大学计算机信息技术：第4章4-3 因特网的组成

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1、4.3 因特网的组成因特网的组成4.3.1 网络分层结构与网络分层结构与TCP/IP协议协议4.3.2 IP协议与路由器协议与路由器4.3.3 因特网的发展及其结构因特网的发展及其结构4.3.4 因特网的接入因特网的接入选讲选讲24.3 因特网的组成4.3.1 网络分层结构与网络分层结构与 TCP/IP协议协议（1）网络的分层结构）网络的分层结构（2） TCP/IP协议协议(栈栈)34.3 因特网的组成（1）网络的分层结构）网络的分层结构44.3 因特网的组成文件处理模块主机 甲主机 乙文件处理模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块 物理通信网络网络接口网络接口计算机网络为什么要

2、划分层次？计算机网络为什么要划分层次？例：主机甲通过网络向主机乙传送一个文件，甲乙双方均划例：主机甲通过网络向主机乙传送一个文件，甲乙双方均划分为三层，其分工为：分为三层，其分工为：从从指指定定位位置置处处读读出出文文件件，然然后后交交给给下下层层模模块进行发送块进行发送把把 文文 件件 保保存存 到到 指指 定定的的 文文 件件 夹夹中中将将文文件件分分成成一一个个个个包包，交交给给下层模块传输下层模块传输将将一一个个个个包包组装成文件组装成文件负负责责完完成成与与具具体体物物理理网网络络的的接接口口，将将数数据据包包转转换换成成帧，按帧在物理网上传输帧，按帧在物理网上传输从从物物理理网网上

3、上接接收收帧帧，将将数据帧转换成数据包数据帧转换成数据包54.3 因特网的组成计算机网络分层的优点计算机网络分层的优点 n优点：优点：n各层之间是独立的各层之间是独立的n灵活性好灵活性好n结构上可分割开结构上可分割开n易于实现和维护易于实现和维护n能促进标准化工作能促进标准化工作n划分为多少层？划分为多少层？n若层数太少，就会使每一层太复杂。若层数太少，就会使每一层太复杂。n若层数太多，描述和综合各层功能时太繁琐若层数太多，描述和综合各层功能时太繁琐国际标准国际标准（7层）层）因特网标准因特网标准（4层）层）64.3 因特网的组成(2) TCP/IP协议协议(栈栈) 计算机网络的分层结构中，不

4、同计算机的同一层必须共同遵循相同的规则和约定，才能正确地进行数据通信，这些规则和约定就是网络协议网络协议 现在大多数局域网和因特网，都采用发源于美国国防部的TCP/IPTCP/IP协议系列协议系列 74.3 因特网的组成什么是什么是TCP/IP协议？协议？nTCP/IP是是网网络络互互连连的的工工业业标标准准，它它包包含含了了100多多个个协协议议，其其中中：TCP（传传输输控控制制协协议议)和和IP(网网际际协协议议)是是两两个个最最基基本、最重要的协议本、最重要的协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网, FDDI, X.25, ATM等等)网络互连层（网络互连层（IP）

5、传输层（传输层（TCP或或UDP）应用层应用层(SMTP, HTTP, FTP等等)如如电电子子邮邮件件、HTML文文档档等应用数据等应用数据应应用用数数据据转转换换为为1个个或或多多个个TCP数据段或数据段或UDP数据段数据段TCP或或UDP数数据据报报封封装装为为IP数据报数据报IP数数据据报报封封装装为为以以太太网网信信息息帧帧或或ATM信元后进行传输信元后进行传输负责把数据封装为负责把数据封装为TCP或或UDP数据报，数据报，在两个应用程序之间传送数据在两个应用程序之间传送数据负责把数据封装为负责把数据封装为IP数据数据报，并负责把报，并负责把IP数据报从数据报从发送方计算机通过物理网

6、发送方计算机通过物理网络传送到接受方计算机络传送到接受方计算机负责将负责将IP数据报封装成能在物理数据报封装成能在物理网络（局域网、广域网）中传输网络（局域网、广域网）中传输的帧，并进行传输的帧，并进行传输应用程序应用程序与应用程与应用程序之间通序之间通信时使用信时使用的协议的协议84.3 因特网的组成例例: 浏览网页时使用的浏览网页时使用的TCP/IP协议协议4321网络接口和硬件层网络接口和硬件层(以太网以太网)网络互连层（网络互连层（IP）传输层（传输层（TCP协议）协议） 应用层应用层(HTTP协议协议) HTML文档（网页）文档（网页） HTML文档转换为多个文档转换为多个 TCP数

7、据报数据报 TCP数数据据报报封封装装为为IP数数据据报报 IP数据报封装为以太网信息帧数据报封装为以太网信息帧 进行传输进行传输浏览器使浏览器使用用HTTP协协议向议向Web服务器请服务器请求网页求网页网页所对应的网页所对应的HTML文档拆分并封装文档拆分并封装为若干个为若干个TCP数据报，由数据报，由Web服务服务器一个一个地进行发送器一个一个地进行发送负责把每个负责把每个TCP报封装报封装为为IP数据报，在路由器之数据报，在路由器之间进行传送间进行传送路由器负责将路由器负责将IP数据报封数据报封装成以太网帧，在局域网装成以太网帧，在局域网中传输给浏览器中传输给浏览器94.3 因特网的组成

