蘇州大學計算機科學與技術學院計算機網絡與通信目錄（1）通信技術基礎計算機網絡概述計算機網絡體系結構計算機網絡組成計算機局域網12345目錄（2）Internet基礎Internet提供的服務網絡信息安全67856.1通信技術基礎υ(t)6.1.1概述1．數據通信的基本概念在計算機網絡中，數據通信是指在計算機之間、計算機與終端之間以及終端與終端之間，傳送字符、數字、語音、圖像、視頻等信息的過程信號是數據在傳輸過程中的電磁波的表示形式，分為模擬信號和數字信號。模擬信號是隨時間連續變化的信號，如圖6-1(a)所示，普通電視里的圖像和語音信號、電話線傳輸的語音信號等都是模擬信號；數字信號是隨時間離散變化的信號，如圖6-1(b)所示，一般由脈沖電壓0和1兩種狀態組成。

tt6-1(a)模擬信號

υ(t)6-1(b)數字信號

2．數據通信系統的簡單模型數據通信系統由三個要素組成：信源、信宿和信道信源是信息的發送端，信宿是信息的接收端，信道是傳輸信息的通道信源信號信宿信道信號3．數據通信的主要技術指標（1）數據傳輸速率數據傳輸速率是指信道每秒鐘能傳輸的二進制比特數記作bps或b/s。常見的單位還有Kbps、Mbps、Gbps等。與數據傳輸速率密切相關的是波特率。波特率是指信號每秒鐘變化的次數，它與數據傳輸速率成正比。單位為“波特”。（2）誤碼率誤碼率是指二進制比特流在數據傳輸系統中被傳錯的概率，是衡量通信系統可靠性的重要指標。誤碼率的計算公式為：誤碼率=接收時出錯的比特數/發送的總比特數在計算機網絡中，一般要求誤碼率低于10-6，即百萬分之一（3）帶寬帶寬是信道能傳輸的信號的頻率寬度，是信號的最高頻率和最低頻率之差。在一定程度上體現了信道的傳輸性能。一般來說，信道的帶寬越大，其傳輸速率也越高。（4）信道容量信道容量是指信道傳送信息的最大能力，用單位時間內最多可傳送的比特數來表示。*6.1.2數據通信方式1．并行傳輸和串行傳輸串行傳輸是將要傳送的每個字符的二進制代碼按由高位到低位的順序，依次發送。串行傳輸適用于長距離通信，它的特點是一次只傳輸1bit并行傳輸是將表示一個字符的8位二進制代碼通過8條并行的通信信道同時發送出去，每次發送一個字符代碼。并行傳輸適用于短距離通信，如打印機經常采用并行通信。并行通信的特點是傳輸速率高，但線路成本高計算機Modem10001101……01010011數據線計算機打印機2．同步傳輸和異步傳輸（1）同步傳輸同步傳輸是對由一組字符組成的數據塊進行同步，有字符同步和位同步兩種方式同步傳輸效率高，但傳輸的數據塊只要有一位錯位，整個數據塊就必須重傳（2）異步傳輸異步傳輸是將每個字節作為一個單元獨立傳輸，字節之間的傳輸間隔任意。為了標志字節的開始和結尾，在每個字符的開始加1位起始位，結尾加1位、1.5位或2位停止位。異步傳輸的速率較低，適合于誤碼率高及對數據速率要求較低的通信3．數據傳輸方向數據通信按照信號傳送方向與時間的關系分為：單工通信、半雙工通信和全雙工通信三種。單工通信中傳送的信息始終是一個方向，任何時候都不可以改變信號的傳送方向。半雙工通信中通信信道的每一端既可以是發送端，也可以是接收端，但一個時間只能向一個方向傳送。全雙工通信中同一時刻信息可以在兩個方向傳輸6.1.3數據編碼技術數據編碼是將數據表示成合適的信號形式，以便于數據的傳輸和處理計算機網絡中主要采用兩種數據編碼技術：模擬數據編碼方法和數字數據編碼方法1．模擬數據編碼方法模擬數據編碼方法就是把數字信號轉換為模擬信號的編碼方法。由于導體存在電阻，電信號直接傳輸的距離有限。但研究發現，高頻振蕩的正弦波信號在長距離通信中能夠比其他信號傳送得更遠，因此，人們利用這種高頻正弦波作為載波，攜帶信息進行傳送。信息傳輸時，利用信源信號去調整（改變）載波的某個參數（幅度、頻率或相位），這個過程稱為“調制”。經過調制后的載波攜帶著被傳輸的信號在信道中進行長距離傳輸，到達目的地后，接收方再把載波攜帶的信號檢測出來恢復為原始的信號，這個過程稱為“解調”。調制的基本思想是把數字信號的“0”和“1”用某種載波（正弦波）的變化表示，常用的調制方式有移幅鍵控法ASK（調幅）、移頻鍵控法FSK（調頻）和移相鍵控法PSK（調相）。*2．數字數據編碼方法數字數據編碼方法就是把數字數據轉換為數字信號編碼的方法在數據通信中，利用數字通信信道直接傳輸數字數據信號的方式稱為基帶傳輸。基帶傳輸可以在基本不改變數字數據信號波形的情況下直接傳輸數字信號，可以達到很高的數據傳輸速率和系統效率，是目前發展比較迅速的數據通信方式。在基帶傳輸中，數字數據信號的編碼方式主要有：非歸零編碼（NonReturnZero，簡稱NRZ）、曼徹斯特編碼（Manchester）和差分曼徹斯特編碼（DifferentialManchester）等。6.1.4數據交換技術數據交換是多結點網絡實現數據傳輸的有效手段。常用的數據交換方式有電路交換、報文交換和分組交換1．電路交換電路交換又叫線路交換，是數據通信領域最早使用的交換方式。利用電路交換進行通信，就是通過中間交換結點在兩個站點之間建立一條專用的通信線路。電話通信系統是典型的電路交換。利用電路交換進行通信需要經歷三個階段：（1）建立線路：由源主機發出請求，通過交換中心指定的端口和路徑，將通信請求發至目的主機，經目的主機同意后，在兩端建立一條專用的物理通道。（2）傳輸數據：通信線路建立后，通信雙方可傳輸數據。傳輸的數據可以是數字數據，也可以是模擬數據；數據可以由源主機發出，也可以由目的主機發出。（3）拆除線路：數據傳輸結束后拆除線路。拆除操作可由通信雙方中的任意一方發起并完成。電路交換的線路利用率較低。這是由于通信雙方在通信的時間內始終占用端到端的傳輸線路通道，在線路被拆除前，即使沒有數據傳輸，該線路也不能被其他用戶使用。2．報文交換報文交換的工作過程是：發送方先把待傳送的信息分為多個報文正文，在報文正文上附加發送結點地址、接收結點地址及一些控制信息，形成一份完整的報文，然后以報文為單位在網絡的各結點中傳輸。一個結點接收到完整的報文后先將它暫存在硬盤中，等輸出線路和下一結點空閑時，再轉發到下一個結點。目的結點將收到的各份報文按原來的順序進行組合，然后再將完整的信息交付給指定的計算機或終端。與電路交換相比，報文交換不需要預先建立專用通道，線路的利用率高，只要線路空閑就可以被網絡中的其他結點使用。然而報文交換有較大的結點延遲，因為每個結點都需要把報文完整地接收下來，再進行存儲、轉發，并且還需要檢查錯誤，一旦發現有錯誤，必須把整個報文重新發送。由于報文交換沒有規定報文的上限，如果報文很長就會長時間占用傳輸通道，因此，報文交換一般不能應用在實時或交互式的通信中。3．分組交換分組交換也稱為包交換，原理與報文交換類似，需要先將傳輸的數據進行分割。但是分組交換規定了分組的長度，這個長度遠小于報文交換中報文的長度。傳輸的數據按照規定的長度被分割成若干大小相等的數據塊，每個數據塊上還附加地址、編號、校驗等信息，組成一個一個的“包”，也叫“分組”，如圖6-10所示。源計算機地址目的計算機地址編號校驗信息傳輸的數據塊頭部有效載荷圖6-10存儲轉發報文交換和分組交換的工作原理都基于“存儲轉發”。存儲轉發是指連接各個結點的交換機從端口接收到一個數據后，就檢查該數據要送達的目的計算機地址，然后查轉發表，并找出應從結點的哪一個端口將數據發送出去。由于經常有很多數據需要在同一個端口進行轉發，分組交換機的每個端口都有一個輸出緩沖區，需要發送的數據要在該端口的緩沖區中排隊等待，端口發送完一個數據后，再從緩沖區中提取下一個數據進行發送。存儲轉發存儲轉發的好處是：（1）線路利用率高在進行存儲轉發時，需要傳送的數據會被分割成很多小的數據塊，如報文或數據包。大的數據分割后，傳輸數據占用線路的時間就短，而且每個小的數據塊可以通過不同的傳輸線路傳輸至目的地。（2）數據通信可靠傳送的數據被分割成小的數據塊時還包含了一些校驗信息。如果傳輸過程中發生錯誤，就能夠被交換機或目的計算機發現，然后通知發送方重新發送數據。（3）靈活性好3．分組交換分組交換技術的缺點包在交換機中轉發時，因為要在緩沖區中排隊，會產生一定的時延，特別是在網絡中信息量過大時，這種時延可能比較顯著；數據分組時需要包含頭部信息，這會產生一定的額外開銷；由于交換機需要具有較高的處理和控制功能，其成本也比較大。6.1.5多路復用技術在數據通信時，當傳輸介質的帶寬超過了傳輸單個信號所需的帶寬，就可以在一條介質上同時傳輸多個信號，以提高傳輸系統的利用率，這就是多路復用技術。在遠距離通信中，有些大容量的傳輸介質，如同軸電纜、地面微波、衛星設施以及光纜等帶寬都比較大，通常可以采用多路復用技術來提高信道的利用率。多用復用技術通常有頻分多路復用、時分多路復用、波分多路復用和碼分多路復用等1．頻分多路復用頻分多路復用（FDM）是把一條頻帶較寬的信道按照一定的頻率范圍劃分為幾個頻率段各不相同的子信道，將每條信道分配給一對用戶使用。為了防止相鄰的兩個信道相互干擾，需要在相鄰的兩個頻率段之間留下足夠的頻率間隔作為警戒頻帶。頻分多路復用實現的條件是信道的帶寬要遠遠大于每個子信道的帶寬2．時分多路復用時分多路復用（TDM）是將一條物理信道的傳輸時間分成若干小的時間片，這些時間片輪流地給多個信號源使用。每一時間片由復用的一個信號占用，在每一瞬時都只有一個信號占用信道，而不像頻分多路復用是在同一時間發送各路信號。頻分多路復用適合模擬信號，而時分多路復用適合數字信號。時分多路復用實現的條件是信道能達到的數據傳輸速率超過各路信號源所要求的數據傳輸速率。3．波分多路復用波分多路復用（WDM）是指在一根光纖上同時傳送多個波長不同的光載波的復用技術。波分多路復用實際上是頻分多路復用的變種，它是頻率分割技術在光纖介質中的應用，主要利用了光具有不同波長這一特征。通過波分多路復用技術，可使原來在一根光纖上只能傳輸一個光載波的單一光信道，變為可傳輸多個不同波長光載波的光信道，使得光纖的傳輸能力成倍增加。波分多路復用也可以利用不同波長沿不同方向傳輸實現單根光纖的雙向傳輸。波分多路復用技術將是今后計算機網絡系統主干的信道多路復用技術之一4．碼分多路復用碼分多路復用（CDM）是一種真正的動態復用技術，它既共享信道頻率，也共享時間。碼分多路復用技術的原理是每比特時間被分成m個更短的時間槽，稱為碼片，一般每比特有64或128個碼片，每個通道被指定一個唯一的m位的代碼或碼片序列。當發送“1”時站點就發送碼片序列，發送“0”時就發送碼片序列的反碼。當兩個或多個站點同時發送時，各路數據在信道中被線性相加。為了便于從信道中分離出各路信號，各個站點的碼片序列是相互正交的。碼分多路復用是一種用于移動通信系統的新技術，筆記本電腦和掌上電腦等移動性計算機的聯網通信就使用該技術。6.2計算機網絡概述

