡概述在上述5種拓撲結構中，前3種主要用于局域網。另外，在實際網絡中，網絡的拓撲結構一般是上述幾種網絡相互連接而成，整個網絡并沒有一個統(tǒng)一的拓撲結構。總線-星環(huán)-星網狀-樹-星8.1計算機網絡概述8.1.5計算機網絡性能指標帶寬：網絡上能夠同時傳輸信息的最大容量。時延：指一個數據分組從網絡的一端傳輸到目標端所需要的時間。網絡容量：指一個網絡中所能容納的最大的網絡終端數目。支持的協(xié)議與服務：網絡所支持的協(xié)議越多，則能提供的服務也越多。所謂1M寬帶，其實是指1Mbps(等同于1Mbit/s，兆比特每秒)，亦即1×1024/8=128KB/sec，在這里要注意的是傳輸單位的寫法上，B和b分別代表Bytes和bits，兩者的定義是不同的，千萬不要混淆了。在“Mbps”單位中的“b”是指“Bit（位）”。1MB/s=8Mbps。8.2計算機網絡體系結構8.2.1網絡體系結構概述

在計算機網絡中為進行數據交換而建立的規(guī)則、標準或約定稱為網絡協(xié)議。一個協(xié)議定義了通信內容是什么，通信如何進行以及何時進行。相互通信的兩個計算機系統(tǒng)必須高度協(xié)調地工作，而這種“協(xié)調”是相當復雜的。如果采用“分層”的方式就可以將復雜的問題轉化為若干比較易于研究和處理的局部問題。這是一種典型的計算思維方法。計算機網絡的體系結構就是指網絡所劃分的各層及在這些層上所使用的協(xié)議的集合。甲方乙方①連接(撥號、響鈴、等待、接通---相關協(xié)議)②通話(雙方聽得懂的語言進行交流---相關協(xié)議)③斷開(通話結束，話機復原----相關協(xié)議)打電話8.2計算機網絡體系結構分層舉例：分層簡化了協(xié)議的設計，每一層完成一定的功能。網絡功能分層的好處是這些層次可以各司其職，由不同廠家開發(fā)的各層軟硬件設備可以配合使用。8.2計算機網絡體系結構

分層舉例：假設公司A向公司B發(fā)送貨物，按照公司間發(fā)貨規(guī)定給貨物加包裝后交給車站貨運部門；貨運部門發(fā)現貨物太大，于是按照貨運部門包裝規(guī)定將貨物分成多個小包裹；然后按收發(fā)部門規(guī)定給每個包裹加上標簽并交給車站搬運部門；搬運部門將每個包裹分別裝進車廂，然后通過鐵路運到目的地。到目的地后，按照上述過程的逆過程一層一層去掉封裝，每向上傳遞一層，該層的包裝就被剝掉，直到公司B拿到貨物。在該例中，將一個復雜的任務分解成幾個部門進行處理(分層)，大大降低了每個部門的復雜性。網絡協(xié)議的分層就與上面的例子類似。公司貨運部門收發(fā)部門搬運部門8.2計算機網絡體系結構8.2.2ISOOSI/RM模型OSI參考模型：OpenSystemInterconnect開放系

統(tǒng)互連參考模型。OSI參考模型是由ISO(國際標準化組織)定義的。網絡世界的法律!8.2計算機網絡體系結構OSI是一個七層網絡模型，包括物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。每一層均有自己的一套功能集，并與緊鄰的上層和下層交互作用。需要指出的是OSI參考模型僅僅是一個為制定標準而提供的概念性框架。在所有計算機網絡參考模型中OSI參考模型和TCP/IP參考模型最重要的兩個。資源子網AB8.2計算機網絡體系結構例如，主機A向主機B傳送數據時，應用進程要把數據逐層向下傳，每層向下傳時加入該層相關控制信息，傳入主機B后再一層層地剝去控制信息，最后完成數據的傳送。物理層：該層負責原始的比特流數據信號的傳送以及定義計算機和通訊設備之間的接口標準。該層的基本功能就是傳輸數據。數據鏈路層：接收來自網絡層的數據包，并把信息打包成數據幀，然后下傳給物理層進行傳輸。負責網絡內部的幀傳輸，用于建立、維護和釋放數據鏈路，以及傳輸差錯的檢出與恢復。網絡層：將上一層的報文封裝成數據包，并根據數據包的目的地址將數據包從一個網絡傳送到另一個網絡，解決的是網絡與網絡之間的通信問題。傳輸層：作用是把數據可靠地從一方送到另一方，解決的是數據在網絡之間傳輸的質量問題。該層傳送的信息單位是報文。會話層：負責在應用程序之間建立、維持、終止會話。也就是在數據真正進行傳輸之前進行協(xié)商并建立好連接。