8、4.3.2 IP协议和路由器协议和路由器（IPv4）104.3 因特网的组成因特网上的计算机如何统一编址？因特网上的计算机如何统一编址？ n因特网上的每台计算机使用因特网上的每台计算机使用“IP地址地址”作为其标识作为其标识nIP地址的特点：地址的特点：n惟一性：网络上每台计算机都有一个与众不同的惟一的惟一性：网络上每台计算机都有一个与众不同的惟一的IP地址地址n简明性：所有地址的长度都是简明性：所有地址的长度都是32个二进位个二进位nIP地址的格式：包含地址的格式：包含网络号网络号和和主机号主机号 2个部分个部分A A A A类地址类地址类地址类地址B B B B类类类类地址地址地址地址C

9、C C C类类类类地址地址地址地址主机号（主机号（2424位）位）网络号网络号0 0主机号主机号(8(8位位) )网络号网络号0 01 11 1主机号（主机号（1616位）位）网络号网络号0 01 1指明计算机所指明计算机所属网络的编号属网络的编号指明计算机在该指明计算机在该网络中的编号网络中的编号由网络号中的最高由网络号中的最高14位指位指明该明该IP地址的类型：分为地址的类型：分为A, B, C, D, E五类五类IP地址地址114.3 因特网的组成5类类IP地址的具体格式地址的具体格式0 1 2 3 4 31011 1组播地址组播地址D类类0 1 2 3 4 311111备用备用E类类0

10、0 1 8 16 31网络号网络号主机号主机号A类类（超大型网络（超大型网络, 拥有大量主机拥有大量主机(16 777 214)，只有不超过，只有不超过126个网络可获得个网络可获得A类地址）类地址）0 1 2 16 3101网络号网络号主机号主机号B类类（规模适中的网络（规模适中的网络(65 534台主机台主机)使用使用B类地址，首字节大于等于类地址，首字节大于等于128但小于但小于192 ）0 1 2 3 24 3101 1网络号网络号主机号主机号C类类（用于主机不超过（用于主机不超过254台的小型网络，其台的小型网络，其IP地址的首字节大于等于地址的首字节大于等于192但小于但小于224

11、 ）n两个特殊的两个特殊的IP地址：地址：n主机号为主机号为“全全0”的的IP地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络地址，称为网络地址，用来表示整个一个网络n主机号为主机号为“全全1”的的IP地址，称为直接广播地址，指该网络中的所有主机地址，称为直接广播地址，指该网络中的所有主机124.3 因特网的组成IP地址的地址的“点分十进制点分十进制”表示表示nIP地址是一个地址是一个32位的地址码，书写和记忆很不方便位的地址码，书写和记忆很不方便n“点点分分十十进进制制”表表示示：用用4个个十十进进制制数数来来表表示示一一个个IP地地址址，每每个个十十进进制制数数对对应应 IP地地址址中中的的8位位

12、(1个个字字节节)，相相互互间间用用小小数数点点 “ ” 隔开。隔开。 例如：例如：26.10.35.4800011010 00001010 00100011 00110000A类地址类地址130.24.35.6810000010 00011000 00100011 01000100B类地址类地址202.119.23.1211000110 01110111 00010111 00001100C类地址类地址点分十进制表示点分十进制表示 二进制表示二进制表示 IP地址类型地址类型IP地址地址 首字节取值首字节取值 网络号取值网络号取值 举举 例例 A类类 1 126 1 126 61.155.13

13、.142B类类 128 191 128.0 191.255 128.11.3.31C类类 192 223 192.0.0 223.255.255 202.119.36.12nA、B、C三类三类IP地址的十进制表示：地址的十进制表示：134.3 因特网的组成例：网络类型、网络号和例：网络类型、网络号和IP地址地址128.10.0.010.0.0.0191.211.0.0192.5.48.0128.10.0.1128.10.0.2128.211.28.4128.211.6.11510.0.0.3710.0.0.49192.5.48.3192.5.48.85红色表示红色表示网络号网络号主机主机IP地

14、址地址A类网络类网络C类网络类网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器B类网络类网络B类网络类网络144.3 因特网的组成选讲：选讲： 什么是子网？什么是子网？n考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只考虑：小型网络越来越多（只有几十台主机，有的甚至只有有2、3台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，台计算机），如果这些小网络也占用一个网络号，地址空间浪费太大。为此引入了地址空间浪费太大。为此引入了“子网子网”的概念的概念n子网：把标准子网：把标准IP地址中的主机号划分成地址中的主机号划分成“子网号子网号”和和“主主机号机号”两部分两部分, 也就是把一个大网划分成若干小一些的也就