6.2.1計算機網絡的定義、組成和功能計算機網絡是計算機技術和通信技術二者相結合的產物計算機網絡定義計算機網絡是利用通信線路和通信設備，把地理上分散的且具有獨立功能的多臺計算機（或其他智能設備）及其外部設備互相連接起來，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，實現數據通信和資源共享的系統。2．計算機網絡組成（1）計算機系統計算機系統是計算機網絡的重要組成部分，是不可或缺的硬件元素。它包括各種類型的計算機，如巨型機、微型計算機、便攜式計算機等。隨著家用電器的智能化和網絡化，越來越多的家用電器如手機、電視機頂盒、監控報警設備等都可以接入到網絡中，它們也是網絡的組成部分。（2）通信線路和通信設備計算機網絡通過通信線路和通信設備把計算機系統連接起來，在各計算機之間建立物理通道，以便傳輸數據。通信線路是指傳輸介質及其連接部件，如同軸電纜、光纖、雙絞線等；通信設備是指網絡連接設備、網絡互連設備，如網卡、集線器、中繼器、交換機、網橋、路由器等。（3）通信協議網絡中的計算機要想實現正確的通信，通信雙方必須共同遵守一些約定和通信規則，這就是通信協議。網絡通信協議的設計規范由國際標準化組織和廠商來制定，如國際標準化組織1978年提出的開放互聯參考模型OSI、因特網使用的TCP/IP協議等。（4）網絡軟件網絡軟件是在網絡環境下使用、運行、控制和管理網絡的計算機軟件。根據軟件功能的不同，可分為網絡系統軟件和網絡應用軟件兩類。3．計算機網絡的功能（1）數據通信數據通信或數據傳輸是計算機網絡的基本功能之一（2）資源共享計算機網絡的主要目的是資源共享。（3）進行分布式處理由于有了網絡，許多大型信息處理問題可以借助于分散在網絡中的多臺計算機協同完成，解決單機無法完成的信息處理任務。特別是分布式數據庫管理系統，它使分散存儲在網絡中不同計算機系統的數據，在使用時好像集中管理一樣方便。（4）提高系統的可靠性和可用性提高可靠性表現在網絡中的計算機可以通過網絡彼此互為后備，一旦某臺計算機出現故障，它的任務可由網絡中其他計算機代為完成，避免了單機情況下可能造成的系統癱瘓。提高可用性是指網絡中的工作負荷是均勻地分配給網絡中的每臺計算機。當某臺計算機的負荷過重時，通過網絡和一些應用程序的控制和管理，可以將任務交給網絡中其他較空閑的計算機進行處理，從而均衡各臺計算機的負載，提高每臺計算機的可用性。*6.2.2計算機網絡的發展計算機網絡大致經歷了四個階段:1．第一代——面向終端的計算機網絡2．第二代——計算機通信網絡3．第三代——準化網絡4．第四代——高速互聯網絡6.2.3計算機網絡的分類計算機網絡的分類方法很多:如按傳輸介質可分為有線網和無線網按數據交換方式可分為直接交換網、存儲轉發交換網和混合交換網按通信傳播方式可分為點對點式網和廣播式網按通信速率可分為低速網、中速網和高速網；按使用范圍可分為公用網和專用網按網絡覆蓋范圍可分為廣域網、局域網、城域網按拓撲結構可分為總線結構、環狀結構、星狀結構、樹狀結構、網狀結構以及混合結構等1．按網絡覆蓋范圍劃分計算機網絡按網絡的地理覆蓋范圍可分為：廣域網、局域網和城域網（1）廣域網（WAN）廣域網又稱遠程網，是在廣闊的地理區域內進行數據傳輸的計算機網絡。作用范圍通常為幾十到幾千公里，可以覆蓋一個城市、一個國家甚至全球，形成國際性的計算機網絡。廣域網常借用公用電信網絡進行通信，數據傳輸的帶寬有限廣域網的主要特點有：地理覆蓋范圍大；傳輸速率低；傳輸誤碼率高；網絡結構復雜。（2）局域網（LAN）局域網是將較小地理范圍內的計算機或外圍設備通過高速通信線路連接在一起的通信網絡。局域網是最常見、應用最廣泛的網絡。作用范圍通常為幾十米到幾千米之間，常用于組建一個辦公室、一幢大樓、一個校園、一個工廠或一個企業的計算機網絡。目前常見的局域網主要有以太網和無線局域網兩種（3）城域網（MAN）城域網也稱市域網，地理覆蓋范圍介于WAN與LAN之間，一般為幾千米至幾萬米。所采用的技術基本上與LAN相似，是一種大型的局域網。城域網主要是在一個城市范圍內建立計算機通信網。城域網技術對通信設備和網絡設備的要求比局域網高，在實際應用中被廣域網技術取代，沒有能夠推廣使用*2．按拓撲結構劃分計算機網絡按拓撲結構可分為總線結構、環狀結構、星狀結構、樹狀結構、網狀結構以及混合結構等（1）總線結構總線結構是將各個結點通過相應的接口連接到一條總線上，所有結點工作站都通過總線進行信息傳輸。總線結構的網絡采用廣播方式傳輸數據，因此，連接到總線上的設備越多，網絡發送和接收數據就越慢。總線結構網絡的特點是：①結構簡單、靈活，增刪節點容易，可擴充性較好；②局部站點的故障不會影響整個網絡，可靠性較高；③輕負載時，網絡響應速度快，一旦網絡節點數增加或數據交換頻繁時，網絡響應速度將急劇下降；④由于所有節點都連接在總線上，一旦總線出現故障，將影響整個網絡。另外所有的數據傳輸均使用一條總線，因此實時性較差。工作站工作站工作站服務器（2）環狀結構環狀結構是網絡中各節點通過一條首尾相連的通信鏈路連接起來的閉合環路。每個節點只能與它相鄰的一個或兩個節點設備直接通信，如果與其他節點通信，數據需依次經過兩個節點之間的每個設備。環狀結構有兩種類型：單環結構和雙環結構，雙環結構的可靠性高于單環結構。環狀結構網絡的特點是：①各節點不分主從，結構簡單；②兩個節點之間只有一條通路，使得路徑選擇的控制大大簡化；③環路是封閉的，可擴充性較差；④可靠性差，任何節點或鏈路出現故障，將危及全網，并且故障檢測困難工作站工作站工作站服務器（3）星狀結構星狀結構的每個節點都由一條點對點鏈路與中心節點（公用中心交換設備，如交換機、集線器等）相連。星狀網絡中信息的傳輸是通過中心節點的存儲轉發技術實現的。一個節點要發送數據，首先需要將數據發送到中心節點，然后由中心節點將數據轉發至目的節點。星狀結構網絡的特點是：①結構簡單，增刪節點容易，便于控制和管理；②采用專用通信線路，傳輸速度快，但成本高；③可靠性較低，一旦中心結點出現故障就會導致全網癱瘓；④網絡共享資源能力差，通信線路利用率不高。工作站工作站工作站服務器（4）樹狀結構樹狀結構也稱星型總線拓撲結構，從總線和星狀結構演變來的。網絡中的每個節點都連接到一個中央設備如集線器上，但并不是所有的節點都直接連接到中央集線器上，大多數的節點先連接到一個次集線器，次集線器再與中央集線器連接。樹狀結構網絡的特點是：①易于擴充，增刪節點容易；②通信線路較短，網絡成本低；③可靠性差，除了葉子結點之外的任意一個工作站或鏈路發生故障都會影響整個網絡的正常運行。（5）網狀結構網狀結構是將各節點與通信鏈路連成不規則的形狀，每個節點至少與其他兩個節點相連。大型互聯網一般都采用網狀結構，如Internet的主干網。網狀結構網絡的特點是：①可靠性好；②結構復雜，不易管理和維護；③線路成本高；④因為數據傳輸有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑以減少延時，改善流量分配，提高網絡性能。但路徑選擇比較復雜。（6）混合結構混合結構是由幾種拓撲結構混合而成的。實際應用中的網絡，拓撲結構常常不是單一的，而是混合結構。6.2.4計算機網絡的工作模式計算機網絡有兩種工作模式：對等模式（PeertoPeer，簡稱P2P）和客戶機/服務器模式（Client/Server，簡稱C/S）。對等模式下網絡中的每臺計算機具有相同的功能，無主從之分，它們既是服務的請求者，又充當服務的提供者。網絡上任意節點的計算機既可以作為網絡服務器為其他計算機提供資源，也可以作為工作站分享其他服務器的資源。對等模式的網絡配置和維護簡單，網絡成本低，不需要網絡管理員。但每臺計算機獨立管理自己的資源，所以很難集中控制網絡中的資源和用戶，安全性不高，網絡性能較低、數據保密性差。對等模式一般適用于小型網絡，Windows操作系統中的“網上鄰居”、QQ即時通信等都是對等工作模式的例子。客戶機/服務器模式下網絡中的每一臺計算機都扮演著固定的角色，要么是客戶機，要么是服務器。客戶機用戶需要先在服務器上注冊，并由網絡管理員分配給該用戶訪問服務器的權限。當用戶需要獲得服務器的服務時，要先登錄，即輸入用戶名和口令并驗證通過后才可以訪問服務器資源。工作時，由客戶機向服務器發出請求，服務器響應該請求并完成相應的處理，然后將結果返回給客戶機。Internet上提供的多種服務，如E-mail、FTP、Telnet、BBS、WWW等都是采用客戶機/服務器方式進行工作的。6.3計算機網絡體系結構

