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1、第6章计算机网络基础知识 与 Internet应用v计算机网络的精确定义并未统一.v关于计算机网络的最简单的定义是: 一些互 相连接的、自治的计算机的集合。v最庞大的计算机网络就是因特网。它由非常 多的计算机网络通过许多路由器互连而成， 因此因特网也称为“网络的网络”。发展阶段之一-诞生 v以单个计算机为中心的远程联机系统(20世纪60年 代中期之前)由一台计算机和全美范围 内2000多个终端组成的飞 机定票系统。终端是一台 计算机的外部设备包括显 示器和键盘，无CPU和内 存。 发展阶段之二-形成 v以多个主机通过通信线路互联起来 (20世纪60年代中期至70年代) 兴起于20世纪60年代后
2、 期，典型代表是美国国 防部高级研究计划局协 助开发的ARPANET。主 机之间不是直接用线路 相连，而是由接口报文 处理机（IMP）转接后 互联的。形成通信子网 和资源子网。 发展阶段之三-互联互通 v具有统一的网络体系结构并遵循国际标准的 开放式和标准化的网络(20世纪90年代) 不同厂商的产 品之间需要互 联，应运而生 了两种国际通 用的最重要的 体系结构，即 TCP/IP体系结 构和国际标准 化组织的OSI 体系结构。 发展阶段之四-高速网络 (20世纪90年代末至今) v光纤及高速网 络技术，多媒 体网络，智能 网络，整个网 络就像一个对 用户透明的大 的计算机系统 ，发展为以 In
3、ternet为代 表的互联网。 计算机网络SOHOServerIP HotelIntranet移动6.1.2 计算机网络的功能v数据通信v资源共享v远程传输v集中管理v实现分布处理v负载平衡6.1.3 计算机网络的分类v几种不同的分类方法从网络的作用范围进行分类从网络的使用者进行分类v从网络的作用范围进行分类广域网 WAN (Wide Area Network)局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Network)广域网、城域网、局域网的 关系 城域网城域网广域网局域网局域网校园网企业网v从网络的使用者进行分类公用网 (
4、public network) 专用网 (private network) 局域网的拓扑结构v局域网最基本的拓扑结构有三种：总线型拓扑结构 、环型拓扑结构和星型拓扑结构。匹配电阻集线器干线耦合器总线网星形网环形网6.1.4 计算机网络体系结构 v两台计算机要通过计算机网络来进行有效的 通信，有许多复杂的问题需要解决v要想从整体上周密地设计出有效的计算机网 络是非常困难的。v人们在设计计算机网络时采用了一种“分层” 的思想。 v假设有两位哲学家，其中一个会讲乌尔都语 (Urdu)和英语，另一个会讲汉语和法语。v由于他们俩人没有共同语言，所以他们每个 人都雇佣了一个翻译v每个翻译又进一步联系了一位
5、秘书，两位翻 译有一种双方都能理解的中立语言：荷兰语位置位置消息I like rabbits翻译翻译Ik vind konijnen leuk.Ik vind konijnen leuk.Fax:xxx Ik vind konijnen leuk.Fax:xxx Ik vind konijnen leuk.Jaime les lapins哲学家秘书秘书5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络传输介质协议协议协议协议协议网络协议的组成要素 v语法 数据与控制信息的结构或格式 。 v语义 需要发出何种控制信息，完成 何种动作以及做出何种响应。 v同步 事件实现顺序的详细说明。 计算
6、机网络的体系结构 v计算机网络的体系结构(architecture)是计算 机网络的各层及其协议的集合。 v体系结构就是这个计算机网络及其部件所应 完成的功能的精确定义。计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层 首部T2链路层 尾部计算机 1 向计算机 2 发送数
7、据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后 交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后 把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首
8、部后 把分组的数据部分交给运输层H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后 把报文的数据部分交给应用层应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后 把应用程序数据交给应用进程计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的 应用程序数据！v网络体系结构出现后，使得一个公司所生产 的网络设备
9、能够很容易地互联成网。但各种 网络体系结构互不兼容，采用不同网络体系 结构的网络之间就很难互相连通了。这成为 计算机网络发展的主要障碍，有必要制定通 用的计算机网络体系结构标准。于是出现了 网络体系结构的标准OSI/RM和TCP/IP。 OSI参考模型vISO: International Standards Organization ，国际标准化组织 vOSI/RM：Open System Interconnection Reference Model，开放系统互联参考模型vISO于1977年开始研究网络体系的标准化 问题，不久提出了OSI，在1983年形成了 正式文件，即ISO 7498国
