教學目標了解計算機網絡概念、發展、功能及分類

對常見網絡設備功能有較深入的了解

了解網絡協議，理解OSI參考模型與TCP/IP協議結構及各層功能

了解Internet工作模式，掌握信息搜索、信息發布等Internet應用

知識要點計算機網絡、網絡協議的概念計算機網絡發展階段及網絡功能與分類兩個理論模型Internet工作模式及新興Internet服務舉案引思1、想像一下沒有網絡的世界：如果沒有計算機網絡，你的計算機世界會是什么樣的？你在計算機面前會做些什么？那會不會是一個移動存儲介質泛濫的時代？

2、現在你是否還會給父母寫信？上世紀的我們會經常性地給父母朋友寫信、郵寄，然后期盼著數日后的回復，現在你還會偶爾給父母寫信嗎？你了解你的信自從離開你的手之后怎么樣到達你父母手上的嗎？

3、未來的新應用？現在計算機網絡上我們可以發電子郵件、可以查找想要的資源、可以進行視頻電話、可以在網上買賣東西、可以發微博、微信，啊，太多了！但你能想象未來的計算機網絡會出現什么樣的新應用嗎？只有想不到，沒有做不到！

6.1計算機網絡基礎一、概述1、為什么需要計算機網絡？

2、什么是計算機網絡？

分布在不同地理位置的、具有獨立功能的多臺計算機及外部設備，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交換的計算機系統

。3、計算機網絡發展階段

第一代：終端與主機的互連第二代：主機與主機的互連第三代：網絡與網絡的互連第四代：多網融合6.1計算機網絡基礎6.1計算機網絡基礎4、計算機網絡功能

資源共享、信息交換（通信）、分布式信息處理

5、計算機網絡分類

按網絡覆蓋范圍分：局域網、城域網、廣域網按拓撲結構分：總線型、星型、樹型、環型、網狀等

按機器地位分：對等網和主從網二、常見網絡設備1、計算機設備

服務器和工作站

2、傳輸介質

雙絞線

最常見的傳輸介質，它價格便宜，易彎曲、易安裝，重量輕，具有良好的性價比，但傳輸距離和速度都受到一定限制，且易受外界信號干擾。

雙絞線一般分為屏蔽型（STP）和非屏蔽型（UTP），屏蔽型雙絞線是在雙絞線和外層絕緣套之間包有一層金屬屏蔽層，以屏蔽外界干擾信號，所以在抗干擾能力方面要優于UTP，但價格也要貴些。雙絞線兩端都必須安裝RJ-45連接器（俗稱水晶頭）才能和網卡、交換機等設備相連，就是常見的水晶頭。根據雙絞線4對銅線的排序不同，則連接的設備不同。一般分兩種線序標準：T568A和T568B。兩端都采取B標準線序是用的較多的一種雙絞線。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備2、傳輸介質

同軸電纜同軸電纜是以硬銅線為芯，外面包上一層絕緣材料，外層再套有密織的網狀導體以屏蔽外界干擾，最外層包一層保護性材料同軸電纜比雙絞線抗干擾能力強，可以進行遠距離傳輸。根據其直徑大小可以分為：粗同軸電纜和細同軸電纜。粗纜直徑為10mm，適于較大型的局部網絡，標準傳輸距離長，可靠性高，但安裝難度大；細纜直徑為5mm，安裝簡單，價格低廉，但連接時須切斷電纜，兩頭安裝網絡連接頭（BNC），所以容易松動產生不良隱患。現在一般同軸電纜用于有線電視的信號傳輸。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備2、傳輸介質

光纖光纖即光導纖維，是由纖芯外加包層組成的雙層圓柱體，利用光的全反向原理進行光信號傳輸的，如圖6-4所示。纖芯是光導纖維，由非常透明的石英玻璃拉制而成的細絲，用來傳導光波。包層具有較低的折射率，當光線從高折射率射向低折射率介質時，其折射角度大于入射角度。當入射角度足夠大時，就會發生全反射。根據傳輸模式不同，光纖可分為單模光纖和多模光纖。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備2、傳輸介質

