计算机网络基础知识及应用04课件

1、第4章计算机网络基础知识及应用本章要点：计算机网络基础1计算机局域网Internet基础网页设计基础234当今世界，计算机网络无处不在，给我们的学习、生活、工作带来了翻天覆地的变化。不论你是身处校园内还是校园外都可以方便的接入计算机网络，畅游于Internet之中，获取信息、娱乐休闲、聊天通信计算机网络由计算机和通信网络两部分组成，计算机是通信网络的终端或信源。通信网络为计算机之间的数据传输和交换提供了必要的手段；同时，计算机技术不断地渗透到通信技术中，又提高了通信网络的性能。正是这两者的紧密结合，促进了计算机网络的发展和繁荣，并对人类社会的发展和进步产生了巨大的影响。4.1 计算机网络基础1

2、946年世界上第一台电子计算机ENIAC诞生，给人类社会带来了一次前所为有的创新。随后，微型计算机的出现，使得计算机从实验室和少数高科技人员中的手中，飞入了“寻常百姓家”，使学校、政府、企业等单位甚至是普通的个人感受到了计算机为生活带来的巨大改变。但是，以前很长一段时间，绝大多数微型机算计都是以单机的形式存在，没有网络的互联，尽管单机为人们的学习、生活、工作带来了很大的改变，但是计算机处理数据、事务的更大优势并没有能够完全体现。一些有远见的计算机工程师预见计算机如果能够联合在一起工作，联网的计算机将能提供单机所无法带来的更为强大的功能和收益。其中关于计算机网络互联最重要的思想之一是由Bob M

3、etcalfe 于1976年提出的，他设计的计算机之间互联传输数据的思想如图4-1所示，他 称之为 Ethernet， 也就是现在所说的 以太网，这便是后 来计算机网络甚至 是 Internet 的关键 理论。图4-1 Bob Metcalfe的网络示意图4.1.1 计算机网络的优点和面临的挑战如今，已经深具影响力的计算机网络，展现在人们面前的不仅仅是它强大的科学计算功能，对于我们，更多的体现在它可以为我们方便的共享各种资源，软件共享、硬件共享、数据共享等等。计算机网络为我们提供了以下优点： 硬件共享节约成本 例如，我们可以为办公室只购买一台价格昂贵的彩色激光打印机，将其连入办公室的网络，这样

4、，办公室的任何成员都可以用自己的计算机通过网络来使用它，打印出自己所需的彩色图片，而不用给每个需要打印彩色图片的人员都购买一台价格昂贵的彩色激光打印机连接在他自己使用的计算机上。 不仅仅如此，网络还允许我们整个办公室的所有计算机通过网络设备共享一个Internet连接，共享使用扫描仪、照片打印机、绘图仪等。 软件共享节约成本 从技术上来讲，可以只购买一套单机版的软件，为实验室每台计算机都安装上它，并且使用它，但是，很明显这是不合法的，因为，单机版软件往往申明了单用户使用许可协议，它是不允许装在多台计算机上使用的。这样，软件的网络版就出现了，在一个拥有多台计算机的实验室中，安装网络版的软件所需的

5、成本要大大低于为每台计算机单独购买安装单机版软件的成本。 文件共享简单可行 以往，我们为了将一台计算机上的文件拷贝到另一台计算机上，往往需要借助软盘、闪盘等其他的可移动存储设备，操作起来比较繁琐，而如果我们将计算机互联成网，则互相信任的计算机间，可以方便、自由、快速的传输各种文件。 网络互联可以使工作跨越地域和时间 借助一些软件，可以将一个公司不同地域的工作人员联合起来，召开网络视频会议；也可以让不同时差的工作人员通过计算机网络（例如使用电子邮件）共享操作同一个文档。以上我们说的都是计算机网络的优点，那么计算机网络有什么不足的地方？它面临着怎样的挑战？计算机网络最大的缺点就在于，它可能会被未经

6、授权的用户入侵。对于单机来讲，如果想删除或损坏它的数据，往往只能通过用户使用了含有病毒的光盘或软盘等造成计算机感染病毒这种方法，而对于网络上的计算机来讲，它们面临的攻击却是有多种途径的。通过未经授权的工作站（工作站本章含义：一台已经连入本地网络的微型计算机），入侵者可以通过一些技术手段访问到存储在服务器或其他工作站上的数据。对于接入 Internet的计算机局域网络，则面临着来自其他地区甚至其他国家的远程计算机带来的攻击。 计算机网络比单机更容易受到网络恶意代码的攻击，在网络中极易传播的蠕虫病毒、特洛伊木马以及混合的病毒代码，都给网络带来了威胁。但是，绝大多数的人还是认为网络带来的利益要远远超

7、过网络的缺点，并且相信，只要通过一些保护安全的技术手段，例如安装防病毒软件、网络防火墙等，是可以保护计算机网络的安全的。4.1.2 计算机网络的定义计算机网络的精确定义并没有统一，一般认为：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连接起来，以功能完善的网络软件实现网络的资源共享和信息传递的系统。计算机网络主要包括以下三部分： 主机为用户提供服务。 通信子网提供数据传输和交换功能。 通信协议根据事先约定好的和必须遵守的规则，保证通信顺利的进行。计算机网路要实现的主要目标是资源共享，资源包括计算机硬件（如打印机等）、软件和数据。4.1.3 计算机网络的分类在过去，计算

