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1、第 8 章 计算机网络与Internet应用基础,8.1 计算机网络概述,8.1.1 计算机网络的定义 自主：计算机之间没有主从关系，所有计算机都是平等独立的。 互连：计算机之间由通信信道相连，并且相互之间能够交换信息。 集合：网络是计算机的群体。,从资源共享的角度出发，美国信息处理学会联合会认为，计算机网络是以能够相互共享资源（硬件、软件、数据）的方式连接起来，并各自具备独立功能的计算机系统的集合。,8.1 计算机网络概述,8.1.2 计算机网络的发展 1具有通信功能的单机系统 2具有通信功能的多机系统 3计算机网络 4局域网的兴起和分布式计算的发展,8.1 计算机网络概述,8.1.3 计算
2、机网络的组成,8.1 计算机网络概述,1网络硬件 客户机指用户上网使用的计算机，也可理解为网络工作站、节点机、主机。 服务器是提供某种网络服务的计算机，由运算功能强大的计算机担任。 网卡即网络适配器，是计算机与传输介质连接的接口设备。 网络互连设备包括集线器、中继器、网桥、交换机、路由器、网关。,8.1 计算机网络概述,2传输介质 有线传输介质：双绞线、同轴电缆、光纤； 无线传输介质：微波和卫星。,8.1 计算机网络概述,3网络软件 （1）网络传输协议。网络传输协议就是连入网络的计算机必须共同遵 守的一组规则和约定，以保证数据传送与资源共享能顺利完成。 （2）网络操作系统。网络操作系统是控制、
3、管理、协调网络上的计算 机，使之能方便有效地共享网络上硬件、软件资源，为网络用户 提供所需的各种服务的软件和有关规程的集合。 （3）网络管理软件。网络管理软件的功能是对网络中大多数参数进行 测量与控制，以保证用户安全、可靠、正常地得到网络服务，使 网络性能得到优化。 （4）网络应用软件。网络应用软件就是能够使用户在网络中完成相应 功能的一些工具软件。,8.1 计算机网络概述,8.1.4 计算机网络的功能与分类 1按照网络的分布范围分类 （1）局域网（Local Area Network，LAN）。 （2）城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。 （3）广域网（Wi
4、de Area Network，WAN）。 2按网络的拓扑结构分类 抛开网络中的具体设备，把网络中的计算机等设备抽象为点，把网络中的通信媒体抽象为线，这样从拓扑学的观点去看计算机网络，就形成了由点和线组成的几何图形，从而抽象出网络系统的具体结构。这种采用拓扑学方法描述各个节点机之间的连接方式称为网络的拓扑结构。计算机网络常采用的基本拓扑结构有总线结构、环形结构、星形结构。,8.1 计算机网络概述,8.1.5 计算机网络体系结构和TCP/IP参考模型 1计算机网络体系结构 1977年3月，国际标准化组织（ISO)的技术委员会TC97成立了一个新的技术分委会SC16专门研究“开放系统互连”，并于1
5、983年提出了开放系统互连参考模型，即著名的ISO 7498国际标准（我国相应的国家标准是GB 9387），记为OSI/RM。在OSI中采用了三级抽象：参考模型（即体系结构）、服务定义和协议规范（即协议规格说明），自上而下逐步求精。 OSI/RM并不是一般的工业标准，而是一个为制定标准用的概念性框架。,8.1 计算机网络概述,OSI/RM采用了7个层次的体系结构，由低到高分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。 OSI/RM参考模型对各个层次的划分遵循下列原则： 网中各节点都有相同的层次，相同的层次具有同样的功能； 同一节点内相邻层之间通过接口通信； 每一层使用下层提
6、供的服务，并向其上层提供服务； 不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。,8.1 计算机网络概述,2TCP/IP参考模型 TCP/IP是目前异种网络通信使用的唯一协议体系，适用于连接多种机型，既可用于局域网，又可用于广域网，许多厂商的计算机操作系统和网络操作系统产品都采用或含有TCP/IP。TCP/IP已成为目前事实上的国际标准和工业标准。 TCP/IP也是一个分层的网络协议，不过它与OSI模型所分的层次有所不同。TCP/IP从底至顶分为网络接口层、网际层、传输层、应用层共4个层次。,8.2 计算机网络硬件,8.2.1 网络传输介质 传输介质是网络连接设备间的中间介质，也是信号传输的媒体
7、，常用的介质有双绞线、同轴电缆、光纤以及微波和卫星等。,8.2 计算机网络硬件,8.2.2 网卡 网卡也称网络适配器或网络接口卡（Network Interface Card，NIC），是一块插入微机I/O槽中实现微机通信的集成电路卡。在局域网中用于将用户计算机与网络相连。 主要功能： （1）读入由其他网络设备传输过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输到所需PC设备中。 （2）将PC设备发送的数据，打包后输送至其他网络设备中。,8.2 计算机网络硬件,8.2.3 交换机 交换机可以根据数据链路层信息做出帧转发决策，同时构造自己的转发表。交换机运
8、行在数据链路层，可以访问MAC地址，并将帧转发至该地址。交换机的出现，导致了网络带宽的增加。 交换机从设计理念上讲只有两种： 机箱式交换机（也称为模块化交换机）； 独立式固定配置交换机。,8.2 计算机网络硬件,8.2.4 路由器 路由器（Router）是工作在OSI第3层（网络层）上、具有连接不同类型网络的能力并能够选择数据传送路径的网络设备，如图8.12所示。路由器有3个特征：工作在网络层上；能够连接不同类型的网络；具有路径选择能力。 路由器工作在第3层上 路由器能连接不同类型的网络 路由器具有路径选择能力,8.3 计算机局域网,8.3.1 局域网概述 1局域网的特点 2局域网拓扑结构 3