無線介質無線傳輸介質是指使用無線電波作為傳輸介質，多使用微波通信、紅外線、藍牙等方式。微波具有較長的波長，適合遠距離通信，而紅外線和藍牙波長較短，只適宜室內或近距離通信。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備3、網絡互連設備

網絡適配器網絡適配器又稱為網絡接口卡，簡稱網卡，是將計算機連接到網絡上的通信接口裝置，它可以集成在計算機內部主板上，也可以作為獨立的接口卡插入到計算機主板的PCI插槽內。在計算機接收傳輸介質上傳送的數據時，網卡把接收的信號按照計算機可以處理的格式進行轉換，在主機向網絡發送數據時，網卡又把要發送的信息轉換為網絡傳輸介質可以傳播的格式。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備3、網絡互連設備調制解調器

調制解調器（MODEM）是調制器和解調器的簡稱，俗稱“貓”，在發送端，把計算機的數字信號轉換成可沿普通電話線傳送的模擬信號，在接收端，又把模擬信號還原成計算機可識別和處理的的數字信號，從而實現計算機間的通信。調制是把數字信號轉換成模擬信號，解調是把模擬信號轉換成數字信號。調制解調器是以電話線作為傳輸介質，承擔傳輸介質和計算機之間進行數/模、模/數轉換功能，實現計算機連網的設備。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備3、網絡互連設備集線器

集線器（Hub）的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。它提供多端口的服務，每個端口通過一條傳輸介質連接一臺計算機。它的工作方式非常簡單，對所有接收到的數據，發送時沒有針對性，而且采用廣播的方式，對所有與之相連的節點都進行轉發。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備3、網絡互連設備交換機

交換機（Switch）是一種用于信號轉發的網絡設備,可以實現先存儲、后定向轉發的功能。如圖6-10所示。因為交換機能根據數據幀的源MAC地址，知道該地址的機器連接在哪個端口上，并記住它，以后發往該地址的數據都只轉發到這個端口上，所以它可以為交換機中任意兩個端口之間提供獨享的信號傳輸服務，也就是說多個端口對之間可以同時進行通信而不會沖突。每個端口都是一個獨立的網段，連接在該端口上的計算機獨享全部帶寬，無需和其它端口分享。真正可以高速、高效地進行數據交換。

6.1計算機網絡基礎二、常見網絡設備3、網絡互連設備路由器

路由器是互聯網的非常重要的網絡結點設備。它的主要功能就是路由選擇。當兩臺不在同一子網的計算機相互通信時，可能需要經過許多個路由器。每個路由器都是從上一站接收數據包，然后根據數據包的目的地決定要轉發給哪臺路由器

。網關

網關（Gateway）又稱網間連接器、協議轉換器。最復雜的網絡互連設備，用于連接兩個網絡系統并可實現不同網絡之間的協議轉換工作。即可以實現廣域網的互連，也可以實現局域網的互連。

6.1計算機網絡基礎1、為什么需要網絡協議？

2、什么是網絡協議？網絡協議就是計算機網絡中通信雙方都必須遵守的標準、規則或約定的集合。具體說就是在通信內容、怎么通信以及何時通信等方面，雙方都要共同遵從、可以接受的一組約定和規則。由語義、語法和時序組成。3、網絡體系結構

網絡通信的復雜性分層設計的優越性

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型在計算機網絡理論研究界和應用界的努力下，1978年國際標準化組織制定出了一個開放協議標準:開放系統互聯參考模型(OpenSystemInterconnectionReferenceModel,OSI/RM，簡稱OSI)。OSI模型將整個網絡通信體系分為7層，自上而下分別為應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。