15、是把一个大网划分成若干小一些的“子子网网”n例如：例如：对于对于C类地址中的类地址中的8位主机号：位主机号：n 划出划出2位作为子网号，那么位作为子网号，那么2个子网个子网的每一个均可容纳的每一个均可容纳62台主机台主机n 划出划出3位作为子网号，那么位作为子网号，那么6个子网个子网中每个可容纳的主机减少为中每个可容纳的主机减少为30台台(注：全注：全0和全和全1通常不能作为子网号通常不能作为子网号) 主机号主机号网络号网络号（标准（标准IP地址）地址）网络号网络号 主机号主机号 子网号子网号（子网（子网IP地址）地址）154.3 因特网的组成选讲：选讲： 关于子网掩码关于子网掩码n子子网网掩

16、掩码码一一个个32位位的的代代码码，其其中中与与IP地地址址中中网网络络号号、子子网网号号对对应应位位置置处处的的二二进进位位是是“1”，与与主主机机号号对对应应位位置置处处的的二二进进位位是是“0” n三类三类IP地址的地址的默认子网掩码：默认子网掩码： A类地址类地址: 255.0.0.0 B类地址：类地址： 255.255.0.0 C类地址类地址: 255.255.255.0n子网掩码的用途：从子网掩码的用途：从IP地址中分离出网络号和子网号地址中分离出网络号和子网号n方法：方法：使用子网掩码与使用子网掩码与IP地址进行逻辑乘地址进行逻辑乘n例例1：若某主机若某主机IP地址为：地址为：2

17、02.119.36.12（C类地址）类地址） 它的子网掩码为：它的子网掩码为： 255.255.255.0 两者逻辑乘结果网络号两者逻辑乘结果网络号202.119.36.0 （前（前24位）位）n例例2：若某主机若某主机IP地址为：地址为：212. 16.2.120（C类地址）类地址） 它的子网掩码为：它的子网掩码为： 255.255.255.240 逻辑乘结果网络号逻辑乘结果网络号11010100 00010000 00000010 01110000 (前前28位位)164.3 因特网的组成IP数据报的格式数据报的格式n相互连接的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不相互连接

18、的异构网络，它们使用的数据包（或帧）格式互不兼容，因此不能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络能直接将一个网络送来的包传送给另一个网络n解决方法：解决方法：IP协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称协议定义了一种独立于各种物理网的统一的数据包格式，称为为IP数据报（数据报（IP datagram）nIPv4数据报格式：数据报格式：头头头头部部部部0 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 310 3 4 7 8 15 16 31数数数数据据据据区区区区数据数据( ( 最少最少1B1B，包含头部最大包含头部最大64KB6

19、4KB）接收接收IPIP数据报的主机数据报的主机IPIP地址地址32bit32bit发送发送IPIP数据报的主机数据报的主机IPIP地址地址32bit32bit数据报总长度数据报总长度16bit16bit服务类型服务类型头部长度头部长度版本号版本号标志标志片偏移片偏移13bit头部检验和头部检验和 16bit生成时间生成时间8bit协议协议8bit标识标识16bit可选字段（长度可变）可选字段（长度可变）填充填充源地址和源地址和目的地址目的地址有效载荷有效载荷校验信息校验信息174.3 因特网的组成选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文

20、件的过程 5432154321主机 甲AP2AP1主机乙应用程序把需要传送的文件交给应用层文 件 数 据184.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机乙应用层把文件数据加上应用层首部，成为应用层 PDU，交给传输层H5文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 194.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙传输层加上首部，成为传输层报文(TCP报文或UDP报文)，交给网络层H4H5文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主

21、机甲向主机乙传送文件的过程 204.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙网络层加上首部成为 IP 数据报(IP分组)，然后交给数据链路层H3H4H5文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 214.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机乙链路层再加上链路层的首部，成为数据链路层的帧，交给物理层进行传送H3H4H5文 件 数 据H2选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 224.3 因特网的组成54321

22、54321物理传输媒体主机 甲AP2AP1电信号(或光信号)在物理媒体中传播,从发送端物理层传送到接收端物理层主机 乙传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 234.3 因特网的组成5432154321主机甲AP2AP1主机乙物理层接收到比特流，上交给数据链路层H3H4H5文 件 数 据H2选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 244.3 因特

23、网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙数据链路层剥去帧的首部，取出数据部分，上交给网络层H3H4H5文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 254.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机乙网络层剥去首部，取出数据部分上交给传输层H4H5文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 264.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机乙传输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层H5文 件 数

24、 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 274.3 因特网的组成5432154321主机甲AP2AP1主机 乙应用层剥去首部，取出文件数据上交给应用程序文 件 数 据选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 284.3 因特网的组成5432154321主机 甲AP2AP1主机 乙我收到了 AP1 发来的文件！选讲：选讲： 采用采用TCP/IP协议时协议时 主机甲向主机乙传送文件的过程主机甲向主机乙传送文件的过程 294.3 因特网的组成网络互连与路由器网络互连与

25、路由器304.3 因特网的组成异构网络如何互连？异构网络如何互连？n为了把不同类型的网络互连成一个为了把不同类型的网络互连成一个统一的网络，必须解决：统一的网络，必须解决：n所有计算机应统一编址所有计算机应统一编址n传输的数据包格式应该统一传输的数据包格式应该统一nn解决方案：解决方案：统一采用统一采用TCP/IP协议！协议！n使用的网络互连设备：使用的网络互连设备：路由器路由器EthernetFDDIATM(a) 实际的物理网络实际的物理网络IP路由器路由器主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机(b)用户所看到的网络用户所看到的网络多个异构网络互连多个异构网络互连而

