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1、第9章 计算机网络基础与应用,9.1 计算机网络概述 9.2 计算机网络的配置与通信协议 9.3 网络互连 9.4 Internet与中国互联网的发展 9.5 Windows 2000网络功能 9.6 用FrontPage 2002进行网页设计 习题9,9.1 计算机网络概述,1. 什么是计算机网络计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它是用通信线路把分布在不同地域的多台计算机及终端设备连接起来构成的网络。通过通信线路为计算机及终端设备提供数据交换的通路，从而使计算机能在更广泛的区域内对大量信息进行收集、传输、交换和处理，使计算机从“孤岛”变为“群体”，实现各类资源的共享。,计算机网络
2、起步于20世纪50年代末。到了20世纪70年代，伴随通信技术的进步得以长足发展。目前，通过同轴电缆、光导纤维、通信卫星、微波等线路连接起来的各类计算机网络遍及世界各地。这些连接在网络上的计算机可能分布于一个办公室、一个单位、一个城市，也可能遍及全国甚至全世界。如今的局域网(LAN)、广域网(WAN)以及国际互联网(Internet)已经家喻户晓。,近年来，我国在计算机网络与通信方面有了很大的发展，相继建成了中国科学院互联网(NCFC)、中国公用互联网(Chinanet)、中国教育与科研网(CERnet)、金桥网(GBnet)等，且与Internet接通。另外，还建立了一些专用网。在实现“三金”
3、工程(即金桥、金关、金卡)之后，又在实施“金企”工程，即国家企业生产与流通信息系统。该系统将联通各行业和各省市及企业的分布式互联网，实现各行业信息资源的整体优化与共享。2. 计算机网络的功能随着国际互联网的普及，计算机网络的功能越来越明显地显现出来，概括起来有以下几个方面：(1) 资源共享。资源共享是计算机连网的主要目的。资源包括三个方面，即硬件资源、软件资源和数据信息资源。,在硬件资源方面，上网用户可以共享网上的所有硬件设备，尤其是高档或价格昂贵的设备，比如大型主机、海量存储器、光盘、高性能的彩色打印机、绘图机以及通信设备等。这样，一方面照顾了中、小用户的需求，另一方面提高了设备的利用率。在
4、软件资源方面，有操作系统、系统应用程序以及用户设计的专用程序等。授权用户可以在自己的计算机终端上查询，调用其连网计算机上的这些文件；同样，任何一台计算机上的软件可供网上其他用户使用。数据信息资源是指各类程序、数据库或数据文件中反映的信息，它涉及的面很广、很宽。计算机连网后，授权用户既可使用网上公共数据库中的信息，也可调用某一用户的数据文件或专用数据库中的信息。,(2) 提高系统的性能。由于资源共享，可使上网用户相当于拥有一个大的计算机系统，从而提高了用户本地计算机系统的性能。另外，对于单机单用户难以完成的任务，可组织网上多个用户同时工作，共同完成，以提高工作效率。若采用多机容错技术，还可提高系
5、统的可靠性。(3) 负荷均衡分布处理。计算机连网后，一个用户或者一台工作站的任务可能很重，这样就可以分出一部分工作传送给其他用户或工作站，从而共同完成，使负荷均衡。对于大的综合性问题，可采用适当的算法分解成若干个子任务，分配到不同的工作站，由多台计算机共同完成，即所谓的分布处理。,(4) 实现电子邮件传送。上网用户可以通过互联网把自己的邮件传送给指定的一个或多个用户终端，实现无纸通信和公文传送。与多媒体技术相结合，还可实现图、文、声等多种媒体信息的传送。另外，还可以召开网络会议，传送新闻、广告，实现电子商务等。3. 计算机网络的组成计算机网络从逻辑功能上可分为两部分。一部分是资源子网，另一部分
6、是通信子网。,1) 资源子网资源子网主要由主计算机系统、终端控制设备和终端设备组成，负责网络中的数据处理。其中主计算机系统是资源子网中的关键设备，可以是微型机、小型机、中型机、大型机或巨型机，视网络的规模和功能而定。终端设备是计算机网络面向用户的窗口，通过终端控制设备与主机连接，向用户提供一个操作平台，用户可通过终端设备访问资源子网中的所有共享资源。,2) 通信子网通信子网主要由通信线路和负责通信与管理的网络控制机组成，负责网络通信和数据传送。通信线路包括线路和设备。其中线路也称为信道，可采用双绞线、同轴电缆、光缆以及微波线路等；设备包括调制解调器、多路复用器以及交换机等。通信处理机是一种专门
