第7章 計算機網(wǎng)絡基礎7.1 計算機網(wǎng)絡概述 一、 計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展 1、定義：計算機網(wǎng)絡是將若個臺具有獨立功能的計算機通過通信設備及傳輸媒體互聯(lián)起來，在通信軟件的支持下，實現(xiàn)計算機間資源共享、信息交換或協(xié)同工作的系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡是計算機技術和通信技術緊密結合的產(chǎn)物。2. 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展歷程1）以數(shù)據(jù)通訊為主的第一代計算機網(wǎng)絡嚴格來講，是一種聯(lián)機系統(tǒng)，只是計算機網(wǎng)絡的雛形，我們一般稱之為第一代計算機網(wǎng)絡。2）以資源共享為主的第二代計算機網(wǎng)絡ARPA網(wǎng)的建成標志著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展進入了第二代，它也是Internet的前身。第二代計算機網(wǎng)絡是以分組交換網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡，3）體系結構標準化的第三代計算機網(wǎng)絡1983年，該委員會提出的開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI-RM）各層的協(xié)議被批準為國際標準，從此計算機網(wǎng)絡的發(fā)展走上了標準化的道路， 4）以Internet為核心的第四代計算機網(wǎng)絡目前這階段計算機網(wǎng)絡發(fā)展特點呈現(xiàn)為：高速互連、智能與更廣泛的應用 3、發(fā)展趨勢發(fā)展方向是IP技術+光網(wǎng)絡。通信網(wǎng)絡、計算機網(wǎng)路和有線電視網(wǎng)講通過IP三網(wǎng)合一IPv4:32位，約有40億個地址。IPv6128位，約有2128個地址。二、 計算機網(wǎng)絡的組成 從物理連接上講，計算機網(wǎng)絡由計算機系統(tǒng)、通信鏈路和網(wǎng)絡節(jié)點組成。計算機系統(tǒng)進行各種數(shù)據(jù)處理，通信鏈路和網(wǎng)絡節(jié)點提供通信功能。從邏輯功能上看，可以把計算機網(wǎng)絡分成通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個子網(wǎng)。 三、 計算機網(wǎng)絡的功能 數(shù)據(jù)通信 資源共享 分布式處理 提高系統(tǒng)的可靠性 四、 計算機網(wǎng)絡的分類 根據(jù)網(wǎng)絡的覆蓋范圍劃分：局域網(wǎng)LAN、城域網(wǎng)MAN、廣域網(wǎng)WAN、國際互聯(lián)網(wǎng)Internet。按網(wǎng)絡的拓撲結構劃分：總線型網(wǎng)絡、星形網(wǎng)絡、環(huán)形網(wǎng)絡、樹狀網(wǎng)絡和混合型網(wǎng)絡等。按傳輸介質劃分：有線網(wǎng)和無線網(wǎng) 按網(wǎng)絡的使用性質劃分：公用網(wǎng)和專用網(wǎng)。 7.2 計算機網(wǎng)絡的組成與拓撲結構計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)一般可分為網(wǎng)絡硬件和網(wǎng)絡軟件。網(wǎng)絡硬件由主體設備、連接設備和傳輸介質三部分組成。網(wǎng)絡軟件包括網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡協(xié)議和應用軟件。一網(wǎng)絡硬件1. 網(wǎng)絡的主體設備 計算機網(wǎng)絡中的主體設備稱為主機（Host），一般可分為中心站（又稱為服務器）和工作站（客戶機）兩類。服務器是為網(wǎng)絡提供共享資源的基本設備，在其上運行網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，是網(wǎng)絡控制的核心。 2. 網(wǎng)絡的連接設備網(wǎng)卡的作用 提供固定的網(wǎng)絡地址。 接收網(wǎng)線上傳來的數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)轉換為本機可識別和處理的格式，通過計算機總線傳輸給本機。 