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1、1,第7章 计算机网络基础,2,本章要点,计算机网络的概念 网络的分类 网络连接设备 OSI模型 互联网和TCP/IP协议 网络应用程序,3,7.1.1 计算机网络的产生与发展,计算机网络的发展与计算机的发展一同起步 1952年:美国半自动化的地面防空系统建成 1968年：美国国防部高级研究计划局ARPA提出建立军用实验网ARPANET 20世纪70年代：计算机网络扩展至欧洲 20世纪90年代：迅速推广到全球,7.1 计算机网络概述,4,7.1.2 计算机网络的定义,计算机网络:将地理上分散布置的具有独立功能的多个计算机系统或由计算机控制的外部设备，通过通信设备和线路连接起来，以各种功能完善的

2、网络软件实现网络中资源共享的系统。 计算机系统 数据通信系统 网络软件系统,5,打印文件mail,1、共享资源,3、信息的快速传输和集中处理,2、均衡负载及 分布式数据处理,我的东西 丢失了,没关系！给你发E-mail,7.1.3计算机网络的功能,4、综合信息服务,6,优点：易提供服务，易升级配置；单个站点故障不会影响全网易于集中控制和故障诊断。结构简单，建网容易 缺点： 对中心节点的要求比较高，一旦出现故障，全网瘫痪。 电路利用率低，连线费用大 网络性能依赖中央节点,每个站点需要有一个专用链路,1.星型结构,7.2 计算机网络的拓扑结构,网络的拓扑结构 : 网络中各个节点的物理连接方式,7,

3、2.总线结构,总线型结构中，所有的计算机都使用同一条总线传输数据。 优点：信道利用率高，结构简单，布线容易，价格相对便宜对站点扩充和删除容易 缺点： 同一时刻只能有两个节点相互通信，网络延伸距离有限，节点数有限；对网络的连接较高，一个节点出现连接问题，将影响整个网络,8,3.环型结构,各个网络节点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环型通信线路中。在环上传输的信息依次通过环上的每个节点，其传输方向都是单方向的。 优点：在环型网络中，各工作站间无主从关系，结构简单；信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好； 缺点：但是可扩充性和可靠性都差，一个节点出现故障，将影响整个网络,9,4.树型结构,

4、树型结构是星型结构的扩展 特点：易于扩展，可靠性高； 根节点的依赖性大，根节点出现故障，将导致全网不能工作。 总线形、星形和环形在局域网中应用较多，树形结构在广域网中应用较多,10,计算机网络有多种分类方法： 按照计算机网络的覆盖范围划分：局域网、城域网（几十公里到上百公里）、广域网 按通信技术划分：广播型网络和点到点型网络 按网络中的服务对象划分：公用网、专用网,7.3 计算机网络的分类,11,网络体系结构：在计算机网络中为了实现并规范不同计算机之间通信所定义的一组层次模型和协议的集合 “开放系统互联模型” OSI :用于表示任意两个不同系统如何进行通信的一个理论模型 允许任意两个不同系统（

5、如计算机）相互通信而无需考虑它们的底层体系结构。 将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务，OSI要求通信双方只能在同层进行,7.5 计算机网络体系结构,12,13,OSI模型通信协议分为7层,物理层：提供网络的物理连接。 数据链路层：进行数据封装和数据链接的建立。 网络层：解决网络与网络之间的通信问题。 传输层：解决数据在网络之间的传输质量问题。 会话层：利用传输层来提供会话服务。 表示层：两个系统间交换信息的语法(格式)和语义 应用层：解决最高层即程序应用过程中的问题。 FTP、SMTP、POP,14,应用层：主机上的用户在应用层上。用户只需关心正在交换的信息，不必知道

