第八章计算机网络技术

第八章计算机网络技术21世纪的一个重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络主要有三种：电信网络、有线电视网络和计算机网络，其中发展最快并起核心作用的是计算机网络(ComputerNetwork)。本章主要介绍计算机网络的定义、分类、功能、拓扑结构、体系结构、常见的网络设备、通信介质等，另外,还将介绍Internet方面的相关知识和物联网、云计算等网络发展的新趋势。8.1.1计算机网络的产生与发展第1阶段：网络诞生阶段(60年代中以前)

(一台主机联接多个终端)第2阶段：网络形成阶段(60年代中-70年代)

(用通信线路将若干台主机互连,实现资源共享)第3阶段：互联互通阶段(70年代末-90年代)

(计算机网络得到普及化的阶段,网络体系结构标准化)

第4阶段：大型高速网络阶段(90年代后)(全球以美国为核心的高速计算机互联网络即Internet已经形成，并迅速普及。)8.1计算机网络概述关于网络的比喻大型机时代：100…个人使用1台计算机小型机时代：10个人使用1台计算机微型机时代：1个人使用1台计算机局域网时代：1个人使用10台计算机互联网时代：1个人使用100…台计算机8.1计算机网络概述8.1计算机网络概述

8.1.2计算机网络的定义与分类

(1)网络的定义

计算机网络是利用通信设备和线路将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统互连起来，实现网络中资源共享和通信的系统。通信设备和线路资源

计算机

从系统功能的角度看，网络包括三个组成部分：

(1)通信子网：负责数据通信，是实现网络通信功能的设备及其软件的集合。(如传输线路、通信设备)(2)资源子网：实现网络资源共享的设备和软件集合。(如计算机、软件、网络数据等)(3)通信协议：通信双方共同遵守的规则和约定。8.1计算机网络概述计算机网络的逻辑构成8.1计算机网络概述(2)网络的分类对于计算机网络可以从不同的角度进行分类。①按照计算机网络的规模分类可将计算机网络分为局域网、城域网、广域网和互联网。网络的规模是以网上相距最远的两台计算机之间的距离来衡量的。局域网

城域网

广域网

8.1计算机网络概述

局域网：通常指覆盖距离小于10km以内的网络，

其应用场合有同一房间内的所有主机、同一楼内的所有主机、同一校园内或企业园区内的所有主机(如大学校园网、企业网、智能小区网等等)。

8.1计算机网络概述

城域网：指所有主机分布在同一城市内，覆盖范围大约在10～100km。可以为一个或几个单位所拥有，用来将多个局域网进行互连。城域网往往由许多大型局域网组成，是局域网或个人用户与Internet连接的一个中间层次，是一个电信运营级网络，如中国电信下属的各个城市电信网络。交换中心接入中心接入中心接入中心接入中心接入中心用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网用户网8.1计算机网络概述

广域网：指网络中所有主机与工作站点分布的地理范围覆盖几十到几千公里的范围，比如同一个大城市，同一个国家或同一个洲甚至跨越几个洲等。一般将城域网以上的骨干网称为广域网。广域网是因特网的核心部分，其任务是通过长距离传输主机所发送的数据。如中国电信骨干网。8.1计算机网络概述

互联网

:是遍布全球的联络各个计算机网络平台的总网络。互联网系统示意图8.1计算机网络概述②按照网络的服务方式分类

•客户机／服务器网络(Client/Server，C/S)

客户/服务器结构是网络应用常见的体系结构。一直运行、被等待的一方被称为服务器，在需要时才主动发起通信的一方被称为客户端。客户机向服务器发出请求并获得服务，多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。8.1计算机网络概述

我们还经常听到B／S结构。这实质上是一种改进了的客户机／服务器结构，是一种“浏览器／服务器”模式，主要表现在应用程序完全在服务器端运行，客户端只进行简单的数据输入／输出，通过网络将数据和操作指令送到服务器端，经过服务器端运行的应用程序处理后返回结果。因此，该模式对客户端硬件要求较低，且系统维护方便。8.1计算机网络概述•对等网(P2P)