把本機要向網(wǎng)上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)按照一定的格式轉換為網(wǎng)絡設備可處理的數(shù)據(jù)形式，通過網(wǎng)線傳送到網(wǎng)上。集線器集線器是計算機網(wǎng)絡中連接多臺計算機或其他設備的連接設備集線器主要提供信號放大和中轉的功能Hub上的端口彼此相互獨立，不會因某一端口的故障影響其他用戶。集線器只包含物理層協(xié)議。中繼器 中繼器的作用是為了放大電信號，提供電流以驅動長距離電纜，增加信號的有效傳輸距離。從本質上看可以認為是一個放大器，承擔信號的放大和傳送任務。中繼器屬于物理層設備，用中繼器可以連接兩個局域網(wǎng)或延伸一個局域網(wǎng)，它連起來的仍是一個網(wǎng)絡，與集線器處于同一協(xié)議層次。 網(wǎng)橋網(wǎng)橋是網(wǎng)絡中的一種重要設備，它通過連接相互獨立的網(wǎng)段從而擴大網(wǎng)絡的最大傳輸距離。網(wǎng)橋是一種工作在數(shù)據(jù)鏈路層的存儲-轉發(fā)設備。路由器 路由器屬于網(wǎng)間連接設備，它能夠在復雜的網(wǎng)絡環(huán)境中完成數(shù)據(jù)包的傳送工作。它能夠把數(shù)據(jù)包按照一條最優(yōu)的路徑發(fā)送至目的網(wǎng)絡。 路由器工作在網(wǎng)絡層， 交換機 交換機發(fā)展迅猛，基本取代了集線器和網(wǎng)橋，并增強了路由選擇功能。 交換和路由的主要區(qū)別在于交換發(fā)生在OSI參考模型的數(shù)據(jù)鏈路層，而路由發(fā)生在網(wǎng)絡層。網(wǎng)關 網(wǎng)關又稱協(xié)議轉換器，是軟件和硬件的結合產(chǎn)品，主要用于連接不同結構體系的網(wǎng)絡或用于局域網(wǎng)與主機之間的連接。網(wǎng)關工作在OSI模型的傳輸層或更高層，在所有網(wǎng)絡互連設備中最為復雜，可用軟件實現(xiàn)。 3. 網(wǎng)絡的傳輸介質傳輸介質是網(wǎng)絡中連接收發(fā)雙方的物理通路，也是通信中實際傳送信息的載體。根據(jù)傳輸介質形態(tài)的不同，我們可以把傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質。 網(wǎng)絡傳輸介質1. 有線傳輸介質 有線傳輸介質指用來傳輸電或光信號的導線或光纖。是目前局域網(wǎng)中使用最多的介質。有線傳輸介質主要有 雙絞線 、 同軸電纜 和 光纖 等。 2. 無線傳輸 無線傳輸?shù)闹饕问接?無線電頻率通信 、 紅外通信 、 微波通信 和 衛(wèi)星通信 等。 二、 網(wǎng)絡軟件 網(wǎng)絡軟件是一種在網(wǎng)絡環(huán)境下使用和運行或者控制和管理網(wǎng)絡工作的計算機軟件。 根據(jù)軟件的功能，計算機網(wǎng)絡軟件可分為網(wǎng)絡系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡應用軟件兩大類。三、計算機網(wǎng)絡的協(xié)議與體系結構1、網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)交換、資源共享是計算機網(wǎng)絡的最終目的。嚴格遵守事先約定好的一整套通信規(guī)程，包括嚴格規(guī)定要交換的數(shù)據(jù)格式、控制信息的格式和控制功能以及通信過程中事件執(zhí)行的順序等。這些通信規(guī)程我們稱之為網(wǎng)絡協(xié)議（Protocol）。網(wǎng)絡協(xié)議的三個要素（1）語法，即用戶數(shù)據(jù)與控制信息的結構或格式。（2）語義，即需要發(fā)出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應。（3）時序，是對事件實現(xiàn)順序的詳細說明。2、協(xié)議分層的原因有以下幾點： 3、 網(wǎng)絡體系結構1977年，國際標準化組織提出了開放系統(tǒng)互連參考模型（OSI，Open System Interconnection）的概念， OSI參考模型OSI參考模型將網(wǎng)絡的功能劃分為7個層次：物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。