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1、计算机应用基础教程,第7章 计算机网络知识介绍,7. 1 计算机网络基础知识 7. 2 Internet简介 7. 3 Internet的几种重要应用 7. 4 网络安全,计算机网络的分类、构成、功能与应用。 Internet的几种重要应用及网络安全管理规范,本章要点,7. 1 计算机网络基础知识,本节主要介绍计算机网络的分类、组成、功能、发展及应用，对网络体系结构、网络协议、局域网和广域网等概念也作了简要说明。7.1.1 计算机网络的分类与构成 7.1.2 计算机网络的功能与应用 7.1.3 网络协议7.1.4 局域网和广域网 7.1.5 计算机网络的发展前景,7.1.1 计算机网络的分类与
2、构成,1计算机网络的概念 2计算机网络的分类 3计算机网络的构成 4计算机网络的硬件设备,1计算机网络的概念,所谓计算机网络就是将地理位置不同且具有独立功能的计算机（或计算机系统）等通过通信设备和线路互相连接在一起，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，实现资源共享的系统。简言之，计算机网络就是相互连接的独立自主的计算机的集合。,2计算机网络的分类,从交换功能分：有电路交换网、报文交换网、分组交换网和混合交换网 从拓扑结构分：有集中式网络、分散式网络、分布式网络 从使用范围分：有公用网和专用网 从覆盖范围分：有局域网、城域网和广域网 从通信传播方式分：有点对点传播方式和广播式
3、传播方式网 从通信线路划分：可分为有线网和无线网。,（1）局域网（LAN）,局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网。局域网一般为一个单位所建，在单位或部门内部控制管理和使用，其覆盖范围没有严格的定义，一般认为在10km以内。局域网的传输速率高，误码率低，侧重共享信息的处理。局域网技术发展迅速，应用日益广泛，是计算机网络中最活跃的领域之一。,（2）城域网（MAN）,城市地区网络常简称为城域网。城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络。城域网设计的目标是满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数
4、据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。,（3）广域网（WAN）,广域网也称为远程网。它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。广域网覆盖一个国家、一个地区或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。,3计算机网络的构成,计算机网络的一般结构形式,4计算机网络的硬件设备,（1）服务器 （2）工作站 （3）网卡 （4）调制解调器 （5）中继器 （6）集线器 （7）路由器 （8）传输介质,（1）服务器,服务器是网络的信息与管理中心，为网络用户提供各种服务。服务器必须满足运算速度快、数据存储容量大、数据存取速度快以及有充足的信息资源供用户使用等基本要求。,（2）工作站,工作站实际上是连接到网络上的一台个人计
5、算机，网络上的每台工作站既能作为独立的个人计算机使用，同时也能通过工作站上配置的网卡上网，作为网络用户来访问服务器和共享网络资源。,（3）网卡,网络适配器通常称为网卡（NIC）。为将服务器、工作站等设备连到网络中去，需要在这些设备与通信传输介质之间用网络接口器件进行物理连接，局域网中由网卡来完成这一功能。不同型号的网卡后部都配有与传输介质连接相适应的插口，每块网卡都有一个能与其它网卡相互区别的地址。网卡是计算机与网络之间的数据收发装置，负责网络信息的收发，计算机通过网卡与网络上的其它计算机进行通信，网卡的质量好坏与功能强弱直接影响网络功能和网上运行软件的效果。,（4）调制解调器,调制就是将数字