6.3.1網絡體系結構概述計算機網絡是一個復雜的計算機及通信系統的集合。為了保障網絡的正常運行，人們制定了一些規則，即網絡協議。網絡體系結構用于指導網絡的設計和實現，它規定了網絡中的協議是如何設計的，即網絡協議是如何分層的以及每層完成哪些功能1．網絡協議網絡協議是在計算機網絡中通信雙方為了實現正確通信而制定的，雙方必需共同遵守的規則、標準或約定。網絡協議主要由3個要素組成：（1）語法語法是數據與控制信息的結構或格式，是解決通信雙方“如何講”的問題。（2）語義語義用來說明需要發出何種控制信息，完成何種動作，作出何種反應。語義是對控制信息的具體解釋，是解決通信雙方“講什么”的問題。（3）時序時序是對事件實現順序的詳細說明，是確定通信雙方具體“講”的步驟。2．計算機網絡體系結構計算機網絡協議是采用分層的方法進行設計和開發的。分層可以把龐大而復雜的問題轉化為若干小的局部問題，使問題比較容易處理。分層結構中包含3個部分：（1）實體實體是通信時能發送和接收信息的任何軟硬件設備。在網絡分層體系結構中，每一層都由一些實體組成。軟件實體如進程、程序等，硬件實體如接口芯片、I/O芯片等。（2）接口接口是分層結構中各相鄰層之間的通道，它定義了較低層向較高層的操作和服務。相鄰層通過它們之間的接口交換信息，高層不需要知道低層如何實現相關功能的，僅需要知道和使用該層通過接口提供的服務。接口使兩層之間保持了功能獨立性。（3）協議數據單元協議數據單元（PDU）是在分層結構中的各層之間傳送的，包含來自上層的信息及當前層實體附加的信息的數據單元。計算機網絡的協議采用層次結構有如下好處：（1）簡化問題它將建造一個網絡的問題分解為多個可分別處理的小問題，使問題簡化。（2）設計模塊化每層的功能和提供的服務有明確的說明，如果想加入一些新的服務，只需修改相應層的功能，與其他層無關。（3）易于維護和控制整個系統被分解為若干個容易處理的部分，這使得一個龐大而復雜的系統變得容易維護和控制。計算機網絡體系結構就是計算機網絡的各個層次和在各層上使用的全部協議。比較著名的網絡體系結構有TCP/IP體系結構和OSI參考模型6.3.2TCP/IP體系結構TCP/IP也稱為傳輸控制協議、因特網互聯協議、網絡通訊協議。按照層次結構劃分，TCP/IP被分為4層，從下到上依次是網絡接口層、網絡互連層、傳輸層、應用層每一層都包含若干協議，整個TCP/IP一共包含了100多個協議。應用層傳輸層網絡互連層網絡接口層應用層傳輸層網絡互連層網絡接口層源主機目的主機報文流數據報IP數據報網絡數據幀1．網絡接口層網絡接口層是TCP/IP協議的最底層，它管理著特定的物理介質，規定了怎樣與各種不同的物理網絡進行接口，并負責把IP數據報轉換成適合在特定物理網絡中傳輸的格式。2．網絡互連層網絡互連層是TCP/IP的關鍵部分，它解決的是計算機之間的通信問題。規定了在整個互連的網絡中所有計算機統一使用的編址方案和IP數據報格式，以及如何把IP數據報通過一個或多個路由器轉發出去。網絡互連層的主要協議是IP協議，它把傳輸層送來的信息組裝成IP數據報，并把IP數據報傳遞給主機或網絡層。具體做法是：IP協議軟件將上層協議傳送過來的數據封裝成IP數據報，然后通過網絡接口發送出去。如果目的主機在本地網中，IP層直接將數據報傳送給目的主機；如果目的主機不在本地網絡，IP層先將數據報傳送給本地路由器，由本地路由器將數據報傳送給下一個路由器或目的主機。2．網絡互連層IP數據報是由IP協議定義的一種獨立于各種物理網的數據包的格式，由頭部和數據區兩個部分組成。頭部的信息主要是為了確定在網絡中進行數據傳輸的路由，包括發送數據報的計算機的IP地址、接收數據報的計算機的IP地址、IP協議的版本號（一般是Ipv4）、頭部長度（一般32位）、數據報長度（頭部長度加上數據區長度）、服務類型等。數據區的長度可以改變，數據量小時可以只有1個字節，數據量大時可達到64KB。3．傳輸層傳輸層為計算機的應用程序之間提供端到端的通信功能。主要功能包括格式化信息流和提供可靠的傳輸。傳輸層主要有兩個協議：（1）TCPTCP是傳輸控制協議，它是建立在IP協議之上的面向連接的端到端通信協議，以建立可靠性的信息傳輸連接為目的。它負責把輸入的用戶數據按一定的格式和長度組成多個數據報進行發送，并在接收到數據報之后按分解順序重新組裝和恢復用戶數據。為了保障傳輸數據的可靠性，TCP協議還具有順序控制、重發控制、流量控制、差錯檢測、超時重發、校驗等功能。（2）UDPUDP是用戶數據報協議，是建立在IP協議之上的不可靠的無連接的端到端通信協議。UDP協議不提供任何可靠性保證機制，但增加和擴充了IP協議接口能力，以保證進程通信。盡管UDP傳輸不可靠，但它在傳輸時無需建立連接和拆除連接，系統開銷小，傳輸效率高。UDP被廣泛應用在端主機和網關以及Internet網絡管理中心等的消息通信，以達到控制管理網絡運行的目的，或應用在速度比可靠性重要的數據傳遞上，如音頻和視頻數據的傳輸。4．應用層應用層主要為用戶提供一組常用的應用程序。每個應用程序都有自己的數據格式，對這些數據格式的規定就是應用層協議。如DNS是域名服務，用于實現網絡設備名字與IP地址的映射；FTP是文件傳輸協議，用于實現Internet中交互式文件的傳輸功能；SMTP是簡單郵件傳輸協議，用于實現Internet中電子郵件的傳輸功能；Telnet是遠程終端協議，用于實現Internet中遠程登錄功能；HTTP是超文本傳輸協議，用于實現WWW服務等。TCP/IP隨著Internet的發展而不斷完善，目前流行的網絡操作系統大都包含了TCP/IP的相關協議。*6.3.3OSI參考模型OSI也稱國際互聯參考模型、開放系統互聯參考模型。OSI把網絡通信的工作劃分為7層，分別是物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。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表示層會話層傳輸層網絡層數據鏈路層物理層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物理層協議1．物理層（PhysicalLayer）物理層是OSI模型的最低層，是整個開放系統的基礎，也是唯一在同級層間直接交換信息的層。物理層傳輸的是未經加工的比特流，它規定了數據的傳輸規則及設備與介質的接口特性，用于建立、維持和釋放數據鏈路實體間的連接。物理層并不是指物理傳輸介質，它是介于數據鏈路層和物理傳輸介質之間的一層，是兩層之間的邏輯接口。2．數據鏈路層（DataLinkLayer）數據鏈路層簡稱鏈路層。它的作用是在物理層提供的比特服務基礎上，在相鄰結點之間提供簡單的通信鏈路，傳輸以幀為單位的數據。為了確保數據幀的正確傳送，還需要對數據鏈路進行差錯控制、流量控制以及順序控制。數據鏈路層將本質上不可靠的傳輸介質變成可靠的傳輸通路，并提供給網絡層3．網絡層（NetworkLayer）網絡層主要是完成對通信子網的運行控制。它可以在通信子網中傳輸信息包或報文分組，向傳輸層提供可靠或不可靠的信息包傳輸服務，并且負責路由選擇和擁塞控制。網絡層具有服務選擇功能，可以向高層提供面向連接方式和無連接方式的網絡服務。它還可以對不同網絡中分組的長度、尋址方式以及通信協議進行轉換，使異構網絡之間可以互連。4．傳輸層（TransportLayer）傳輸層的任務是向用戶提供可靠的、透明的、端到端的數據傳輸，以及差錯控制、流控制、順序控制和多路復用等。傳輸層是OSI協議體系結構中最關鍵的一層，也是第一個事實上的端到端層次。傳輸層協議是最復雜的協議，它是真正的源端到目的端的協議，傳輸層以下的功能層協議都是通信子網中的協議。5．會話層（SessionLayer）會話層的主要功能是提供兩個互相通信的應用進程之間的會話機制，即建立、組織和協調雙方的交互，并使會話獲得同步。此外會話層還提供了隔離功能，會話用戶可以要求在數據累積到一定數量之前，不把數據傳送到目的地。6．表示層（PresentationLayer）表示層處理兩個應用實體之間進行數據交換的語法，解決數據交換中存在的數據格式不一致以及數據表示方法不同等問題。7．應用層（ApplicationLayer）應用層是體系結構中的最高層，直接為應用進程提供服務，例如文件傳輸協議FTP、電子郵件協議、圖形傳送協議、遠程任務錄入等。其他層都是為支持這一層的功能而存在的。6.4計算機網絡組成