26、成的而成的计算机网络计算机网络主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机主机TCP / IPEthernetFDDICSMA/CD令牌令牌ATM面向连接面向连接X.25（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）（光纤、微波、卫星、同轴、电话、双绞线）虚电路虚电路不同的不同的链路层链路层不同的不同的物理层物理层统一的应用层、统一的应用层、传输层和网络层传输层和网络层314.3 因特网的组成路由器的功能路由器的功能n在两个物理网络之间转发在两个物理网络之间转发IP数据报（主机数据报（主机A主机主机B）：）：n若主机若主机B在网络在网络2中，主机中，主机A将将IP数据报发送给路由器后

27、，路由器通过数据报发送给路由器后，路由器通过查找转发表得知，由路由器直接发给查找转发表得知，由路由器直接发给B n若主机若主机B不在网络不在网络2中，则主机中，则主机A将将IP数据报发给路由器后，路由器通数据报发给路由器后，路由器通过查找转发表得知，再将过查找转发表得知，再将IP数据报转发给另一个路由器数据报转发给另一个路由器 网络接口层网络接口层主机主机A主机主机B路由器路由器网络网络2 2网络网络1 14321传输层传输层应用层应用层网络互连层网络互连层网络互连层网络互连层网络接口层网络接口层网络接口层网络接口层传输层传输层应用层应用层网络互连层网络互连层4321324.3 因特网的组成路

28、由器的作用与路由器的作用与IP地址设置地址设置n路由器是一种能够连接异构网络的路由器是一种能够连接异构网络的分组交换机分组交换机，其作用是：，其作用是：n按照路由表在网络之间转发数据包按照路由表在网络之间转发数据包n根据需要对数据包的格式进行转换根据需要对数据包的格式进行转换n路由器的路由器的IP地址设置：地址设置：n当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配当路由器某端口连接一个物理网络时，该端口应分配IP地址地址n该该IP地址的网络号，必须与所连接物理网络的网络号相同地址的网络号，必须与所连接物理网络的网络号相同n例：例： 78.0.0.15223.240.129.17223.240.

29、129.2 223.240.129.5131.108.99.5131.108.99.2网络地址网络地址78.0.0.0 A类网络类网络网络地址网络地址131.108.0.0 B类网络类网络FDDI广域网广域网网络地址网络地址223.240.129.0 C类网络类网络R1R2主机主机A主机主机B1212334.3 因特网的组成路由器的工作过程路由器的工作过程n工作过程：工作过程：n发送端计算机将数据封装成发送端计算机将数据封装成IP数据报的形式，发送给路由器数据报的形式，发送给路由器n路路由由器器接接收收到到IP数数据据报报之之后后，根根据据IP数数据据报报中中目目的的地地主主机机的的IP地地址

30、，查找路由表，选择转发路径址，查找路由表，选择转发路径n根根据据下下个个网网络络所所使使用用的的协协议议，将将IP数数据据报报封封装装成成相相应应的的数数据据包包（帧）格式，送入缓冲器中排队（帧）格式，送入缓冲器中排队n在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络在数据链路空闲时将数据包转发到另一网络n若若目目的的地地计计算算机机就就在在该该网网络络上上，则则送送达达计计算算机机，否否则则再再传传送送给给下下一个路由器进行处理一个路由器进行处理n例：主机例：主机A = 主机主机B223.240.129.17 78.0.0.15223.240.129.2FDDI广域网广域网131.108.99.5R1

31、R2131.108.99.2 223.240.129.5主机主机A主机主机B1212344.3 因特网的组成路由器设备路由器设备n路由器是连接两个或多个计算机网络的设备，路由器是连接两个或多个计算机网络的设备，它安装在两个或多个网络的交汇处它安装在两个或多个网络的交汇处 n路由器之间通过路由器之间通过路由协议路由协议进行通讯，它能创建进行通讯，它能创建和维护各自的路由表。路由表存储了去往其他和维护各自的路由表。路由表存储了去往其他网络的最佳路径网络的最佳路径 n因特网中有因特网中有2类路由器：类路由器：n核心路由器（核心路由器（core router）：只负责与其他路由）：只负责与其他路由器之

32、间（例如器之间（例如ISP的网络）传递数据的网络）传递数据n边缘路由器（边缘路由器（edge router）：将客户连接到）：将客户连接到Internet大型核心路由器大型核心路由器无线网络路由器无线网络路由器354.3 因特网的组成4.3.3 因特网的发展及组成因特网的发展及组成364.3 因特网的组成Internet, internet 与与 intranetnInternet (开头的开头的“I”是大写字母是大写字母) 专指专指前身为美国前身为美国ARPA网、使用网、使用IP协议将各种协议将各种实体网络连结而成的逻辑上的单一网络实体网络连结而成的逻辑上的单一网络 ninternet(开头

