第三章 计算机网络基础与INTERNET应用

第3章计算机网络本章目标：了解计算机网络的发展历史和发展趋势。理解计算机网络的类型、组成和网络体系结构。了解网络中通信的基本知识。了解局域网的基本知识，学会构建小型对等局域网。了解计算机接入Internet的方式。理解IP地址和域名的分配和使用方法。掌握获取Internet资源,实现网络通信的基本操作包括服务、FTP、电子邮箱、搜索引擎的使用等。了解计算机网络的安全知识，掌握防范病毒的基本操作。目录3.1计算机网络的基本知识3.2数据通信基础3.3组成计算机网络的硬件与软件3.4局域网3.5Internet的基础知识3.6Internet的服务与应用3.7计算机网络安全3.8网络制作基础、常用网络测试命令使用计算机网络（ComputerNetwork）是计算机技术和通信技术结合的产物。计算机网络已经成为社会的基础设施。计算机网络是利用通信设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和信息传递的系统。3.1计算机网络基本知识☻3.1.1计算机网络的形成与发展☻3.1.2计算机网络的功能与分类☻3.1.3计算机网络的拓扑结构☻3.1.4网络传输协议和网络体系结构☻3.1.5计算机网络应用模式计算机网络萌芽于20世纪60年代，70年代兴起，80年代继续发展和逐步完善，而90年代则迎来了世界信息化、网络化的高潮。从四十多年的发展史来看，大致可以将网络的发展划分为四个阶段。远程终端联机阶段计算机－计算机网络阶段计算机网络互联阶段信息高速公路阶段网络发展该网络系统由一台大型计算机(Host)和若干台远程终端通过通信线路连接起来，组成联机系统，进行远程批处理业务。在这种方式下，用户使用终端设备把自己的要求通过通信线路传给远程的计算机，计算机经过处理后把结果传给用户。远程终端互联阶段计算机－计算机网络阶段多台计算机通过通信线路互连起来，不仅能相互进行信息交换和传递，而且该网络中的多台计算机都具有自主处理能力。第二代网络的代表是60年代后期美国的远程分组交换网ARPA网。其特点：具有封闭性计算机网络互联阶段为了在更大的范围内实现资源共享和信息交换，将各种网络互联起来，形成更大的网络，这就是网络互联。1984年，国际标准化组织公布了开放系统互连参考模型，即OSI。OSI促进了网络互联的发展。网络标准化的体现就是Internet的发展。信息高速公路阶段从20世纪90年代起，人类进入信息社会，信息产业成为国家的支柱产业，而计算机网络将分散的计算机资源通过高速通信网实现共享，提高了国家的综合实力和人民的生活质量。人们俗称“信息高速公路”。（SuperHighway)2计算机网络在我国的发展（1）建立公用分组交换网CHINAPAC（2）“三金”工程，即金桥、金关、金卡工程（3）基于Internet技术的公用计算机网络中国科技网(CSTNET)中国公用计算机互联网(CHINANET)中国教育和科研计算机网(CERNET）中国联通互联网(UNINET）中国网通公用互联网(CNCNET)（网通控股）宽带中国CHINA169网（网通集团）中国国际经济贸易互联网(CIETNET)中国移动互联网(CMNET)中国长城互联网(CGWNET)（建设中）中国卫星集团互联网(CSNET)（建设中）建立计算机网络的基本目的是实现数据通信和资源共享，计算机网络的主要功能可归纳为资源共享、数据通信、提高可靠性和协同处理等。数据通信资源共享提高可靠性分布式处理网络功能数据通信：这是计算机网络最基本的功能之一，计算机网络提供的数据通信业务包括传真、电子邮件（E－mail），电子数据交换（EDI）、电子公告牌（BBS）、远程登陆等。数据通信资源共享：所谓“资源”是指计算机系统的软件、硬件和数据资源，所谓“共享”是指网内用户均能享受网络中各个计算机系统的全部或部分资源。资源共享提高计算机的可靠性和可利用性：这是指网络中的每台计算机可通过网络相互成为后备机，这样可避免单机故障导致系统瘫痪，同时也可均衡负荷。