6.4.1傳輸介質計算機網絡傳輸介質是網絡中發送方與接收方之間的物理通路。常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質。有線傳輸介質有同軸電纜、光纖、雙絞線等。無線傳輸介質利用大氣和外層空間作為傳播電磁波的通路，無線傳輸的電磁波主要有無線電、微波（地面微波和衛星微波）、紅外線和激光等。1．有線傳輸介質（1）同軸電纜同軸電纜由圓柱形金屬網導體（外導體）及其所包圍的單根金屬芯線（內導體）組成，外導體與內導體之間由絕緣材料隔開，外導體外部還有一層絕緣保護套。同軸電纜有基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩種類型。同軸電纜是最傳統的傳輸線，在局域網發展初期曾被廣泛使用。現已基本被雙絞線和光纖取代，目前主要在有線電視網（CATV）、長途電話網中使用。（2）光纖光纖也稱光導纖維，是一種傳輸光束的細微而柔韌的介質。光纖一般分為三層：中心是高折射率的石英玻璃纖芯，中間為低折射率的硅玻璃包層，最外面是加強用的樹脂涂層。根據性能不同，光纖有單模光纖和多模光纖兩大類。光纖的優點很多，如頻帶寬、傳輸距離遠、抗電磁干擾性能好、不易被竊聽和截取數據，保密性好、損耗小、誤碼率低、體積小、重量輕等。但光纖比較脆弱，容易斷裂，一般不能直接與外界接觸，通常把多條光纖組成一束，形成光纜來使用。20世紀80年代起，世界各國開始大規模鋪設光纖通信線路，光纖傳輸網已經成為幾乎所有現代通信的基礎平臺。玻璃纖芯包層涂層1．有線傳輸介質（3）雙絞線雙絞線是由兩條彼此絕緣的銅導線按一定規則扭絞而成的。實際使用時，會將多對雙絞線捆綁在一起放在一個絕緣套管里。雙絞線可分為非屏蔽雙絞線UTP和屏蔽雙絞線STP兩種。屏蔽雙絞線電纜的抗干擾性好，但價格較高，安裝比較困難；非屏蔽雙絞線價格比較便宜，安裝和使用比較容易，但傳輸距離較短（≤100米）、數據傳輸速率較低（≤1000Mb/s）。由于非屏蔽雙絞線具有較高的性價比，使用還是比較廣泛，常用在局域網中。雙絞線容易受到外部高頻電磁波干擾，誤碼率較高，通常只在建筑物內部使用。