33、的开头的“i”是小写字母是小写字母) 可以可以是任何分离的实体网络之集合，它们以一是任何分离的实体网络之集合，它们以一组通用的协议互连成为逻辑上的单一网络组通用的协议互连成为逻辑上的单一网络nInternet的中文名：的中文名：n大陆：互联网、因特网或者英特网大陆：互联网、因特网或者英特网n台湾：網際網路台湾：網際網路n港澳：互聯網港澳：互聯網n注意与注意与internet的区别的区别nIntranet：内部网，是一个使用与：内部网，是一个使用与因特网同样技术的计算机网络，因特网同样技术的计算机网络，通常创建在一个企业或组织的内通常创建在一个企业或组织的内部并只为其成员提供服务部并只为其成员提

34、供服务374.3 因特网的组成Internet是影响最大的是影响最大的IT技术技术n电话机、收音机、电视机、计算机、电话机、收音机、电视机、计算机、Internet、手、手机、机、对人们的生活、工作、思维及社会、经济等对人们的生活、工作、思维及社会、经济等产生全面影响！产生全面影响！n从一种技术发明到推广普及至从一种技术发明到推广普及至5000万人，电话用万人，电话用了近了近100年，收音机用了年，收音机用了38年，电视用了年，电视用了15年，而年，而Internet 仅用了仅用了5年。年。nInternet是近是近50年来影响最大的年来影响最大的IT技术技术!384.3 因特网的组成 因特网

35、的发展过程因特网的发展过程 n因特网发展的因特网发展的3个阶段：个阶段：n第第1阶段：起源于阶段：起源于1969年美国国防部的年美国国防部的 ARPANET网网(4个大学互连个大学互连)，1983年确定年确定 TCP/IP协议作为协议作为ARPANET的标准协议的标准协议n第第2阶段：阶段：20世纪世纪90年代起，美国政府机构和公司的计算机年代起，美国政府机构和公司的计算机也纷纷入网，建成了由主干网、地区网和校园网（或企业网）也纷纷入网，建成了由主干网、地区网和校园网（或企业网）三级结构组成的因特网三级结构组成的因特网n第第3阶段：迅速扩大到全球约阶段：迅速扩大到全球约100多个国家和地区，逐

36、渐形成多个国家和地区，逐渐形成了多层次了多层次 ISP 结构的因特网，出现了结构的因特网，出现了因特网服务提供商（因特网服务提供商（ ISP） Tim Berners-Lee394.3 因特网的组成因特网的因特网的2大组成部分大组成部分边缘部分边缘部分由所有连接在因特网上的主机组成。这部由所有连接在因特网上的主机组成。这部分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享分是用户直接使用的，用来进行通信和资源共享因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路由器 核心部分核心部分 由大量网络和连接这些网络的路由器组由大量网络和连接这些网络的路由器组成，他们是为边缘部分服务的（提供连通性和交换）成，他们是为

37、边缘部分服务的（提供连通性和交换）404.3 因特网的组成基于基于ISP的多层结构的因特网的多层结构的因特网 一级 ISP一级 ISP第一层 ISP大公司本地 ISP大公司大公司公司本地 ISP本地 ISP校园网校园网校园网校园网第二层 ISP第二层 ISPNAPNAPAB第一层 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第一层 ISP第一层第二层第三层本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP本地 ISP本地 ISP第二层 ISP414.3 因特网的组成因特网服务提供商因特网服务提供商ISPn无论是单位的计算机网络，还是

38、个人的一台计算机，如要接入无论是单位的计算机网络，还是个人的一台计算机，如要接入因特网，必须通过因特网，必须通过因特网服务提供商（因特网服务提供商（ ISP）。）。nISP（例如：江苏电信、南京广电、（例如：江苏电信、南京广电、CERNET等）：等）：n拥有自己的通信线路拥有自己的通信线路n拥有从因特网管理机构申请得到的许多拥有从因特网管理机构申请得到的许多IP地址地址n用户计算机若要接入因特网，必须获得用户计算机若要接入因特网，必须获得ISP分配的分配的IP地址：地址：n对于对于单位用户单位用户，ISP通常分配一批地址（如一个或若干个通常分配一批地址（如一个或若干个C类网络类网络号），单位的

39、网络中心再对网络中的每一台主机指定其子网号和号），单位的网络中心再对网络中的每一台主机指定其子网号和主机号，使每台计算机都有固定的主机号，使每台计算机都有固定的IP地址地址n对于对于个人用户个人用户，ISP一般不分配固定的一般不分配固定的IP地址，而采用动态分配的地址，而采用动态分配的方法。即上网时由方法。即上网时由ISP的的DHCP服务器临时分配一个服务器临时分配一个IP地址，下网地址，下网时立即收回给其他用户使用。时立即收回给其他用户使用。424.3 因特网的组成Internet用户数目的增长用户数目的增长(Source：联合国 )截止到截止到20102010年年6 6月，全球因特网用户