可靠性分布式处理：将大型的综合性问题，交给不同的计算机分别同时进行处理。用户可根据需要，合理选择网络资源，就近快速处理。另外，利用网络技术将多台计算机连成具有高性能的计算机系统来解决大型问题，比用同样性能的大型计算机更节省费用。分布式处理按计算机网络的地理分布范围，可分为以下三类：局域网（LAN)广域网（WAN)城域网（MAN)网络分类局域网（LAN)是指连接近距离的计算机组成的网络，分布范围一般是几米到几公里内，例如一栋楼房或一个校园城域网（MAN)介于局域网和广域网之间的一种高速网络，能满足几十公里范围内的大企业、公司的局域网互联要求。广域网（WAN)指连接远距离的计算机组成的网络，分布范围可达几百公里内乃至上万公里，广域网一般由多个部门或多个国家联合组建，能实现较大范围内的资源共享。互联网（Internet)也可称为网际网，实质是指两个或多个网络相互联接所形成的网络。网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构有很多种，常见的有五种：星形、树形、总线形、环形和网状形。星形环形树形总线形网状形混合型网络传输协议网络中一个非常重要的概念就是网络协议（Protocol)。所谓网络协议是使网络中的通信双方能顺利进行信息交换而双方预先约定好并遵循的规程和规则。协议主要由语义、语法和同步三要素组成。OSI参考模型?网络协议一般采用分层模型为什么要采用分层TCP/IP协议开放系统互联参考模型（OSI/RM)该模型不是一个实际的物理模型，而是一个将网络协议规范化了的逻辑参考模型。OSI根据网络系统的逻辑功能将其分为七层，规定了每一层的功能、要求和技术特性等，但没有规定具体的实现方法。OSI仅是一个标准，不是特定的系统或协议。应用层(ApplicationLayer)表示层(PresentationLayer)会话层(SessionLayer)传输层(Transport.Layer)网络层(NetworkLayer)数据链路层(DataLinkLayer物理层(PhysicalLayer)开放系统互联参考模型（OSI/RM)OSI/RM构成计算机网络系统通信规则的一个框架，在网络中称为体系结构。OSI/RM将整个计算机网络分为七层，较低层次通过层间接口向较高层提供服务。在层间接口中，定义了服务请求的方式及完成服务后的确认事项和动作。应用层(ApplicationLayer)表示层(PresentationLayer)会话层(SessionLayer)传输层(Transport.Layer)网络层(NetworkLayer)数据链路层(DataLinkLayer物理层(PhysicalLayer)TCP/IP协议Internet的通信协议包含100多个相互关联的协议，TCP/IP是其中最核心的两个协议。IP是TCP/IP体系中的网际层协议，详细定义了计算机通信应遵循的规则和具体的细节，其中包括分组数据报的组成，以及路由器如何将一个分组递交到目的地等。计算机安装IP软件就可以实现相互通信。TCP是TCP/IP体系中的运输层协议，负责数据的可靠传输。它主要解决三个问题：恢复数据报的顺序。丢弃重复的数据报。恢复丢失的数据报。TCP/IP协议TCP/IP采用分层结构，它是四层结构，由应用层、传输层、网络层和接口层组成。应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络接口层网络接口层物理网络网络传输层协议报文IP数据报ISO/RM与TCP/IP协议对照TELNETFTPSMIPHTTPTCPUDPIP网络接口层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层计算机网络应用模式目前常见的网络应用模式有：客户机/服务器（Client／Server，C/S）模式浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式对等模式（PeertoPeer）模式。