8、机工程师们为了追求网络数据传输的速度、更高的效率，以及更高的安全性能等，提出了大量不同的计算机网络互联技术，并付诸了实施，产生了多种不同的网络类别。今天，网络互联的技术已经越来越标准化了，不同的网络技术差异在减少，但是对于不同的应用来讲，保留不同的网络类别仍然是必须的。我们可以按不同的方式对计算机网络进行分类，例如：学校实验室的计算机网络你可以说它是局域网，也可以说它是以太网，也可以说它是由双绞线而联成的网络等，分类方式不同而已。表4.1列出了几种不同的分类方式以及分类的结果。表4.1 计算机网络的分类地理范围按照联网计算机的距离和覆盖的地域范围WAN、MAN、LAN拓扑结构网络互联设备之间的

9、结构关系Star、Bus、Ring、Mesh、Tree组织方式网络互联设备如何连接工作Client/Server、Peer-to-Peer传输介质互联设备传输数据和信号所采用的介质双绞线、同轴电缆、光纤、无线射频、微波、红外线、电话线、电力线带宽网络传输数据的速度能力宽带、窄带1.按地理范围分类 按照联网的计算机之间的距离和覆盖范围来分类是应用最广的一种分类方式。对于一个只有几台计算机的网络来讲，我们只需要用一些简单而又基本的设备就可以将它们互联成网。但是当网络覆盖的范围越来越大时，我们就需要考虑使用更多的网络互联器材以及一些特殊的多样化的设备来推进数据的远距离传输，满足各种不同的需求。按照地

10、理范围分类，网络一般可分为以下三种类型。 局域网（LAN，local area network） 局域网用于将有限范围内的各种计算机和外部设备等互联成网。其作用范围通常为几米到十几千米，提供高数据传输速率。局域网连接可以采用多种技术手段，如有线或无线连接方式。公司的办公室或学校的计算机实验室常常采用这种方式。广域网（WAN，wide area network） 广域网的作用范围一般为几十千米到几千千米，可以跨省、跨国或跨洲。可以实现计算机更广阔范围上的互联，实现世界级范围内的信息数据共享。我们所熟悉的Internet就是广域网的典型应用。城域网（MAN，metropolitan area ne

11、twork） 城域网的作用范围介于LAN和WAN之间，可以认为是一种大型的局域网（LAN），通常使用与局域网相似的技术，它可以覆盖一个城市的范围，并且城域网有可能连接当地的有线电视网络，提供更丰富的数据信息资源。2.按拓扑结构分类 任何一个连接在网络上的设备都称作节点，一个网络的节点往往代表以下设备： 服务器（Server）：一台用来存储数据或提供网络服务的计算机。 工作站（Workstation）：一台已经连入本地网络的计算机。 网络外设（Networked peripheral）：打印机、扫描仪等连入本地网络的设备。 网络设备（Networked device）：一种用来广播网络数据、传输

12、电子信号或路由数据到它的目的地的电子设备。 计算机网络拓扑结构是通过网络中节点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。简单的说网络拓扑就是网络中计算机、缆线以及其他组件的物理布局。按照网络拓扑结构，一般分为星状、总线、环状、网状和树状5种。 星状拓扑（Star）星状拓扑中的所有设备都与中心节点相连，如图 4-2 所示。中心节点提供数据交换功能，中心节点可以是一台服务器，但更多时候是一个叫做集线器（Hub）的网络设备，它的作用是在各节点之间广播传输数据；中心节点也常采用交换机（Repeater），交换机的特点是允许多对接点同时传输数据，从而提供比Hub更大的数据传

13、输带宽。图4-2 星状结构星状拓扑的优点是：易于管理、维护，安全，其中的一个节点发生了故障，不会影响网络的运行。缺点是：中心节点必须具有很高的可靠性，因为中心节点一旦发生故障，整个网络就会瘫痪。总线拓扑中的所有设备都直接连接到一条数据传输主干线缆上，如图4-3所示。在主干线缆的两端以特殊的设备终结器（Terminator）结束。Bob Metcalfe在1976年提出的网络思想就是这种总线网络理念。总线拓扑（Bus）图4-3 总线结构总线拓扑的优点是：费用低，设备接入网络灵活，某个节点发生故障不影响其他用户。缺点是：由于所有数据交互通过总线，故一次仅能有一个用户发送数据，其他用户必须等待得到发

14、送权，才能发送数据。总线拓扑常常应用在较少的设备需要互连时，当互连设备较多时，将会导致整个网络运行缓慢，并且，一旦主干线缆发生故障，那么整个网络将会瘫痪。环状拓扑中所有设备通过链路连接成环，如图4-4所示。环状拓扑中传送的数据信号始终按一个方向一个节点一个节点的向下传输，每台计算机都是一个中继器，把信号放大并传输给下一台计算机。但是由于信号通过每一台计算机，所以任何一台计算机出现故障都会影响整个网络，从而导致网络瘫痪。环状拓扑（Ring）图4-4 环状结构 网状拓扑中的节点通过若干条路径与其他节点相连，数据从一个节点传输到另外一个节点往往有多条路径可以选择，如图4-5所示。这种冗余的数据传输路