1．有線傳輸介質2．無線通信無線通信是利用自由空間的無線電、微波、紅外線和激光等電磁波進行通信，不需要鋪設電纜，非常適合于在一些高山、島嶼或臨時場地的連網。（1）無線電波無線電波可以按頻率（波長）分為中波、短波、超短波和微波等。無線電波的傳播特性與頻率（或波長）有關。中波沿地球表面傳播，繞射能力強，適用于廣播和海上通信；短波趨于直線傳播，具有較強的電離層反射能力，在到達地球大氣層的電離層后能被反射回地球表面，但由于電離層的不穩定，使得短波信道的通信質量較差。短波適用于環球通信。（2）微波微波實際上是無線電波的一種，在空間主要是直線傳播，也可以從物體上得到反射。微波通信主要有地面微波接力通信和衛星通信兩種方式。①地面微波接力通信地面微波通信具有頻帶寬、信道容量大、傳輸質量較高、應用范圍廣等優點，但它保密性差、抗干擾能力差。地面微波通信逐漸被很多計算機網絡采用，有些大型互聯網絡一般將地面微波通信和有線介質一起使用。②衛星微波通信衛星微波通信簡稱衛星通信，它是使用人造通信衛星作為中繼站轉發微波信號的。衛星通信的原理是：從地面站1發出的無線電信號被通信衛星接收后，首先被衛星的通信轉發器放大、變頻和功率放大，然后由衛星的通信天線發送給地面站2。依此原理，就可以實現多個地面站的遠距離通信。衛星通信具有通信容量大、傳輸距離遠、可靠性高、抗干擾能力強等優點。（3）移動通信移動通信是指處于移動狀態的對象之間的通信，也是微波通信的一種。手機——個人移動通信是最具代表性的移動通信，由移動臺（手機）、基站、移動電話交換中心等組成。第1代個人移動通信采用的是模擬傳輸技術。到了第2代，使用的頻段擴至900MHz~1800MHz。多年來在我國廣泛使用的GSM和CDMA都是第2代移動通信系統。第2代移動通信系統采用數字傳輸技術，在提供話音通信和低速數據業務（短消息）方面取得很大成功。目前，我國正在大力推廣第3代個人移動通信（3G）。3G的頻譜利用率比2G高，使用的頻段也成倍增長，因此數據傳輸能力比2G大幅度提高，其數據傳輸速率室內可達幾個Mb/s，移動中也可達幾百kb/s，能提供較高質量的多媒體通信，如語音通信、數據通信和圖像通信等。性能更好的第4代個人移動通信（4G）在研發和部署中。（4）紅外通信和激光通信

紅外通信和激光通信在傳輸之前，需要把傳輸的信號分別轉換成紅外光信號和激光信號。它們對環境氣候較為敏感，經常用于連接不同建筑物內的局域網。6.4.2網絡互連設備使用各種網絡互連設備可以將同一類型或不同類型的網絡及其產品連接起來，組成地理覆蓋范圍更大、功能更強的網絡。常用的網絡互連設備主要有工作在物理層的中繼器和集線器、工作在數據鏈路層的網橋和交換機、工作在網絡層的路由器、工作在傳輸層以上的網關等。1．中繼器中繼器是最簡單也是較常用的網絡互連設備。它的主要功能是將傳輸介質上衰減的電信號進行整形、放大和轉發。因此，中繼器實際上是一種數字信號放大器，僅用于擴展局域網的距離。中繼器工作在物理層，只具有簡單的放大、再生物理信號的功能，因此它只能連接具有相同協議和速率，類型完全相同的局域網。中繼器最典型的應用是連接兩個以上的以太網電纜段，目的是延長網絡的長度。但中繼器只能在規定的信號延遲范圍內進行工作，所以網絡的延長是有限的。2．集線器集線器（Hub）是一種特殊的中繼器。與普通的中繼器相比，它們的區別僅在于集線器有多個端口（如8口、16口和24口等），能夠提供更多的端口服務，所以集線器又叫多端口中繼器。集線器用于連接雙絞線介質或光纖介質以太網系統，是組成10Base-T、100Base-T以太網的核心設備。3．網橋網橋又稱橋接器，工作在數據鏈路層，獨立于高層協議，是一種存儲轉發設備。網橋的主要作用是將局域網和局域網互聯。網橋的另外一個作用是擴大網絡的物理范圍。另外由于網橋能隔離一個物理網段的故障，所以網橋能提高網絡的可靠性。網橋可以是專門的硬件設備，也可以由計算機加裝的網橋軟件來實現，這時計算機上會安裝多個網絡適配器（網卡）。與中繼器相比，網橋有較大的優勢。中繼器只是簡單地放大物理信號，沒有任何過濾作用，而網橋在轉發數據幀的同時，能夠根據MAC地址對數據幀進行過濾。4．交換機交換機是隨著交換技術的發展而發展起來的網絡互連設備。交換機通常有多個端口，利用交換技術，交換機在同一時刻可進行多個端口組之間的數據傳輸，而且每個端口都可以視為是各自獨立的，相互通信的雙方獨自享有全部帶寬。因此，交換機可以提高數據傳輸速率、通信效率和數據傳輸的安全性。交換機和集線器外形相似，但工作方式差別很大。集線器采用廣播技術將收到的數據向所有端口轉發，交換機則采用交換技術將收到的數據向指定端口轉發。交換機和網橋都工作在數據鏈路層，但交換機比網橋具有更好的性能，因此，逐漸取代了網橋。目前局域網內主要采用交換機連接計算機。5．路由器路由器可連接多個網絡及多種不同類型的網絡。當兩個以上的網絡互連時，必須使用路由器。路由器的基本功能是進行路徑選擇，找到最佳的轉發數據路徑，建立非常靈活的連接，均衡網絡負載。路由器可以進行數據轉發，當它接收到數據包后，會檢查包的目的地址，然后根據路由表確定是否知道如何轉發這個包，知道就轉發，不知道則丟棄；路由器還能利用通信協議的流量控制功能來控制數據傳輸，有效地解決了網絡擁塞問題。6．網關網關也稱協議轉換器，作用于OSI參考模型的4~7層，即傳輸層到應用層，大多數網關運行在應用層。它可以用于廣域網和廣域網互連、局域網和廣域網互連。中繼器、網橋和路由器等都是通信子網的網間互連設備，它們與應用系統無關。而應用系統間的互連需要使用網關，因為應用系統往往使用不同的協議，如果要通信，需要進行協議轉換。網關的主要功能就是完成傳輸層以上的協議轉換。網關分為傳輸網關和應用程序網關。網關結構復雜，執行效率低、價格昂貴，一般只有兩個體系結構完全不同的網絡互聯時才使用。6.4.3網絡操作系統

網絡操作系統（NOS）是一種運行在網絡硬件基礎上的網絡操作和管理軟件，是向網絡計算機提供服務的特殊的操作系統。網絡操作系統一般分為客戶網絡操作系統和服務器網絡操作系統兩類。1．客戶網絡操作系統客戶網絡操作系統是用于局域網中客戶機上的網絡操作系統，主要功能是獲取服務器上提供的網絡服務，同時為網絡上的其他計算機提供網絡服務。Windows2000Professional就是客戶網絡操作系統。2．服務器網絡操作系統服務器網絡操作系統是用于局域網中服務器上的網絡操作系統，主要功能是為網絡上的其他計算機提供網絡服務。Windows2000Server就是服務器網絡操作系統。網絡操作系統除了具有一般操作系統所具有的處理機管理、存儲器管理、設備管理和文件管理外，還應提供高效而可靠的網絡通信環境和多種網絡服務功能。一個典型的網絡操作系統應具有下列功能：Internet/Intranet服務、通信服務、網絡管理服務、網絡文件服務。6.5計算機局域網