表示層：提供數據編碼的格式化和數據的轉換服務，還具有數據壓縮和數據加密功能。比如發(fā)送數據之前的加密，接收數據時的解密，中英文的翻譯等等。應用層：該層位于OSI模型最高層，提供網絡與用戶應用軟件之間的接口服務。常用的電子郵件服務，文件傳輸服務、WWW服務等都是這一層提供的。可以用一個比喻來描述上述過程。有一封信從高層向下傳，每經過一層就包上一個新信封，寫上必要的地址信息。信傳送到目的地后，從第一層起，每層拆開一個信封后就交給它的上一層，傳到最高層后，取出發(fā)信人所發(fā)的信交給收信人。通訊子網網絡設備傳輸數據的過程是按照OSI參考模型來運動的8.2計算機網絡體系結構國際會議：會議的議題大會語言翻譯發(fā)言的順序、議題的開始和結束如何到達對方(會議)地點如何到達對方國家每一段路程的交通公路、鐵路、航海、航空、宇宙飛船應該說明的是，OSI參考模型及其各有關標準的作用只是為開放系統(tǒng)提供概念上和功能上的主體框架。在具體實現中，一般只取OSI中的一部分并有所變化，至今并沒有一個與OSI一致的體系得以實現。8.2計算機網絡體系結構8.2.3TCP/IP模型

TCP/IP四層模型與OSI參考模型

TCP是傳輸控制協(xié)議，IP是互連網協(xié)議。兩者共同構成TCP/IP模型的核心，TCP/IP協(xié)議實際上已經成為互連網通信的標準。網絡接口層：該層由數據鏈路層和物理層合并而成，利用原有數據鏈路層和物理層標準。網絡層：主要協(xié)議是網際協(xié)議IP，由它處理分組在網絡中的傳輸。傳輸層：主要為兩臺主機上的應用程序提供有連接（TCP協(xié)議）或無連接（UDP協(xié)議）通信。應用層：綜合了OSI應用層、表示層、會話層的功能。網絡層網絡接口層8.3計算機網絡的通信介質類型有線介質雙絞線同軸電纜光纖無線電微波衛(wèi)星通訊無線介質傳輸介質8.3計算機網絡的通信介質8.3.1雙絞線類型屏蔽雙絞線（STP）非屏蔽雙絞線（UTP）5類和超5類雙絞線是目前網絡布線的主流。6類雙絞線主要用于的千兆網上，現在也普遍用于局域網中。8.3.2同軸電纜同軸電纜用于總線型網絡拓撲中。而目前同軸電纜大多已被光纖取代。但有線電視和某些局域網還有使用。

8.3計算機網絡的通信介質8.3.3光纖

光纖采用非常細的石英玻璃纖維作為纖芯，外涂一層低折射率的包層和保護層。高折射率(纖芯)低折射率(包層)光線在纖芯中傳輸的方式是不斷地全反射光電轉換器電信號信息源光接收機電發(fā)射機信息源電信號電發(fā)射機光發(fā)射機光信號光纖通信系統(tǒng)的基本組成8.3計算機網絡的通信介質8.3.4無線電波

無線網絡是以無線電波信號作為數據傳輸介質的，信號的覆蓋是以發(fā)射點為基礎的圓形覆蓋，是一種全方位傳播的電波，且距離越近信號越強。基站無線電波信號傳送示意圖8.3計算機網絡的通信介質8.3.4微波

微波是一種定向傳播的重要的無線傳輸介質。數字微波設備所接收與傳送的是數字信號，有較好的通信品質。

地球地球地面站地面站微波信號傳送示意圖衛(wèi)星信號傳送示意圖8.4計算機網絡的組成8.4.1計算機網絡硬件(1)服務器：是提供網絡服務的主機，一般網絡服務器要安裝相關的服務軟件并能被網絡中的其它計算機訪問。(2)客戶機：有時也稱為工作站，通過它可以訪問服務器上的資源。網絡硬件主要包括網絡中的計算機設備和網絡通信設備兩大類。常見的網絡計算機設備有服務器、客戶機。聯(lián)想萬全T6306003深騰Altix350雙CPU24G內存千兆網卡16個CPU、192GB內存CPU3GHz

2GBDDR

280GB硬盤

100M網卡8.4計算機網絡的組成(1)網卡：它能夠使工作站、服務器、打印機或其他節(jié)點通過網絡介質接收并發(fā)送數據。全球每個網卡都有一個唯一的網卡地址(MAC)，因為它不僅負責傳輸信號而且還具有分析高層數據的功能，所以網卡屬于OSI模型的物理層和數據鏈路層的設備。目前大多數網卡功能芯片都內嵌在主板上。

(2)中繼器：中繼器作用是放大信號以使其傳輸得更遠一些。中繼器屬于OSI模型的物理層的設備。常見的網絡通信設備有網卡、中繼器、網橋、集線器、交換機、路由器等。8.4計算機網絡的組成

(3)集線器：也稱HUB，它只是一個信號放大和中轉的設備，有多個端口連接一組工作站。集線器的基本功能是信號分發(fā)，把一個端口接收的信號向所有端口分發(fā)出去。因而容易形成數據堵塞。集線器屬于OSI模型的物理層的設備。

集線器信號分發(fā)示意圖使用集線器組建的典型局域網集線器和中繼器可對信號進行放大和重生。盡管每個設備是用它自己專用的電纜連接到集線器的，在物理上是一個星形網，但從介質訪問控制方法上來看，它是一個總線網，各種設備共享邏輯上的總線。通俗地說，集線器就是一個將總線折疊到鐵盒子的集中連接設備。8.4計算機網絡的組成

