第五部分：网络互联及广域网

1、计算机网络技术主讲：黄有福天河电大 2015-10本章主要内容广域网的概念广域网的组成广域网接入技术补充：网络互联技术补充：网络计算模式 6.1 广域网的基本概念广域网(WAN)是一种跨地区的数据通讯网络,通常包含一个国家或地区。广域网通常由两个或多个局域网组成。路由器网络1网络3网络2网络46.1.1 广域网特点 覆盖的地理范围至少在上百公里以上 主要用于互连广泛地理范围内的局域网 采用载波形式的频带传输或光传输 通常由网络提供商来建设和管理，并收费 在网络拓扑结构上，主要采用网状拓扑结构 6.1.2 广域网作用连接距离相隔很远的两个局域网。 因特网接入，这是广域网

2、的最典型的应用。 远地的办事处访问公司总部的局域网。实例： 民航的售票终端与主机的连接。 银行的自动取款机与主机的连接。 6.2 广域网的组成 6.2.1 广域网有关设备简介 包括路由器、广域网交换机、调制解调器和通信服务器等 。6.2.2 广域网连接技术 公共传输网络基本可以分成三类： 电路交换网络（拨号） 主要是公共交换电话网（ PSTN ）和综合业务数字网（ ISDN ） 分组交换网络 主要是 X.25 分组交换网、帧中继（ Frame Relay ）和 ATM 。 专线 : DDN 网。 1、公用交换电话网 (PSTN) 电话网络的应用一般可分为两种类型： 按需拨号(DDR)的方式 I

3、SP为拨号上网的用户提供的远程访问服务 2、综合数字业务网（ISDN） 综合数字业务网（ISDN）由数字电话和数据传输服务组成，一般由电信局提供这种服务。 一线通，就是能在一对普通电话线上提供语音、数据、图像等综合性业务。4、X.25技术 X.25规范对应OSI三层，X.25的第三层描述了分组的格式及分组交换的过程。5、帧中继 访问方法传送速度点对点取决于数字租用线路的传输能力总部分部帧中继网络帧帧帧6、ATM网访问方法点对点。通过 ATM 交换装置将固定长度数据包从一台计算机传送到另一台传送速度光缆为 155 Mbps 到 622 MbpsATM 交换机ATM交换机ATM交换机信元信元7、数

4、字数据网（DDN） 利用光纤作为传输介质 向用户提供专线电路，帧中继、话音、传真用虚拟专用网等业务。 8、移动通信典型的移动通信网是由：移动通信交换局、基地站、移动台、局间和局站间的中继线组成。全球移动通信系统（GSM）是一个完整的数字移动通信标准体系。个人通信业务（PCS）甚小口径天线地球站（VSAT）和低轨道卫星通信系统（LEOS）各种广域网的比较表特点特点P S T NX . 2 5D D NF RATM 面向连接面向连接Ye sYe sN oYe sYe s采用交换技术采用交换技术N oYe sN oN oYe s分组长度固定分组长度固定N oN oN oN oN o是否支持是否支持P

5、 V CN oYe sN oYe sYe s是否支持组播是否支持组播N oN oN oN oYe s数据字段的长度（字节）数据字段的长度（字节）-1 2 8-1 6 0 0可变可变数据传输率数据传输率5 6 K6 4 K2 M2 M1 5 5 M6.2 Internet的接入方式 Internet服务提供者（ISP）是用户接入Internet的入口点；不管使用哪种方式接入Internet，首先都要连接到ISP的主机。用户通过某种通信线路连接到ISP，再通过ISP的连接通道接入Internet。 基本的Internet接入方法 通过电话网接入InternetInternet用户局域网通过局域网接

6、入InternetInternetISPISPISPISP路由器用户计算机ModemModemInternetInternet6.2.1 拨号接入拨号接入(Modem+电话线) 拨号接入通过电话网接入Internet是指用户计算机使用调制解调器，通过电话网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet；电话网是为传输模拟信号而设计的，计算机中的数字信号无法直接在普通电话线上传输，因此需要使用调制解调器。通过电话网接入Internet 的结构InternetInternetISP端ISP端ModemModem用户计算机用户端用户端电话交换网电话交换网接入服务器路由器6.2.2 通过I