15、线，使得网状拓扑非常可靠，即使其中的几条数据链路发生了故障，那么数据仍然可以通过其他的路线传输到它的目的节点。Internet的最初网络的互连规划就是建立在网状拓扑概念之上。网状拓扑（Mesh）图4-5 网状结构 树状拓扑是星状拓扑和总线拓扑的混合体，如图 4-6 所示。若干个星状网络连接在总线网络的总线上，这种网络拓扑的功能弹性很大，同时具有了总线网络和星状网络的优点，可以方便的将一个个星状网络通过总线连接在一起工作。如今，大部分的校园网或商业网都是应用这种网络拓扑结构。树状拓扑（Tree）图4-6 树状拓扑 上面的介绍的网络结构可以彼此互联成为更大的网络么？当然可以。两个类似的网络可以经由

16、网桥（Bridge）实现互连，网桥的功能是转发两个网络之间的数据，而不管传输的数据格式。如果需要把两个网络拓扑和技术不同的网络实现互联，我们往往需要使用网关（Gateway），网关是把两个不同的网络实现互联，并转换两个不同的网络之间的数据格式的网络设备或软件的统称。网关可以完全通过软件来实现，也可以完全通过硬件来实现，当然，也可以是两者的组合。网关的实现通常是使用一种叫做路由器（Router）的网络设备。路由器是一种用来连接两个或者多个网络的电子设备。例如：一个单位内部的局域网（LAN）可以使用路由器连接到Internet广域网（WAN）。在这里，路由器作为局域网和广域网的接入点，起到了网关的

17、功能，通过它可以交互局域网和广域网之间的数据，实现不同类型的网络互联功能。路由器将它接收到的数据转换并分发到局域网中的相应设备上，它也将局域网中设备需传出的数据发送到其他网络中去。如图4-7所示，路由器通常用来连接局域网和广域网。路由器将局域网发送给其他网络的数据送出（白色信封），并保留不需发送到外部的数据（灰色信封），使其在局域网内部流通。路由器局域网内部发送的数据发往局域网外部的数据图4-7 路由器工作原理图3.按组织方式分类 按组织方式分类可以分为：客户机/服务器模式 和对等网模式两种。客户机/服务器模式（Client/Server） 客户机/服务器模式网络包含了一台或多台安装了服务器软

18、件的计算机，以及连接到服务器上的安装了客户端软件的一台或多台计算机。服务器为网络的中心，承担着提供整个网络数据存储和转发的功能。网络数据库、网络在线游戏等都是客户机/服务器模式网络的典型应用。 对等网模式（Peer-to-Peer，也常常称作P2P） 对等网模式的网络，将网络中的所有互联设备等同对待，所以，这些网络设备都可以独自存储数据，直接传输数据而不需要中心服务器的参与。P2P技术是网络文件共享服务的基础，例如互联网上著名的P2P软件BT下载，以及微软的Windows对等网络等都是以此模式为理论依据的。图4-8是客户机/服务器模式和对等网模式的比较图。图4-8 Client/Server与

19、Peer-to-Peer的对比4.按传输介质分类网络中常见的传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤、无线射频、微波、红外线、电话线、电力线等。 双绞线 双绞线是一种应用广泛、价格低廉的网络线缆。它的内部包含 4 对铜线，每对铜线相互绝缘并被绞合在一起，所以其得名双绞线。双绞线可以分为屏蔽双绞线（STP: Shielded Twisted Pair） 和非屏蔽双绞线（UTP: Unshilded Twisted Pair） 两大类，我们通常用的都是 非屏蔽双绞线（如图4-9）。 双绞线现在正被广泛的应用 于局域网中。 图4-9 非屏蔽双绞线的结构 国际电气工业协会（EIA）为非屏蔽双绞线电缆定义了多种

20、不同的质量类别。计算机网络中最常用的是第3、5、6类等。其类别定义如下：第3类:此类别是指目前在 ANSI和EIA/TIA-568 标准中指定的电缆。其传输带宽 为20MHz，用于语音和数据的最高传输速率为10Mb/s，可用于IEEE802.5令牌环网、IEEE802.3 10Base-T以太网和100Base-T4快速以太网。第5类：传输带宽最高位100MHz，用于语音和数据的传输最高传输速率为155Mb/s。可用于IEEE802.3z 100Base-T快速以太网。第6类：传输带宽最高为250MHz，主要用于100Base-T和1000Base-T以太网中，特别在千兆以太网中传输距离可达1

21、00m。使用双绞线组网，双绞线和其他网络设备（例如网卡）连接必须是RJ45接头（也叫水晶头）。下图是RJ45接头，左图为示意图，右图为实物图。 双绞线（10BASE-T）以太网技术规范可归结为 5-4-3-2-1规则:允许5个网段，每网段最大长度100米在同一信道上允许连接4个中继器或集线器在其中的三个网段上可以增加节点在另外两个网段上，除做中继器链路外，不能接任何节点上述将组建一个大型的冲突域，最大站点数1024，网络直径达2500米 上述规则只是一个粗略的设计指南，实际的数据因厂家不同而异。利用双绞线组网，可以获得良好的稳定性，在实际应用中越来越多。尤其是近年来，快速以太网的发展，利用双绞

22、线组建不须再增加其它设备，因此被业界人士看好。 同轴电缆 同轴电缆可分为两类：粗缆和细缆，这种电缆在实际应用中很广，比如有线电视网，就是使用同轴电缆。不论是粗缆还是细缆，其中央都是一根铜线，外面包有绝缘层。同轴电缆由内部导体环绕绝缘层以及绝缘层外的金属屏蔽网和最外层的护套组成，如图4-10所示。这种结构的金属屏蔽网可防止中心导体向外辐射电磁场，也可用来防止外界电磁场干扰中心导体的信号。图4-10 同轴电缆的结构 细缆连接设备及技术参数 采用细缆组网，除需要电缆外，还需要BNC头、型头及终端匹配器等；同轴电缆组网的网卡必须带有细缆连接接口（通常在网卡上标有BNC字样）。 5-4-3-2-1规则:

23、 下面是细缆组网的技术参数：最大的干线段长度；185米最大网络干线电缆长度：925米每条干线段支持的最大结点数：30BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米 粗缆连接设备及技术参数 粗缆连接设备包括转换器、DIX连接器及电缆、N系列插头、N系列匹配器，如下图。使用粗缆组网，网卡必须有DIX接口（一般标有DIX字样）。 下面是采用粗缆组网的技术参数：最大的干线长度：500米最大网络干线电缆长度：2500米每条干线段支持的最大结点数：100收发器之间的最小距离：2.5米收发器电缆的最大长度：50米BNC、T型连接器之间的最小距离：0.5米在早期的局域网络中经常采用同轴电缆作为传输介质。同轴电缆适

24、用于总线网络拓扑结构。在现代网络中，同轴电缆构成的网络已逐步被由非屏蔽双绞线或光纤构成的网络所淘汰。 光纤 光纤是一束极细的玻璃纤维的组合体。每一根玻璃纤维都称为一条光纤，它要比人们的头发丝还要细很多。由于玻璃纤维及其脆弱，因此，每一根光纤都有外罩保护，最后用一个极有韧性的外壳将若干光纤封装，就成了我们看到的光纤线缆，如图4-11所示。图4-11 光纤线缆 光纤不同于双绞线和同轴电缆将数据转换为电信号传输，而是将数据转换为光信号在其内部传输，从而拥有了强大的数据传输能力。目前光纤的数据传输速率可达2.4Gbps，传输距离可达上百千米。Internet的主干网络就是采用光纤线缆搭建而成，并且，光

25、纤也越来越多地应用于商业网络和校园网络之中。 基于光缆的网络，国际标准化组织ISO制定了许多规范，具体如下：10BASE-FL10BASE-FB10BASE-FP 其中10BASE-FL是使用最广泛的数据格式，下面是其组网规则：最大段长： 2000M每段最大节点（NODE）数：2每网络最大节点（NODE）数： 1024每链的最大HUB数：4 除以上有线线缆外，我们还可以使用USB线缆、电话线、平行线缆甚至是电力线缆来传输数据。 无线传输介质 常用的无线传输介质主要有微波、红外线、无线电、激光和卫星等。 无线网络的特点是传输数据受地理位置的限制较小、使用方便，其不足之处是容易受到障碍物和天气的影

26、响。 无线介质和无线传输技术是计算机网络的重要发展方向之一。 无线电的频率范围在10KHz-16KHz之间。在电磁频谱里，属于对频。使用无线电的时候，需要考虑的一个重要问题是电磁波频率的范围（频谱）是相当有限的。其中大部分都已被电视、广播以及重要的政府和军队系统占用。因此，只有很少一部分留给网络电脑使用，而且这些频率也大部分都由国内无线电管理委员会（无委会）统一管制。要使用一个受管制的频率必须向无委会申请许可证，这在一定程度上会相当不便。如果设备使用的是未经管制的频率，则功率必须在1W以下，这种管制目的是限制设备的作用范围，从而限制对其它信号的干扰。用网络术语来说，这相当于限制了未管制无线电的

27、通信带宽。下面这些频率是未受管制的：902 925MHz2.4GHz(全球通用)5.72 5.85 GHz 无线电波可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方。针对无线电链路连接的网络，现在已有相当坚实的工业基础，在业界也得到迅速发展。5. 按带宽分类计算机网络传输数据的速度越快越好。带宽说的正是网络信道传输数据的能力。按带宽分类可以将网络分为：宽带网络和窄带网络。这就好像 6车道的高速公路的运输能力要远远高于 2车道的普通公路一样。宽带网络可以比窄带网络更快的传输数据。我们家庭使用的ADSL或者有线电视网络一般来讲都是宽带网络，它们拥有高速传输数据的能力；而电话拨号网络往往是是窄带的

28、，它的传输速率一般很低。4.1.4 计算机网络通信协议1946年，久负盛名的贝尔实验室的工程师Claude Shannon（香农），发表了一篇影响至今的文章，文中描述了数据传输系统模型，如图4-12所示。图4-12 香农的数据通信系统模型在香农的模型中，数据源（例如工作站）产生的数据被编码，经由通信信道传输至它的目的地（例如其他工作站、服务器、网络打印机等），当数据传输到目的地后，其被解码还原。数据在传输过程中，可能会被一些不可预测的冲突（也称之为“噪声”）所破坏，导致到达目的地后的数据发生了错误而无法使用。计算机网络使用协议来对数据编码、解码，引导数据向目的地传输，并消减传输中受到的“噪声”

29、干扰。那么究竟什么是网络通信协议，网络通信协议的功能是什么，网络通信协议如何工作呢？1.计算机网络通信概念 计算机网络通信协议，是为了保证数据从一个网络节点正确高效地传输到另外一个网络节点的一组规则的集合。计算机网络通信协议中最为重要、最有影响力的协议就是TCP/IP协议，它的流行源于它是Internet数据通信公认的标准协议。表4.2列出了常见的网络通信协议。 表4.2 常见网络通信协议网络通信协议主要用途TCP/IPInternetNetBIOS/NetBEUI微软Windows网络Apple Talk苹果Macintosh网络IPX/SPXNovell网络网络通信协议主要由3方面组成：