40、数目已达月，全球因特网用户数目已达19.619.6亿，其中，中国网民数目达到亿，其中，中国网民数目达到4.24.2亿（平均每周使用互联网至少亿（平均每周使用互联网至少1 1小时的中国公民）小时的中国公民）.2010.12.2010.12达达4.574.57亿亿434.3 因特网的组成因特网主机的因特网主机的IP地址及其域名地址及其域名 n因特网采用因特网采用TCP/IP协议由大量网络和计算机互连而成，网络协议由大量网络和计算机互连而成，网络中的每一台主机都有一个中的每一台主机都有一个IP地址地址nIP地址用地址用4个十进制数字来表示，不便记忆和使用个十进制数字来表示，不便记忆和使用n因特网采用

41、域名因特网采用域名(domain name)作为作为IP地址的文字表示，易用地址的文字表示，易用易记。例如：易记。例如：n南京大学的南京大学的 WWW服务器的服务器的IP地址是：地址是：202.119.32.7n它对应的域名是：它对应的域名是： n用户可以按用户可以按IP地址访问主机，也可按域名访问主机地址访问主机，也可按域名访问主机n主机主机IP地址与域名的关系：地址与域名的关系： n一个一个IP地址可对应多个域名地址可对应多个域名，一个域名只能对应一个，一个域名只能对应一个IP地址地址国家国家/地区名地区名机构名机构名网络名网络名主机名主机名444.3 因特网的组成因特网域名的结构因特网域

42、名的结构n域名的格式：域名的格式： 5 5级域名级域名.4.4级域名级域名.3.3级域名级域名.2.2级域名级域名. .顶级域名顶级域名n举例：举例： 中国南京大学校园网中国南京大学校园网www服务器的域名为服务器的域名为: www . nju . edu . cn 主机名主机名.网络名网络名.机构名机构名.国家名国家名 美国哈佛大学校园网美国哈佛大学校园网www服务器的域名为服务器的域名为: www . harvard. edu 主机名主机名. 网络名网络名. 机构名机构名454.3 因特网的组成选讲：选讲： 因特网域名命名规则因特网域名命名规则n只只许许使使用用字字母母、数数字字和和连连字

43、字符符，以以字字母母或或数数字字开开头头并并结结尾尾，域域名总长度不超过名总长度不超过255个字符个字符n顶级域名规定：顶级域名规定：n国际顶级域名，国际顶级域名， int（国际组织）（国际组织）n国家顶级域名，国家顶级域名， 例：例：cn（中国），（中国），uk（英国）（英国）n通用顶级域名通用顶级域名：ncom（营利性组织），（营利性组织），net（网络服务机构），（网络服务机构），n美国专用：美国专用：org，edu，gov，mil等等n我国对二级域名的规定：我国对二级域名的规定：n机构类别域名：机构类别域名： ac科研机构，科研机构， com企业，企业，net网络服务机构，网络服务机构

44、， org非营利性组织，非营利性组织，edu教育机构，教育机构，gov政府部门政府部门 n行政区域域名：行政区域域名： 例：例：bj北京，北京，sh上海，上海，js江苏江苏464.3 因特网的组成选讲：选讲： 因特网的域名空间因特网的域名空间n为避免域名重复，因特网的域名空间划分为许多不同的为避免域名重复，因特网的域名空间划分为许多不同的域，每个域又分若干子域，从而构成因特网的域名空间域，每个域又分若干子域，从而构成因特网的域名空间cnedunju因特网因特网域名空间域名空间milgovcomnetorgukedu根根intacnetseutsinghuapkuwwwwwwbbsbbscscs

45、顶级域名顶级域名二级域名二级域名三级域名三级域名四级域名四级域名cctvcctvwwwwww474.3 因特网的组成选讲：选讲： 域名系统与域名服务器域名系统与域名服务器n域名系统（域名系统（ Domain Name System，DNS）n将将主主机机域域名名翻翻译译为为主主机机IP地地址址的的软软件件，它它是是一一个个分分布布式数据库系统。式数据库系统。n域名服务器（域名服务器（ Domain Name Server，DNS）n运行域名系统软件的一台运行域名系统软件的一台服务器服务器 n每每个个因因特特网网服服务务提提供供商商(ISP)或或校校园园网网都都有有一一个个域域名名服务器，它用于

46、实现入网主机域名与服务器，它用于实现入网主机域名与IP地址的转换地址的转换n为为实实现现域域名名的的查查找找，需需要要在在本本地地网网域域名名服服务务器器与与上上级级网的域名服务器之间建立链接网的域名服务器之间建立链接484.3 因特网的组成4.3.4 因特网的接入因特网的接入494.3 因特网的组成城域网在因特网接入中起重要作用城域网在因特网接入中起重要作用n什么是城域网？什么是城域网？n以高速光纤传输网为平台，与国家主干网连以高速光纤传输网为平台，与国家主干网连接，提供宽带接，提供宽带IP出口出口n采用多种宽带和窄带接入技术，构成不同的采用多种宽带和窄带接入技术，构成不同的接入网，实现因特