在P2P结构中，参与应用活动的计算机本身没有服务器和客户端之分，因此大家看起来都是平等的。网络中的资源是分散在每台计算机上。因此，每台计算机既作为客户机又可作为服务器。对等网不要求有服务器，每台客户机都可以与其他客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，组网的计算机—般类型相同。目前常用的BT下载和QQ即时通信都是以对等网模式运行的例子。

客户／服务器结构是网络应用常见的体系结构。另外常见的软件结构还有浏览器／服务器和P2P模式。严格地说，它们都是客户／服务器特殊形式。8.1计算机网络概述8.1.3计算机网络的功能

数据通信

(这是计算机网络最基本的功能。)

资源共享

(网络的软硬件资源可为多个用户所共享。)

并行和分布式处理

(将任务分散到不同的计算机上进行并行和分布处理，均衡各计算机的负载。)

提高系统可靠性

(一旦某台计算机出现故障，网络上其它的计算机马上上可以承担原先由该故障机所承担的任务。)8.1计算机网络概述8.1.4计算机网络拓扑结构

在计算机网络中，人们把计算机、服务器、交换机、路由器等网络设备抽象为“点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，这样就可以将一个复杂的计算机网络系统抽象为由点和线组成的几何图形。人们称这种图形为网络的拓扑结构。设备电缆8.1计算机网络概述

网络拓扑结构的类型：

(1)总线形网络

将所有的节点都连接到一条电缆上布线方式。任何一个站点发送的信号都沿着介质传输，并且能够被总线上其他站点接收到，它是一种广播网。设备：网卡、同轴电缆、连接头。特点:安装简便，成本低，但故障诊断较困难。说明：该拓扑结构基本被淘汰。8.1计算机网络概述(2)星形网络

由中央节点与各个计算机连接组成的网络。设备：网卡、双绞线、交换机。特点：控制简单、故障诊断容易、容易在网络中增加新的站点。缺点是中心节点负担较重。说明：该拓扑结构在局域网中应用最广。服务器（主机）集线器HUB（或交换机）客户机客户机客户机客户机8.1计算机网络概述(3)环形网络

环形网络各个结点在网络中形成一个闭合的环，信息在环中作单向流动，可以实现任意两个结点之间的通信。说明：该拓扑结构基本被淘汰。

8.1计算机网络概述(4)树形网络树形网络是星型网络的一种变体，它是一个树形层次结构的网络拓扑。

(5)网状形网络网状形网络的每一个节点都与其他节点有一条专业线路相连。8.1计算机网络概述

在上述5种拓扑结构中，前3种主要用于局域网。另外，在实际网络中，网络的拓扑结构一般是上述几种网络相互连接而成，整个网络并没有一个统一的拓扑结构。总线-星环-星网状-树-星8.1计算机网络概述8.1.5计算机网络性能指标带宽：网络上能够同时传输信息的最大容量。时延：指一个数据分组从网络的一端传输到目标端所需要的时间。网络容量：指一个网络中所能容纳的最大的网络终端数目。支持的协议与服务：网络所支持的协议越多，则能提供的服务也越多。

所谓1M宽带，其实是指1Mbps(等同于1Mbit/s，兆比特每秒)，亦即1×1024KB/8=128KB/sec，在这里要注意的是传输单位的写法上，B和b分别代表Bytes和bits，两者的定义是不同的，千万不要混淆了。在“Mbps”单位中的“b”是指“bit（位）”。1MB/s=8Mbps。8.2计算机网络体系结构8.2.1网络体系结构概述