6、信息传输的技术。 表示层：两个终端的用户所用的代码、文件格式、显示终端类型不必一致，这些由表示层来处理。这一层类似于 “译码器”。另外，表示层还包括数据的压缩与解压。 对话层：通信双方的用户需要互相识别，建立对话关系，所以需要命名约定和编址方案。对话层知道通话伙伴的地址和名字，不需知道对方具体在哪里,15,传输层：传输层如同家里的下水管道，使倒进的水流到污水池，但不知它具体按什么路径流。传输层另一个功能是进行流量控制，使信息传输速度不超过对方接收能力 网络层：具体负责传输的路径，包括选择最佳路径，避开拥挤的路，即常说的路由选择。 数据链路层：不论选择什么路径，一条路径总由若干路径段组成，信息是

7、从这些路径段上一段段传过去。在计算机网络中，这种路径段可以是电话线、电缆、光纤、微波等。数据链路层就负责在连接的两台计算机之间正确地传输信息。 物理层负责线路的连接，并把需要传送的信息转变为可以在实际线路上运动的物理信号，如电脉冲。信号电平的高低、插头插座的规格、调制解调器都属于这一层,16,7.4.1 网络硬件,7.4 计算机网络的组成,1）服务器 服务器是一台高性能计算机 ，网络中的服务器运行网络操作系统 ，负责对网络的管理，提供网络的服务功能，提供网络的共享资源。连接一些外部设备如打印机、CDROM等,深腾Altix370,16个CPU、192GB内存,17,2）工作站 工作站是网络上的

8、个人计算机，也称客户机，由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站 ，其性能一般低于服务器。 3）网络接口卡 也称网络适配器，是计算机之间相互通信的接口，也是计算机和网络之间的逻辑链路，是使计算机具有网络服务功能的基本条件之一。常用的网卡类型有：10Mbps、100Mbps、10/100Mbps自适应网卡等几种,18,4）通信介质,传输介质用来传送计算机网络中的数据,类型,有线介质,双绞线 同轴电缆 光缆,无线电 微波 卫星通讯,无线介质,双绞线（Twisted Pair） 双绞线的通信距离一般在100米的范围内 双绞线的连接器一般为 RJ-45，俗称水晶头,19,双绞线由

9、8根不同颜色的线分成4对绞合在一起，成对扭绞的作用是尽可能减少电磁辐射与外部电磁干扰的影响。 布线标准 568B： 橙白1，橙2，绿白3，蓝4，蓝白5， 绿6，棕白7，棕8 10M以太网的网线只使用 1、2、3、6编号的芯线传递数据，1、2用于发送，3、6用于接收； 4、5，7、8是双向线。 100M和1000M网卡需要使用四对线，即8根芯线全部用于传递数据,20,同轴电缆（Coaxial Cable） 它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆 光纤电缆 光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。采用非常细的、透明度较高的石英玻璃纤维作为纤芯，外涂一层低折射率的包层和保护层,21,5）

10、终结匹配器与BNC接头： 6）中继器 中继器可以放大信号并将其发送给网络的其余部分。由于信号在传输过程中会衰减，中继器延伸了网络的物理长度，通常用来连接相同拓扑结构的局域网。 中继器是扩展网络的最廉价的方法 7）集线器 HUB 集线器是多口的中继器，作为传输介质的中央节点，将不同网段传输介质连接起来。 中继器和集线器仅仅运行在OSI模型的物理层（第1层），它不识别物理地址或逻辑地址，只是简单地再生接收到的每个信号,22,8） 网桥,网桥是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁，属于网络层的一种设备。它可以把长总线变为一些较小的段。每一小段都是独立的通信段。 通过使用网桥，扩大了总的物理工作

11、距离。 网桥运行在OSI模型的下两层。 网桥可以连接不同拓扑结构局域网,23,9）路由器 路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器来完成。因此，路由器具有判断网络地址和选择路径的功能。 在OSI模型中，路由器主要完成包括网络层在内的下三层的工作，包括区分不同的网络协议，进行路由选择，得出最佳路径，并据此把分组数据信息转发到源始网络之外,24,10）网关 网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”，网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。 要实现A网络和B网络之间的通信，则必须通过网关。只有设置好网关的IP地址