6.2網絡協議與體系結構發送端接收端應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層接口通信線路或傳輸介質應用層協議表示層協議會話層協議傳輸層協議網絡層協議數據鏈路層協議0111010000110000101001011113、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）對于該參考模型的每層功能，可以組織一個國際會議形象來說：應用層：會議的議題；表示層：大會語言翻譯；會話層：交流各方的身份識別、發言順序、議題的開始和結束；傳輸層：如何到達舉辦會議地點；網絡層：如何到達舉辦會議的國家；數據鏈路層：每段路程的交通；物理層：公路、鐵路、航空等交通方式；

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）物理層功能

數據通信最終要通信信號在傳輸介質上的傳輸來實現。計算機中存儲或處理的是二進制數據，即信息。該層傳輸的數據格式為信息，也即二進制數據流。但通信介質上所傳輸的為信號（電信號或光信號）。所以要把數據信息變為信號。傳輸介質種類繁多，如果沒有統一的標準和規范就很難通過傳輸介質將它們互聯起來進行通信。顯然，為了達到信息交換的目的就要對各種通信設備之間以及通信設備和傳輸介質之間的電氣和機械接口進行約定，以使得各種通信設備都能方便、規范地通過傳輸介質連接起來并進行信息交換，這就是物理層的功能。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）數據鏈路層功能

數據鏈路層位于物理層的上一層，它所處理的數據單元稱為幀（Frame），在發送數據時，它接收來自上層的數據，加上自己的幀頭和幀尾，形成數據幀后送到物理層；接收數據時，它接收來自下層也即物理層的數據，去掉幀頭和幀尾后取出數據部分傳輸給上一層。此外，該層還具有更為重要的流量控制和差錯控制等功能。

(1)流量控制流量控制的功能是為了避免發送端發送數據的速率超過接收端的最大接收能力而導致數據丟失的現象發生，保證雙方能協調一致地交換數據。在網絡通信中一般采用通過接收端來控制發送端的發送速率來實現6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）數據鏈路層功能

(2)差錯控制網絡通信要求很低的差錯率，但如果發生數據傳輸錯誤，要通過編碼技術來實現糾錯。這就需要接收端具有差錯檢測的功能，也就是通過編碼方式使接收端能檢測出接收的數據幀是否出錯，如果有錯，采取簡單丟棄或要求對方重傳等。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）網絡層功能

網絡層是在各種不同類型、不同規模的計算機網絡之間提供點到點的服務，這就需要按照一定的算法在各個網絡之間選擇一條最佳路徑問題。但最佳路徑上也可能會有多個點，在每個點收到數據包之后轉發給哪個結點，這就是路由選擇問題。該層的數據傳輸單位是分組（Packet，或稱為包）。6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）傳輸層功能

從網絡層可以實現點到點的傳輸，也就是兩個計算機之間通過IP地址由路由器實現通信，但是計算機中的應用程序或是進程有很多，如怎么實現兩臺計算機之間的QQ通信或是Email通信等？因為每個進程對應的端口號都是不同的，所以傳輸層的功能主要是實現端到端的傳輸。通過物理層、數據鏈路層和網絡就已經實現兩臺計算機之間的通信了，所以其它層的主要功能就不再管信息傳輸的問題了，而是信息在計算機內部的表示和處理問題了。6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）會話層功能

會話層提供的服務是建立、維持應用之間的會話，并能使會話獲得同步。該層用于建立、管理和中止不同計算機上的應用程序之間的會話。會話是指為完成一項任務而進行的一系列的相關的信息交換。

表示層功能

表示層向高層的應用層提供被傳送數據的表示問題，即信息的語法和語義。如有必要，使用一種通用的數據表示格式在多種數據表示格式之間進行轉換，使采用不同表示方法的各開放系統之間能互相通信。該層還負責數據的加密、壓縮和恢復等。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

