Internet應用技術與實踐編者：張浩平

南京林業大學信息科學技術學院2011年基礎篇第一章、計算機網絡基礎第二章、計算機局域網第三章、Internet基礎第四章、Internet的接入第五章、網絡安全第一章、計算機網絡基礎1.1、計算機網絡概述1.2、計算機網絡的分類

1.3、計算機網絡的組成1.4、計算機網絡體系結構1.1計算機網絡概述1.1.1計算機網絡的發展歷史1946以后，計算機系統是高度集中的，所有的設備安裝在單獨的機房中，為了提高計算機的利用率，出現了批處理和分時系統，分時系統所連接的多個終端連接著主計算機（如圖）。20世紀50年代中后期，將地理上分散的多個終端通過通信線路連接到一臺中心計算機上，出現了以單個計算機為中心的遠程聯機系統——“第一代計算機網絡”。20世紀60年代出現了大型主機，以程控交換為特征的電信技術的發展為多個主機通過通信線路互聯提供了技術基礎。1969年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）建成的ARPAnet實驗網——真正意義上的計算機網絡。開放系統互聯參考模型ISO1977年國際標準化組織ISO組織的TC97信息處理系統技術委員會SC16分技術委員會開始著手制定開放系統互聯參考模型。試圖提出一個使各種計算機在世界范圍內互連為網絡的標準框架。簡稱OSI。20世紀90年代初，Internet開始大規模應用在商業領域。人類社會從工業社會過渡到信息社會。Internet變成了一個開發和使用信息資源的覆蓋全球的信息海洋。1992年，當時的參議員、后任美國副總統的阿爾·戈爾提出美國信息高速公路法案。

信息高速公路是指數字化大容量光纖通信網絡或無線通信、衛星通信網絡與各種局域網絡組成的高速信息傳輸通道，用交互方式傳輸數據、電視、話音、圖像等多種形式信息的高速數據網。1.1.2計算機網絡的定義首先、組成計算機網絡的每臺計算機都是獨立的。其次、建立計算機網絡的目的是資源共享。最后、計算機網絡為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段。

計算機網絡沒有一個權威的、標準的定義，較為普遍的定義是：將處于不同地理位置的相互獨立的計算機，借助通信線路和通信設備連接起來，以達到資源共享和信息交流為目的的計算機互連系統。1.1.3計算機網絡的應用（1）信息資源檢索與共享

（2）快捷通訊（3）辦公自動化

（4）電子商務（5）企業信息化

（6）遠程教育（7）娛樂消遣

（8）國防軍事（9）證券交易

（10）工業控制（11）網絡視頻

（12）醫療（13）無線傳感器網絡（物聯網）（14）智能大廈1.2計算機網絡的分類

1.2.1按網絡覆蓋的地理范圍分類

1.局域網（LAN：LocalAreaNetwork）

(一般來說可以是幾米至10公里以內)2.城域網（MAN：MetropolitanAreaNetwork）(10－100公里)3.廣域網（WAN：WideAreaNetwork）(連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲)1.2.2按網絡拓撲結構分類

計算機網絡是由許多計算機按照一定的網絡結構相互連接在一起組成的，這種網絡結構被稱為“拓撲結構”。

1、總線型拓撲總線結構的優點：（1）結構簡單，無需電源，成本低。（2）收發的計算機直接相連，不需要轉發設備，信息傳輸的時延小。（3）易于擴充，增減計算機比較容易，某個節點失效不會影響到其他節點。總線結構的缺點：（1）總線長度有一定限制，一條總線連接的節點數量有限。（2）同一時刻只能有一個節點發送數據（3）當兩個或多個節點同時發送數據時，會發生沖突而導致發送失敗2、環型拓撲環形網的缺點：（1）由于環路封閉故擴充不方便。（2）當網絡中的任意一個節點或一條傳輸介質出現故障都將導致整個網絡故障，而且故障難以檢測。（3）令牌控制協議較復雜。例如令牌丟失的話，處理起來就比較困難。環形網的優點：（1）由于采用令牌機制，保證每次只能有一個節點發送信息，因此，不會發生沖突，當網絡負載較大時，環形網的傳輸穩定性要比總線網優秀。（2）當網絡節點確定時，其延時是固定的，實時性強。（3）能夠提供優先權服務，即需要時某個節點可優先獲得令牌3、星型拓撲星型拓撲的缺點：（1）中央節點復雜，成本高。（2）如果中心節點出現故障，將會導致整個網絡癱瘓。星型拓撲的優點：（1）結構簡單，可靠性較高，抗故障性能好。（2）增減計算機比較容易，某個節點失效不會影響到其他節點。（3）中央節點采用存儲轉發的交換機，不會象總線網那樣產生沖突4、網形拓撲網形拓撲的優點：（1）網絡可靠性高，一般通信子網中任意兩個節點交換機之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當一條路徑發生故障時，還可以通過另一條路徑把信息送至目標節點。（2）網絡可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。（3）可改善線路的信息流量分配。網形拓撲的缺點：（1）控制和管理復雜。（2）結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須采用路由算法和流量控制方法。（3）設備和線路費用高。5、樹型拓撲樹形拓撲的優點：（1）樹形網具有一定容錯能力，一般一個分支和結點的故障不影響另一分支結點的工作。（2）無須對原網絡做任何改動就可以很容易地增減計算機。樹形拓撲的缺點：（1）整個網絡對根的依賴性很大,一旦網絡的根發生故障,整個系統就不能正常工作。（2）根節點相當復雜，負擔較重，容易形成系統的瓶頸。6、蜂窩形拓撲蜂窩網絡組成主要有以下三部分：移動站：網絡終端設備，比如：手機或手提電腦基站子系統：包括基站、無線收發設備網絡子系統：交換機、程控交換機、樓宇自控中心設備，音響輸出設備等。1.2.3、從網絡的交換方式進行分類