30、语法：数据和控制信息的结构或格式（即：“怎么说”） 语义：控制信息的含义，需要做出的动作及响应（即：“说什么”） 语序：规定了各种操作的执行顺序（即：“什么时候说”）2.计算机网络通信协议的主要任务 网络通信协议的任务是负责完成网络中的数据传输，主要包括以下几方面内容： 将需传送数据分割为小的数据包（Packet）。 将数据传送目的地地址附加于数据包上。 传输数据包。 控制传输中的数据包流向。 检测传输中的错误。 确认数据已经接收。那么，什么是数据包(Packet)？为什么要使用数据包呢？当我们通过网络传输一个文件，或发送电子邮件时，我们可能会认为，它们被作为一个整体发送到了目的地，而事实上，

31、情况却不是这样。在网络传输文件之前，首先是把它们切割为一个个小的数据块并附加上一些其他信息，然后送到网络上传输，这些小的数据块就被称为数据包。每个数据包都包含了数据源的地址、目的地的地址、一个顺序号、和一些数据。当这些数据包到达目的地以后，通过携带的顺序号它们被重新组合为原始的数据文件，从而完成了整个文件的传输，如图4-13所示。 图4-13 数据的传输过程为何不一次发送整个文件呢？我们来举一个例子：对于生活中的电话网络来讲，当两个人彼此通话时，那么它们之间就建立了电路的连接，此时，这个连接就归通话两人所独用，其他人再无法接入进来。这就像我们要在两个网络设备之间一次传输整个文件一样，它们之间的

32、线路将被此次传输所独占，其他传输必须等待此次传输完成以后才可以进行。很明显，将需传输的文件分成大小相等的若干个数据包，再将这些数据包通过不同路径单独发送、路由至目的地的方法更好。 如图4-14所示，不同的文件被分为小的数据包后传输，它们可以共享一个通信线路（通信信道），网络设备按照“先来先处理”的原则对待它们。如果一个文件的一些数据包在传输过程中发生了丢失现象，那么系统无需等待它们，而是继续处理来自于其他文件的数据包。图4-14 数据包共享通信信道3.OSI和TCP/IP协议 下面，我们介绍两种比较典型的协议模型：OSI 和TCP/IP。 OSI模型在最早的计算机网络通信中，并没有统一的网络通

33、信标准或协议，往往是各计算机硬件软件厂商各自为战，制定或定义自己的网络协议或体系结构，从而导致了不同厂商的计算机很难实现网络互联和通信。为了改变这种情况，1976年国际标准化组织ISO（International Standards Organization）发布了一系列标准，提出了一个连接不同设备的网络体系结构。1964年，ISO公布了一个修订版本，称之为开放式系统互联参考模型的OSI模型（open system interconnection reference model）。该模型用于指导网络互联，OSI描述了网络硬件和软件如何以层的方式协同工作，使得网络通信成为可能。所以，生产厂商只要

34、按照OSI模型的标准设计生产自己的产品，就可以与满足同样标准的其他厂商的产品进行数据通信。OSI模型是第一个在世界范围内被广泛接受的网络体系结构。 OSI模型分为7层，如图4-15所示。各层的作用为：应用层（Application Layer）：OSI的 最高层，为用户提供服务，直接面向最 终用户，如电子邮件、文件传输、远程 登录等。表示层（Presentation Layer）：负责 处理不同的数据表示上的差异及其相互 转换，即协议转换、数据翻译、数据加 密、数据压缩等。会话层（Session Layer）：在不同计算 机的两个应用程序进程之间建立、维持 和结束确定的通信连接。应用程序进程

35、是指如电子邮件、文件传输等一次独立 的程序执行。图4-15 OSI 7层模型传输层（Transport Layer）：负责对传输数据（报文）的分段和重组，即，将上一层会话层需要传输的数据拆分为适合网络传输的数据段（数据分组、报文分组），并传输给下一层网络层；或将下一层网络层提供的数据段（数据分组、报文分组）重组为会话层可理解的数据格式，并传输给上一层会话层。本层对上一层屏蔽底层网络传输的网络细节。网络层（Network Layer）：处理数据传输的网络地址信息，进行报文寻址。包括处理输出数据（报文）分组的地址并决定从发送方计算机到接收方计算机的路径选择（路由），和解释（解码）输入数据（报文）分

36、组的地址。数据链路层（Data Link Layer）：完成对数据报文的最后封装，形成在网络上传输的数据单位帧（数据包）。网卡工作在这一层。物理层（Physical Layer）：负责每一位数据的正确传输，保证数据通过物理介质传送和接受二进制数据位流。OSI传输数据的模型图如图4-16所示。在网络上传输的数据（报文）是在应用层开始创建的，然后向下依次穿过各层。每一层都会将与该层相关的信息加到数据中（称为头部）。在接收方,报文按相反顺序传递，每一段信息会被相应层处理掉。当报文到达应用层时，地址信息（头部）已经被去掉，只剩下原始数据，接收方就可以处理了。图4-16 OSI 7层模型数据传输 TCP