(4)網橋：是具有單個輸入端口和輸出端口的設備，它可將兩個相似的網絡連接起來，并對網絡數據的流通進行管理。網橋屬于OSI模型的數據鏈路層設備。一臺電腦裝兩個網卡也可做網橋使用。連接兩個局域網的網橋示意圖

網橋通常用于連接數量不多的、同一類型的網絡。網橋可以將較大的局域網分成段，減少數據包沖突的可能性。目前很很難再見到把網橋作為一種獨立設備使用的情況。8.4計算機網絡的組成(5)交換機：又叫多端口網橋。它的數據在轉發(fā)過程中具有過濾作用，在交換機內部有一個端口與網卡地址對照表，它負責將每一信息包獨立地從源端口送至指定網卡地址的目的端口，一個端口工作時不會影響到其它端口的傳輸(例如，一個8端口的交換機理論上在同一時刻允許4對網絡接口設備交換數據)，功能和效率均優(yōu)于集線器。它屬于OSI模型的數據鏈路層設備，主要用于局域網內部各端口間的數據交換。交換機信號分發(fā)示意圖交換機組建的典型局域網8.4計算機網絡的組成交換機的最基本功能就是集中連接網絡設備共同構成星形網絡。網絡中的共享和交換這兩個概念。在此，我們打個比方，同樣是10個車道的馬路，如果沒有給道路標清行車路線，那么車輛就只能在無序的狀態(tài)下?lián)尩阑蛘嫉劳ㄐ校菀装l(fā)生交通堵塞和反向行駛的車輛對撞，使通行能力降低。為了避免上述情況的發(fā)生，就需要在道路上標清行車線，保證每一輛車各行其道、互不干擾。共享式網絡就相當于前面所講的無序狀態(tài)，當數據和用戶數量超出一定的限量時，多個用戶都可能同進“爭用”一個信道，就會造成碰撞沖突，使網絡性能衰退（如集線器）。而交換式網絡則避免了共享式網絡的不足。8.4計算機網絡的組成目前比較典型的使用二層與三層交換機相結合組建一個較大型局域網的示意圖如下：二層交換機主要用在小型局域網中，三層交換機適用于大型局域網。大型局域網一般按功能或地域等因素劃分成一個一個的小局域網，單純使用二層交換機沒辦法實現網間的互訪，所以這種環(huán)境下，由二層交換技術和路由技術有機結合而成的三層交換機就最為適合。8.4計算機網絡的組成(6)路由器：主要用于互連局域網和廣域網，實現不同網絡互相通信。在互聯(lián)網絡環(huán)境下，信息從一個網絡傳到另一個網絡時，有一個選擇最佳路徑進行通信的問題，這個最佳路徑由路由器提供。路由器屬于OSI模型的網絡層設備。路由器組網示意圖

打個比方，路由器類似于郵局送信過程，如果是發(fā)往本郵局管轄區(qū)內的信件就直接將信件送給收信人，如果是送往外地的信件，郵局只需要根據規(guī)則把信件送到郵遞路徑上相鄰的下一個郵局，信件通達一系列郵局傳送到收件人所在郵局，最后送到收件人手中，這一系列郵局就類似于路由器。8.4計算機網絡的組成舉例：用路由器實現遠程局域網的連接或接入Internet的示意打個比方，交換機好比城市公共汽車，路由器好比國際飛機，在中國境內(內網)你要去哪都坐汽車(交換機)，但是你要去美國(外網)就必須先坐汽車(交換機)到機場換乘國際飛機(路由器)飛到美國，再坐美國的汽車(交換機)到你的目的地。那么為什么不能直接坐汽車(交換機)到美國(外網)？因為中國(內網)的語言、地形(IP地址類型)和美國(外網)的語言、地形(IP地址類型)是不一樣的，汽車的(交換機)起點站和終點站只能在同一語言和地形(IP地址類型)里運行。在這種情況下，通俗點講路由器就是翻譯官，實現不同種類不同語言之間的數據交換。8.4計算機網絡的組成(7)網關：是最復雜的網絡連接設備，主要用于連接差別非常大的異種網絡，與路由器相比，網關主要工作在OSI的傳輸層以上。網關是硬件和軟件的結合產品，既可以是帶網關功能的路由器，也可以是運行在服務器、微機或大型機上的網關軟件，也可以是專業(yè)網關設備。網關按功能可分為以下三類：①協(xié)議網關。能夠將兩個網絡中的使用不同傳輸協(xié)議的數據進行相互翻譯轉換。②應用網關。是為特定應用而設置的網關，如各種常見的代理服務器。③安全網關。是使用防火墻技術設置的網關，對本地網具有安全保護作用。