（１）電路交換網（２）報文交換網（３）分組交換網（４）信元交換網所謂“交換”實際上就是指轉發數據包，就是將從輸入端口上收到的數據包根據某種策略轉發至相應的輸出端口。

分組交換方式是ARPANET（Internet的前身）首創的交換技術，也是目前計算機網絡采用的主要交換方式。這也是Internet之所以發展到今天這樣規模的主要原因之一。

信元交換是異步傳輸模式（ATM）中采用的交換方式。（１）電路交換網電路交換在兩臺計算機相互通信時，使用一條實際的物理電路，在通信過程中自始至終獨占這條線路進行數據傳輸

（２）報文交換網報文是指一個完整的文件，報文交換采用“存儲－轉發”方式。交換機將接收的報文予以存儲，當所需要的線路空閑時，再將該報文轉發出去。（３）分組交換網分組交換方式是ARPANET（Internet的前身）首創的交換技術，也是目前計算機網絡采用的主要交換方式。發送報文時由發送端把報文分割成有限長度的數據包（稱為分組），發送和交換均以分組為單位，作為交換節點的路由器和報文交換一樣采用“存儲－轉發”方式轉發分組。分組交換網（4）信元交換網隨著高速網絡技術的迅猛發展，人們對視頻、話音等大流量的多媒體信息傳輸的需求也日益提升，于是在分組交換的基礎上又發展了信元交換。信元是比分組更小的單位，只有53個字節，長度固定，非常適合于用硬件電路實現高速交換。信元交換既保留了“存儲－轉發”方式的優點，又吸取了電路交換方式的長處，對信道的利用率大大提高，并且能滿足實時傳輸的要求。信元交換是異步傳輸模式（ATM）中采用的交換方式。1.2.4從網絡的連接作用功能進行分類（１）互聯網（Internet）互聯網是指將分布在世界各地的各種網絡相互連接起來形成的全球性網絡。

（２）內聯網（Intranet）采用互聯網的TCP/IP協議、并有連接互聯網功能的企業內部網絡。內聯網實際上是小版本的互聯網，可以更好地與互聯網進行無縫連接。（３）外聯網（Extranet）外聯網是指基于互聯網的安全專用網絡，其目的在于利用互聯網把企業和其貿易伙伴的內聯網安全地互聯起來，在企業和其貿易伙伴之間共享信息資源。1.3、計算機網絡的組成1.3.1概述按照計算機網絡的功能，一般從邏輯上將網絡分為通信子網和資源子網兩個部分1.3.2網絡設備（1）計算機（服務器和客戶機）塔式服務器機架式服務器刀片式服務器塔式服務器塔式服務器機架式服務器塔式服務器機架式服務器塔式服務器刀片式服務器機架式服務器塔式服務器（2）網絡連接設備（網絡適配器或網卡）

英特爾PXLA8591LRPROCisco-LinksysLNE100TXB-LinkBL-L7830（USB）

（3）網絡終端

自動柜員機POS機

網絡監控攝像機

（4）交換設備交換機路由器1.3.3通信介質

通信介質是連接網絡節點的通信線路，常見的通信介質有：雙絞線、光纖、同軸電纜、無線通訊介質等。

雙絞線光纖同軸電纜1.3.4網絡操作系統

網絡操作系統是向網絡計算機提供服務的操作系統。

具有的功能

:一般功能：處理機管理、存儲器管理、設備管理和文件管理

特殊功能：(1)提供高效、可靠的網絡通信能力；(2)提供多種網絡服務功能，如：遠程作業錄入并進行處理的服務功能；文件轉輸服務功能；電子郵件服務功能；遠程打印服務功能等。常用的網絡操作系統：WINDOWS、UNIX、Linux。1.3.5網絡協議