7、管理通信的计算机，为网上所有主机和终端提供中继转发服务，是通信子网中的核心设备，负责路径选择、转换和数据传送。网络控制机也称为网络服务器。,9.2 计算机网络的配置与通信协议,9.2.1 计算机网络的类型1. 按地域分类按照地域，计算机网络可分为广域网(WAN)、局域网(LAN)。其中广域网也称为远程网，通信距离一般在10 km以上；局域网通信距离一般在10 km以下。以后，人们又把不同的计算机网络连接在一起，组成一个更大的网络，称为互联网(也称为网上网)，人们常说的Internet就是这种类型的网络。,2. 按拓扑结构分类网络的拓扑结构是指网络中计算机与通信线路的布局以及各计算机之间相互连接
8、的方法与形式。在局域网中常用的拓扑结构有星形、树形、环形和总线形等，如图9.1所示。,图9.1 网络拓扑结构,1) 星形结构星形结构如图9.1(a)所示，它是将网络中若干台计算机集中连接到一台称为中央计算机的主机上。在这种结构中，任何两台计算机之间的通信都要经过中央计算机，由中央计算机为它们建立物理连接。中央计算机应具有很强的通信处理能力。这种结构简单、容易控制，但是由于各台计算机都是通过专用线路与中央计算机连接的，因此每增加一台计算机就需要增加相应的通信线路。另外，一旦中央计算机出现故障，整个网络就不能工作，因此可靠性较低。,2) 树形结构树形结构如图9.1(b)所示，它是将计算机分级(分布
9、)连接，在主服务器的下面连接二级服务器或工作站，再在二级服务器的下面连接下一级服务器或工作站。连接的形状像一棵倒立的树，因此称为树形结构。所有工作站均通过网络接口卡连接到上一级的服务器上。采用树形结构对网络设备的数量、数据类型、数据传输速率没有太多的限制，而且有利于提高网络带宽。,3) 环形结构环形结构如图9.1(c)所示，所有计算机通过通信线路连接成一个环形。在这种结构中每一台计算机都有一个转发器，接收前一台机器发来的报文，并转发给下一台。环形结构简单，但是其中若有一台机器(即一个节点)出现故障，整个网络就要瘫痪。4) 总线形结构总线形结构如图9.1(d)所示，它的所有计算机都通过各自的接口
10、电路(网络接口卡)连接到外部的公共通信总线上，通过总线发送信息，可由一台或者多台接收。总线结构简单、灵活，易于扩展，而且可靠性高；若某一台计算机出现故障，不会影响整个网络的工作；但是在某一时刻只能有一台计算机发送信息。,在计算机局域网中除了上述结构形式之外，还有全联结构、不全联结构及混合结构等。所谓混合结构是将不同形式的网络通过网络连接器网桥连接在一起，形成一个较大的局域网。由于计算机网络与通信技术紧密地联系在一起，因此其类型还可按传输介质、带宽以及通信协议分类。若按介质，计算机网络可分为有线网和无线网。在有线网中，其介质有对称电缆、同轴电缆、双绞线、光纤等。在无线网中，其介质有中波、短波、微
11、波以及卫星波段等，用于计算机通信的主要是微波和卫星通信。,目前的计算机网络多采用多种介质传送数据，因此往往是一种混合介质通信网。若按带宽，计算机网络可分为基带(也称为窄带)网和宽带网。另外，也有人按通信协议，称其为相应的通信网，比如常用的X.25和TCP/IP协议等。9.2.2 局域网络的硬件配置1. 网络服务器在微机局域网中，网络服务器一般由高档微机或其他功能较强的计算机承担，其任务是为各个工作站提出的请求服务。工作站的请求主要有通信、硬盘或打印机访问等。在网络运行过程中，服务器对工作站的请求应及时响应。,但是当请求太多，服务器不能及时响应时，工作站则排队等待。对于工作站较多，请求比较频繁的