在计算机网络中为进行数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。一个协议定义了通信内容是什么，通信如何进行以及何时进行。相互通信的两个计算机系统必须高度协调地工作，而这种“协调”是相当复杂的。如果采用“分层”的方式就可以将复杂的问题转化为若干比较易于研究和处理的局部问题。这是一种典型的计算思维方法。

计算机网络的体系结构就是指网络所划分的各层及在这些层上所使用的协议的集合。甲方乙方①连接(拨号、响铃、等待、接通---相关协议)②通话(双方听得懂的语言进行交流---相关协议)③断开(通话结束，话机复原----相关协议)打电话8.2计算机网络体系结构分层举例：

分层简化了协议的设计，每一层完成一定的功能。网络功能分层的好处是这些层次可以各司其职，由不同厂家开发的各层软硬件设备可以配合使用。8.2计算机网络体系结构

分层举例：假设公司A向公司B发送货物，按照公司间发货规定给货物加包装后交给车站货运部门；货运部门发现货物太大，于是按照货运部门包装规定将货物分成多个小包裹；然后按收发部门规定给每个包裹加上标签并交给车站搬运部门；搬运部门将每个包裹分别装进车厢，然后通过铁路运到目的地。到目的地后，按照上述过程的逆过程一层一层去掉封装，每向上传递一层，该层的包装就被剥掉，直到公司B拿到货物。在该例中，将一个复杂的任务分解成几个部门进行处理(分层)，大大降低了每个部门的复杂性。网络协议的分层就与上面的例子类似。公司货运部门收发部门搬运部门8.2计算机网络体系结构8.2.2ISOOSI/RM模型OSI参考模型：OpenSystemInterconnect开放系

统互连参考模型。OSI参考模型是由ISO(国际标准化组织)定义的。网络世界的法律!8.2计算机网络体系结构OSI是一个七层网络模型，包括物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。每一层均有自己的一套功能集，并与紧邻的上层和下层交互作用。需要指出的是OSI参考模型仅仅是一个为制定标准而提供的概念性框架。在所有计算机网络参考模型中OSI参考模型和TCP/IP参考模型最重要的两个。资源子网AB8.2计算机网络体系结构

例如，主机A向主机B传送数据时，应用进程要把数据逐层向下传，每层向下传时加入该层相关控制信息，传入主机B后再一层层地剥去控制信息，最后完成数据的传送。物理层：该层负责原始的比特流数据信号的传送以及定义计算机和通讯设备之间的接口标准。该层的基本功能就是传输数据。数据链路层：接收来自网络层的数据包，并把信息打包成数据帧，然后下传给物理层进行传输。负责网络内部的帧传输，用于建立、维护和释放数据链路，以及传输差错的检出与恢复。网络层：将上一层的报文封装成数据包，并根据数据包的目的地址将数据包从一个网络传送到另一个网络，解决的是网络与网络之间的通信问题。传输层：作用是把数据可靠地从一方送到另一方，解决的是数据在网络之间传输的质量问题。该层传送的信息单位是报文。会话层：负责在应用程序之间建立、维持、终止会话。也就是在数据真正进行传输之前进行协商并建立好连接。

表示层：提供数据编码的格式化和数据的转换服务，还具有数据压缩和数据加密功能。比如发送数据之前的加密，接收数据时的解密，中英文的翻译等等。应用层：该层位于OSI模型最高层，提供网络与用户应用软件之间的接口服务。常用的电子邮件服务，文件传输服务、WWW服务等都是这一层提供的。

可以用一个比喻来描述上述过程。有一封信从高层向下传，每经过一层就包上一个新信封，写上必要的地址信息。信传送到目的地后，从第一层起，每层拆开一个信封后就交给它的上一层，传到最高层后，取出发信人所发的信交给收信人。通讯子网网络设备传输数据的过程是按照OSI参考模型来运动的8.2计算机网络体系结构国际会议：会议的议题大会语言翻译发言的顺序、议题的开始和结束如何到达对方(会议)地点如何到达对方国家每一段路程的交通公路、铁路、航海、航空、宇宙飞船

