计算机网络与Internet应用基础-课件.ppt

第8章计算机网络与Internet应用基础 本章重点 计算机网络的定义 功能 分类 组成 Internet的地址表示 提供的各种服务 IE6 0的用法等 本章难点 TCP IP协议 IP地址 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 3 计算机网络的发展过程可分为4个阶段 1 具有通信功能的单机系统 面向终端的计算机网络 特点 主机是网络的中心和控制者 终端 键盘和显示器 分布在各处并与主机相连 用户通过本地的终端使用远程的主机 只提供终端和主机之间的通信 子网之间无法通信 2 具有通信功能的多机系统 多台计算机通过通信线路互联起来 没有主从关系 典型代表 ARPANet特点 多个主机互联 实现计算机和计算机之间的通信 包括 通信子网 用户资源子网 终端用户可以访问本地主机和通信子网上所有主机的软硬件资源 8 1 2计算机网络的发展 4 3 开放式标准化网络国际标准化组织 ISO 制订 开放式系统互联基本参考模型 OSI RM 实现不同厂家生产的计算机之间实现互连 遵循国际标准化协议 TCP IP协议的诞生 4 网络互联时代 高速 多业务 大数据量20世纪90年代后 各国都将计算机网络列入国家发展计划 交互性 网上电视点播 电视会议 可视电话 网上购物 网上银行 网络图书馆等高速 可视化 注 NII 国家信息基础结构 信息高速公路 8 1 3计算机网络的组成 6 1 网络适配器 网卡 它是计算机与网络之间的接口部件 其作用是在计算机与网络之间提供数据传输功能 要使计算机连接到网络中 就必须在计算机中安装网卡 网络互连设备 7 2 中继器中继器的功能就是接收从一个网段传来的所有信号 放大后发送到另一个网段 中继器又称转发器 它是用来扩展局域网覆盖范围的硬件设备 8 3 集线器集线器 Hub 实际是一个中继器 二者的区别在于集线器能够提供多端口服务 也称为多口中继器 它将一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去 每个输出端口相互独立 当某个输出端口出现故障 不影响其他输出端口 网络用户可通过集线器的端口用双绞线与网络服务器连接在一起 4 交换机交换机可以称做 智能型集线器 采用交换技术 为所连接的设备同时建立多条专用线路 当两个终端互相通信时并不影响其他终端的工作 使网络的性能得到大幅提高 9 5 路由器路由器是一种可以在不同的网络之间进行信号转换的互联设备 网络与网络之间互相连接时 必须用路由器来完成 路由器的主要功能包括过滤 存储转发 路径选择 流量管理 介质转换等 6 网关又称网间连接器 协议转换器 在使用不同的通信协议 数据格式或语言甚至体系结构完全不同的两种系统之间 网关是一个翻译器 1 按照网络的分布范围分类 1 局域网 LocalAreaNetwork LAN 局域网是一种在有限的地理范围内 如一幢大楼 一个校园等 的计算机或数据终端设备连接互相的通信网络 最大距离不超过10km 2 城域网 MetropolitanAreaNetwork MAN 城域网的覆盖范围介于局域网和广域网之间 一般为几十千米范围内的机关 企业 事业单位 集团 公司等 是规模较大的城市范围内的网络 也是用来满足大量用户 多种信息传输为目标的综合计算机网络 8 1 4计算机网络的功能与分类 3 广域网 WideAreaNetwork WAN 广域网是一种远距离的计算机网络 也可称为远程网 覆盖范围从几十千米到几千千米 可以跨城市 国家甚至洲 4 因特网 Internet Internet不是一种独立的网络 他将各种网络互连 通过高层协议通信 可以跨越全世界 2 按网络的拓扑结构分类基本拓扑结构有总线结构 环形结构 星形结构 8 1 4计算机网络的功能与分类 1 计算机网络体系结构1983年提出了开放系统互连参考模型 即著名的ISO7498国际标准 我国相应的国家标准是GB9387 记为OSI RM 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 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 8 1 5计算机网络体系结构和TCP 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 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 从底至顶分为 1 网络接口层 包括多种逻辑链路控制和媒体访问协议 2 网际层 包括IP ICMP ARP RARP 3 传输层 提供TCP和UDP两个协议 4 应用层 相当于OSI中的会话层 表示层和应用层 包括Telnet SMTP DNS等 2 TCP IP参考模型 8 2计算机网络硬件 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 