47、网接入服务，满足人们访接入网，实现因特网接入服务，满足人们访问因特网的需求问因特网的需求n汇聚点汇聚点(POP)汇接接入网的流量，进行数据汇接接入网的流量，进行数据的转发与交换的转发与交换n接入网的作用：接入网的作用：n 使用各种不同接入技术，解决使用各种不同接入技术，解决“最后一公里最后一公里”问题：问题： 电话拨号接入电话拨号接入 ADSL接入接入 有线电视接入有线电视接入 光纤接入光纤接入 无线接入无线接入POP宽带宽带主干网主干网接入网接入网用户用户用户用户用户用户POP用户用户用户用户用户用户用户用户接入网接入网国家网主干国家网主干504.3 因特网的组成接入技术接入技术1：电话拨号

48、接入：电话拨号接入n通过本地公用电话网接入计算机网络通过本地公用电话网接入计算机网络n设备：电话设备：电话MODEM（调制解调器）（调制解调器）n技术原理：数字调制技术原理：数字调制n最高传输速率：最高传输速率： 56Kbps把计算机送出的数字信号把计算机送出的数字信号调制成为适合于在用户线调制成为适合于在用户线上传输的音频模拟信号上传输的音频模拟信号把从电话线接收到载把从电话线接收到载波信号恢复成数字信波信号恢复成数字信号送给计算机号送给计算机MODEMMODEM本地本地本地本地电话网电话网电话网电话网MODEMMODEM计算机网络计算机网络计算机网络计算机网络音频模拟信号音频模拟信号音频模

49、拟信号音频模拟信号计算机计算机计算机计算机数字数字数字数字信号信号信号信号因特网服务提供商因特网服务提供商(ISP)(ISP)计算机用户计算机用户数字数字数字数字信号信号信号信号缺点：缺点： 传输速率低传输速率低 每次都要拨号每次都要拨号 上网时不能通电话上网时不能通电话 费用不便宜费用不便宜514.3 因特网的组成 接入技术接入技术2：ADSLn不不对对称称数数字字用用户户线线(ADSL):也也通通过过本本地公用电话网接入计算机网络地公用电话网接入计算机网络n配置：配置：n ADSL Modem n 以太网网卡以太网网卡n原理：频分多路复用原理：频分多路复用 + 数字调制数字调制n传输速率：

50、传输速率：n上传上传: 64kbps256kbpsn下行速度下行速度: 18Mbps 频率频率25.875kHz1.104MHz上行通道上行通道下行通道下行通道语语音音频频道道4.3125kHz的子通道的子通道4kHz224个下行子通道个下行子通道26个上行子通道个上行子通道138kHz(1)上网和通话互不影响上网和通话互不影响(2) 不需要缴付额外的电话费不需要缴付额外的电话费(3) 传输速率可根据线路情况调整传输速率可根据线路情况调整电话机电话机PC机机以太网卡以太网卡 （住户）（住户）ADSLMODEM电话交换机电话交换机计算机计算机网网(ISP)（电话局）（电话局）ADSLMODEM分

51、离器分离器(滤波器滤波器)电话机电话机滤滤波波器器电话线电话线524.3 因特网的组成接入技术接入技术3：有线电视网接入：有线电视网接入n有线电视已广泛采用光纤同轴电缆混合网有线电视已广泛采用光纤同轴电缆混合网(Hybrid Fiber Coaxial，简称，简称HFC)进行进行信息传输信息传输:n主干线路采用光纤连接到小区主干线路采用光纤连接到小区n然后用同轴电缆以总线方式接入用户然后用同轴电缆以总线方式接入用户n需要以太网卡和电缆调制解调器（需要以太网卡和电缆调制解调器（Cable MODEM）nCable MODEM的基本原理与的基本原理与ADSL相似，相似，以频分多路复用的方式工作以频

52、分多路复用的方式工作n小区内多个用户共享信道小区内多个用户共享信道有线电视网络有线电视网络（HFC）住户住户分频器分频器共享信道共享信道同轴电缆同轴电缆Cable MODEM(1)(1)上网和电视互不影响上网和电视互不影响(2) (2) 传输速率受并发用传输速率受并发用户数目多少的影响户数目多少的影响534.3 因特网的组成接入技术接入技术4：光纤接入：光纤接入n使用光纤作为计算机接入网络的主要传输介质使用光纤作为计算机接入网络的主要传输介质, ,分为：分为：n光纤到小区（光纤到小区（FTTZ）：将光网络单元放置在小区，为整个小区服务将光网络单元放置在小区，为整个小区服务n光光纤纤到到大大楼楼

53、（FTTB）：将将光光网网络络单单元元放放置置在在大大楼楼内内，以以每每栋栋楼楼为为单单位，提供高速数据通信、远程教育等宽带业务，主要为单位服务位，提供高速数据通信、远程教育等宽带业务，主要为单位服务n光光纤纤到到家家庭庭（FTTH）：将将光光网网络络单单元元放放置置在在楼楼层层或或用用户户家家中中，由由几几户或户或1户家庭专用，为家庭提供宽带业务户家庭专用，为家庭提供宽带业务n“光纤到楼、以太网入户光纤到楼、以太网入户”（FTTx+ETTH）的原理：）的原理： 小区小区核心交换机核心交换机城域网城域网骨干交换机骨干交换机ONU光网络光网络单元单元光纤光纤双绞线双绞线双绞线双绞线光纤光纤城城域