從一個房間走到另一個房間，必然要經過一扇門。同樣，從一個網絡向另一個網絡發(fā)送信息，也必須經過一道“關口”，這道關口就是網關。顧名思義，網關就是一個網絡連接到另一個網絡的“關口”。(8)調制解調器(Modem)用于進行數字信號與模擬信號間的轉換。由于計算機處理的是數字信號，而電話線傳輸的是模擬信號。為了能利用電話系統(tǒng)來進行數據通信，當通過電話連網時，在計算機和電話之間需要連接一臺調制解調器，通過調制解調器可以將計算機輸出的數字信號轉換為適合電話線傳輸的模擬信號，在接收端再將接收到的模擬信號轉換為數字信號由計算機處理。調制解調器屬于OSI模型中的物理層。

8.4計算機網絡的組成8.4計算機網絡的組成

網絡各層設備小結：

物理層。該層只負責把數據從一個網絡設備傳輸到另一個網絡設備上。相關設備主要有網卡、網線、集線器、調制解調器。數據鏈路層。該層的主要設備是交換機。當交換機收到一個數據包時，就會檢查該數據包的目的網卡地址，確認該從哪個端口把數據轉發(fā)出去。網絡層。這層的設備是路由器。通俗點講路由器就是翻譯官，實現不同網絡之間的數據交換。

8.4計算機網絡的組成8.4計算機網絡的組成網絡軟件系統(tǒng)主要包括有：網絡操作系統(tǒng)網絡通信協(xié)議網絡工具軟件網絡應用軟件

8.4.2計算機網絡軟件8.5Internet技術溝通共享虛幻危險財富Internet意味著什么？8.5Internet技術(1)Internet產生它源于1969年美國國防部的一項服務：把一部分大學實驗室聯(lián)系起來，目的是協(xié)調這些實驗室里龐大的計算機，以免重復工作，這就是Internet的前身“阿帕網”。當初，ARPANET只聯(lián)結4臺主機。8.5.1Internet概述在90年代以前，Internet的使用一直僅限于研究與學術領域。1991年，美國的三家公司分別開始經營自己的網絡，于是出現了Internet商業(yè)化服務提供商，從此世界各地無數企業(yè)及個人紛紛涌入Internet。(2)Internet在中國8.5Internet技術到目前為止，我國已建成了包括中國長城互聯(lián)網、中國聯(lián)通網、中國移動通訊網等10個全國范圍的公用計算機網絡。

中國公用計算機互連網CHINANET中國科學技術網CSTNET中國金橋信息網GBNET中國教育科研網CERNET1997年8.5Internet技術

舉例：ChinaNet(中國公用計算機互聯(lián)網)是由中國電信經營管理的國內最大的計算機骨干網。它在北京、上海、廣州開設了3個國際出口線路(截至2005年底),總帶寬約700G。其骨干網在拓撲結構上分為3層，即核心層、區(qū)域層和邊緣層。核心層由北京、上海、廣州、沈陽、南京、武漢、成都、西安8個大區(qū)的中心結點構成。核心層主要負責提供國際出入口以及不同區(qū)域網的連接等功能。區(qū)域層包括八個區(qū)域網，每個區(qū)域網是由每個大區(qū)中心的區(qū)域節(jié)點與其所轄的省會城市內的區(qū)域節(jié)點相互連接構成(例如,廣州節(jié)點連接廣東省網、廣西區(qū)網、海南省網)。邊緣層由省內各個地、市、縣的城域網組成。8.5Internet技術舉例：中國教育科研網主干網北京沈陽南京上海西安成都武漢廣州美國香港日本德國英國Internet教育網主干網地區(qū)網地區(qū)網地區(qū)網地區(qū)網校園網校園網校園網校園網校園網校園網校園網校園網校園網……….華工華農8.5Internet技術8.5.2網絡IP地址

眾所周知，在電話通訊中，電話用戶是靠電話號碼來識別的。同樣，在網絡中為了區(qū)別不同的計算機，也需要給計算機指定一個號碼，這個號碼就是“IP地址”。IP地址是一個很基本的概念，是理解網絡通信的一個重要基礎。

(1)IP地址構成為了使計算機相互識別并進行通信，每臺連入互聯(lián)網中的計算機都有一個“號碼”，這個“號碼”稱為該計算機的因特網地址，由于這個地址是在IP協(xié)議中定義并由該協(xié)議處理的，因此稱之為IP地址。8.5Internet技術

連接到Internet上的每個接口擁有唯一的地址。另外，多接口主機(例如一個主機有2塊網卡)具有多個IP地址，其中每個接口都對應一個IP地址。由于一個路由器至少應當連接到兩個網絡，因此一個路由器至少應當有兩個不同的IP地址。IP地址長32bit，即IP地址占4個字節(jié)。其要點是：每8位二進制數為一組，每組用1個十進制數表示(0~255)，每組之間用小數點“.”隔開。例如，某主機IP地址的32個比特位是：11001010011101001010000000101001用“點分十進制”表示即為：1