6、信号变换成适合于模拟信道传输的模拟信号，解调则是将模拟信号还原成数字信号。在目前情况下，大多数远程网络的数据通信还在利用现有的电话通信线路和电话网（虽然长途干线大部分是数字式）。现在采用新技术的调制解调器（如ADSL），在普通电话线路上开辟出新的数据通道，在不影响原语音信号的基础上，扩展了电话线路的功能。,（5）中继器,由于信号在传输介质中传输时存在衰减和噪音，随着传输距离的增长，数据信号变得越来越弱，因此不管何种网络拓扑结构，也不管采用何种网卡和传输介质，总有一个传输距离限制。中继器的作用就是将信号放大和整形，并按原传播方向重新进行发送，使信号传播得更远。因此，中继器可用来扩展网络段或将两个
7、网络段联接在一起,（6）集线器,集线器（HUB）可以说是一种特殊的多口中继器，它能把多段介质联接在一起，并具有中继器的功能，即对传输信号进行再生和放大，从而扩展介质长度。集线器作为网络传输介质间的中心节点，它克服了介质单一线路的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统中的某条线路或节点出现故障时，不会影响网上其它节点的正常工作。,（7）路由器,路由器能在多个网络和不同传输介质之间提供网络互联的功能，用路由器实现网络互联如下图所示。,（8）传输介质,传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。在网络拓扑结构中，设备从不同的点连接到传输介质上，并用中继器来延伸介质长度。有多种物理介质可用于实
8、际传输，每一种物理介质在带宽、延迟、成本和安装维护难度上都不相同。常用的介质可以大致地分为有线介质（如双绞线、同轴电缆、光纤等）和无线介质（如卫星微波、红外线等）。,7.1.2 计算机网络的功能与应用,1计算机网络的功能2计算机网络的应用,1计算机网络的功能,计算机网络的出现和发展，为实现网络范围内协同完成大型任务提供了良好的物质条件，尽管具体的计算机网络系统的用途、连接方式、数据传送方式各不相同，但都具有共同的功能特点，概括起来主要有以下几点：（1）资源共享。（2）数据信息的快速传输。（3）提高可靠性。（4）数据信息的集中和综合处理。（5）资源调剂。（6）提供灵活的工作环境。,2计算机网络的
9、应用,（1）办公自动化。 （2）企业信息管理。 （3）财务管理。 （4）情报检索。 （5）金融管理。 （6）网络通信。 （7）POS与ATM系统。 （8）文教卫生。 （9）交互娱乐。,7.1.3 网络协议,1网络协议的概念2网络体系结构 3ISO/OSI参考模型 4TCP/IP参考模型,1网络协议的概念,计算机网络是由多个互连的结点组成的，结点之间需要不断地交换数据与控制信息。要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约定好的规则。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议（protocol）。网络协议主要由以下三个要素组成。（1）语法：用户数据与控制信息的结构与格式。
10、（2）语义：需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应。（3）同步：对事件实现顺序的详细说明。,2网络体系结构,我们将计算机网络的各层及其协议的集合定义为计算机网络体系结构。网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的定义，而这些功能是用什么样的硬件与软件去完成的，则是具体的实现（implementation）问题。体系结构是抽象的，而实现是具体的，它是指能够运行的一些硬件和软件。,3 ISO/OSI参考模型,1974年，ISO发布了著名的ISO/IEC 7498标准，它定义了网络互连的7层框架，也就是开放系统互连（OSI，Open System Interconnection）参考
11、模型。在OSI框架下，进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性与应用的可移植性。在OSI中的“开放”是指只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世界任何地方、同样遵循同一标准的其它任何系统进行通信。,OSI是分层体系结构的一个实例，每一层是一个模块，用于执行某种主要功能，并具有自己的一套通信指令格式（称为协议）。 OSI参考模型给出了七个层次的体系结构，这七个层次自下而上依次编号为17，它们分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。这七个层次可分为低层和高层两部分。低层为14层，是面向通信的，高层为57层，是面向信息处理的。,OSI与TCP/