6.5.1局域網概述局域網是指在一個小的集中的區域，將計算機、終端和各種外圍設備互連在一起的通信網絡。局域網常見于學校、企業、家庭等，是目前計算機網絡中最流行的一種形式。它的主要特點是：（1）地理范圍有限。局域網通常分布在一幢建筑物或由相鄰的幾個建筑物構成的建筑群內，一般為一個單位所擁有。（2）使用專門的傳輸介質進行連網和數據通信。（3）通信速率高，延遲時間短、誤碼率低。由于使用專用的傳輸線路并且傳輸距離較短，局域網通常具有較高的傳輸速率。6.5.2局域網組成局域網由網絡服務器、網絡工作站、網卡、傳輸介質、網絡互連設備及共享的外圍設備等組成。網絡接口卡網絡打印機網絡服務器網絡工作站Ethernet1．網絡服務器網絡服務器是網絡的服務中心，也是局域網的核心。它們通常是一些速度快、容量大的特殊計算機，安裝網絡操作系統的核心軟件，擁有大量可共享的硬件資源和軟件資源，并具有管理這些資源和協調網絡用戶訪問這些資源的能力。在計算機網絡上有許多不同類型的服務器，如文件服務器、通信服務器、數據庫服務器、名字服務器、Web服務器、目錄服務器和打印服務器等，不同類型的服務器提供不同的功能。2．網絡工作站在局域網中不具備服務器功能的計算機都稱為網絡工作站，簡稱工作站或客戶機。工作站是連接在局域網上的一臺計算機，用戶通過它來訪問網絡，共享資源。工作站的主要作用就是為網絡用戶提供一個訪問網絡服務器、共享網絡資源，與其他節點交流的操作臺和窗口。3．網卡網卡（NIC）又稱網絡適配器、網絡接口卡。它是局域網連接計算機和傳輸介質的接口，目前大都集成在主板的芯片組上。局域網中的每臺計算機都必須安裝一個網卡。網卡能完成物理層和數據鏈路層的大部分功能，包括：與傳輸介質的物理連接、介質訪問控制、幀的發送與接收、幀的封裝與拆裝、錯誤校驗、數據的編碼與解碼、數據的串并行轉換等。當源計算機需要發送數據時，網卡將數據分成一個一個的數據幀，然后將數據幀依次發送出去。網卡還不斷檢查網絡上是否有發送給本機的數據幀，如有，就把數據幀接收下來，從幀中取出數據并校驗有無錯誤，確定無錯后再交給CPU處理。網卡的ROM芯片中保存了一個全球唯一的網絡硬件地址，這個地址稱為媒體訪問控制地址，也稱為MAC地址、硬件地址或網卡物理地址。

4．傳輸介質傳輸介質是網絡中計算機之間的物理通路。傳輸介質可以是同軸電纜、雙絞線、光纜等有線介質，也可以是無線電波、紅外線等無線介質。5．網絡互連設備

局域網的互連設備主要用于延伸網絡的傳輸距離，主要有中繼器、集線器、網橋、交換機、路由器及網關等。6．共享的外圍設備

局域網中最典型的可共享的外圍設備是網絡打印機。局域網中的服務器和工作站都可以像使用本地打印機一樣使用網絡共享打印機。除此之外，服務器連接的繪圖儀、CD-ROM等也都可以作為共享的外圍設備。6.5.3常用局域網

1．以太網

以太網最早由美國Xerox（施樂）公司于1975年創建，以傳播電磁波的以太（Ether）命名，1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司聯合開發成為一個標準。以太網是目前應用最廣泛、技術最成熟的局域網，從訪問控制的角度可以分為共享式以太網和交換式以太網。（1）共享式以太網

共享式以太網是最早使用的一種以太網，網絡中所有計算機均通過以太網卡連接到一條公用的傳輸線，即總線上，計算機之間的通信都通過這條總線進行。人們常說的以太網就是共享式以太網。共享式以太網采用的是基于總線的廣播通信方式。局域網中每臺計算機把要傳輸的數據分成很多小塊，每一小塊數據稱為一個數據幀，一次只能傳輸1幀。由于總線是所有節點共享的，如果同一時刻有兩個或兩個以上的結點同時發送數據，就會使各個結點發送的數據產生沖突。為了解決這個問題，以太網采用了帶有沖突檢測的載波偵聽多路訪問控制（CSMA/CD）方法。共享式以太網大多以集線器為中心構成，網絡中的每臺計算機通過網卡和網線連接到集線器上。在數據通信時，通常只允許一對計算機進行通信。當計算機數目較多且通信頻繁時，網絡會發生擁堵，數據傳輸速率也將急劇下降。校驗信息源計算機MAC地址目的計算機MAC地址控制信息校驗信息傳輸的數據塊（2）交換式以太網

交換式以太網是以以太網交換機為中心構建的計算機網絡。與共享式以太網不同的是，交換機從發送計算機接收了一個數據幀后，直接按接收計算機的MAC地址發送給指定的計算機，不再向其他無關計算機發送。另外，它還能支持多對計算機相互之間同時進行通信，因此，交換式以太局域網是一種星型拓撲結構的網絡。以太網交換機可以在它的多個端口之間建立多個并發連接，為每個端口提供專用的帶寬，各個節點有一條專用鏈路連接到交換機的一個端口，每個節點獨享帶寬。獨享帶寬是交換式以太網與共享式以太網最重要的區別。100Mb/s100Mb/s100Mb/s100Mb/s節點局域網交換機（端口速率100Mb/s）節點節點節點（3）千（萬）兆位以太網千兆位以太網也叫吉位以太網（GE）。千兆以太網信號系統的基礎是光纖信道，網絡中的數據傳輸速率為1Gb/s，由于支持全雙工操作，最高速率可以達到2Gb/s。千兆以太網可用作現有網絡的主干網，也可以在高帶寬的應用場合（如醫療圖像等）連接工作站和服務器。萬兆位以太網也叫10吉位以太網（10GE。網絡中的數據傳輸速率為10Gb/s。10吉位以太網不使用銅線而只使用光纖作為傳輸介質，也不使用CSMA/CD協議。萬兆以太網并不僅是將千兆位以太網的數據傳輸速率提高了10倍，其主要目的是擴展以太網。由于10吉位以太網的出現，以太網的工作范圍已經從局域網擴大到了城域網和廣域網。無論是共享式以太網還是交換式以太網，它們的數據幀格式和MAC地址格式都是相同的，因此它們的網卡沒有區別。2．無線局域網（1）無線局域網概述無線局域網（WLAN）是以太網與無線通信技術相結合的產物，它采用紅外線或無線電波進行數據通信，能提供有線局域網的所有功能，工作原理與有線以太網基本相同，還能在難以布線或需要臨時組網的場所實現網絡互聯。但是，無線局域網只是有線網絡的擴展和補充，還不能完全脫離有線網絡。按照無線傳輸技術的不同，無線局域網可分為紅外線局域網、無線局域網和窄帶微波局域網三種。目前最常用的技術是擴頻技術。無線局域網采用的協議主要有IEEE802.11標準和藍牙（Bluetooth）等。（2）無線局域網接入設備無線局域網需要使用無線網卡、無線訪問接入點和無線路由器等設備構建。①無線網卡無線網卡同有線網卡一樣，是計算機的無線網絡接入設備，提供了豐富的系統接口，如PCMCIA、PCI、USB等。②無線訪問接入點無線訪問接入點（簡稱AP）的作用相當于局域網集線器，能在無線局域網和有線局域網之間接收、緩沖和傳輸數據。大多數的AP都支持多用戶接入、數據加密、多速率發送等功能，一些產品更提供了完善的無線網絡管理功能。無線訪問接入點通常是通過標準以太網連接到有線以太網上的，AP的室外覆蓋距離一般可達100～300m，但室內一般僅為30m左右。對于家庭、辦公室這樣的小范圍無線局域網而言，一般只需一臺無線AP即可實現所有計算機的無線接入。目前不少廠商的AP產品可以互聯，以增加WLAN覆蓋面積，無線局域網客戶端也可以在AP之間漫游。③無線路由器無線路由器不僅具有無線訪問接入點的功能，還具有路由器的功能，可以接入到Internet中。（3）無線局域網的工作模式①對等網絡對等網絡也稱無AP網絡、無中心網絡或ad-hoc網絡。它是一種簡單的無線局域網，組建靈活，用于一臺無線工作站和另一臺或多臺無線工作站的直接通信，只能獨立使用，無法接入有線網。對等網絡只適用于用戶數較少的無線網絡。②結構化網絡結構化網絡有兩種模式：一種是無線訪問接入點AP加上無線網卡建立連接的模式，另一種是無線路由器加上無線網卡建立連接的模式。目前家庭用戶多采用后者。集線器無線AP無線AP6.6Internet基礎