在現實生活中，以怎樣的方式來確定某個人的身份呢?一是硬件，每個人與生俱來的、唯一的生理特征(如眼底虹膜、指紋、DNA等)。二是軟件，即給每個人都規(guī)定一種身份、頒發(fā)唯一的證件(如身份證)。網絡中識別某一臺計算機也是這樣：一是在每一塊網卡上都燒錄了唯一的ID號(即MAC地址)：二是通過為每一臺計算機分配一個唯一的IP地址。8.5Internet技術0網絡號A類.nnn.nnn.nnn10網絡號.nnn.nnn110網絡號.nnn1110多播地址1111預留未用B類C類D類E類(2)IP地址分類IP包含五類不同的互聯(lián)網地址格式：8.5Internet技術網絡號031主機號241680A類有效網絡數：27-2=126個每個網絡所包含的有效主機數：224-2個第一字節(jié)（網絡號）的有效值范圍是十進制數：1~126A類地址一般分配給具有大量主機的網絡用戶。定義：第一字節(jié)首位是二進制數字0的地址規(guī)定：第一個字節(jié)表示網絡號，后3個字節(jié)表示主機號8.5Internet技術有效網絡數：214=16384個每個網絡號所包含的有效主機數：216-2=65534個第一字節(jié)的有效值范圍是十進制數：128~191B類地址分配給具有中等規(guī)模主機數的網絡用戶。定義：第一字節(jié)前二位是二進制數1、0的地址規(guī)定：前2個字節(jié)表示網絡號，后2個字節(jié)表示主機號網絡號主機號10B類8.5Internet技術網絡號主機號110C類有效網絡數：221=2097152個每個網絡號所包含的有效主機數：28-2=254個第一字節(jié)的有效值范圍是十進制數：192~223C類地址分配給小型的局域網用戶。定義：第一字節(jié)前三位是二進制數1、1、0的地址規(guī)定：前3個字節(jié)表示網絡號，后1個字節(jié)表示主機號8.5Internet技術

(1)9屬于哪一類地址?判斷：65的二進制01000001(3)34和4屬于同一個網絡嗎?答案：這是一個A類網地址。

(2)53該地址所在的網段可以容納多少臺主機?

判斷：145的二進制10010001答案：這是一個B類網地址。每個網段有216-2臺主機判斷：199的二進制11000111答案：這是一個C類網地址。第三個字節(jié)屬于網絡號部分，所以這兩個IP不屬于同一網絡。8.5Internet技術另外，在IP地址的體系中，還做了以下一些規(guī)定。?在因特網上使用的IP地址稱為全局IP地址(或公用IP地址，或外部IP地址)。?在專供局域網內部使用的IP地址稱為局部IP地址(或內部IP地址)。采用內部IP地址技術，是為了解決全局IP地址不夠用的問題。下列IP網段在局域網中最常用：172.16~172.31192.168.0~192.168.255

如果局域網要接入因特網，則需要申請使用全局IP地址。局域網內的內部IP地址可通過代理服務器或路由器的網絡地址轉換功能實現訪問因特網。由于上述分類IP地址存在不合理的地方，如IP地址空間的利用率不高、地址不夠靈活等。因此在實際應用中就提出了劃分子網和子網掩碼的概念。8.5Internet技術

(3)子網劃分和子網掩碼

劃分子網屬一個單位內部的事情，單位對外仍然表現為沒有劃分子網的網絡。網絡號主機號031網絡號子網號(未劃分子網)(劃分子網)

允許將一個IP網絡地址進一步劃分為若干個子網地址，分別分配給不同的物理網絡。機制

從網絡的主機號部分借用若干比特作為子網號，主機號相應減少若干比特。

方法網絡號和子網號共同構成標識網絡位置的網絡地址。主機號8.5Internet技術網絡號和子網號為1構成主機地址為0判斷兩臺計算機是否處于同一子網

作用缺省時A、B、C類子網掩碼1

1111

1

1

111

1

111

1

1

1

11

1

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1111

1

1

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1

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1

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00

0

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0

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0

0

0

0

由于子網的劃定沒有統(tǒng)一的算法，單從IP地址無法判定一臺計算機處于哪個子網，解決的方法就是采用子網掩碼。掩碼的設置是自由的，沒有位數的限定，人們甚至可以將一個C類網絡劃分為多個子網。8.5Internet技術舉例1：某單位網絡地址：，該地址屬于哪類地址？其中有兩臺計算機的IP地址分別是：和80①子網掩碼為，這兩臺計算機是否在同一網絡中？②若子網掩碼為28，這兩臺計算機是否在同一網絡中？③若子網掩碼為92，這兩臺計算機是否在同一網絡中？答案：這是一個C類網地址。只有第①種情況，兩臺機在同一網絡中。5=(00000101)2

；180=(10110100)2

8.5Internet技術舉例：某單位有120臺機，假設該網絡為C類地址：，要劃分三個子網，請問如何劃分較為合理？網絡地址子網掩碼可分配的IP地址范圍92~24925~26289229~90929293~54注:0=(00000000)264=(01000000)2128=(10000000)2192=(11000000)263=(00111111)2127=(01111111)2191=(10111111)2255=(11111111)2可將該地址中的8位主機號的前2位作為子網號，分別對應00，01，10，11，每個子網主機號現為6位，去掉全0和全1的地址，可用的地址為1~62，即二進制000001~111110。四個子網地址、子網掩碼、可分配的IP地址如下：(4)IP地址分配IP地址的分配主要有兩種方法：靜態(tài)分配和動態(tài)分配。①靜態(tài)分配:指定固定的IP地址，配置操作需要在每臺主機上進行。缺點是配置和修改工作量大，不便統(tǒng)一管理。②動態(tài)分配:即“自動獲取IP地址”。采用這種方式不需要向管理員申請IP地址，而是由計算機通過一些協(xié)議自己到網絡上的一些服務器上申請IP地址來使用。