9、局域网参考模型,8.3 计算机局域网,8.3.2 载波侦听多路访问/冲突检测协议 载波侦听多路访问/冲突检测协议（CSMA/CD）是一种介质访问控制技术，也就是计算机访问网络的控制方式。 局域网的介质访问控制包括两个方面的内容：一是要确定网络的每个节点能够将信息发送到介质上去的特定时刻；二是如何对公用传输介质进行访问，并加以利用和控制。,8.3 计算机局域网,8.3.3 以太网 以太网又叫做IEEE 802.3标准网络。 以太网最初由美国施乐（Xerox）公司研制成功，当时的传输速率只有2.94Mbit/s。 早期的以太网采用同轴电缆作为传输介质，传输速率为10 Mbit/s。 双绞线以太网1
10、0Base-T，采用双绞线作为传输介质。 1993年诞生了快速以太网100Base-T，在IEEE标准里为IEEE 802.3u。,8.4 Internet的基本技术与应用,8.4.1 Internet概述 1什么是Internet Internet是一个全球性的“互联网”，中文名称为“因特网”。 它将分布在世界各地的、类型各异的、规模大小不一的、数量众多的计算机网络互连在一起而形成的网络集合体，成为当今最大的和最流行的国际性网络。,8.4 Internet的基本技术与应用,2Internet的起源和发展 Internet是由美国国防部高级研究计划署（Advance Research Proj
11、ects Agency）1969年12月建立的实验性网络ARPAnet发展演化而来的。 Internet的真正发展是从NSFnet的建立开始的。1988年底，NSF把在全国建立的五大超级计算机中心用通信干线连接起来，组成全国科学技术网NSFnet，并以此作为Internet的基础，实现同其他网络的连接。此后，其他联邦部门的计算机网相继并入Internet。至今，Internet已开通到全世界大多数国家和地区。,8.4 Internet的基本技术与应用,3Internet在我国的发展 中国已作为第7l个国家级网加入Internet，1994年5月，以“中科院-北大-清华”为核心的“中国国家计算机
12、网络设施”（The National Computing and Network Facility Of China，NCFC，国内也称中关村网）已与Internet连通。目前，Internet已经在我国开放，通过中国公用互连网络（CHINANET）或中国教育科研计算机网（CERNET）都可与Internet连通。,8.4 Internet的基本技术与应用,Internet 在中国的发展历程可以大略地划分为3个阶段。 第一阶段为1986年6月1993年3月，是研究试验阶段（E-mail Only） 第二阶段为1994年4月1996年，是起步阶段（Full Function Connection
13、）。 第三阶段从1997年至今，是快速增长阶段。,8.4 Internet的基本技术与应用,4信息高速公路与下一代Internet “信息高速公路”是由美国于1994年提出的，目前各国所关注的“信息高速公路”建设主要是指国家信息基础设施（NII）和全球信息基础建设（GII）的规划和实施。它以高速度、大容量和高精度的声音、数据、文字、图形、影像等的交互式多媒体信息服务，来最大幅度和最快速度地改变着我们生活的面貌和方式以及社会的景观和进步。 中国的Internet自1994年4月20日开通，成为正式的国际Internet成员以来，得到了非常快的发展。,8.4 Internet的基本技术与应用,8.
14、4.2 Internet的接入 与Internet的连接方法大致有5种， 1ISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网） 2DDN（Digital Data Network） 3ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路） 4VDSL 5光纤入户,8.4 Internet的基本技术与应用,8.4.3 IP地址与MAC地址 1网络IP地址 IP地址是一个32位的二进制数，是将计算机连接到Internet的网际协议地址，它是Internet主机的一种数字型标识，IP地址由4部分数字组成，
15、每部分都不大于256，各部分之间用小数点分开。,IP地址通常分为以下3类。 （1）A类：IP地址的前8位为网络号，其中第1位为“0”，后24位为主机号，其有效范围为：1.0.0.1126.255.255.254。此类地址的网络全世界仅可有126个，每个网络可接 2828（282）=16 777 214个 主机节点，所以通常供大型网络使用。,8.4 Internet的基本技术与应用,（2）B类：IP地址的前16位为网络号，其中第1位为“1”，第2位为“0”，后16位为主机号，其有效范围为：128.0.0.1191.255.255.254。该类地址全球共有 2628=16 384个 每个可连接的主
16、机数为 28（282）=65 024个 所以通常供中型网络使用。,8.4 Internet的基本技术与应用,（3）C类：IP地址的前24位为网络号，其中第1位为“1”，第2位为“1”，第3位为“0”，后8位为主机号，其有效范围为：192.0.0.1222.255.255.254。该类地址全球共有 252828=2 097 152个 每个可连接的主机数为254台，所以通常供小型网络使用。,8.4 Internet的基本技术与应用,2子网掩码 为了维持原有局域网的划分便于网络的管理，允许将A、B或C类网络进一步划分成若干个相对独立的子网。 在子网中，为识别其网络地址与主机地址，引出一个新的概念：子网掩码（SUBNET MASK）或网络屏蔽字（NETMASK）。 子网掩码的长度也是32位，其表示方法与IP地址的表示方法一致。 子网掩码通常是用来进行子网的划分，它还有另外一个用途，即进行网络的合并，这一点对于新申请IP地址的单位很有用处。,8.4 Internet的基本技