6.6.1Internet簡介1．Internet的產生與發展Internet最早起源于美國國防部高級研究計劃局1968年建立的ARPANET

Internet的真正發展是從1986年的NSFNET開始的現在，Internet已滲透到社會生活的各個方面，成為人們了解世界、學習研究、購物休閑、商業活動、結交朋友的重要途徑。2．Internet在中國的發展Internet在我國的發展，大致可以分為兩個階段：第一個階段是1987年~1993年，一些科研機構通過X.25實現了與Internet的電子郵件轉發的連接；第二階段是從1994年開始的，這一年，中國科學技術網CSTNET首次實現和Internet直接連接，同時建立了我國最高域名服務器，這標志著我國正式接入Internet。接著，又相繼建立了中國教育科研網（CERNET)、中國公用計算機互聯網（CHINANET)和中國金橋網（GBNET），從此中國的網絡建設進入了大規模發展階段。6.6.2Internet接入技術個人計算機用戶和局域網接入Internet的入口點是Internet服務提供商ISP（InternetServiceProvider，簡稱ISP）。ISP是向廣大用戶綜合提供互聯網接入業務、信息業務和增值業務的電信運營商，它是經國家主管部門批準的正式運營企業。所有用戶都需要采用某種方式連接到ISP提供的某一臺服務器上，然后再接入Internet中。1．電話撥號接入家庭計算機用戶接入到Internet最簡單的方式就是利用本地電話網進行電話撥號接入。這種方法費用低廉，只要一條可以連接ISP的電話線和一個賬號就可以了。另外，由于計算機處理的是數據信號，而電話線傳輸的是模擬信號，因此，還需要利用調制解調器（Modem）來進行數模轉換。2．ADSL接入ADSL（非對稱數字用戶線）是現在使用比較廣泛的、上下行傳輸速率不同的高速寬帶技術。它利用普通電話線作為傳輸介質，帶寬較小。標準ADSL的數據上傳速度一般只有64Kb/s～256Kb/s，最高達1Mb/s，而數據下行速度在理想狀態下可以達到8Mb/s，有效傳輸距離一般在3～5km。由于用戶在Internet上主要是下載各種文檔，而向Internet發送的數據量不大，因此ADSL技術很適合作為Internet的接入技術。目前，它已經成為Internet的主要接入方式之一。ADSL利用普通電話線作為傳輸介質，不需要改裝電話的本地環路。ADSL通過一種自適應的數字信號調制解調技術，能在電話線上得到三個信息通道：為電話服務的語音通道、上行數據通道和高速下行數據通道，它們可以同時工作。2．ADSL接入ADSL有專線方式與虛擬撥號方式兩種。ADSL的特點是：（1）一條電話線可同時接聽、撥打電話并進行數據傳輸，兩者互不影響；（2）ADSL傳輸的數據不經過電話交換機，所以ADSL不需要繳付額外的電話費；（3）ADSL可提供不同的接入速率。3．有線電視接入通過電纜調制解調（CableModem）連接有線電視，進而連接到Internet中。光纖同軸電纜在傳輸信號時，整個電纜帶寬被分為3個部分，分別用于數字信號上傳（數字點播）、數字信號下傳（上網）和模擬信號下傳（電視節目），看電視和上網互不影響。CableModem所依賴的HFC系統的拓樸結構是分層的樹狀總線結構，多個終端用戶共享連接線路的帶寬，每個用戶的加入都會占用一定頻帶。當同時上網的用戶數目較多時，各個用戶所得到的有效帶寬將顯著下降，噪聲會增加，可靠性也受到影響。4．光纖接入光纖接入是指使用光纖作為主要傳輸介質接入Internet中。光纖接入網屬于城域網的范疇，它通過光纖將局域網接入城域網中，在實現與其他同城局域網高速連接的同時，共享與上級節點的Internet高速連接。光纖接入網的主要硬件設備有光纖收發器、路由器和光纜網卡。光纖收發器用于實現光纖到雙絞線的連接，并把光信號轉換成電信號。路由器具有高速端口，既可以連接不同類型的網絡，又可以實現網絡安全保護。如果直接將光纖收發器連接到局域網交換機端口，可以不使用路由器。光纖收發器和路由器也稱為光網絡單元（ONU）。根據光纖深入用戶群的程度，可將光纖接入網分為FTTC（光纖到路邊）、FTTZ（光纖到小區）、FTTB（光纖到大樓）、FTTO（光纖到辦公室）和FTTH（光纖到戶），它們統稱為FTTx。FTTx不是具體的接入技術，而是光纖在接入網中的推進程度或使用策略。我國目前采用“光纖到樓、以太網入戶”（FTTx+ETTH）的做法，為寬帶接入提供了新思路。FTTx+ETTH采用1000Mb/s的光纖以太網作為城域網的干線，實現1000M/100M以太網到大樓和小區，再通過100M以太網到樓層或小型樓宇，然后以10M以太網入戶或者到辦公室和桌面。5．DDN專線接入數字數據網DDN就是平時所說的專線上網，是利用數字信道來傳輸信號的數據通信網絡。DDN利用數字信道提供半永久性連接電路，通過DDN節點的交叉連接，在網絡內為用戶提供一條固定的、完全由用戶獨享的數字電路物理通道。無論用戶是否在傳送數據，該通道始終為用戶獨享，除非網管刪除該用戶電路。專線連接具有傳輸質量高、延時小、可靠性高、傳輸速度快等優點，缺點是聯網費用昂貴，適合業務量大的單位和機構等團體用戶使用。6．無線接入

無線接入是指從交換節點到用戶終端之間，部分或全部采用了無線手段。目前有3種無線接入技術：（1）無線接入網接入（WLAN）（2）GPRS移動電話網接入GPRS即通用分組無線服務技術，它以分組的形式把數據通過手機信號傳送給用戶。用戶可以使用手機上網，也可以利用GPRS無線網卡把筆記本電腦連接到Internet中。目前GPRS的數據傳輸速率為56kb/s~114kb/s。（3）3G移動電話網接入3G即第3代移動通信技術，是指支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音及數據信息，速率一般在幾百kbps以上。我國的3G移動通信采用不同的技術，各自使用專門的上網卡，相互之間不兼容。目前存在三種標準：CDMA2000（中國電信采用的標準）、WCDMA（中國聯通采用的標準）、TD-SCDMA（中國移動采用的標準）。6.6.3IP地址1．IP地址Internet上每臺計算機都有一個不與其他計算機重復的地址，它相當于通信時每臺計算機的名字。這個唯一的、不與其他計算機重復的地址，就是網絡計算機的IP地址。