由低到高 TCP/IP參考模型 TCP/IP協(xié)議現(xiàn)成為事實上的國際標準。TCP/IP協(xié)議實際上是一組協(xié)議，是一個完整的體系結構。OSI參考模型與TCP/IP參考模型的比較TCP/IP參考模型中沒有數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，只有網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)鏈路層的接口，可以使用各種現(xiàn)有的鏈路層、物理層協(xié)議。TCP/IP模型的網(wǎng)際層（也稱互聯(lián)層）對應于OSI模型的網(wǎng)絡層傳輸層對應于OSI模型的傳輸層應用層對應于OSI模型的應用層、表示層和會話層常用的應用層協(xié)議（1）超文本傳輸協(xié)議HTTP，用來傳遞制作的網(wǎng)頁文件。（2）文件傳輸協(xié)議FTP，用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中交互式文件傳輸功能。（3）電子郵件協(xié)議SMTP，用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中電子郵件傳送功能。（4）網(wǎng)絡終端協(xié)議TELNET，用于實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)中遠程登錄功能。（5）域名服務DNS，用于實現(xiàn)網(wǎng)絡設備名字到IP地址的映射服務。（6）路由信息協(xié)議RIP，用于網(wǎng)絡設備之間交換路由信息。（7）簡單網(wǎng)絡管理協(xié)議SNMP，用來收集和交換網(wǎng)絡管理信息。（8）網(wǎng)絡文件系統(tǒng)NFS，用于網(wǎng)絡中不同主機間的文件共享。四、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 網(wǎng)絡中各個結點相互連接的方法和形式稱為網(wǎng)絡拓撲（topology）。計算機網(wǎng)絡有很多種拓撲結構，最常用的網(wǎng)絡拓撲結構有：總線型拓撲、環(huán)形拓撲、星形拓撲、樹形拓撲、網(wǎng)狀拓撲以及混合型拓撲。7.3 Internet基礎 一、 Internet的起源和發(fā)展1. Internet的起源（1）Internet的雛形形成階段：1969年，美國國防部高級研究計劃局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）開始建立一個命名為ARPANET（軍用網(wǎng)）的網(wǎng)絡，人們普遍認為這就是Internet的雛形。（2）Internet的發(fā)展階段： (3) Internet的商業(yè)化階段： 1995年，NSFNET停止運作，Internet已徹底商業(yè)化了。 2. Internet在中國的發(fā)展 Internet在中國的發(fā)展可以粗略地劃分為三個階段：我國現(xiàn)有四大主干網(wǎng)絡的基本情況。1）公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（ChinaNet）ChinaNet是由原郵電部組織建設和管理的2）中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNet）中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNet是1994年由國家計委、原國家教委批準立項， 3）中國科學技術網(wǎng)（CSTNet）中國科技信息網(wǎng)（簡稱China STNet）是國家科學技術委員會聯(lián)合全國各省、市的科技信息機構， 4）國家公用經(jīng)濟信息通信網(wǎng)絡（金橋網(wǎng)：ChinaGBN）3Internet的發(fā)展趨勢（1）規(guī)模更大 （2）速度更快： （3）更安全： 二、Internet的組成和常用專業(yè)術語1. Internet的組成1）物理網(wǎng)2）協(xié)議3）應用軟件4）信息2. Internet的常用專業(yè)術語（1）ISP：服務提供商，主要為用戶提供撥號上網(wǎng)、WWW瀏覽、FTP、收發(fā)E-mail、BBS、Telnet等各種服務。（2）PPP協(xié)議：點對點協(xié)議，Modem與ISP連接通信時所支持的協(xié)議。