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 1网络传输介质 网卡也称网络适配器或网络接口卡 NetworkInterfaceCard 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 2网卡 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 路由器有3个特征 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 局域网的特点网络为一个单位所拥有 且地理范围和站点数目有限 具有较高的数据率 较低的时延和较小的误码率 主要优点 1 方便软硬件共享 2 便于系统扩展和逐渐演变 3 提高系统的可靠性 可用性和残存性 19 抛开网络中的具体设备 将服务器 工作站等网络单元抽象为 结点 将网络中的电缆通信媒体抽象为 线 这样一个计算机网络系统就形成了点和线的几何图形 从而抽象出计算机网络系统的具体结构 计算机网络的拓扑结构主要有星形 总线形 环形 树形和网状等 网络的拓扑结构 20 星形拓扑结构中每个结点设备都以中心结点为中心 通过连接线与中心结点相连 中心结点为控制中心 各结点之间的通信都必须经过中心结点转接 优点 结构简单 建网容易 便于管理和控制 缺点 一旦中心结点出现故障 则全网瘫痪 1 星形 21 2 总线形 总线形拓扑结构是将各个结点设备通过一根总线相连 网络中所有结点工作站都是通过总线传输数据的 优点 结构简单灵活 可靠性高 安装使用方便 成本低等 缺点 由于各结点通信都通过这根总线 线路争用现象较重 一旦总线上的任何位置被切断或短路 整个网络就无法运行 22 环形拓扑结构是网络中各结点通过一条首尾相连的通信链路连接起来 构成一个闭合环形结构网 优点 结构比较简单 负载能力强且均衡 可靠性高 信号流向是定向的 无信号冲突 缺点 结点过多时影响传输速率 环中任何结点发生故障 均会导致网络不能正常工作 3 环形 23 树形拓扑结构是一种分级结构 其形状像一棵倒置的树 顶端有一个带有分支的根 每个分支还可延伸出子分支 优点 线路利用率高 网络成本低 结构比较简单 改善了星形结构的可靠性和扩充性 缺点 如果中间层结点出现故障 则下一层的结点间就不能交换信息 对根节点的依赖性太大 4 树形 8 4Internet的基本技术与应用 8 4 1Internet概述Internet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 25 Internet网的起源及发展 69年APARNET美国用于军事控制73年TCP IP实现不同机型 不同OS互联80年代交流与通信的工具90年代商业化 网络浏览器 友好界面未来信息高速公路 1984年连接Internet的计算机突破1千台1989年连接Internet的计算机突破10万台1996年连接Internet的计算机突破1 28千万台日前Internet的用户已上亿 连接的主机超过数千万台 发展方向 商用化 保密性 宽带传输 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 中国国家计算机网络设施 TheNationalComputingandNetworkFacilityOfChina 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 Internet在我国的发展 与Internet的连接方法大致有5种 1 ISDN IntegratedServiceDigitalNetwork 综合业务数字网 2 DDN DigitalDataNetwork 3 ADSL AsymmetricalDigitalSubscriberLine 非对称数字用户环路 4 VDSL5 光纤入户6 手机接入 8 4 2Internet的接入 28 1 IP地址一个IP地址由32位二进制数字组成 通常被分割为4段 段与段之间以小数点分隔 每段8位 1个字节 通信时要用IP地址来指定目的地址 例如 11000000 10101000 00100010 00010101为了便于表达和识别 IP地址常以十进制数形式来表示 每段整数的范围是0 255 上面用二进制数表示的IP地址可用十进制表示为192 168 10 21 8 4 3IP地址与MAC地址 29 IP地址包括网络部分和主机部分 网络部分指出IP地址所属的网络 主机部分指出这台计算机在网络中的位置 这种IP地址结构在Internet上很容易进行寻址 先按照IP地址中的网络号找到网络 然后在该网络中按主机号找到主机 30 A类地址 分给主要的网络提供商A类IP地址的前8位二进制数代表网络部分 取值范围00000000 01111111 十进制数0 127 后24位代表主机部分 例如 61 111 10 3属于A类地址 实际使用 1 0 0 1 126 255 255 