37、/IP协议OSI所定义的网络体系结构从理论上来讲比较完整，是国际公认的标准，但是由于它实现起来过于复杂，运行效率很低，而且制定周期太长，导致事实上世界上几乎没有哪个厂家生产出完全符合OSI标准的商用产品。20世纪90年代初期，Internet已在世界范围得到了迅速的普及和广泛的支持与应用。而Internet所采用的体系结构结构是TCP/IP参考模型，这使得TCP/IP成为事实上的工业标准。TCP/IP体系结构将网络划分为5个层次，比OSI少了表示层和会话层，同时它对于数据链路层和物理层没有做强制规定，其原因在于它的设计目标之一就是要做到与具体物理网络无关。图4-17是TCP/IP和OSI的对比

38、图。图4-17 TCP/IP和OSI对比TCP/IP体系结构所定义的5个层次如下所述：应用层：TCP/IP的最高层，对应于OSI的最高三层，包括了很多面向应用的协议，如超文本传输协议（HTTP）、简单邮件传输协议（SMTP）、文件传输协议（FTP）等。传输层：对应于OSI的传输层，它主要包含了三个协议，面向连接的传输控制协议（TCP）、无连接的用户数据报协议（UDP）和互连网控制消息协议（ICMP）。面向连接的意思就是在正式通信前必须要与对方建立起连接。比如你给别人打电话，必须等线路接通了、对方拿起话筒才能相互通话。无连接的意思就是在正式通信前不必与对方先建立连接，不管对方状态如何就直接发送。

39、这与现在手机短消息非常相似，你在发短信的时候，只需要输入对方手机号发送就可以了，具体对方能否收到，自己并不十分清楚。面向连接的TCP协议和无连接的UDP协议在不同的应用程序中有着不同的用途。TCP要求提供可靠的面向连接的服务，自然会增加许多网络传输上的开销，因此它适用于可靠性要求很高，但是实时性要求不高的应用，如文件传输，电子邮件等；虽然UDP不提供可靠的数据传输，但是由于其不需要建立连接，故而简单、灵活，在某些情况下是一种及其有效的的工作方式，如视频会议等。 网络层：对应于OSI模型的网络层，该层最主要的协议就是IP协议（Internet Protocol）。 网络接口层：该层中使用的协议为

40、各通信子网本身固有的协议。TCP/IP模型的传输数据封装方式和OSI传输数据的方式类似，发送数据时，每一层都会加上自己的头部，接收到数据时，再逐层展开，在此就不再赘述了。网络操作系统是支持网络操作的计算机软件系统，网络操作系统常常分为客户端网络操作系统和服务器网络操作系统。常见客户端网络操作系统： Windows 98 Windows 2000 Professional Windows XP Apple Mac OS常见服务器网络操作系统： Windows 2000 (Advanced) Server Windows 2003 (Advanced) Server Unix/Linux Nove

41、ll Netware Apple Mac OS X Server4.1.5 常见网络操作系统本章要点：计算机网络基础1计算机局域网Internet基础网页设计基础2344.2 计算机局域网局域网是计算机网络的一种，它既具有一般计算机网络的特点，又有自己的特征。局域网是在一个较小的范围（一个办公室、一个单位）内利用通信线路将众多计算机和外部设备连接起来，达到资源共享和数据通信的网络。局域网的研究始于20世纪70年代，包括令牌环网、FDDI网、以太网（Ethernet）等多种类型。4.2.1 局域网概述 1.局域网的特点 较小的地域范围，仅用于办公室、机关、工厂、学校等内部网络，其范围没有严格的定

42、义，一般认为距离在2.5千米以内。 高传输速率，低误码率。局域网传输速率一般介于10Mbps到100Mbps，现在1000Mbps的局域网也以得到广泛应用。如此高的速率而已误码率仅在10-6到10-11之间。 局域网一般为一个单位所有，由单位或部门内部控制和管理。局域网采用双绞线、光纤等建立单位内部专用线路。 2.局域网的关键技术决定局域网特征得主要技术为连接各种设备的网络拓扑结构、数据传输介质和介质访问控制方法。 拓扑结构：局域网具有最典型的几种拓扑结构，星状、总线和环状拓扑结构。 传输介质：局域网主要传输介质为双绞线、光纤和无线介质。其中，双绞线由于较高的性价比，得到了广泛应用；光纤主要用

43、于局域网中的主干网络线路；而某些不便于布线的场所，无线网络得到了应用。 介质访问控制协议：介质访问控制协议指多个站点共享同一介质时，如何将带宽合理的分配给各站点的方法。4.2.2 局域网组网技术局域网技术底层传输协议（物理层和链路层）的标准化是由电气和电子工程师协会（IEEE、Institute of Electrical and Electronics Engineers）完成的。IEEE制定了局域网规范文件IEEE602局域网标准方案。 1.令牌环网（Token Ring ）令牌环网络，采用IEEE602.5标准定义而成。这种网络为一环状网络，传输数据时，使用一个叫做“令牌”（Token）

44、的电子信号，控制数据在网络中的传输。当“令牌”可用时，网络中需要发送数据的设备将数据附加于“令牌”之上，传输至目的设备，传输完成，“令牌”再次回到发送数据的设备，报告传输完成， “令牌”状态再次 变为 可用，如图4-18所示。图4-18 令牌环网 最初的令牌环网数据的传输速率为4Mbps，在1969年速度提升到了16Mbps。令牌环网是一直IBM公司倡导的一项网络组网技术，但是随着人们对于网络速度的要求越来越高，并且其他网络技术在满足高速的同时，价格越来越低，大约到1999年，令牌环网逐步退出了历史的舞台。2.FDDI（Fiber Distributed Data Interconnect,