12、网络，可以设置多个服务器，并进行必要的分工，比如文件服务器、设备资源管理器以及通信服务器等。2. 工作站工作站是用户进行事务处理的计算机，一般由微型计算机承担。根据需要，可以是高档或者普通微型机，也可以采用无盘工作站，甚至笔记本电脑等。工作站通过网络适配器、传输线与网络服务器连接，既可以单机使用，也可以共享服务器提供的资源。,3. 网络适配器网络适配器也称为接口卡或网卡，是工作站与服务器连接的接口电路板，一般插在服务器和工作站中。网卡的种类繁多，与网络的结构、传输介质的类型、网段的最大长度、节点之间的距离有关，使用时需予以注意。4. 集线器集线器又称为集中器，一般有一个输入口和多个输出口，用于
13、连接多条传输线，再通过这些传输线连接多台工作站。而且，还可以把总线形网络连接成星形或者树形结构。集线器按其功能可分为无源集线器(Passive Hub)、有源集线器(Active Hub)和智能集线器(Intelliget Hub)等。其中智能集线器还具有网络管理、路径选择等功能。,5. 端接器与T型接头端接器配置在总线的两端，防止线路反射引起的错误信号。T型接头用于电缆线之间的连接。6. 传输介质传输介质是用来传输信息的物理载体，常分为有线和无线两大类。在有线介质中常用的有对称电缆、同轴电缆和光纤等；在无线介质中常用的有微波、卫星信道以及激光等。,9.2.3 网络通信协议1. ISO/OSI
14、与IEEE 802协议标准ISO/OSI是国际标准化组织ISO(International Standards Organization)于1981年提出的“开放系统互连参考模型OSI/RM(Open System Interconnection)”。这个模型把计算机网络通信协议分成七层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。用户通过应用层与网络建立联系，获取网络服务。按照OSI/RM标准，数据传送过程如图9.2所示。,图9.2 网络数据传输示意图,图中虚线箭头表示逻辑传输过程，实线表示物理传输过程。逻辑传输是指每层数据遵从相应层的协议，在同一层进行的传送。它是抽象出来
15、的一种逻辑传输，有利于对网络传输过程的分析和理解，有利于对传输数据编程。物理传输是数据传输时实际走过的路程。数据由用户送给应用层，向下经表示层、会话层等到达物理层，再经传输线传送到接收端；接收端的物理层接收后，向上经数据链路层等到达应用层，最后由用户获取。IEEE 802协议标准是继OSI/RM之后，于1983年由国际电子与电气工程师协会推出的协议标准，它由一系列文件组成。目前使用较多的是IEEE 802.3和IEEE 802.5，前者主要用于以太总线网(Ethernet)，后者用于令牌环网(Token Ring)。,2. 以太总线网通信协议Ethernet网是20世纪70年代由美国 Xero
16、x、Intel和DEC公司联合推出的总线形局域网，通常称为以太网，它把每一台计算机通过网络设备独立地连接在总线上。上述的IEEE 802.3就是以Ethernet为基础制定的总线标准，它支持多种介质的网络传输。IEEE 802.3标准协议是一种介质访问控制协议，用来决定网络上各站点何时使用介质，如何发送数据，以求合理分配传输信道。对于总线结构的网络，由于一次只能由一个站点使用总线，为了防止碰撞，目前多采用复合IEEE 802.3标准的“带碰撞检测的载波侦听多路访问”协议标准CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection)，来解
17、决下一次轮到哪一个站点发送信息。,3. 令牌环网通信协议令牌环网是IBM公司于20世纪80年代中期推出的一种环形网，它以屏蔽/非屏蔽双绞线为介质，传输速率为4 Mb/s和16 Mb/s。平时，有一个称为“令牌”的特殊数据帧在网上顺序传送。某站点截获“令牌”后，方可在一定的时间发送数据；若不发送数据，则将“令牌”顺序向下传送；若收到的不是发送给自己的数据帧时，立即转发。令牌环网采用的是IEEE 802.5或Token Ring协议标准。由于网上只有一个“令牌”，并且只有截获“令牌”的站点才能发送数据，因此不会发生数据碰撞。随着计算机网络的迅速发展，目前一些光纤通信网也采用令牌环的结构，且允许多个“令牌”在网上传送，传输速率可达100 Mb/s。,