7、SDN接入 ISDN ISDN（综合业务数字网综合业务数字网）基于）基于传统电话网传统电话网的，也就是以传统电话线传的，也就是以传统电话线传输输数字信号数字信号，而不是模拟信号。，而不是模拟信号。 ISDN ISDN分为分为窄带窄带ISDNISDN（N-ISDNN-ISDN）和）和宽带宽带ISDNISDN（B-ISDNB-ISDN）两种。目前普遍）两种。目前普遍使用的是窄带使用的是窄带ISDNISDN。 NT1:NT1:终端接口终端接口 TATA：终端适配器。：终端适配器。 ISDN接入窄带ISDN 6.2.3 ADSL接入 ADSL(非对称数字用户线环路)是一种新的数据传输方式，它因其下行速

8、率高、频带宽、性能优等特点。上行最高640Kbps，下行最高8Mbps 。 局域网用户的ADSL ADSL设置过程：xDSL 的几种类型 ADSL：非对称数字用户线HDSL：高速数字用户线SDSL：1 对线的数字用户线VDSL：甚高速数字用户线DSL ：ISDN 用户线。RADSL ：速率自适应 DSL。 6.2.4 局域网接入（LAN）局域网接入通过局域网接入Internet是指用户局域网使用路由器，通过数据通信网与ISP相连接，再通过ISP的连接通道接入Internet ；采用局域网接入方式时，用户花费在租用线路上的费用比较昂贵，用户端通常是有一定规模的局域网，例如企业网或校园网。 通过局

9、域网接入Internet 的结构InternetInternetISP端ISP端用户计算机用户端用户端数据通信网数据通信网路由器路由器路由器6.3 互连网络的基本概念 互连网络是指 将分布在不同地理位置的网络、设备连接起来，以构成更大规模的网络，最大程度地实现网络资源的共享。 网络连接 网络互连 网络互通网络互连的类型网络互连的类型分以下几种： 局域网局域网互连 局域网广域网互连； 广域网广域网互连；网络互连需解决的问题 处理互连网络的帧、分组、报文和协议的差异；6.3.1 局域网连接设备经典：传统以太网1中继器（Repeater）以 太 网HOST AHOST BHOST C冲 突 域单播数

10、据包广 播 域网 段 1以 太 网HOST XHOST YHOST Z网 段 2中继器2集线器（HUB）3网桥（Bridge）4交换机（Switch）6.3.2 网络互联设备1路由器（Router）2网关（Gateway） 网间协议变换器 实现不同协议的网络之间的互连 实现局域网与远程网之间的互连。网关一般用于不同类型、差别较大的网络系统之间的互连。6.4 网络计算模式 网络计算模式：完成网络上的个计算任务或应用服务占用共享资源的形式和使用共享资源的方式。网络计算模式有时也称为网络应用模式。网络计算模式经历的三个阶段： 以大型机为中心的集中式计算模式 以服务器为中心的计算模式 客户机/服务器计

11、算模式 6.4.1 网络计算模式的发展 1、以大型机为中心的计算模式 6.4.1 网络计算模式的发展2、 以服务器为中心的计算模式（资源共享模式）6.4.1 网络计算模式的发展3、客户机/服务器计算模式：6.4.2 客户机/服务器计算模式客户机/服务器计算模式的三部分组成 客户机：执行用户一方的应用程序。 服务器：执行共享资源的应用程序，运行数据库管理系统，提供数据库的查询和管理。 中间件：负责客户机与服务器间、服务器间与服务器间的连接和通信。 两层结构C/S它由两部分构成：前端是客户机；后端是服务器。三层结构C/S6.4.3 浏览器/服务器计算模式B/S模式： 第一层是客户端 第二层是应用服

12、务层，由一台或多台服务器组成，该层具有良好的可扩充性，可以随着应用的需要增加服务器的数目 第三层是数据层，由数据库系统和遗留系统组成 B/S模式层次结构如图所示6.4.4 Web Service 简介Web service 就是一个应用程序，它向外界暴露出一个能够通过Web进行调用的API。用编程的方法通过Web来调用这个应用程序。我们把调用这个Web service 的应用程序叫做客户。例如，你想创建一个Web service ，它的作用是返回当前的天气情况。本章学习内容：Internet的简介 Internet的地址和域名Internet的主要服务功能 7.1 Internet的简介 因特

