计算机网络基础与信息安全

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1、第6章 计算机网络基础与信息安全计算机网络基础数据通信网络的拓扑结构和局域网的工作模式计算机网络的体系结构与网络协议Internet基础知识使用IE浏览器浏览网页电子邮件信息安全6.1 计算机网络基础6.1.1 6.1.1 计算机网计算机网 络的概念和发展络的概念和发展1 1计算机网络的概念计算机网络的概念计算机网络是把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统通 过通信设备和通信线路连接起来，并通过功能完善的网络软件实现资源共 享的计算机系统。通俗地讲，计算机网络就是以实现远程通信和资源共享 为目的的大量分散但又互联的计算机的集合。其中，提供信息和服务能力 的计算机是网络的资源，索取信息和

2、请求服务的计算机是网络的用户。2 2计算机网络的发展计算机网络的发展计算机网络自诞生之日起，就以惊人的速度在不断发展。虽然计算机 网络只有短短几十年的发展历史，但是它经历了从简单到复杂、从低级到 高级、从地区到全球的发展过程。计算机网络的发展大致可以分为如下4 个阶段。6.1 计算机网络基础6.1.1 6.1.1 计算机网计算机网 络的概念和发展络的概念和发展1）面向终端的计算机网络1954年，美国军方将收集到的军事信息汇集到一台IBM计算机上进 行集中的信息处理，再将处理好的数据通过通信线路送回到各自的终端 设备。这种以单个计算机为中心、面向终端设备的网络结构，是计算机 网络的雏形。2）以资

3、源共享为主的第二代计算机网络美国国防部高级研究计划局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）于1968年主持研制了ARPA网，该网络建立最初出于军事目 的。ARPA网使网络中的用户可以共享软硬件资源，不再仅仅是数据通 信。 ARPA网是计算机网络发展中的里程碑，它也是Internet的前身。6.1 计算机网络基础6.1.1 6.1.1 计算机网计算机网 络的概念和发展络的概念和发展3）体系标准化的第三代计算机网络由于ARPA网的成功，到了20世纪70年代，网络的发展越加多样化， 但由于不同体系结构的网络很难互连。为此，国际标准化组织（ISO）提 出了开放

4、系统互连参考模型（OSI-RM），其各层的协议被批准为国际标 准，给网络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此，计算机网络的发 展走上了标准化的道路。4）以Internet为核心的第四代计算机网络20世纪90年代，Internet的建立将分散在世界各地的计算机和各种网络 连接起来，形成了覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的提出和实 施，Internet迅猛发展，它将当今世界带入了以网络为核心的信息时代。6.1 计算机网络基础6.1.1 6.1.1 计算机网计算机网 络的概念和发展络的概念和发展3）体系标准化的第三代计算机网络由于ARPA网的成功，到了20世纪70年代，网络的发展越加多样化，

5、 但由于不同体系结构的网络很难互连。为此，国际标准化组织（ISO）提 出了开放系统互连参考模型（OSI-RM），其各层的协议被批准为国际标 准，给网络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此，计算机网络的发 展走上了标准化的道路。4）以Internet为核心的第四代计算机网络20世纪90年代，Internet的建立将分散在世界各地的计算机和各种网络 连接起来，形成了覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的提出和实 施，Internet迅猛发展，它将当今世界带入了以网络为核心的信息时代。6.1 计算机网络基础6.1.2 6.1.2 计算机网计算机网 络的分类和功能络的分类和功能1 1计算机网络的分

6、类计算机网络的分类从不同的角度出发，计算机网络有多种不同的分类方法。计算机网络按 照网络覆盖范围可分为局域网、城域网和广域网。局域网是指覆盖范围比较小的计算机网络，如公司内部网络、校园网 等。 局域网具有通信速度快、可靠性较强、误码率低等特点，网络节点的增 加、删除比较容易。局域网的传输媒体主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。局域网LAN（Local Area Network）城域网也叫都市网，覆盖范围通常为几公里到几十公里，采用的连接技 术与局域网相似，它把一个城市范围内各公司、家庭的计算机、网络等连接 为一个较大的网络，如目前在各城市范围内使用的宽带网络就属于这一种。城域网MAN（Metrop

7、olitan Area Network）6.1 计算机网络基础6.1.2 6.1.2 计算机网计算机网 络的分类和功能络的分类和功能广域网覆盖范围广，通常达几十到几千公里，传输距离长，网络内的信 息量大。但广域网的数据传输速度慢，误码率高。其网络结构多是不规则的 ，广域网上的计算机的型号多，所以广域网的连接也比较复杂。因特网（ Internet）就是最大的全球互联网，它把全球各地的局域网和广域网等连接起 来，形成一个庞大的网络，从而实现全球范围内的数据通信和资源共享。广域网WAN（Wide Area Network）6.1 计算机网络基础6.1.2 6.1.2 计算机网计算机网 络的分类和功能

8、络的分类和功能2 2计算机网络的功能计算机网络的功能以资源共享为主要目标的计算机网络，具有以下几方面的功能。数据通信用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输， 这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其他功能的基础。除了实时的 对话外，目前网络上最流行的通信方式是电子邮件（E-mail），它可用于 人们之间的通信与交流。数据通信6.1 计算机网络基础6.1.2 6.1.2 计算机网计算机网 络的分类和功能络的分类和功能算机网络系统中的资源可分成3大类，即数据资源、软件资源和硬件 资源。相应的，资源共享也分为数据共享、软件共享和硬件共享。网络中 ，可供共享的数据主要是网络中设置的各种数据