1C/S模式客户机/服务器应用模式由客户机（client)、服务器（server）、中间件三部分组成。客户机的主要功能是执行用户一方的应用程序，供用户与数据进行交互。服务器的功能主要是执行共享资源的管理应用程序，主要承担连接和管理功能。中间件是支持客户机/服务器进行对话、实施分布式应用的各种软件的总称。这种结构的服务器连接个数和数据通信量是受限制的，因此该结构软件适于在用户数目不多的局域网内使用，是基于企业内部网络的应用系统。C/S模式的优点是能充分发挥客户端的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再提交给服务器。主要缺点是只适用于局域网，且客户端需要安装专用的客户端软件，维护和升级成本非常高。2B/S模式B/S模式，是随着Internet技术而兴起，是对C/S模式的一种改进。客户端只要安装一个浏览器软件，服务器端存放数据和应用程序。通过Web服务浏览器与服务器的数据库进行数据交互。B/S模式最大优点是运行维护比较简便，不受操作人员、操作地点和接入方式的影响。最大的缺点是对企业外网环境依赖性太强，安全性只能靠数据服务器上具有管理密码的数据库来保证。C/S、B/S混合模式C/S、B/S混合模式是利用C/S、B/S模式不同的优点来构架企业应用系统。即利用C/S模式的高可靠性和交互性来构架企业应用（包括输入、计算和输出），利用B/S模式的广泛性和易用性来构架服务或延伸企业应用（主要是查询和数据交换）。4对等模式对等网络模式没有专用服务器管理网络共享资源，网络中的计算机既可以作为服务器，又可以作为客户机，所有计算机地位平等。每台计算机分别管理自己的资源和用户，同时又可以作为客户机访问其他计算机的资源。具有使用、安装和维护方便，价格低廉，使用大众化的优点。但由于在对等网中资源没有集中管理，所以安全性能较差，数据的保密性较差的缺点。对等网适用于小型办公室、实验室、游戏厅和家庭等小规模的网络，一般情况下，最好不超过10台计算机。3.2.1数据通信中的基本概念3.2.2物理传输媒体3.2.3多路复用3.2.4数据交换技术§3.2数据通信基础3.2数据通信基础数据通信技术是计算机网络的基础，它将计算机与通信技术相结合，完成数据的编码解码、传输和处理。现代电子计算机主要处理数字数据为主，计算机之间的通信也以传递数据为主。因此，掌握和使用计算机网络，应对数据通信相关基本知识有一定的了解。数据通信中的基本概念1通信系统的一般模型（信源、传输媒体、信宿）信源转换器信道反转换器信宿干扰源信源是发出各种信息（语言、文字、图像等）的信息源，可是人，也可以是机器信宿通常是信息的接受端信源和信宿之间要有通信线路才能互相通信，这种通信线路通常称为信道转换器的作用是将信源发出的信息变换成适合在信道上传输的信号反转换器的功能与转换器相反模拟数据与数字数据模拟数据是指在某个区间内连续变化的值，例如一段时间内的温度、压力等可以通过传感器用连续的数值来表示。数字数据是一组离散的值，例如一周里每天的最高温度。模拟信号和数字信号在通信系统中，可以利用电信号来传输数据。模拟信号的取值是连续的，是一种连续变化的电磁波，能够在各种介质上传播；数字信号的取值是离散的，是一系列的电压脉冲，例如，用恒定的正电压表示二进制“1”，用恒定的负电压表示二进制“0”。2信号的表示和传输模拟信号和数字信号模拟信号和数字信号的转换模拟数据也可以用数字信号来表示。即模拟数据可以用数字信号传送数字数据也可以用模拟信号来表示，即数字信号可以用模拟信号传送利用调制解调器（Modem）实现以上功能。调制：将数字数据转换为模拟信号，使之能在适合于模拟信号的信道上传输。解调：模拟信号转换成数字信号的过程。3基带和频带传输基带传输：计算机和终端接收或发送的信号是数字信号，把这个数字信号直接在通信信道上传输就是基带传输。基带传输一般用于短距离的数据传输，如在局域网中用基带同轴电缆作传输介质的数据