12、IP体系结构,(1) 物理层,物理层的作用就是为它的上一层（即数据链路层）提供一个物理连接，在物理媒体上透明地传送比特流。这里所说的“物理连接”并不是永远在物理媒体上存在的。它要靠物理层来激活、维持和终止。物理层的功能是：提供机械、电气、功能和过程的手段，以便在物理媒体上激活、维持和终止物理连接，以进行比特流的透明传输。,(2) 数据链路层,数据链路层负责在两个相邻节点的线路上，无差错地传送以帧为单位的数据。负责建立、维持和释放数据链路的连接。传送数据时，若接收节点检测到数据中有差错，就通知发送方重发帧。帧所包含的控制信息中，有同步信息、地址信息、差错信息以及流量控制信息等。总之，数据链路层就
13、是把一条有可能出现错误的实际链路转变成为让网络层向下看起来似乎是一条不出错的链路。,(3) 网络层,计算机通信中，两个要进行通信的计算机之间可能要经过许多个节点、链路，甚至还要经过若干个通信子网。网络层就是对通信子网的运行负责。在网络层，数据的传送单位是分组或包。网络层的任务就是要选择合适的路由使发送站的运输层所传下来的分组能够正确无误地按照地址传送到目的站点，并交付给目的站的运输层。这也就是网络层的寻址功能。,(4) 运输层,运输层的任务是根据通信子网的特性最佳地利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为两个端系统（源站和目的站）的会话层建立运输连接，以透明地传送报文。即运输层是为其上一层（会话
14、层）提供一个端到端的透明优化的传输服务。在运输层，信息的传送单位是报文。当报文较长时，先要把它分割成几个分组，然后再交给下一层（网络层）进行传输。,(5) 会话层,会话层虽然参与具体的数据传输，但它是对数据传输进行管理。会话层在两个互相通信的应用进程之间，建立、组织和协调其交互。它可确定是全双工工作，还是半双工工作。它还提供了在数据流中插入同步点的机制，以便在网络发生故障时，只要传送最近一个同步点以后的数据即可，可不必重传全部数据。,(6) 表示层,表示层主要解决用户信息的语法表示问题。表示层将欲交换的数据从适合与某一用户的抽象语法变换为适合于OSI系统内部使用的传送语法。有了这样的表示层，用
15、户可把精力集中到它们所要交谈的问题本身，而不必更多地考虑对方的某些特性。对传送数据的加（解）密问题也是表示层的一个任务之一。,(7) 应用层,应用层确定进程之间通信的性质以满足用户的需要；负责用户信息的语义表示，并在两个通信者之间进行语义匹配。由于网络应用的要求很多，所以应用层也最复杂，它所包含的协议也最多，如报文处理系统，文件传送、存取和管理，虚终端协议，远程数据库访问，目录服务和事务处理等。,4TCP/IP参考模型,在Internet所使用的各种协议中，最重要的和最著名的就是两个协议，即传输控制协议TCP和网际协议IP。现在人们经常提到的TCP/IP协议往往不是指这两个具体的协议，而是指整
16、个TCP/IP协议族，它包含了100多个协议。通常用TCP/IP来代表整个Internet协议系列。,TCP/IP体系共有四个层次。由于TCP/IP在设计时考虑到要与具体的物理传输媒体无关，因此在TCP/IP的标准中并没有对数据链路层和物理层做出规定，而只是将最低的一层取名为网络接口层。这样，如果不考虑没有多少内容的网络接口层，那么TCP/IP体系实际上就只有三个层次：应用层、运输层和网际层。,(1) 应用层,TCP/IP的最高层是应用层。在这层中有许多著名协议，如远程登录协议TELNET，文件传送协议FTP，简单邮件传送协议SMTP等。,(2) 运输层,最高层应用层往下一层是TCP/IP的运输层，它也叫做主机到主机层。这一层可使用两种不同的协议，一种是面向连接的传输控制协议TCP，另一种是无连接的用户数据报协议UDP。运输层传送的数据单位是报文或数据流。,(3) 网际层,运输层下面是TCP/IP的网际层，其主要的协议就是无连接的网际协议IP。网际层传送的数据单位是分组。与网际协议IP配合使用的还有三个协议，这就是控制报文协议ICMP，地址解析协议ARP和逆地址解析协议RARP。这里“解析”的意思就是“转换”。,