10、际标准。vOSI把网络体系划分为7个层层层号中文名称英文名称英文缩缩写 7应应用层层Application LayerA6表示层层Presentation LayerP5会话话层层 Session LayerS 4传输传输 层层Transport LayerT 3网络络层层Network LayerN 2数据链链路层层Data Link LayerDL 1物理层层Physical Layer PHTCP/IP体系结构网络 接口层IP各种应用层协议 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等TCP网际层传输层UDP应用层TCP: 传输控制协议 (Transmission Control Pro
11、tocol)IP: 网际协议UDP: 用户数据报协议 (User Datagram Protocol)Ethernet、PPPv应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要.v传输层负责主机中两个进程之间的通信.负责将数据从进程传递给网络层,以及把数据 从网络层提交给进程.v网络层负责把数据以数据包的形式在分组交换网上 传输.v网络接口层负责把数据以帧的形式从源网卡传输到目的 网卡.6.2.1 网络传输介质v双绞线（Twisted Pair） 铜线铜线聚氯乙烯 套层聚氯乙烯 套层屏蔽层绝缘层 绝缘层非屏蔽双绞线 UTP屏蔽双绞线 STPv同轴电缆（Coaxial）同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层
12、绝缘材料 。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧姆 电缆，用于数字信号传输；另一种是75欧姆电 缆，用于模拟信号传输。目前同轴电缆主要用在有线电视网中v光导纤维（Optical Fiber）光纤，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤 维中的全反射原理而进行的光传导工具。光纤的电磁绝缘性能好、信号衰减较小、频 带宽、传输速度快、传输距离大，主要用于要 求传输距离较长、布线条件特殊的主干网连接 。 光线在光纤中的折射 折射角入射角包层 （低折射率的媒体）包层 （低折射率的媒体）纤芯 （高折射率的媒体） 包层 纤 芯光纤的工作原理高折射率 (纤芯)低折射率 (包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射
13、6.2.2 网络通信设备v网卡网络接口板又称为通信适配器(adapter)或网 络接口卡 NIC (Network Interface Card)，或“网 卡”。 适配器的重要功能：v进行串行/并行转换。v对数据进行缓存。v实现以太网协议。网卡上的硬件地址路由器1A-24-F6-54-1B-0E00-00-A2-A4-2C-0220-60-8C-C7-75-2A08-00-20-47-1F-E420-60-8C-11-D2-F6在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或 MAC 地址。 用ipconfig /all 可查看网卡的物理地址。v调制解调器调制解调器其实是Modulator（调制器）与
14、Demodulator（解调器）的合称，中文称为调制 解调器。在口语中，根据英语的语音取其首音 节，很多人将调制解调器称为“猫”。由Modem把数字信号转换为相应的模拟信 号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过 电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由 接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机 能识别的数字信号，这个过程我们称“解调”。 集线器v采用CSMA/CD（一种检测协议）访问方式 。v它发送数据时都是没有针对性的，而是采用 广播方式发送。也就是说当它要向某节点发 送数据时，不是直接把数据发送到目的节点 ，而是把数据包发送到与集线器相连的所有 节点。交换机v可实现全双工通信1
15、2 3 456站地址 接口路由器网络网络网络网络网络互连网络路由器路由器的主要工作v路由分组为经过路由器的每个数据包寻找一条最佳传 输路径，并将该数据包有效地传送到目的站点 。v维护路由表在路由器中保存着各种传输路径的相关数据 路由表，供路由选择时使用。路由表中保 存着子网的标志信息、网上路由器的个数和下 一个路由器的名字等内容。路由表可以是由系 统管理员固定设置好的，也可以由系统动态修 改；可以由路由器自动调整，也可以由主机控 制。路由表目的网络地址子网掩码下一跳128.30.33.0 128.30.33.128 128.30.36.0255.255.255.128 255.255.255.
16、128 255.255.255.0接口 0 接口 1 R2服务器v从计算机网络的逻辑组成来看，计算机网络由通信 子网和资源子网组成。v网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称 为资源子网。 v服务器是资源子网中最重要的设备。 v因提供的服务不同，服务器可以分为许多种，如数 据库服务器，文件服务器，邮件服务器，WEB服 务器等等。6.3 Internet基础知识v网络把计算机连接在一起，而Internet把许多网络 连接在一起。Internet 是目前世界上规模最大的计 算机网络。v前身是美国的ARPANET网 （Advanced Research Projects Agency）。v互联网：internet若干个网络连接而成的网络v因特网：Internet专指以美国的ARPANET为前身、使用TCP/IP协议 族将各种实体网络互连的逻辑网络。 IP 网络当部分结点