IP協議第4版（IPv4）規定IP地址的長度為32bit，由網絡號和主機號兩個部分組成。網絡號用來指明主機所從屬的物理網絡的編號，主機號是主機在物理網絡中的編號。為了便于記憶，IP地址通常用4個十進制數（0~255）表示，每相鄰兩個十進制數間以小圓點“．”分隔。根據IP地址的結構，即網絡標識長度和主機標識的不同，將Internet的網絡地址分為五類：A類、B類、C類、D類和E類。6.6.3IP地址A類IP地址由“0”開頭（首字節小于128），用于表示擁有大量主機（≤16777214）的超大型網絡，全球只有126個網絡可以獲得A類地址。B類IP地址由“10”開頭（首字節大于等于128但小于192），適用于規模適中的網絡（主機數量≤65534）。C類IP地址由“110”開頭（首字節大于等于192但小于224），適用于主機數量不超過254臺的小型網絡。2．特殊IP地址（1）廣播地址主機廣播地址分為直接廣播地址和有限廣播地址。在一個特定的子網中，主機地址部分為全1的稱為直接廣播地址，它包含一個有效的網絡號和主機號，如子網地址為的網絡上，55就是該網絡的直接廣播地址。使用直接廣播地址，一臺主機可以向任何指定的網絡直接廣播它的數據包。32個bit全為1的IP地址（即55）稱為有限廣播地址或本地網廣播地址。它被用作網絡內部廣播。使用有限廣播地址，主機可以在不知道自己網絡地址的情況下，向本子網的其他主機發送信息。（2）組播地址D類IP地址就是組播地址，也稱為多播地址，IP地址在~55范圍內，代表一組特定的主機。組播地址與廣播地址相似之處是只能作為IP數據包的目標地址，表示該數據包的一組接收者，而不能把它分配給某臺具體的主機。組播地址與廣播地址的區別在于廣播地址是按主機的物理位置劃分各組，屬于同一個子網，而組播地址則指定一個邏輯組，組內的主機可以遍布整個Internet。2．特殊IP地址（3）“零”地址“零”地址是主機地址每一位都為“0”的IP地址，也稱為網絡地址。“零”地址用來表示一個物理網絡，它指的是物理網絡本身而非哪一臺計算機。網絡上的任何一臺主機都可以用它來表示自己。（4）回送地址以“127”開頭的IP地址稱為回送地址，最常見的表示形式是。IP協議規定，當回送地址作為目標地址時，計算機上的協議軟件不會把該數據包向網絡上發送，而是直接返回給本主機。一般利用回送地址進行本機網絡協議的測試或實現本地進程間的通信。3．子網和子網掩碼（1）子網將主機標識中的一部分用作本網絡的子網，剩余的主機標識作為相應子網的主機標識部分。劃分多少位給子網，主要由子網數目而定。這樣IP地址就被劃分為“網絡-子網-主機”3部分。（2）子網掩碼子網掩碼也稱為子網屏蔽碼，是一個與IP地址結構相同的32位二進制數字標識，一般使用十進制表示。子網掩碼可以屏蔽IP地址的一部分，以區分網絡地址和主機地址，從而識別子網、判斷主機屬于哪一個網絡。其表示方法是：①凡是IP地址的網絡和子網標識部分，用二進制數“1”表示；②凡是IP地址的主機標識部分，用二進制數“0”表示。6.6.4域名地址1．域名地址DNS域名系統是一個可以將域名和IP地址相互映射的分布式數據庫。Internet使用層次結構的域名系統，各層之間用圓點“.”分隔開。按照層次的次序，從右至左依次為一級域名（也叫頂級域名）、二級域名、三級域名等。如果一個域包括在另一域中，則稱它是這個域的一個子域，子域的個數通常不超過5個。域名使用的字符是字母、數字和連字符，必須以字母或數字開頭并結尾，在書寫時不區分大小寫，整個域名的長度不超過255個字符。我國的互聯網域名體系中，頂級域名是cn，二級域名共40個，分別為類別域名和行政區域名。類別域名有6個：ac（科研機構）、com（公司企業）、edu（教育學術單位）、gov（政府機關）、net（政府機關）、org（組織機構）。行政區域名34個，對應我國的34個省、自治區和直轄市，采用兩個字符的漢語拼音表示。如，js表示江蘇。中國互聯網絡信息中心（ChinaInternetNetworkInformationCenter，簡稱CNNIC）是我國國家頂級域名cn的注冊管理機構，負責cn域名根服務器的運行。一個典型的域名可表示為：主機名.單位名.機構名.國家名，如。一臺主機通常只有一個IP地址（一般只有一塊網卡），但可以有多個域名。主機從一個物理網絡移到另一個網絡時，其IP地址必須更換，但原來的域名可以保留不變。2．域名解析把域名翻譯成對應的IP地址的過程稱為域名解析。完成域名解析的服務器叫域名服務器DNS（DomainNameServer），它負責管理、存放當前域的主機名和IP地址的數據庫文件，以及域中的主機名和IP地址的映射。另外它還包含了下級子域的信息。

請求域名解析服務的軟件叫域名解析器，它運行在客戶端，通常嵌套于其他應用程序之內，負責查詢域名服務器、解釋域名服務器的應答，并將查詢到的相關信息返回給請求程序。域名解析方式有兩種：（1）遞歸解析遞歸解析要求域名服務器系統遞歸地從一個服務器請求下一個服務器，直到找到目的服務器，。這是目前比較常用的解析方式。（2）迭代解析迭代解析每次請求一個服務器，當本地域名服務器不能獲得查詢結果時，返回下一個域名服務器的名字給客戶端，利用客戶端軟件實現下一個服務器的查找，依此類推，直到找到目的服務器。6.7Internet提供的服務

6.7.1萬維網1．基本概念WWW是WorldWideWeb（環球信息網）的縮寫，也稱為Web、萬維網、3W網、全球網等。WWW由遍布在因特網中被稱為Web服務器的計算機和安裝了Web瀏覽器軟件的客戶計算機組成。它遵循超文本傳輸協議，將Internet上的各類信息在主頁上以超文本的形式連接起來，這些信息包括文本、圖形、聲音和其他媒體形式。（1）超文本與超鏈接超文本是用超鏈接的方法，將各種不同空間的文字信息組織在一起形成的網狀文本。超文本的格式有很多，目前最常使用的是超文本標記語言(HyperTextMarkupLanguage，簡稱HTML)。超鏈接是指在網頁內部、網頁間及不同站點的網頁間進行跳轉的指針，本質上仍屬于網頁的一部分。鏈接包括鏈源和鏈宿。鏈源可以是網頁中的字、詞或語句，也可以是圖像；鏈宿可以是同一個或另一個Web服務器中的某個網頁，也可以是本網頁內的某段文字或某張圖片等。當鼠標指向超鏈接的鏈源時，指針的形狀會變成手指狀。單擊鏈源，瀏覽器就可以鏈接到鏈宿處。在WWW中，超鏈接是網頁之間、站點之間的主要導航形式，它使信息不僅能按線性方式瀏覽，還可以按交叉方式進行訪問。（2）網頁單位、組織或個人通過Web服務器發布的信息資源稱為網頁。網頁中的起始頁稱為主頁或首頁，主頁中通常包含指向其他相關頁面或其他節點的指針（超鏈接），用戶通過訪問主頁就可以直接或間接地訪問其他網頁。多數網頁是采用HTML超文本標記語言描述的超文本文檔，后綴為.html或.htm。HTML超文本標記語言不是程序設計語言，而是用于描述網頁文檔的一種標記語言。HTML文檔可以使用Dreamweaver或Frontpage等軟件進行制作，也可以從類型為.doc或.ppt的文檔轉換而成。在邏輯上將視為一個整體的一系列頁面的有機集合稱為網站（Website或Site）。（3）URL

統一資源定位符（UniformResourceLocator，簡稱URL）也被稱為網頁地址，是文檔在WWW上的“地址”。URL的標準格式為：Protocol://MachineAddress:Port/Path/Filename說明：① Protocol：所使用的訪問協議，如http、ftp、gopher、telnet、mailto等；② MachineAddress：文檔所在的機器，可以是域名，也可以是IP地址；③ Port：請求數據的數據源端口號，端口號通常是默認的，如Web的80端口，默認端口一般省略；④ Path/Filename：網頁在Web服務器硬盤中的路徑和文件名。URL中可以不出現文件名，系統以index.html或default.html作為默認的文件名，即網站的主頁。例如，蘇州大學URL為：。（4）HTTP

HTTP即超文本傳輸協議，是一個專門用于在WWW服務器和WWW瀏覽器間交換數據的網絡協議。HTTP通過規定統一資源定位使客戶端的瀏覽器和WWW服務器的資源建立鏈接，并通過客戶機和服務器彼此互發信息的方式來進行工作。HTTP提供的功能包括WWW客戶機與服務器的連接、接收文件和關閉鏈接等。2．WWW工作原理WWW建立在客戶機/服務器模型之上。當用戶輸入網頁的URL后，WWW客戶端程序（瀏覽器）就使用HTTP協議與指定的Web服務器進行通信，向WWW服務器發出請求，WWW服務器根據客戶端請求內容，從硬盤中找到或臨時生成相應