45、光纤分布式数据接口）FDDI借助光纤，可以提供100Mbps的传输速度。它采用IEEE602.6标准建立网络。FDDI支持500个网络设备接入，大大扩展了网络的容量。它采用了双线路环形网络，当一条线路出现故障，第二条线路仍然可以保证数据的正确传输。它和令牌环网一样，采用“令牌”来控制数据的传输。并且，在FDDI网络上可以直接连接服务器、路由器等设备，但是，工作站不再直接连接到FDDI网络上，而是通过双绞线等方式先行连接到路由器上，经由路由器连接到FDDI网络，如图4-19所示。FDDI曾经是风靡一时的组网技术，但是随着其他类型网络网速的进一步加快，到1999年，FDDI也逐渐失去了自己原有的阵

46、地。图4-19 FDDI 3.以太网1976年Bob Metcalfe提出的以太网概念，自1960年开始出现在商业用途上。如今，以太网是世界上应用最广泛、发展最成熟的一种局域网络。以太网的标准化程度非常高，并且造价低廉，得到了计算机界的广泛支持。以太网采用IEEE 602.3标准，因此以太网也称为802.3局域网。以太网采用广播（broadcast）数据包的方式传输数据。发送数据的设备会将数据包广播通知整个网络上的所有设备，但是只有目的设备会接收它，从而完成数据的传输，如图4-20所示。图4-20 以太网广播传输数据以太网几个术语介绍：以太网根据不同的媒体可分为：10BASE-2、10BASE

47、-5、10BASE-T及10BASE-FL。10Base2以太网是采用细同轴电缆组网，最大的网段长度是200m，每网段节点数是30，它是相对最便宜的系统； 10Base5以太网 是采用粗同轴电缆，最大网段长度为500m，每网段节点数是100，它适合用于主干网；10Base-T以太网是采用双绞线，最大网段长度为100m，每网段节点数是1024，它的特点是易于维护；10Base-F以太网采用光纤连接，最大网段长度是2000m，每网段节点数为1024，此类网络最适于在楼间使用。交换以太网:其支持的协议仍然是IEEE802.3/以太网，但提供多个单独的 10Mbps端口。它与原来IEEE802.3/以

48、太网完全兼容，并且克服了共享10Mbps带来的网络效率下降。100BASE-T快速以太网:与10BASE-T的区别在于将网络的速率提高了十倍，即100M。采用了FDDI的PMD协议，但价格比FDDI便宜。100BASE-T的标准由IEEE802.3制定。与10BASE-T采用相同的媒体访问技术、类似的步线规则和相同的引出线，易于与10BASE-T集成。每个网段只允许两个中继器，最大网络跨度为210米。 4.2.3 局域网中常用的网络连接设备 1.网络适配器 网络适配器也叫做网络接口卡NIC(Network Interface Card)，通常被做成插件的形式插入计算机的一个扩展槽中，故也被称作

49、网卡。计算机通过网络适配器与网络相连。 2.传输介质 常见局域网传输介质为同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质。 3.网络互连设备 网络互连是网络领域中的一项重要技术，局域网中的网络互连是指将多个计算机或外部设备通过一定的网络设备相互连接构成一个网络。常用的局域网互连设备主要有集线器、交换机和路由器等设备。 集线器集线器(Hub) 又称集中器，是多口中继器。把它作为一个中心节点，可用它连接多条传输媒体。其优点是当某条传输媒体发生故障时，不会影响到其它的节点。 交换机交换机是一种网络互连设备，它将传统的网络“共享”传输介质技术改变为交换式的“独占”传输介质技术，提高了网络的带宽。集线器和交换机的重要

50、区别就在于：集线器是共享线路带宽；交换机独占线路带宽。 路由器路由器用来将不同类型的网络互联，它兼有网桥和网关的功能，并且能够实现数据的路由选择。路由器的一个作用是连通不同的网络，另一个作用是选择信息传送的线路。选择通畅快捷的近路，能大大提高通信速度，减轻网络系统通信负荷，节约网络系统资源，提高网络系统畅通率，从而让网络系统发挥出更大的效益来。本章要点：计算机网络基础1计算机局域网Internet基础网页设计基础2344.3 Internet基础Internet对于大多数人来讲一点儿都不陌生，浏览网页、网上购物、收发电子邮件、在线聊天等等，这已经成为许多人每天生活的一部分，即使没有使用过Int

51、ernet的人，也从报纸、杂志、电视上的介绍，对Internet有一些了解。Internet是一个全球性的巨大的计算机网络体系，把全球数以万计的计算机网络，数以亿计的主机连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供信息服务。Internet是如何走进我们的生活的呢？4.3.1 Internet的形成与发展Internet起源于20世纪50年代的“苏美军事争霸”。1957年，苏联成功发射世界上第一颗人造地球卫星，为了回应此事件，美国政府决定加强自己的科学和技术实力。其中的一个结果就是成立了“（美国国防部）高级研究计划署”（Advanced Research Projects Agency，A

52、RPA）。美国国防部高级研究计划署展开一项工作旨在帮助美国的科学家能够更方便的通信交流和共享重要资源，在1969年建立了ARPANET。这个网络把加利福尼亚大学洛杉矶分校、加利福尼亚大学圣芭芭拉分校、斯坦福大学，以及位于盐湖城的犹它州州立大学的计算机主机联接起来，位于各个结点的大型计算机采用分组交换技术，通过专门的通讯交换机（IMP）和专门的通讯线路相互联接。这便是Internet最早的雏形。1965年，美国国家科学基金会（National Science Foundation、NSF）借助APRANET技术建立了和其类似，但是范围更大的网络，这个网络不仅仅连接了几个大学的一些计算机主机，它还