理論模型（OSI/RM）應用層功能

應用層直接面向用戶，為用戶使用應用程序提供通信服務，實現多個系統應用進程相互通信的同時，完成一系列業務處理所需的服務。它處于OSI模型的最高層，包含的協議最多，也是最復雜的一層。6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

現實標準（TCP/IP）雖然OSI參考模型在理論上比較完整，并且是國際公認的標準，但它卻沒有市場化，現今互聯網中使用的網絡協議幾乎沒有完全符合OSI參考模型的。在互聯網中，人們普遍使用的是傳輸控制協議/因特網協議（TCP/IP）。TCP/IP實際上是一個網絡協議族，共分為4層：網絡接口層、網際層、傳輸層和應用層在具體劃分與OSI參考模型有對應關系，TCP和IP是其中最為重要的兩個協議，雖非OSI中的標準協議，但事實證明它們工作得很好，已被公認為現今網絡中的現實標準。6.2網絡協議與體系結構應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網際層網絡接口層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網際層網絡接口層應用層表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層應用層傳輸層網際層網絡接口層3、網絡體系結構

現實標準（TCP/IP）應用層協議TCP/IP的最高層，它負責接收并響應用戶的各種請求，為用戶提供各種服務，對應于OSI模型的上三層。主要服務協議如下：（1）文件傳輸協議（FileTransferProtocol,FTP）：用于交互式文件傳輸，可以在不同計算機間傳輸文件。（2）超文本傳輸協議（HypertextTransferProtocol,HTTP）：提供WWW服務，使用該協議可以訪問網絡上豐富的文本或超文本信息。（3）簡單郵件傳輸協議（SimpleMessageTransferProtocol,SMTP）：主要負責網絡上電子郵件的傳輸，該協議為發送電子郵件所用，接收電子郵件一般為POP3或IMAP等。（4）域名服務系統（DomainNameSystem,DNS）：負責域名與IP地址之間的轉換。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

現實標準（TCP/IP）傳輸層傳輸層提供端節點到端節點之間的可靠通信，具有差錯控制、數據包的分段與重組、數據包的順序控制等功能。該層包括面向連接的TCP協議和面向無連接的UDP(UserDatagramProtocol)協議，這兩個協議分別用于傳輸不同性質的數據。6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

現實標準（TCP/IP）網際層網際層提供無連接的傳輸服務，主要功能是尋找一條能夠把數據送到目的地的路徑。它對應于OSI的網絡層，該層是通過網絡互聯協議（IP協議）將不同的物理網絡連接起來，以實現數據通信和資源共享。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

現實標準（TCP/IP）網絡接口層

網絡接口層為TCP/IP模型的最底層，對應于OSI模型的物理層和數據鏈路層。主要功能是負責從網際層接收報文數據并通過物理網絡發送出去，或是從物理網絡接收信號中提取報文數據并交給網際層。

6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

與TCP/IP有關的幾個概念

1、IP地址

IP地址是由32位（bit）二進制數組成，即IP地址占4個字節。為書寫方便，把它們分為4組，每組8位二進制數，并用十進制數表示，每組數的范圍為0～255，每兩組之間用“.”隔開。IP地址分為A、B、C、D、E等5類，其中A、B、C三類為主類地址，也是現在常用的IP地址，D類地址為組播地址，E類地址尚未使用。一般IP地址由兩個部分組成：網絡號和主機號。A類地址第一組數的范圍為0～127；B類IP地址第一組數的范圍為128～191；C類IP地址第一組數的范圍為192～223。6.2網絡協議與體系結構3、網絡體系結構

與TCP/IP有關的幾個概念

2、域名在計算機網絡中，IP地址可以代表某臺計算機，通過IP地址就可以訪問網絡中對應計算機的資源。但畢竟IP地址只是枯燥的數字，難于記憶。所以為了便于記憶，常采用形象、直觀的字符串作為網絡上各個節點的地址，如新浪的www服務器網址為。這種唯一標識網絡節點地址的符號稱為域名(DomainName)。為了便于對域名進行管理、記憶和查找，一般采用樹型的層次結構來組織域名。