12、，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信,25,网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址,26,OSI模型和连接设备,27,1）网络操作系统 2）网络协议软件计算机网络中两个或两个以上的计算机之间进行信息交换的规则。 TCP/IP协议 是一组包括TCP协议和IP协议和其他一些协议的协议组,7.4.2 网络软件,28,7.6 常用网络操作系统简介,1、NetWare 是基于Intel系列计算机的网络服务器操作系统，近年来， NetWare的应用正逐渐减少。 2、Windows NT/ Windows 2000 微软的Windows NT/2000产品分为单机操作系统（Windows

13、NT/2000 Workstation)和网络操作系统（ Windows NT/2000 Server)两种,29,7.7 Internet 简介,Internet又称因特网，是国际计算机互联网的英文简称，是世界上规模最大的计算机网络。 Internet是由各种网络组成的一个全球信息网，可以说是由成千上万个具有特殊功能的专用计算机通过各种通信线路，把地理位置不同的网络在物理上连接起来的网络,30,Internet起源和发展,1969年12月，在美国国防部主持下，美国四所大学在校园里联合建立起阿帕网(ARPANet) 1985年，美国国家科学基金会( NSF)开始将美国各地科研结构的计算中心连接

14、到分布不同地区的五个超级计算中心 。 1990年，阿帕网退役，国家科学基金网NSFNET正式成为美国的Internet主干网。迅速地将Internet推广到全球范围,31,特点 (1)因特网以TCP/IP协议为基础 (2)它实现了与共用电话交换网互联 (3)每一个Internet网络成员都是自愿加入并承担相应的各种费用，很多服务和功能由用户自己开发 如： www软件由欧洲核子物理研究所开发 应用 （1）IP电话 （2）电子商务:银行、购物、广告 （3）网上教育： （4）网上娱乐：电影、音乐、游戏、聊天 （5）信息服务： （6）远程医疗,Internet特点及应用,32,Internet 的服务

15、功能,1)电子邮件（E-mail) 2)文件传输（FTP） 3)远程登录（Telnet） 4)网络新闻服务（Usenet News） 5)全球信息网服务，超文本信息访问系统WWW WWW（World Wide Web），即Web，称为全球信息网或万维网。 6)电子公告牌（BBS） 7)菜单驱动信息检索系统 Gopher 8)广域信息服务器、数据库信息检索系统WAIS 按关键词自动搜索,33,1、IP 地址 是将计算机连接到Internet的国际协议地址，IP地址是32位二进制数，它是Internet主机的一种数字型标识，一般用小数点隔开的四个十进制数表示如： 对应的4

16、个字节的二进制数为：11001010 01110000 11110000 00000110 IP地址由两部分组成: （1）网络标识 用来区分Internet上互联的各个网络。 （2）主机标识 用来区分同一网络上的不同计算机（主机,Internet 地址,34,网络地址/主机地址规则,网络地址必须唯一 网络地址不能以十进制数127开头，它保留给内部诊断返回函数 网络地址部分第一个字节不能为255，它用作广播地址。 网络地址部分第一个字节不能为0，它表示为本地主机，不能传送 主机地址部分必须唯一 主机地址部分的所有二进制位不能全为1，它用作广播地址。 主机地址部分的所有二进制位不能全为0,35,A

17、类IP地址第1位为0，网络地址占7位，后24位表示主机号 网络地址可达：27-2 = 126个， 主机可达到： 224-2 = 16777214 台 B类IP地址的前2位为10，网络地址占14位，后16位表示主机号 网络地址可达：214 = 16384个，主机可达到： 216-2 = 65534 台主机 类IP地址的前3位为110，网络地址占21位，后位表示主机号 网络地址可达：221 = 2097152个， 主机可达到： 28-2 = 254 台,常用的IP地址类型,54,54,223.25