13、网（Internet）是由全球各种网络组成的一个广域网。Internet的定义从Internet结构角度看，它是一个使用路由器将分布在世界各地的、数以千万计的规模不一的计算机网络互联起来的大型网际网; 从Internet使用者角度看，Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上，而形成的一个全球范围的信息资源网。 Internet的逻辑结构 网络2网络3网络1路由器路由器InternetInternet通信子网通信子网主机主机主机主机主机主机路由器7.1.1 Internet的组成部分 通信线路路由器终端设备计算机网络：信息资源是用户最关心的问题，而网络则是信息资源的传播者。

14、IP 网络网络路由器路由器1960196980年代初1983198690年代至今7.1.2 Internet的形成与发展7.1.2 Internet的形成与发展 还是不明白还是不明白InternetInternet厉害在厉害在哪里？哪里？ Internet Internet改变我们的改变我们的原有生活方式，网络经原有生活方式，网络经济开始蓬勃发展。济开始蓬勃发展。因特网非常奇特的网络一无所有的网络：不属于任何个人、企业和部门无所不在的网络来去自由的网络：因特网的成员可以自由地“接入”和“退出”包罗万象的网络INTERNETHome office routerMobile userNetMeet

15、ing因特网7.1.3 Internet在我国的发展1987年9月20日22点55分，通过Internet，向全世界发出了第一封发自北京的电子邮件：“越过长城，通向世界“。CERNETCHINANETCSTNETCHINAGBN中国因特网记事7.1.4 Internet的主要特点(1) Internet的基础与核心是TCP/IP协议。(2) 网络用户透明地使用Internet，方便地接入Internet。(3) Internet是一个庞大的国际互联网络。(4) Internet没有统一的管理机构。 园区网区域网主干网园区网7.1.5 下一代Internet 美国政府于1996 年10月提出了构

16、建下一代Internet 的计划。1997年10月1日 ，由美国政府和美国国家科学基金会(NSF)联合主持的下一代Internet计划( 简 称NGI) 。 1997年9月，Internet开发合作组织(简称UCAID)正式成立，宣告了Internet2的诞生。 7.2 Internet地址和域名在任何一个物理网络中，各个节点的设备必须都有一个可以识别的地址，才能使信息进行交换，这个地址称为“物理地址”，即MAC地址。物理地址属于非层次化的地址，也不能被修改7.2.1 IP地址的基本概念1、什么是IP地址： Internet采用一种全局通用的地址格式，为每一个网络和每一台主机分配一个IP地址，

17、以此屏蔽物理网络地址的差异。通过IP协议，把主机原来的物理地址隐藏起来，在网络层中使用统一的IP地址。2. IP地址的编址规则 IP地址由32比特组成，包括两个部分：网络号（包括地址类别）和主机号；3. IP地址的表示方法IP地址以32个二进制形式表示。为便于用户阅读和理解IP地址，采用 “点分十进制”表示方法。将IP地址分为4个字节（每个字节8个比特），且每个字节用十进制表示，并用点号“”隔开。4. IP地址的类型 Internet的IP地址分为五种类型： A类、B类、C类、D类和E类 网络号主机号网络号主机号网络号主机号多播地址预留01011011101111字节1字节2字节3字节4A类B

18、类C类D类E类（1）A类地址网络数：272126每个网络包含的主机数：22421677214（2） B类地址 网络数：网络数：21416384 每个网络包含的主机数：每个网络包含的主机数：216265534（3） C类地址 网络数：网络数：2212097152 每个网络包含的主机数：每个网络包含的主机数：282254练习：IP 地址识别 地址地址类别类别网络网络主机主机0000442020A A0.2

19、..1B B0000C C4不存在不存在（4） D类地址和E类地址D类地址 用于多播：同时把数据发送给一组主机。 D类地址的范围是55。 E类地址 为将来预留的，同时也可以用于实验目的，它们不能被分配给主机。 5、编址准则 分配A、B、C类地址 网络 ID 中的第一个数不能为 127 主机 ID 不能全为 “1”（广播地址） 主机 ID 不能全为“0”（网络地址） 主机 ID 对于本地网络 ID