53、连接了更大范围、更多的计算机网络节点，包括各个节点上的局域网。这个网络被称之为“internetwork”或“internet”（注意首字母为小写字母i），当这个网络越来越大，扩展到整个世界时，它便是我们今天所说的“Internet”（注意首字母为大写字母I）了。4.3.2 中国Internet简介Internet在中国，也经历了一个从无到有，再到融入人们生活的过程。1967年9月，中国学术网（CANET）在北京计算机应用技术研究所内正式建成中国第一个国际互联网电子邮件节点，并于9月14日发出了中国第一封电子邮件：Across the Great Wall we can reach every

54、 corner in the world.(越过长城，走向世界) ，揭开了中国人使用互联网的序幕。1994年5月19日中国科学院高能物理研究所，通过卫星线路连接到美国的Internet主干网上，实现了与Internet的全功能连接，标志着Internet延伸到中国。从此Internet在中国开始飞速发展。截至2005年6月30日，我国上网用户总数突破1亿，达到1.03亿人；我国互联网直接连接美国、俄罗斯、法国、英国、德国、日本、韩国、新加坡、马来西亚等国家，国际出口带宽总量达到 62617 M。目前，我国提供互联网接入服务的运营商主要有： 中国公用计算机互联网ChinaNET； 中国教育和科研

55、网CERNET； 中国科学技术网CSTNET； 中国金桥信息网ChinaGBN； 中国网络通信集团 CHINA169； 中国国际经济贸易互联网 CIETNET； 中国联通互联网 UNINET； 中国移动互联网 CMNET。其中，ChinaNET、CERNET、CSTNET、ChinaGBN被称为中国4大互联网。ChinaNET是由原邮电部组织建设和管理的基于Internet网络技术的中国公用计算机互联网。它由骨干网和接入网组成，并设立全国网管中心和各接入网网管中心。骨干网是ChinaNET的主要信息通路，由各直辖市和各省会城市的网络节点构成；接入网是各省(区)内建设的网络节点形成的网络。Chi

56、naNET的网络建设起步于1995年，现在覆盖全国所有省份的二百多个城市。1.中国公用计算机互联网ChinaNET中国教育和科研网CERNET(China Education and Research Network)是由国家计委批准立项、原国家教委主持建设和管理的全国性教育和科研计算机互联网络。CERNET 1994年开始建设，目前已具相当规模，成为我国众多高校最重要的教学和科研基础设施之一。2.中国教育和科研网CERNET中国科学技术网CSTNET(China Science and Technology Network)的发展历史，实际上也是中国Internet的发展历史。1966年开始

57、，国内一些科研单位，通过长途电话拨号到欧洲一些国家，进行联机数据库检索。1967年，利用这些国家与Internet的连接，进行Email通信。1969年10月，中国科学院计算机网络信息中心主持了“中国国家计算机与网络设施”(NCFCNational Computing-Networking Facility of China)科研项目，该项目的内容是在中关村地区建设一个超级计算中心，供这一地区的科研用户进行科学计算。其中的网络部分于1993年全部完成，并于1994年3月开通了一条64kbps连到美国的国际线路，正式接入Internet。CSTNET是在NCFC及CASNET(中国科学院网北京部

58、分)的基础上建成的。3.中国科学技术网CSTNET中国金桥信息网ChinaGBN(China Golden Bridge Network)是我国国民经济信息化基础设施，支持金关、金税、金卡等“金”字头工程的应用。该网1994年立项，由原电子工业部负责建设和管理，目前已在北京建立了ChinaGBN网控中心，在全国30多个大中城市设立了70多个通信站点并联网开通。4.中国金桥信息网ChinaGBN4.3.3常用的Internet服务 随Internet的迅速发展，其提供的服务不断增多，逐步渗透到社会生活的各个领域，常用的服务主要包括： 1.万维网(WWW) WWW（World Wide Web）称

59、为万维网，它采用超文本和超链接技术提供面向Internet的服务，使用户可以自由的浏览信息或在线查阅所需的资料。WWW已成为现在最为流行的Internet服务。 2.电子邮件(Email) 电子邮件(Electronic Mail，简称Email)是一种利用电子手段提供信息交换的通信方式。它在几秒到几分钟之内，将信件送往世界各地的邮件服务器中，收件人可随时读取。邮件的内容可以包括文字、声音、图像或图形信息。电子邮件是Internet所有信息服务中用户最多、接触面最广泛的服务之一。 3.文件传输(FTP) 文件传输FTP（File Transfer Protocol）为用户提供一种从一台计算机到

60、另一台计算机相互传输文件的机制，是用户获取Internet文件、软件、影音等资源的方法之一。 4.远程登录(Telnet) 远程登陆是指Internet中的用户使用Telnet命令，使自己的计算机成为远程计算机的一个仿真终端的过程。实现远程登录后，该用户的键盘和显示器就好象与远程计算机直接相连一样，用户可以直接使用远程计算机的对外开放资源。此外，Internet还可以提供网络新闻组、电子公告牌（BBS）、信息检索、网上聊天、网上办公、电子商务、网上银行、网上教学等多种服务功能。4.3.4 Internet中的地址 为了实现Internet上计算机之间的通信，每台计算机必须有一个地址，就象每部电