54、域网网楼道楼道交换机交换机544.3 因特网的组成接入技术接入技术5：无线接入：无线接入三种无线接入技术的比较三种无线接入技术的比较接入技接入技术使用的使用的接入接入设备数据数据传输速率速率说 明明无无线局域网局域网(WLAN)接入接入Wi-Fi无无线网卡，网卡，无无线接入点接入点11 Mbps100Mbps必必须在安装有接入点在安装有接入点（AP）的）的热点区域中才能点区域中才能接入接入GPRS移移动电话网接入网接入GPRS无无线网卡网卡56 kb/s 114 kb/s方便，有手机信号的地方方便，有手机信号的地方就能上网，但速率不快、就能上网，但速率不快、费用用较高高3G移移动电话网接入网接

55、入3G无无线网卡网卡几百几百kbps几几Mbps方便，有方便，有3G手机信号的地手机信号的地方就能上网，但方就能上网，但费用用较高高注：我国注：我国3G3G移动通信有移动通信有3 3种技术标准（中国移动的种技术标准（中国移动的TD-SCDMATD-SCDMA、中国电信的、中国电信的CDMA2000CDMA2000和中国联通的和中国联通的WCDMAWCDMA），他们各自使用专门的上网卡，相互并不兼容。），他们各自使用专门的上网卡，相互并不兼容。554.3 因特网的组成例：家庭无线网例：家庭无线网+ADSL接入接入56第19讲 数字通信小小 结结1n物理层物理层：包括：包括传输介质、调制与复用传输

56、介质、调制与复用技术、信号编码方法、拓扑结构等技术、信号编码方法、拓扑结构等n数据链路层数据链路层：计算机：计算机编址方法，数据编址方法，数据帧帧(分组分组)格式、共享介质方法、差错格式、共享介质方法、差错检测与对策等检测与对策等（不同的局域网和不同的广域网，相（不同的局域网和不同的广域网，相互之间的主要区别在于数据链路层采互之间的主要区别在于数据链路层采用了不同的协议）用了不同的协议）（链路层协议由网卡、集线器等组网设备的硬件实现）（链路层协议由网卡、集线器等组网设备的硬件实现）n网络互连层网络互连层(IP层层)：统一的计算机编址，统一的数据分组格式：统一的计算机编址，统一的数据分组格式(I

57、P数据报数据报)，将各种不同的局域网和广域网的差异向高层屏蔽起来，达到构建一个，将各种不同的局域网和广域网的差异向高层屏蔽起来，达到构建一个统一的虚拟网络的目的统一的虚拟网络的目的（IP协议在计算机中由软件实现，在路由器等互连设备中由硬件实现）协议在计算机中由软件实现，在路由器等互连设备中由硬件实现）n传输层传输层(TCP/UDP)：解决：解决 1) 应用程序之间如何通信应用程序之间如何通信; 2) 可靠性问题可靠性问题n应用层：应用层：不同应用使用不同的协议不同应用使用不同的协议因特网是计算机网络的网络，其构造是分层因特网是计算机网络的网络，其构造是分层次的，核心的次的，核心的IPIP协议解

58、决了异构网互连问题协议解决了异构网互连问题远程连接远程连接57第19讲 数字通信小结小结2：因特网接入技术的比较：因特网接入技术的比较接入技接入技术使用的接入使用的接入设备数据数据传输速率速率说 明明有有线接接入入电话拨号号电话线，拨号号Modem最高最高为56kbps受受电话线和和连接接质量的影响量的影响ADSL电话线，ADSL Modem，以太网卡，以太网卡下行：下行：1Mbps8Mbps上行：上行：64kbps256kbps无需无需拨号，上网与号，上网与通通话可同可同时进行行有有线电视同同轴电缆，Cable MODEM，以太网卡，以太网卡下行：最快可达下行：最快可达36Mb/s上行：上行

59、：320kb/s10Mb/s速率受到同速率受到同时上网上网的用的用户数目影响数目影响光光纤接入接入光光纤，光网，光网络单元，元，以太网卡等以太网卡等10 Mbps1000Mbps可以将整个局域网可以将整个局域网接入接入无无线接接入入无无线局域网局域网(WLAN)接入接入Wi-Fi无无线网卡，无网卡，无线接入点（接入点（AP）11 Mbps100Mbps必必须在安装有在安装有Wi-Fi接入点的接入点的热点区域点区域中才能接入中才能接入GPRS移移动电话网接入网接入GPRS无无线网卡网卡56 kb/s 114 kb/s方便，但速率不快，方便，但速率不快，费用用较高高3G移移动电话网接入网接入3G无无线网卡网卡几百几百kbps 3Mbps方便，但方便，但费用用较高高58第19讲 数字通信 致致 谢谢 本节部分投影片是在参考谢希仁教授本节部分投影片是在参考谢希仁教授计算机网络计算机网络(第第5版版)的电子教案光盘基的电子教案光盘基础上修改制作的，特此向作者致谢。础上修改制作的，特此向作者致谢。