20、 必须是惟一的几种特殊的IP地址 广播地址：主机地址各位均为“ 1”的I P地址。 如：55有限广播地址：55“0”地址： ，表示整个网络。 回送地址：用于网络软件测试以及本地机进程间通信的地址，是网络地址为127开头的地址。 如：6、内部网可选的地址某个单位选择任意网络地址，造成与合法的Internet地址发生冲突IETF已经分配了具体的A类、B类和C类地址供单位内部网使用，这些地址为： A类：55 B类：55 C类：192.16

21、8.0.055 7.2.2 子网掩码和子网划分1、子网掩码 子网掩玛是一个“点分十进制”表示的32位二进制数 通过子网掩码，可以指出一个IP地址中的网络地址和主机地址。 子网掩码的取值： 对应于IP地址中网络地址的位：“1” 对应于IP地址中主机地址的位：“0” 地址地址类型类型点分十进点分十进制表示制表示子网掩码的二进制位子网掩码的二进制位A11111111000000000000000000000000B11111111111111110000000000000000C111111111111111

22、111111111000000002、子网掩码的两大功能 (1）确定IP地址的网络地址和主机号 （2）划分子网7.2.2 子网掩码和子网划分子网掩码和子网划分3 、子网划分 能够使单个网络地址横跨几个物理网络，这些物理网络统称为子网。0563Internet423122526站点子网子网子网路由器补充：IP地址的分

23、配和管理1、静态IP地址分配与静态管理 静态IP地址：固定IP地址 静态管理：统一分配IP地址 适用场合：小型网络补充： IP地址的分配和管理2、动态IP地址分配与动态管理 动态IP地址 动态管理：动态分配IP地址 适用场合：中大型网络3、自动专用IP地址 自动专用IP地址及其适用场合4、地址映射NAT方式（内部地址和外部地址转化） 静态NET：固定映射 NET池：动态映射 端口NET：统一IP地址的不同端口映射代理服务器方式Internet代理服务器LAN5.5.2 IPv6基本格式 041631版版 本本目目 的的 地地 址址源源 地地 址址下下 一一 个个 首首 部部流流 标标 号号12

24、通通 信信 量量 类类（128 bit）（128 bit）有有 效效 载载 荷荷 长长 度度跳跳 数数 限限 制制24补充：下一代网际协议IPv67.2.3 域名Internet上的地址有两类：IP地址和字符地址如果WWW服务器地址 IP地址用点分十进制表示，例如11，那么用户很难记住；如果告诉用户WWW服务器地址用字符表示为，每个字符都有一定的意义，且书写有一定的规律，用户容易理解与记忆。7.2.3 域名系统（DNS）Internet的域名结构是由TCP/IP协议集的域名系统（DNS）定义的；域名系统与IP地址的结构一样，采用典型的层次结构域名系统将整个Internet

25、划分为多个顶级域，并为每个顶级域规定了通用的顶级域名；网络信息中心（CNNIC）将顶级域的管理权授予指定的管理机构；DNS作用演示：1. Internet域名的格式域名的结构由若干个分量组成，各分量分别代表不同级别的域名，分量之间用点隔开： 主机名. .三级域名.二级域名.顶级域名例如： 主机名三级域名二级域名顶级域名2、顶级域名分配 顶级域名有三大类： 国家顶级域名。如.cn表示中国，.uk表示英国，.fr表示法国，.jp表示日本。现在使用的国家顶级域名有200多个。 国际顶级域名。采用.int，国际性的组织可在.int下注册。 通用顶级域名。现在共有13个，如下表：域名域名组织类型组织类型

26、域名域名组织类型组织类型comcom商业机构firmfirm公司企业eduedu教育部门shopshop销售公司与企业govgov政府部门webweb突出万维网服务单位orgorg非商业组织artsarts突出文化艺术活动的单位netnet网络服务机构recrec突出消遣娱乐活动的单位milmil美国军队组织infoinfo提供信息服务 nomnom个人通用项级域名3、我国的域名结构 中国互联网信息中心（CNNIC）负责管理我国的顶级域，它将cn域划分为多个二级域；Internet主机域名的格式为：四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名例如： 。 com net org edu gov mil