8.5Internet技術自動獲取IP地址很簡單。選好之后，就不用管其他的事情了。每次網絡啟動時，計算機就會自己向相應的服務器申請一個可用的IP地址。不過，這種功能是需要有DHCP服務支持才能得以生效的。DHCP的意思是動態(tài)主機配置協(xié)議。它可以為用戶主機提供動態(tài)的IP地址、掩碼、默認網關地址以及DNS服務器的IP地址等配置信息。。DHCP服務由DHCP服務器和客戶端協(xié)同提供。通常擁有局域網的組織或者網絡運行提供商會在自己的網絡中設置一個或多個DHCP服務器。這些組織或者運營商先申請到一些IP地址，然后交給DHCP服務器，讓它分配給網絡中的計算機(手工配置時，這個活由管理員來完成)。當網絡中的主機需要上網時，它們的DHCP客戶端會向服務器申請租用并獲得一個IP地址。這些主機關機之后，它們的IP地址就被收回，可以重新分配給別的計算機使用。除了IP地址，用戶還可以從DHCP服務器獲得其他必需的網絡配置信息。

8.5Internet技術有了DHCP，用戶配置計算機就方便多了，尤其是不熟悉計算機的用戶，再也不用考慮什么IP地址、掩碼、DNS服務器，只要選擇“通過DHCP自動獲得”就全解決了。DHCP還可以提高IP地址的利用率。因為關機的用戶不再占有IP地址了。自動獲取方式主要應用于普通PC和端接系統(tǒng)，不適用于服務器，服務器必須使用靜態(tài)IP地址。(6)IPv6與現在使用的互聯(lián)網有以下不同：更大。目前的IPv4協(xié)議有32位地址長度，理論上可提供的IP地址大約為40多億個。IPv6的地址是128位編碼，是IPv4地址空間的近1600億倍(296)。地址資源極端豐富。有人比喻，世界上的每一粒沙子都會有一個IP地址。

8.5Internet技術

更快。下一代互聯(lián)網將比現在的網絡傳輸速度提高1000倍以上。更安全。可進行網絡對象識別、身份認證和訪問授權，具有數據加密和完整性，實現一個可信任的網絡。更方便。加入了對自動配置的支持，使得網絡的管理更加方便和快捷。8.5.3域名系統(tǒng)

8.5Internet技術計算機在網絡上進行通訊時只能識別如“1”之類的IP地址，而不能認識如之類的域名，但是，當打開瀏覽器，在地址欄中輸入如的域名后，就能看到所需要的頁面，這是因為有一個叫“DNS服務器”的計算機自動把域名“翻譯”成了相應的IP地址，然后調出IP地址所對應的網頁。分布在網上成千上萬的計算機，如果都用像1這樣的數字來識別，顯得既生硬又難以記憶。域名是由一串用點分隔的名字組成的Internet上某一臺計算機或計算機組的名稱，用于在數據傳輸時標識計算機的電子方位（有時也指地理位置）,與該計算機的互聯(lián)網協(xié)議（IP）地址相對應。類似于互聯(lián)網上的門牌號碼，一個單位、機構或個人若想在互聯(lián)網上有一個確定的名稱或位置，需要進行域名登記。域名:為方便記憶而為計算機進行命名。與IP地址作用同，但便于記憶。(通常95%的個人用戶入網后由ISP提供一個動態(tài)IP地址，沒有域名)域名系統(tǒng)DNS:完成域名向IP地址的轉換。是由若干個域名服務器程序完成的。域名解析就是將域名翻譯成IP地址的過程。1國家域機構域網絡名主機名域名IP地址8.5Internet技術8.5Internet技術常用機構類的頂級域名

域名機構的類型.GOV政府機構.EDU教育機構.INT國際組織(如北大西洋公約組織).MIL軍事部門.COM商業(yè)機構.NET網絡中心.ORG社會組織、專業(yè)協(xié)會8.5Internet技術就像一個人可以用姓名、身份證號碼等來進行識別一樣，因特網上的計算機也可以用多種方式來進行識別。在因特網上，計算機和所有網絡設備的主要識別方式有IP地址、域名設備的物理地址。人們在訪問因特網時，通常使用的是域名。為了將信息發(fā)送到對方的主機上，就必須先把域名映射為IP地址，在局域網中，只有將IP地址轉換成為物理地址(即網卡地址)才能繼續(xù)通信，所以局域網中的通信需再把IP地址映射為相應的物理地址，我們稱前者為域名解析，后者為地址解析。8.5.3Internet接入方式8.5Internet技術從用戶的角度看，將計算機接入Internet的最基本的方式有三種：局域網接入、電話線接入、有線電視電纜接入。另外，還可以通過無線方式接入。用戶一般是通過ISP接入Internet的。8.5Internet技術(1)ADSL撥號上網其所提供的上行與下行網速不對稱，所以稱不對稱數字用戶網絡。用戶需要安裝的ADSL設備包括：ASDLModem、濾波器，主機需要有網卡。下面介紹幾種常見的Internet接入方式。某單位申請了ADSL上網，需要實現所有辦公計算機共享ADSL上網，設計組網方案見下圖。本實例涉及到ADSL調制解調器、路由器、交換機、網卡等網絡硬件。