254 IP地址可分为3类 31 B类地址 分配给拥有大型网络的机构B类IP地址的前16位二进制数代表网络部分 其中前8位二进制数的取值范围10000000 10111111 十进制数128 191 后16位代表主机部分 如 168 133 21 66属于B类地址 32 C类地址 分配给小型网络C类IP地址的前24位二进制数代表网络部分 其中前8位二进制数的取值范围是11000000 11011111 十进制数192 223 每个网络中的主机数最多为254台 C类地址共有2097152个 例如 200 118 24 8属于C类地址 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 SUBNETMASK 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 3 IP地址的申请组织及获取方法IP地址必须由国际组织统一分配 IP组织分A B C D E5类 A类为最高级IP地址 1 分配最高级IP地址的国际组织 NIC 2 分配B类IP地址的国际组织InterNIC APNIC和ENIC 3 分配C类地址 由各国和地区的网管中心负责分配 4 MAC地址在局域网中 硬件地址又称为物理地址或MAC地址 是802标准为局域网规定了一种48bit的全球地址 是指局域网上的每一台计算机所插入的网卡上固化在ROM中的地址 5 IPv6IP是Internet的核心协议 现在使用的IP 即IPv4 是在20世纪70年代末期设计的 无论从计算机本身发展还是从Internet规模和网络传输速率来看 现在IPv4已很不适用了 这里最主要的问题就是32bit的IP地址不够用 要解决IP地址耗尽的问题 可以采用以下3个措施 1 采用无分类编址CIDR 使IP地址的分配更加合理 2 采用网络地址转换NAT方法 可节省许多全球IP地址 3 采用具有更大地址空间的新版本的IP 即IPv6 37 Internet提供的服务 WWW全球信息网 WorldWideWeb E mail电子邮件FTP文件传输Telnet远程登录USENET用户自发组织的公众论坛 8 4 4www服务 1 WWW服务概述WWW WorldWideWeb 是一个基于超文本 Hypertext 方式的信息浏览服务 它为用户提供了一个可以轻松驾驭的图形化用户界面 以查阅Internet上的文档 这些文档与它们之间的链接一起构成了一个庞大的信息网 称为WWW网WWW服务是Internet上最主要的应用 随着技术的发展 传统的Internet服务如Telnet FTP Gopher和UsenetNews Internet的电子公告板服务 现在也可以通过WWW的形式实现了 5 WWW浏览器 1 微软公司的IE InternetExplorer 微软的IE流行的版本有V3 0 V4 0 V5 0 V5 5 V6 0 现在使用最广泛的是IEV8 0 2 Netscape浏览器 网景公司的浏览器 导航者 NetscapeCommunicator也是目前比较流行的浏览器 中文版叫做 Netscape通讯 它可以帮助用户在Internet的浩瀚海洋中畅通无阻 8 4 5域名系统 1 什么是域名 由于IP地址是由一串数字组成的 不便于记忆 因此Internet上设计了一种字符型的主机命名系统DNS DomainNameSystem 也称域名系统 DNS为主机提供一种层次型命名方案 主机或机构有层次结构的名字在Internet中称为域名 DNS提供主机域名和IP地址之间的转换服务 41 域名的各部分之间也用 隔开 按从右到左的顺序 顶级域名在最右边 代表国家或地区以及机构的种类 最左边的是机器的主机名 域名长度不超过255个字符 由字母 数字或下画线组成 以字母开头 以字母或数字结尾 域名中的英文字母不区分大小 国际或地区顶级域名 主机名 表示基于HTTP的web服务器 机构顶级域名 机构名 42 机构顶级域名 43 国家或地区顶级域名 44 8 4 6电子邮件E mail 利用Internet来收发电子形式的信件 还可随信件同时发送一些附件 如计算机文件 图象文件 声音文件 文本文件 可执行文件等 速度快 价格低 方便 一信多发 多媒体邮件 自动定时邮寄 SMTP协议 简单邮件传输协议 控制邮件中转处理方式 POP3协议 邮局协议第三版本 使用户在指定的邮件服务器中检索自己的邮件 45 电子邮件系统的构成 电子邮件地址 用户名 电子邮件服务器域名如 hliang 41246809 E mail服务器 SMTP ToAlice 通常 用户的电子信箱名就是用户在申请入网时所得到的帐号名或用户名 46 8 4 7文件传输FTP FTP可使Internet用户把一个远程计算机 FTP服务器 上的文件拷贝 下载 到本地客户机上 或把本地客户机的文件传送 上载 到远程计算机上 客户机 FTP服务器 记名FTP 要求用户必须首先在FTP服务器上注册 然后才能进行操作 匿名FTP 允许任何一个不是该服务器的注册用户