27、coopbizinfoaeroint cnukhkjsshbjorg net gov edu com acpkufudansjtutsinghua树根树根cctvibmhpmot顶级域名顶级域名二级域名二级域名三级域名三级域名mailep四级域名四级域名mail csnetlseu域名树型结构 4、域名的解析过程comabcxyzabcxy因特网因特网 顶级顶级域名服务器域名服务器“树根树根” 本地域名服务器本地域名服务器 授权域名服务器授权域名服务器 的的 IP 地址是什么？地址是什么？ 本地域名服务器本地域名服务器 授权域名服务器授权域名服务器 本地域名服务器本地域名服务器 授权域名服务器

28、授权域名服务器.edu顶级顶级域名服务器域名服务器DNS解析过程动态演示：7.3 Internet的服务功能WWW服务电子邮件服务文件传输服务新闻与公告类服务远程登陆服务7.3.1 WWW服务WWW又称为万维网，简称为Web, 是Internet技术发展中的一个重要的里程碑；WWW系统的结构采用了客户/服务器模式；信息资源以web页的形式存储在WWW服务器中用户通过WWW客户端浏览器程序浏览图、文、声并茂的Web页内容1. 万维网提供分布式服务 万维网万维网站点站点 A万维网万维网站点站点 C万维网站点万维网站点 E万维网站点万维网站点 D万维网站点万维网站点 B链接到链接到链接到链接到链接到

29、链接到链接到链接到链接到链接到链接到链接到2. WWW服务的主要特点以超文本方式组织网络多媒体信息；用户可以在Internet范围内的任意网站之间查询、检索、浏览及发布信息；提供生动、直观、统一的图形用户界面；WWW服务的核心技术是： 超文本标记语言（HTML） 超文本传输协议（HTTP） 超链接（hyperlink）3. 万维网必须解决的问题 (1) 怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？ 使用统一资源定位符 URL 使每一个文档在整个因特网的范围内具有惟一的地址。 (2) 用何协议实现万维网上各种超链的链接？ 超文本传送协议 HTTP 。 HTTP 使用TCP连接进行可靠的传送。这表示使

30、用这表示使用 FTP /HTTP协议协议冒号和两个斜线是规定的格式冒号和两个斜线是规定的格式这是网站的域名这是网站的域名这是路径和文件名这是路径和文件名使用 FTP或 HTTP的 URL使用 FTP/HTTP 的 URL 举例 h t t p : / / r t f m . m i t . e d u / p u b / a b c . h t m 因特网因特网服务器服务器链接到链接到URL的超链的超链HTTP 使用此使用此 TCP 连接连接浏览器浏览器 程序程序服务器服务器 程序程序HTTP客户客户清华大学清华大学院系设置院系设置建立建立 TCP 连接连接释放释放 TCP 连接连接 HTTP

31、 响应报文响应报文 响应文档响应文档 HTTP 请求报文请求报文 请求文档请求文档4. 万维网的工作过程html文件html文件HTTP协议透明访问所链接的信息InternetInternetWWW服务器WWW服务器其他信息资源WWW客户机万维网的工作过程6. IE浏览器的功能和使用查找、启动与终止链接 通过按钮与菜单项来链接 历史（history）与书签（bookmark）的使用 自由设定屏幕窗口 选择起始页 改变式样、字体与色彩 查看内嵌图像与外部图像 保存与打印主页7.3.2 电子邮件服务 电子邮件系统不但可以传输各种格式的文本信息，还可以传输图像、声音、视频等多种信息 邮件服务器系统的核心是邮件服务器 负责接收用户送来的邮件，根据收件人地址发送邮件到对方的邮件服务器中 负责接收由其他邮件服务器发来的邮件，并根据收件人地址分发到相应的电子邮箱中。电子邮件动态演示：1. 电子邮件服务的功能和协议 电子邮件应用程序基本服务功能： 创建与发送电子邮件； 接收、阅读与管理电子邮件； 账号、邮箱与通信簿管理。电子邮件协议： 简单邮件传输协议SMTP：向邮件服务器发