（3）DNS：域名服務器， （4）博客：三、 Internet的IP地址及域名系統(tǒng)1. IP地址1）IP地址的概念在Internet上為每個計算機指定的唯一的32位地址稱為IP地址，也稱為網(wǎng)際地址。IP地址具有固定、規(guī)范的格式，它由32位二進制數(shù)組成，分成4段，其中每8位構成一段，這樣每段所能表示的十進制數(shù)的范圍最大不超過255，段與段之間用“.”隔開。為了便于識別和表達，IP地址以十進制形式表示，每8位為一組用一個十進制數(shù)表示。IP地址常用A、B、C三類，它們均由網(wǎng)絡號和主機號兩部分組成，規(guī)定每一組都不能用全0和全1，通常全0表示網(wǎng)絡本身的IP地址，全1表示網(wǎng)絡廣播的IP地址。A類IP地址 :用8位來標識網(wǎng)絡號，24位標識主機號，最前面一位為“0”，這樣A類IP地址所能表示的網(wǎng)絡數(shù)范圍為0127，即1.x.y.z126.x.y.z格式的IP地址都屬于A類IP地址。A類IP地址通常用于大型網(wǎng)絡。B類IP地址用16位來標識網(wǎng)絡號，16位標識主機號，最前面兩位為“10”。網(wǎng)絡號和主機號的數(shù)量大致相當，分別用兩個8位來表示，第一個8位表示的數(shù)的范圍為128191。B類IP地址適用于中等規(guī)模的網(wǎng)絡 C類IP地址用24位來標識網(wǎng)絡號，8位標識主機號，最前面三位為“110”。C類IP地址的第一個8位表示數(shù)的范圍數(shù)為192223。C類IP地址一般適用于校園網(wǎng)等小型網(wǎng)絡。綜上所述：從第一段的十進制數(shù)字即可分出IP地址的類別2）子網(wǎng)掩碼子網(wǎng)掩碼是用來判斷任意兩臺計算機的IP地址是否屬于同一子網(wǎng)的根據(jù)。正常情況下的子網(wǎng)掩碼的地址為：網(wǎng)絡位全為“1”，主機位全為“0”。因此有：A類地址網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼地址為：255.0.0.0。B類地址網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼地址為：255.255.0.0。C類地址網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼地址為：255.255.255.03）IPv62. Internet域名系統(tǒng)為了便于記憶，Internet在IP地址的基礎上提供了一種面向用戶的字符型主機命名機制，這就是域名系統(tǒng)DNS，它是一種更高級的地址形式。2）Internet域名系統(tǒng)的規(guī)定表7-2和表7-33）中國互聯(lián)網(wǎng)絡的域名規(guī)定四、 Internet的接入方式1. PSTN方式PSTN（Published Switched Telephone Network，公用電話交換網(wǎng)2. ADSL方式ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非對稱數(shù)字用戶環(huán)路）3. LAN方式如果用戶是通過局域網(wǎng)（LAN）連接Internet，則不需要調制解調器和電話線路，而是需要一個網(wǎng)卡和網(wǎng)絡連接線4. 無線方式無線接入技術主要有以下幾種類型：蜂窩技術、數(shù)字無繩技術、點對點微波技術、衛(wèi)星技術、藍牙技術等。五、接入Internet的計算機的上網(wǎng)設置個人用戶接入Internet的計算機一般要進行虛擬撥號或本地連接上網(wǎng)設置。1. 虛擬撥號（PPPoE技術）設置2. 本地連接上網(wǎng)設置 “本地連接”是指利用網(wǎng)卡和網(wǎng)線與局域網(wǎng)的連接。Ping命令用于檢測網(wǎng)路連接是否正常IPConfig命令用于檢查當前TCP/IP網(wǎng)絡中的配置情況，格式為IPConfig/ALLTracert命令判定數(shù)據(jù)到達目的地主機所經(jīng)過的路徑，顯示路徑上各個路由器信息7.4 Internet的服務及應用一、電子郵件服務電子郵件（E-mail）是目前應用最頻繁的一種服務1電子郵件的功能2.特點3.