18、5.255.254,36,2、子网和子网掩码,IP地址： 网络地址 + 主机地址 子网：32位IP地址所表现的网络数有限，采用子网寻址技术可以把一个大的网络划分成一些小的子网。 子网掩码的作用: 用于划分网络号和主机号 用于将一个大的IP网络划分为若干小的子网络 子网掩码的组成： 一个用圆点分隔成四段的32位二进制地址（一串连续的“1”加一串连续的“0” ） 1111 1111 1111 1111 1111 1111 0000 0000 255. 255. 255. 0 三类子网掩码的为默认值： ,37,在寻址时通过子网掩码对

19、IP地址进行屏蔽运算，先找出网络部分，再确定子网中的主机地址,38,例,已知IP地址：3，子网掩码： 求网络号和主机号,IP地址：11000000 00001001 11001000 00001101,掩码：11111111 11111111 11111111 00000000,网络号：11000000 00001001 11001000 00000000,IP地址：11000000 00001001 11001000 00001101,掩码反码：00000000 00000000 00000000 11111111,主机号：00000000 0

20、0000000 00000000 00001101,,13,39,例：证明划分子网付出的代价是可用的主机总数减少.B类网络地址可达：214 = 16384个主机可达到： 216-2 = 65534 台主机若从主机地址中拿出5位做子网地址,子网掩码：,子网个数：25-2=30 每个子网中主机数：211-2=2046划分子网后主机总数：30*2046=61380，减少4154台主机,40,P.329习题7.7,已知B类地址的子网掩码 求该网络支持的最大主机数,,11111111,11111111,1

21、1110000,00000000,每个子网络支持的最大主机数,12位主机号,最大子网数,子网数:24-2=14,212-2=4094,该网络支持的最大主机数,24-2)*(212-2)=14*4096=57344,41,子网的掩码计算：从一个IP地址的主机位高位再划分出若干位作为子网的网络号，剩下的是每个子网的主机号,1)先确定要划分的子网数目，将子网数转化为二进制数来表示 2)取得该二进制数所占的位数 N 3)取得该IP地址的类子网掩码，将其主机地址部分的前N位置1，即得出该IP地址划分子网的子网掩码。 例：将B类IP地址划分成27个子网，子网掩码算法： 1)27110

22、11 2)该二进制为五位数，N = 5 3)将B类地址的子网掩码的主机地址前5位置 1，得到 即为划分成 27个子网的B类IP地址 的子网掩码,42,例：已知网络地址为，要建4个实验室，每个内部网络连接30台主机，求子网掩码,由于202.Y.Y.Y是一个C类网，子网掩码格式为255.255.255.M 划分的子网数目？每个子网内所需主机数目？ 这里子网数是4，主机数应该不大于32。 求子网掩码的方法为： 1)将子网数目转化为二进制来表示：4的二进制数：100 2)取得该二进制数所占的位数，这里为

23、3 3)取得该IP地址的类子网掩码255.255.255.M，将其主机地址对应的 M 部分的前3位置 1， 即11100000，对应的十进制数是224，得出子网掩码为：24。 （这里11100000，后5位为主机数占的位数，所以每个子网中最大主机数为25-2=30,43,下面列B、C类IP地址所能划分出的所有子网，其划分后的主机和子网占位数，以及主机和子网的（最大）数目,44,B类IP地址划分出子网,45,C类IP地址划分出子网,46,3、域名系统,域名系统（DNS，Domain Name System) 作用：把文字域名翻译成IP地址,,顶

24、级域名,二级域名,三级域名,主机名,域名,IP地址,47,国家级顶级域名 国际顶级域名，int 通用顶级域名,共13个,顶级域名,在我国，二级域名,6个类别域名：ac,com,edu,gov,net,org 34个行政区域名,常用顶级域名代码: P.312,48,通用顶级域名 13+1,49,4、统一资源定位器URL Uniform Resource Locator,URL：在浏览器中对于需要访问的资源的描述，一般译为地址。 URL由几个部分构成： URL说明使用什么协议、访问哪个主机上特定位置上的哪个文件 例如： http:/ 表示用HTTP协议，访问中国互联网信息中心（cnnic）主机，“