網絡中的計算機相互之間要傳輸數據，就必須遵守共同的通信規則。網絡中的計算機相互通信時所必須遵守的通信規則稱為網絡協議。如Internet的TCP/IP協議。1.4、計算機網絡體系結構1.4.1計算機網絡體系結構概述

計算機網絡需要一系列網絡協議構成一套完備的網絡協議集，在設計網絡協議時，為了減少協議設計的復雜性，將網絡協議劃分為若干個相互聯系而又各自獨立的層次，然后針對每個層次及層次間的關系制定相應的協議。——這樣的計算機網絡層次結構模型及各層協議的集合稱為計算機網絡體系結構

1.4.2計算機網絡體系結構的分層原理

由此，我們可以總結如下：1.通信雙方都有相同層次的系統，即由用戶層、郵局層和運輸系統層所構成。2.信件傳遞的流程是：甲地用戶層將信件交給甲地郵局層，甲地郵局層將信件交給甲地運輸系統層，甲地運輸系統層將信件傳遞給乙地運輸系統層，乙地運輸系統層將信件交給乙地郵局層，乙地郵局層將信件交給乙地用戶層到達收信人手中。3.每層通過自己內部的功能實現一種特定的服務，除運輸系統層外，每一層必須依賴自己的下層提供的服務。4.每個對等層遵循本層次約定的協議進行通信。5.某一層次的協議發生了變化（如郵局更換了新的郵戳），不影響其它層次的運行。6.每個層次只需了解與其它層次如何交接信件，而無需知道其它層次的工作原理。1.把復雜的系統分解成若干個涉及范圍小、功能相對簡單的層次，使系統的結構清晰，實現和維護變得簡單和容易，設計人員只須專心設計和開發所關心的層次功能。2.只要服務和接口不變，每層的實現方法可任意改變。好處：通信的雙方系統具有相同的分層結構，雙方相同的層次稱為對等層，每個對等層都有本層的通信協議，對等層遵循本層次約定的協議進行通信，因此，只要定義好接口，每個對等層可以獨立設計。我們把對等層的通信稱之為“虛通信”。七層結構的通信流程

1.4.3OSI參考模型

國際標準化組織ISO技術委員會于1979年完成了基于功能分層的網絡體系結構而開發的抽象模型，稱為開放系統互連參考模型（TheReferenceModelofOpenSystemsInterconnection）簡稱OSI/RM。

所謂開放系統，是指任何信息系統只有遵循這一國際標準進行構造，它就能與世界上所有遵循這同一標準的其他系統互相通信。

PhysicalLayer

DataLinkLayer

NetworkLayer

TransportLayerSessionLayerPresentationLayer

ApplicationLayer

負責端到端的數據通信負責創建網絡通信連接的鏈路負責端到端的數據通信負責端到端的數據通信負責創建網絡通信連接的鏈路OSI/RM的各層功能定義如下：(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規程特性。(2)數據鏈路層數據鏈路層是為網絡層提供服務的，負責兩個相鄰結點之間的通信，傳送的數據包稱為數據幀。作用:通過傳輸介質發送和接收二進制比特流作用:1、網絡層提供無差錯的數據鏈路2、進行流量控制(3)網絡層作用:1、解決如何使數據包通過各中繼結點的接力傳送、最后到達目標節點的問題。2、路由選擇問題。3、擁塞控制問題。4、解決網際互連的問題(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規程特性。作用:通過傳輸介質發送和接收二進制比特流(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關的機械、電氣、功能和規程特性。(4)

傳輸層作用：1、為上層協議提供端到端（一般是主機到主機）的可靠和透明的數據傳輸服務，包括處理差錯控制和流量控制等功能。2、向高層屏蔽了下層數據通信的細節(5)會話層作用：管理和協調不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負責建立、管理和終止應用程序之間的會話。(6)表示層作用：處理數據編碼的表示方式問題。(7)應用層作用：通過應用程序來完成網絡用戶的應用需求。OSI/RM的各層功能定義如下：1.4.4TCP／IP參考模型OSI參考模型TCP/IP參考模型應用層應用層表示層會話層運輸層傳輸層（TCP層）網絡層網際互聯層（IP層）數據鏈路層主機－網絡層物理層TCP/IP模型的各層功能如下：

（1）主機-網絡層

傳送IP分組的通道，允許主機連入網絡時使用多種現成的與流行的協議。OSI模型與TCP/IP模型分層對比（2）網絡互聯層（IP層）

網絡互聯層是整個TCP