電子郵件地址的格式：郵箱是電子郵件服務器上的一快磁盤存儲區(qū)域Internet的電子郵箱地址組成如下：用戶名電子郵件服務器名它表示以用戶名命名的信箱是建立在符號“”后面說明的電子郵件服務器上，該服務器就是向用戶提供電子郵政服務的“郵局”機。4. 郵件傳輸協(xié)議最常用的郵件協(xié)議是POP3協(xié)議和SMTP協(xié)議。MIME協(xié)議SMTP（Simple Mail Transfer Protocol）即簡單郵件傳輸協(xié)議， POP3（Post Office Protocol 3）即郵局協(xié)議的第3個版本5. 電子郵件軟件Outlook Express6. 獲取免費電子郵箱除了利用收發(fā)電子郵件的應用程序收發(fā)電子郵件之外，利用Web方式也能收發(fā)和管理E-mail。二、 搜索引擎搜索引擎其實也是一個網(wǎng)站。常用的搜索引擎有：百度（雅虎（三 即時通信即時通信（IM）是指能夠即時發(fā)送和接收互聯(lián)網(wǎng)消息等的業(yè)務。網(wǎng)上聊天IRC “網(wǎng)上尋呼”即ICQ（I Seek You）IP電話（Iphone）也稱網(wǎng)絡電話四、 網(wǎng)絡音樂和網(wǎng)絡視頻1） 網(wǎng)絡音樂MIDI、MP3（MPEG Audio Layer-3）、Real Audio和wav等是歌曲的幾種壓縮格式2）視頻點播（VOD）VOD即交互式多媒體視頻點播業(yè)務， 五、 文件傳輸文件傳輸協(xié)議FTP是Internet常用服務之一，也采用客戶機/服務器工作模式六、 流媒體應用流媒體（Streaming Media）指在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡上按時間先后次序傳輸和播放的連續(xù)音/視頻數(shù)據(jù)流。七、遠程登錄Telnet八、 電子公告牌（BBS）與新聞組（Usenet）九、其他服務1. 商業(yè)應用（Business Application）2. 在線游戲（OnIine Game）3. 虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）還有一種Internet最主要的服務方式就是WWW信息瀏覽7.5 WWW與Web瀏覽器一、 WWW的產(chǎn)生與發(fā)展WWW也叫3W、W3、Web，是英文詞組World Wide Web的簡稱。中文譯為萬維網(wǎng)、全球信息網(wǎng)或全球資訊網(wǎng)。蒂姆貝納斯Tim Bernerslee二、 WWW的基本概念和工作原理 基本概念（1）WWW服務器：萬維網(wǎng)信息服務是采用客戶機/服務器模式進行的， （2）瀏覽器（Browser）：在用戶計算機上運行的WWW客戶程序，是用來解釋Web頁面并完成相應轉換和顯示的程序。常用的瀏覽器為Internet Explorer（簡寫為IE）和Netscape Communicator。（3）網(wǎng)址：在使用瀏覽器瀏覽信息時，我們必須先指定要瀏覽的WWW服務器的地址即網(wǎng)址。指定地址最常用的方法是在地址欄中手工輸入。（4）主頁：指輸入一個WWW地址后在瀏覽器中出現(xiàn)的第一頁。（5）超鏈接：超鏈接可以是文字，也可以是圖片。點擊超鏈接就可以從一頁跳轉到另一頁。在一個網(wǎng)頁中識別超鏈接的方法就是，當鼠標移到超鏈接上時，鼠標光標會變成小手狀。（6）頁面：通常每點擊一次超鏈接所調來的內容就是一頁，通常稱為“網(wǎng)頁”。（7）導航： （8）超文本： （9）超文本標記語言（HTML）： （10）超媒體：所謂媒體就是表現(xiàn)、存儲信息的形式。一般常用的媒體有五種：文本、靜態(tài)圖像、音頻、動態(tài)圖像和程序。即：超媒體=超文本多媒體。（11）統(tǒng)一資源定位器（URL）：在Internet上查找信息時，采用的一種準確定位機制稱為統(tǒng)一資源定位器。統(tǒng)一資源定位器由四部分組成，它的一般格式是: 方式:/主機名/路徑/文件名（12）門戶網(wǎng)站：通向某類綜合性互聯(lián)網(wǎng)信息資源并提供有關信息服務的應用系統(tǒng)。2. WWW的工作原理三、Web瀏覽器在WWW中，客戶端是通過瀏覽網(wǎng)頁的計算機與用戶的總稱，實際上執(zhí)行于計算機上供用戶操作、觀看網(wǎng)頁的應用程序為瀏覽器（Browser）。四、 在瀏覽過程中保存信息1、將網(wǎng)頁內容保存成文件：4種2保存網(wǎng)頁中的圖片保存網(wǎng)頁中圖片的具體方法是：在網(wǎng)頁圖片上右擊鼠標，并選擇其中的“圖片另存為”命令即可