6.2網絡協議與體系結構根comneteduorggovcncomedugovbjsh……頂級域名二級域名pkuzjusduahut…tsinghua三級域名mailjsjxy……jsjjc四級域名3、網絡體系結構

與TCP/IP有關的幾個概念

2、域名一般域名的書寫形式為：…．三級域名．二級域名．頂級域名頂級域名一般分為兩類：國家頂級域名和組織頂級域名6.2網絡協議與體系結構序號域名含義序號域名含義1.com公司企業8.coop合作團體2.net網絡機構9.info網絡信息組織3.org非贏利組織10.name個人4.gov政府部門5.mil軍事部門6.edu教育部門3、網絡體系結構

與TCP/IP有關的幾個概念

3、IPV6

IPV6為什么會出現？

IPV6相對于IPV4的優勢？

IPV6采用了128位的標識，地址空間相對IPV4增大了2的96次方倍。它的地址格式采用了八組四位十六進制的書寫形式，如：CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020就是一個合法的IPV6地址。其中地址中的每位數字都是十六進制，四位一組，每兩組之間用：分隔。6.2網絡協議與體系結構1、Internet基礎

Internet即因特網、互聯網。它是由世界上許許多多的廣域網、城域網、局域網等互聯起來的巨型計算機網絡。它包含了非常龐大的信息資源，并向全世界提供信息服務。現今Internet已經成為獲取信息的一種非常方便、快捷而有效的手段。6.3Internet應用2、Internet工作方式

Internet提供的服務有很多，包括電子郵件、文件傳輸、WWW服務、遠程登錄等，它們大多采用客戶機/服務器模式，隨著互聯網上其它服務的涌現，又出現了瀏覽器/服務器模式、P2P模式等。

客戶機/服務器模式客戶機/服務器模式即Client/Server模式，簡稱

C/S模式。采用C/S模式的網絡一般由幾臺服務器和大量客戶端組成，服務器性能高、資源豐富，并安裝專用服務器端軟件，給其它計算機提供資源；客戶機性能稍弱，也需安裝客戶端專用軟件，用戶通過客戶端和服務器進行交互。6.3Internet應用2、Internet工作方式

Internet提供的服務有很多，包括電子郵件、文件傳輸、WWW服務、遠程登錄等，它們大多采用客戶機/服務器模式，隨著互聯網上其它服務的涌現，又出現了瀏覽器/服務器模式、P2P模式等。

瀏覽器/服務器模式瀏覽器/服務器模式即Browser/Server模式，簡稱B/S模式。它是對C/S模式的一種改進。在此模式下，客戶端只需要安裝WWW瀏覽器。用戶通過瀏覽器和服務器進行交互，該模式的主要工作一般在服務器端實現。因此該模式使用簡單方便、界面統一，所以越來越多的服務采用B/S模式。

6.3Internet應用2、Internet工作方式

Internet提供的服務有很多，包括電子郵件、文件傳輸、WWW服務、遠程登錄等，它們大多采用客戶機/服務器模式，隨著互聯網上其它服務的涌現，又出現了瀏覽器/服務器模式、P2P模式等。

P2P模式P2P模式也稱對等網絡模型，是PeerToPeer的簡稱，也稱對等網技術。在P2P網絡中，每個節點的地位都是平等的，沒有服務器和客戶端之分。因此，每臺計算機即可作為客戶機也可作為服務器來工作。網絡中每個節點都可以共享它們所擁有的部分資源，這些共享的資源可以被網絡中其它對等節點直接訪問而無需經過其它實體的介入。

6.3Internet應用3、信息搜索搜索引擎是對互聯網上的信息資源進行搜索整理并對用戶提供查詢功能的系統，它包括了信息搜集、信息整理和用戶查詢等三部分。現在搜索引擎已經成為互聯網的核心服