9、库；可供共享的软件包括 各种语言处理程序和各类应用程序；可供共享的硬件主要为巨型计算机系 统和特殊外围设备。 例如，可以使用网络中某一台高性能的计算机来处理复杂的大型问 题。共享硬件资源可避免贵重硬件设备的重复购置，节约资金；共享软件 资源可避免软件的重复开发与购买；共享数据资源可达到对数据的充分利 用。资源共享6.1 计算机网络基础6.1.2 6.1.2 计算机网计算机网 络的分类和功能络的分类和功能负荷均衡是指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统， 当某系统的负荷过重时，网络能自动地将该系统中的一部分负荷转移至负 荷较轻的系统中去处理。分布式处理是指对于综合性计算和数据处理问题

10、，通过一定的算法，将任务分配到不同的计算机上进行并行处理，以加快 问题解决的速度。火车票售票业务采用的就是分布式处理方式。负荷均衡和分布处理计算机网络提高了系统的可靠性和可用性。当网络中的某一台计算机 发生故障时，可选择其他系统代为处理，以保证用户的正常操作，不会因 局部故障而导致系统瘫痪。提高系统的可靠性和可用性6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成1 1网络硬件网络硬件计算机网络硬件是计算机网络的物质基础，一个计算机网络就是通 过网络设备和通信线路将不同地点的计算机及其外围设备在物理上实现 连接。因此，网络硬件主要由可独立工作的计算机、网络设备和传

11、输介 质等组成，它是网络连接的基础。1）计算机可独立工作的计算机是计算机网络的核心，也是用户主要的网络资 源。根据用途的不同可将其分为服务器和网络工作站。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成服务器一般由功能强大的计算机担任，如小型计算机、专用PC服 务器或高档微机。它向网络用户提供服务，并负责对网络资源进行管 理。一个计算机网络系统至少要有一台或多台服务器，根据服务器所担 任的功能不同又可将其分为文件服务器、通信服务器、备份服务器和打 印服务器等。 网络工作站是一台供用户使用网络的本地计算机，对它没有特别要 求。工作站作为独立的计算机为用户服务，同时

12、又可以按照被授予的一 定权限访问服务器。各工作站之间可以相互通信，也可以共享网络资 源。在计算机网络中，工作站是一台客户机，即网络服务的一个用户。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成2）网络设备网络设备是构成计算机网络的一些部件，如网卡、调制解调器、 集线器、中继器、网桥、交换机、路由器和网关等。独立工作的计算 机是通过网络设备访问网络上的其他计算机。 网卡是计算机与传输介质的接口。每一台服务器和网络工作站都 至少配有一块网卡，通过传输介质将它们连接到网络上。网卡的工作 是双重的，一方面它负责接收网络上传过来的数据包，解包后将数据 通过主板上的总线传

13、输给本地计算机；另一方面它将本地计算机上的 数据打包后送入网络。 调制解调器（Modem）是利用调制解调技术来实现数据信号与模 拟信号在通信过程中的相互转换。确切地说，调制解调器的主要工作 是将数据设备送来的数字信号转换成能在模拟信道（如电话交换网） 的模拟信号，反之，它也能将来自模拟信道的模拟信号转换为数字信 号的一种信号变换设备。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成集线器（Hub）是对网络进行集中管理的重要设备，其主要作用是将 信号再生转发。接口数是集线器的一个重要参数，它是指集线器所能连 接的计算机的数目。集线器是一个共享设备，其实质是一个中继

14、器。 中继器（Repeater）是最简单的局域网延伸设备，其主要作用是放大 传输介质上传输的信号，以便在网络上传输得更远。不同类型的局域网 采用不同的中继器。 网桥（Bridge）用于连接使用相同通信协议、传输介质和寻址方式的 网络。 交换机（Switch）有多个端口，每个端口都具有桥接功能，可连接 一个局域网或一台高性能服务器或工作站。所有端口由专用处理器进行 控制，并经过控制管理总线转发信息。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成路由器（Router）的作用是连接局域网和广域网，它有判断网络地址 和选择路径的功能。其主要工作是为经过路由器的报文寻找

15、一条最佳路径 ，并将数据传送到目的站点。 网关（Gateway）不仅具有路由功能，而且还能实现不同网络协议之 间的转换，并将数据重新分组后传送。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成3）传输介质在计算机网络中，要使不同的计算机能够相互访问对方的资源，必须 有一条通路使它们能够相互通信。传输介质是网络通信用的信号线路，它 提供了数据信号传输的物理通道。传输介质按其特征可分为有线通信介质 和无线通信介质两大类。有线通信介质包括双绞线、同轴电缆和光缆等； 无线通信介质包括无线电、微波、卫星通信和移动通信等。它们具有不同 的传输速率和传输距离，分别支持不同的网

16、络类型。6.1 计算机网络基础6.1.3 6.1.3 计算机网计算机网 络的组成络的组成2 2网络软件网络软件网络软件一般是指系统的网络操作系统、网络通信协议和应用级 的提供网络服务功能的专用软件。其中，网络操作系统是用于管理网 络软、硬资源，提供简单网络管理的系统软件。常见的网络操作系统 有UNIX、Netware、Windows NT、Linux等；网络通信协议是网络中 计算机交换信息时的约定，它规定了计算机在网络中互通信息的规 则。 应用级的软件是指在网络环境中，能够为用户提供各种服务的软 件。如浏览器软件Internet Explorer、文件传输软件FTP、远程登录软 件Telnet、电子邮件管理软件Foxmail、即时通信软件QQ和微信、下载 工具软件迅雷、流媒体播放软件暴风影音等。6.2 数据通信6.2.1 6.2.1 信道信道信道指信息传输的媒介或渠道。作用是把带有信息的信号从它的输入 端传递到输出端。信道分有线信道和无线信道两种。l 有线：