ADSL上網方式：

a、虛擬撥號上網用戶在電腦上運行一個專用客戶端軟件，當通過身份驗證時，獲得一個動態(tài)的IP，即可連通網絡。b、專線方式如果你申請ADSL是為了能自己做主頁，讓別人來瀏覽，你可以申請固定IP地址的上網方式，但上網費用會高一些。虛擬拔號對于上網時不懂如何保護自己電腦的人更適合，因為上網時的IP是不固定的，那么也防止有些人通過查找你的固定IP而攻擊你。8.5Internet技術(2)局域網專線上網局域網網絡主要采用光纜(主干線)＋雙絞線(用戶接入端)的方式進行綜合布線，部分網絡還提供全程光纖化的接入方式(即光纖到戶)，徹底改變上網速度慢的現狀，讓用戶可以享受到帶寬達10M、100M甚至1000M的網絡速度。用戶所在的單位或者社區(qū)如果已經架構了局域網并與Internet相連接，則用戶可以通過該局域網接入Internet。例如校園內學生寢室的計算機可以通過接入學校校園網，從而達到上網的目的。無線接入技術可以分為固定接入(無線局域網)和移動接入(無線廣域網GSM、CDMA、3G)兩大類。①無線局域網接入該接入方式只能局限在已布有無線局域網的范圍內(通常幾十米左右)。在一些場合如機場、咖啡廳、酒店等有無線網絡的地方可以上網。典型實現技術如基于IEEE802.11b技術的無線局域網(Wi-Fi)。8.5Internet技術(3)無線上網

連接無線局域網需要電腦有無線網卡，無線網卡的功能跟普通電腦網卡一樣，是用來連接到局域網上的一個信號收發(fā)的設備。另外，周圍要有無線路由器或無線AP開放。8.5Internet技術無線AP：是無線網和有線網之間溝通的橋梁。將無線AP接在有線交換機或路由器上，它就變身WiFi熱點。帶無線網卡的計算機、手機、平板電腦等即可通過無線方式上網。適用于酒店、學校宿舍等。無線路由器：是AP、路由功能的集合體，可直接接上ADSLModem和交換機。可以把通過它進行無線和有線連接的終端都分配到一個子網。適用于普通家庭、公寓等。8.5Internet技術無線上網卡：不同于普通網卡，其內部有一個類似于手機中的SIM卡的芯片(目前大多數筆記本電腦及智能手機都內置了無線上網卡)，通過拔號可連接到互聯(lián)網上。另外，你還需要買相應的資費卡。②無線廣域網接入該接入方式需要在電腦、手持設備等終端安裝有無線上網卡，只要在擁有無線電話信號覆蓋的任何地方都就可以上網。8.5Internet技術3G時代：第一代模擬手機(只能進行語音通話)第二代CDMA\GSM(后來升級到GPRS或EDGE，又稱2.5代)

手機(增加了接收數據的功能，如接收短信等)。3G全稱為第三代移動通信。具有更高的傳輸速度，能夠快速處理圖像、影音及多媒體形式。中國3大運營商采用的3G網絡制式:通訊商3G制式技術引進中國電信CDMA2000美國中國聯(lián)通WCDMA歐洲中國移動TD-SCDMA中國8.5Internet技術4G時代：上網峰值速度將達到每秒上百兆，是目前3G上網速度的10倍以上。未來中國將形成2G、3G和4G并存局面，而不是簡單升級替換。

2G時代，核心技術是國外的，中國是“看臺”上的“學生”；3G時代，中國取得“參賽權”；而由中國主導的TD－LET增強型成為4G國際兩大主流標準之一，這意味著在4G時代中國有望領跑世界。

高速公路上車流不息，如果要開車上高速公路，就要找一個就近的高速公路入口。Internet也類似，若想利用Internet上的資源就需要接入Internet。要接入Internet，必須要向提供接入服務的ISP提出申請，也就是說要找一個信息高速公路入口。用戶的環(huán)境不同，要求不同，接入的方法也就不同。8.6Internet常見服務8.6.1WWW服務WWW服務是在Internet上最熱門的服務之一。(1)Web(萬維網)