25、develst”文件夹下的Html文件 rep200107-1.html ftp:/,资源类型,主机域名,文件路径,文件名,50,INTERNET 在中国,第一条接入Internet的专线是1993年中国科学院高能物理研究所租用AT&T公司的国际卫星信道接入美国斯坦福线性加速器中心（SLAC）的64Kbps专线。 1994年4月20日，北京中关村地区教育与科研示范网络通过美国Sprint公司连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此我国成为通过国际专线接入Internet的第71个国家。 1995年12月，中国教育和科研计算机网（CERNET）一期工程

26、提前一年完成并通过了国家计委组织的验收。 1996年1月，中国公用计算机互联网（CHINANET）全国骨干网建成并正式开通，全国范围的公用计算机互联网络开始提供服务,51,到1996年，在我国投入使用的互联网络有4个： 教育部：中国教育科研网（CERNET）； 邮电部：中国公用计算机互联网（ChinaNet）； 中科院：中国科技网（CSTNET）； 国务院：中国金桥信息网（ChinaGBN） 2000年，投入运行的主要网络又增加了3个： 中国网通公用互联网(CNCNET) 中国联通互联网（UNINET）； 中国移动互联网（CMNET）； 目前互联网地址分配很不合理。美国亿多人口拥有近亿地址，人

27、均享有近个地址。截至2005年底，我国所拥有的地址不到万，近个中国人分享一个地址，而我国网民数量已超过万,52,7.8 Internet的连接,连接方式： 通过局域网连接到因特网 通过普通电话线拨号上网,接入Internet条件: 首先要选择一个Internet服务提供商（ISP），从他那里申请一个帐号，获取使用Internet的用户名和口令，然后在拥有一台计算机的基础上加一块网卡或一个调制解调器和一条电话线即可,53,安装网卡,通过局域网接入，小区：千兆，大楼：百兆，用户：十兆,添加TCP/IP,配置TCP/IP,网络配置,硬件连接,指定IP地址和子网掩码 填入域名及域名服务器,插有网卡,局

28、域网连接,访问Internet,54,利用电话拨号接入,电话网,ISP:中国电信,用户计算机,RS-232电缆,电话线,MODEM,计算机 调制解调器 电话,拨号连接,55,IE：是一种专门用于定位和访问Web信息，获取自己希望得到的资源的导航工具，它是一种交互式的应用程序。 IE的特性 浏览web页， 丰富的多媒体功能， 保存打印文件 电子邮件和新闻阅读功能 上传下载文件 联机实时通信,7.9 IE浏览器的使用,56,IE浏览器主要由菜单栏、标准工具栏、地址栏、链接栏、状态栏和主页等组成,IE浏览器的主窗口,57,加快浏览的方法,设置起始页面地址 把网址添加到收藏夹 利用历史记录栏浏览 脱机

29、浏览， 保存网页文件，可以使用“文件”菜单中的“另存为”选项将当前页信息保存在本地磁盘上,58,用IE浏览器下载文件,59,搜索WEB站点,三大常用搜索门户 http:/ （谷歌） http:/ （百度） http:/ （雅虎,60,7.10 文件传输协议FTP,File Transfer Protocol 用于在因特网下载(Download)和上传(Upload)文件 FTP的主要作用: 让用户连接上一个远程计算机，查看远程计算机有哪些文件，然后把这些文件从远程计算机复制到本地计算机，或把本地计算机文件送到远程计算机上。 工作原理： 当启动FTP从远程计算机上拷贝文件时，事实上启动了两个程序：一个是本地机上的FTP客户程序，它向FTP服务器提出拷贝文件的请求；另一个是启动在远程计算机上的FTP服务器程序，它响应你的请求把你指定的文件传送到你的计算