第4章计算机网络与因特网.

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1、第4章 计算机网络与因特网,4.1 计算机网络基础 4.2 计算机局域网 4.3 计算机广域网 4.4 因特网的组成 4.5 因特网提供的服务 4.6 网络信息安全,4.1 计算机网络基础,计算机网络的组成 计算机网络的分类 网络的工作模式 网络提供的服务 网络操作系统,4.1.1 计算机网络的 组成与分类,什么是计算机网络？,性质： 它是一种通信系统（与电话、电视系统不同，它是一种数据通信系统） 它是计算机系统的延伸与扩展（“网络就是计算机”SUN公司） 需要使用多种复杂的技术,利用通信设备和网络软件，把位置分散的多台计算机连接起来的一个系统,计算机网络的组成,计算机等“智能” 设备 数据传

2、输介质：如双绞线、光缆、无线电波等，用于传输数据 通信控制设备：如网卡、集线器、交换器、调制解调器、路由器等，确保通信正确、可靠、有效地进行 通信协议共同遵循的一组规则和约定 通信如何开始、如何结束？数据如何表示？命令如何表示？通信对象如何区分？其身份如何鉴别？发生错误如何处理？等等。例如： TCP/IP, HTTP, FTP，POP3等 网络操作系统：实现通信协议、管理网络资源等 网络应用软件：实现各种网络应用，如浏览器、电子邮件程序、QQ等,计算机组网的目的,（1）数据通信 使计算机之间可以相互传送数据，方便地交换信息 （2）资源共享 用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源 （

3、3）实现分布式信息处理 大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成 分散在各地各部门的用户通过网络合作完成一项共同的任务 （4）提高计算机系统的可靠性和可用性 计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备 计算机负荷过重时，可将部分任务分配给空闲的计算机,计算机网络的分类,按使用的传输介质可分为： 有线网 无线网 按网络的使用性质可分为： 公用网 专用网 虚拟专网(VPN) 按网络的使用对象可以分为： 企业网 政府网 金融网 校园网 按网络所覆盖的地域范围可以分为： 局域网(LAN)：使用专用通信线路把较小地域范围（如几km）（一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个小区）中的计算机连接而成

4、的网络 广域网(WAN) ：把相距遥远（几十km几千km）的许多局域网和计算机用户互相连接在一起的网络。广域网有时也称为远程网 城域网或市域网(MAN) ：作用范围在广域网和局域网之间，其作用距离约为5km50 km，例如一个城市范围的计算机网络,几种网络之间的相互关系,将分散的用户计算机(网)接入特定城(广)域网的各种网络通信设施,4.1.2 计算机网络的 工作模式与网络服务,计算机网络的2种工作模式,网络中的计算机可以扮演2种不同的角色： 客户机：需要使用其它计算机资源的计算机 服务器：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印机、处理器等）给其它计算机使用的计算机 每一台联网的计算机，其“身份

5、”或者是客户机，或者是服务器，或者两种身份兼而有之 计算机网络有两种基本的工作模式： 对等（peer-to-peer，简称P2P）模式 客户/服务器（Client/Server，简称C/S）模式,对等工作模式（P2P）,网络中每台计算机既可以作为客户机也可以作为服务器 例：Windows操作系统中的“网上邻居”,特点： 可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，使用比较简单 不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员 效率不高，可靠性、安全性较差,客户/服务器工作模式（C/S）,特点：网络中的计算机有专门分工，有的是客户机，有的是服务器,服务器大多是一些专门设计的性能较高的计算机

6、，并发处理能力强，存储容量大，网络数据传输速率高 服务器按用途分为：Web服务器、打印服务器、邮件服务器、文件服务器、数据库服务器等,客户机提出服务请求，使用服务器所提供的资源,服务器用于提供资源，为客户机服务,Client/Server的工作过程,客户机用户必须预先在服务器上注册，由网络管理员为该用户分配访问网络资源的权限。每个注册用户都有自己的账号和口令，并获得使用某些服务的授权 需要获得服务时，用户应先登录(login，输入用户名和口令)，登录成功后才能访问服务器上的资源 客户机向服务器提出请求(例如访问某个文件)，服务器响应请求， 找到该文件，然后将文件传送给客户机,网络服务之1：文件

7、服务,文件服务(又叫做“共享存储服务”) 用户可以使用服务器中可共享的数据文件，使用方法如同使用本地磁盘一样 必须在获得服务器授权的情况下进行,( 如果是共享服务器中的程序，则一般是将该程序下载到客户机中然后再在客户机中运行，需购买软件的多用户版本和软件许可证),网络服务之2：打印服务,打印服务：共享打印机,打印服务器 （管理程序）,共享的打印机,客户机,客户机,打印管理程序的一般原则是先来先服务(排队处理) 可以更改打印任务的顺序，也可取消某个正在排队的打印任务,网络服务之3：消息传递服务,1.登录到 即时通信 服务器,3. 给在线的 伙伴发消息,4. 消息由服务器立即转发给您的伙伴,5.