所謂WWW(WorldWideWeb)，也稱或Web，是建立在客戶機/服務器模型之上，以HTML語言和HTTP協(xié)議為基礎，能夠提供面向各種Internet服務的信息瀏覽系統(tǒng)。Internet上提供的服務多種多樣，本小節(jié)僅僅講述因特網中應用最廣泛的WWW服務、文件傳輸FTP，電子郵件等基本功能。HTML是一種標記語言。Web頁用HTML語言描述；瀏覽器是一個HTML解釋器；瀏覽器和Web服務器用HTTP協(xié)議進行通訊。WWW是基于客戶機/服務器方式工作的。客戶機與服務器各自完成不同的功能，它包括：①瀏覽器。是一種安裝在客戶端的導航工具。瀏覽器除了可以訪問WWW資源外，還可以訪問包括Telnet、FTP、電子郵件等全部的Internet資源。②WWW服務器(又稱Web服務器)。存放有網頁。客戶程序向服務器程序發(fā)出請求，服務器程序向客戶程序送回客戶所要的網頁文檔。8.6Internet常見服務(2)URL(統(tǒng)一資源定位符)也稱為Web地址或網址。一個完整的URL包含三個部分：第一部分：通訊協(xié)議(如：HTTP、FTP等)；第二部分：服務器的名稱或IP地址；第三部分：網頁或文件的文件名。三者組合起來，就是完整的URL。例：/info/

1HTTP是協(xié)議；/是中國教育和科研計算機網的Web服務器的域名；info/是中國教育和科研計算機網網站中的教育信息化欄目。8.6Internet常見服務8.6Internet常見服務網頁(Web頁):瀏覽器中所看到的畫面。(3)主頁我們把只使用域名，如()就可以瀏覽到的第一個網頁稱為該網站的主頁，主頁實際上也是一個Web站點的首頁。Web(4)搜索引擎搜索引擎指自動從Internet搜集信息，經過一定整理以后，提供給用戶進行查詢的系統(tǒng)。是專業(yè)搜索網站為用戶提供的檢索信息的搜索工具，常見有百度、Google、雅虎、搜狐等。Google——幾種高級用法邏輯與：AB 智能計算機邏輯或：AORB 計算機OR電腦邏輯非：A-B 計算機-電腦通配符：aa*b 與時*進大小寫不敏感 computer=COMPUTER8.6Internet常見服務搜索引擎可以幫助我們查找所需要的各種信息，解答各種疑難問題。有問題的時候使用搜索引擎，或許能找到你所需要的一切……8.6Internet常見服務8.6.2文件傳輸(FTP)

FTP就是將遠程計算機中的文件拷貝到自己計算機中，或將本地計算機中的文件拷貝到遠程計算機中。FTP采用“客戶機/服務器”方式，一個FTP服務器進程可同時為多個客戶進程提供服務。客戶端要在自己的本地計算機上安裝FTP客戶程序。FTP工作過程8.6Internet常見服務目前，在互聯(lián)網上還有一種基于BT的下載技術。BT是一款P2P軟件，用BT下載的用戶越多，下載速度越快，這是因為BT用的是一種分發(fā)的方式來達到共享目的。8.6Internet常見服務8.6.3電子郵件(E-mail)用戶帳號＠主機地址電子郵件地址:負責收發(fā)電子郵件的應用程序Web方式使用E-mail利用電子郵件工具收發(fā)在線收發(fā)、閱讀電子郵件發(fā)信時填寫對方E-mail地址，如xyz@8.6Internet常見服務8.6.4Internet的新應用隨著聯(lián)網技術、PC技術、手機技術等方方面面技術的進步和發(fā)展，出現了一些Internet的新應用，其中包括：網絡即時通信、絡社區(qū)和社交網絡、博客、播客與微博、電子商務與電子政務、網絡電話、網盤等。Internet雖說是一個虛擬世界，但是它的“色彩”毫不遜于現實世界。對于人類來說，這里是一片變幻莫測、多姿多彩的新世界。如果你愿意，互聯(lián)網可以變成一個競技場、一臺表演秀、一個交際池、一臺望遠鏡……還可以是一本集合人類智慧結晶的百科全書。三網融合、物聯(lián)網和云計算是近年來網絡發(fā)展的熱點。什么是三網融合？物聯(lián)網、云計算到底是什么，究竟能做什么?8.7網絡發(fā)展的趨勢8.7.1三網融合三網融合又稱三網合一，是將傳統(tǒng)的電信網、廣播電視網和互聯(lián)網進行融合，以替代多個網絡并存的情況，是網絡發(fā)展的必然趨勢。一部高清電視除了看電視，又能上網下載歌曲登陸網站；一部手機除了打電話，還可以同步收看電視直播，還能無線上網；電腦也可以打電話、看電視……此時，電視兼容電腦，手機涵蓋電視，電信網、廣電網、寬帶網互相兼容，三者之間相互交叉，形成你中有我、我中有你的格局，這就是“三網融合”。8.7.2物聯(lián)網8.7網絡發(fā)展的趨勢通俗地講，物聯(lián)網就是“物物相連的互聯(lián)網”,是將各種信息傳感設備通過互聯(lián)網把物品與物品結合起來而形成的一個巨大網絡。其中兩層意思，第一，物聯(lián)網是互聯(lián)網的延伸和擴展，其核心和基礎仍然是互聯(lián)網，第二，其用戶端不僅僅是個人，還包括任何物品。我們可以把物聯(lián)網工作的基本原理簡單表述為：各種傳感設備如傳感器、射頻