8、您的伙伴立即就能看到 您发的消息,消息传递服务：实现用户间的相互通信，如电子邮件、QQ、短信息、IP电话、视频会议等。,例：QQ的工作过程,网络服务之4：应用服务,例：银行ATM自动柜员机的工作过程: ATM机是金融计算机网络上的客户机，它是一台嵌入式计算机，供存款、取款、查询等使用 服务器在银行的计算中心，它是一台大(巨)型计算机，具有一个非常庞大的账目数据库 取款操作时的工作过程： ATM将用户身份信息送到服务器 服务器检查是否为合法用户，给出提示 用户输入取款数 服务器检查是否在允许范围，若可，记帐，发命令给ATM输出现款 ,应用服务(application service)： 为网络用

9、户执行信息处理任务的一种服务,Client/Server的管理 网络操作系统,网络操作系统(Network operating system, NOS)是指运行在服务器上的操作系统，有时也称之为“服务器操作系统” 网络操作系统的责任是： 支持大量客户机同时发出服务请求并快速作出响应 管理并协调资源的分配与共享 管理、监测与记录客户机的操作 (记录用户每一次登录和退出的时间，以及每一次使用服务器资源的情况) 数据保护和错误处理 等,当前使用的主流网络操作系统,主流网络操作系统： UNIX系统， 稳定性和安全性好，可用于大型网络 微软公司的Windows系统服务器版 （如Windows NT Se

10、rver、Windows 2000 Server，Windows Server 2003 R2等，一般用于中低档服务器） Linux， 源代码开放，可免费得到许多应用软件 网络管理员(超级用户) 的职责： 为用户建立账号(开户)、分配资源使用权限、撤销账号(销户)、维护网络正常工作和保证信息安全,4.2 计算机局域网,4.2.1 局域网的特点与组成 4.2.2 常用局域网介绍,4.2.1 局域网的特点与组成,计算机局域网(LAN)的特点,为一个单位所拥有，地理范围有限 使用专门铺设的传输介质进行连网 数据传输速率高(10Mbps1Gbps)、延迟时间短 可靠性高、误码率低(10-810-11)

11、,局域网的组成,网络上的每个节点都装有网络接口卡(NIC,简称网卡)，网卡通过传输介质把节点相互连接起来,双绞线、同轴电缆、光纤或者无线电波,网络上的每台设备(如工作站、服务器、打印机等) 都称为是网络中的 一个“节点”,局域网的拓扑结构,网络上的 节点,局域网的数据传输方法,网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），都是数据传输的“源”或者“目的地” 介质访问地址(MAC地址)：为了相互区别，局域网中的每个节点都有一个惟一的地址，称为MAC地址（48位） 数据传输方法： 采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质 不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数据分成小块（称为“帧

12、”，frame），每个节点每次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会,局域网数据帧的格式,发给哪一台计算机？,校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确,哪一台计算机发送的数据帧,需要传输的数据，如程序、邮件、MP3音乐等,不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同： MAC地址的长度不同 有效载荷的最大长度限制不同 使用的校验方法不同 其它组成部分,什么是网卡（网络接口卡）？,网卡就是计算机的网络通信控制器 主要功能：实现节点之间的数据通信,网络中每个节点(工作站或服务器)都必须安装网卡，不同类型的网络，需安装使用不同类型的网卡 由于芯片组集成度的提高，现在

13、网卡的功能大多已集成在芯片组中，即所谓的“集成网卡”,网卡的具体功能,1 在计算机与网络之间建立一个通信链路(link)，通过传输介质发送信息和接收信息 2 将数据分成帧(frame)、以帧为单位发送和接收信息 3 将计算机的输出转换为适合网络传输的信号(并串转换、电平转换),每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的MAC地址，该地址就是使用这块网卡的节点MAC地址,4.2.2 常用局域网介绍,常用局域网之1：总线式以太网,以总线式集线器(hub)为中心，每个节点通过以太网卡和双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信,集线器,A,B,C,D,把一个端口接收到的帧向所有端口分发出

14、去，并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用,常见局域网之2：交换式以太网,以交换式集线器(switch hub)为中心构成 交换式集线器是一种高速电子交换器，连接在交换器上的所有节点均可同时相互通信,常见局域网之3：千兆位以太网,其中，底层(工作组、部门)的交换器以10Mbps或100Mbps的速度与高层的中央交换器连接，中央交换器以每秒千兆位的速率与网络服务器连接，传输介质(光纤)的长度可达几公里,交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组部门公司(单位)的多层次的局域网,1000Mbps,小结：以太网的优缺点,优点： 增删节点容易 成本低 维护方便 轻负载时效率高

15、（节点少，或者信息发送不频繁） 缺点： 重负载情况下网络性能将急剧下降，不适合实时性要求较高的环境，特别是总线式以太网,常见局域网之4： 光纤分布式数字接口网(FDDI),采用双环结构，每个节点挂接到两个环路上。主环用于正常情况下的数据传输，副环作为备份，在主环故障或者节点故障时替代主环工作，使网络仍可正常工作,数据通信方法：使用一种特殊的帧(令牌)在网络中依次传递，只有得到令牌的节点才能获得对环路的访问权而发送一帧数据；数据帧沿环传送，环中每个节点接到该桢后就检查桢中的接收地址而决定接收该桢还是转发该桢,FDDI的特点与应用,可覆盖较大的范围（最大节点间距离2km,环路最大长度达100km）

16、 支持较高的数据传输速率(100Mb/s) 常用于构造局域网的主干部分（连接多个局域网） 由于帧格式与其他局域网不同，与其他局域网进行互连时，需要通过“网桥”或“路由器”,常见局域网之5:无线局域网,特点： 使用S频段(2.4G2.4835GHz)无线电波作为传输介质，对人体没有伤害 具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易 使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信比较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性 无线局域网通过无线网卡、无线hub、无线网桥等设备进行组网,无线网卡,无线局域网通信协议,802.11标准, 其中： 802.11a : 25Mbps 802.11g : 54Mbps 802.11b(传输速率能根据环境变化)，最大可达11 Mbps 蓝牙（bluetooth） 近距离无线数字通信的标准，是802.11的补充 最高数据传输速率可达1Mbps(有效传输速率