应该说明的是，OSI参考模型及其各有关标准的作用只是为开放系统提供概念上和功能上的主体框架。在具体实现中，一般只取OSI中的一部分并有所变化，至今并没有一个与OSI一致的体系得以实现。8.2计算机网络体系结构8.2.3TCP/IP模型

TCP/IP四层模型与OSI参考模型

TCP是传输控制协议，IP是互连网协议。两者共同构成TCP/IP模型的核心，TCP/IP协议实际上已经成为互连网通信的标准。网络接口层：该层由数据链路层和物理层合并而成，利用原有数据链路层和物理层标准。网络层：主要协议是网际协议IP，由它处理分组在网络中的传输。传输层：主要为两台主机上的应用程序提供有连接（TCP协议）或无连接（UDP协议）通信。应用层：综合了OSI应用层、表示层、会话层的功能。

网络层

网络接口层8.3计算机网络的通信介质

类型有线介质双绞线同轴电缆光纤无线电微波卫星通讯无线介质传输介质8.3计算机网络的通信介质8.3.1双绞线

类型屏蔽双绞线（STP）非屏蔽双绞线（UTP）5类和超5类双绞线是目前网络布线的主流。6类双绞线主要用于的千兆网上，现在也普遍用于局域网中。8.3.2同轴电缆

同轴电缆用于总线型网络拓扑中。而目前同轴电缆大多已被光纤取代。但有线电视和某些局域网还有使用。

8.3计算机网络的通信介质8.3.3光纤

光纤采用非常细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。高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射光电转换器电信号信息源光接收机电发射机信息源电信号电发射机光发射机光信号光纤通信系统的基本组成8.3计算机网络的通信介质8.3.4无线电波

无线网络是以无线电波信号作为数据传输介质的，信号的覆盖是以发射点为基础的圆形覆盖，是一种全方位传播的电波，且距离越近信号越强。基站无线电波信号传送示意图8.3计算机网络的通信介质8.3.4微波

微波是一种定向传播的重要的无线传输介质。数字微波设备所接收与传送的是数字信号，有较好的通信品质。

地球地球地面站地面站微波信号传送示意图卫星信号传送示意图8.4计算机网络的组成8.4.1计算机网络硬件(1)服务器：是提供网络服务的主机，一般网络服务器要安装相关的服务软件并能被网络中的其它计算机访问。(2)客户机：有时也称为工作站，通过它可以访问服务器上的资源。

网络硬件主要包括网络中的计算机设备和网络通信设备两大类。常见的网络计算机设备有服务器、客户机。联想万全T6306003深腾Altix350双CPU24G内存千兆网卡16个CPU、192GB内存CPU3GHz

2GBDDR

280GB硬盘

100M网卡8.4计算机网络的组成(1)网卡：它能够使工作站、服务器、打印机或其他节点通过网络介质接收并发送数据。全球每个网卡都有一个唯一的网卡地址(MAC)，因为它不仅负责传输信号而且还具有分析高层数据的功能，所以网卡属于OSI模型的物理层和数据链路层的设备。目前大多数网卡功能芯片都内嵌在主板上。

(2)中继器：中继器作用是放大信号以使其传输得更远一些。中继器属于OSI模型的物理层的设备。

常见的网络通信设备有网卡、中继器、网桥、集线器、交换机、路由器等。8.4计算机网络的组成

(3)集线器：也称HUB，它只是一个信号放大和中转的设备，有多个端口连接一组工作站。集线器的基本功能是信号分发，把一个端口接收的信号向所有端口分发出去。因而容易形成数据堵塞。集线器属于OSI模型的物理层的设备。

集线器信号分发示意图使用集线器组建的典型局域网

集线器和中继器可对信号进行放大和重生。尽管每个设备是用它自己专用的电缆连接到集线器的，在物理上是一个星形网，但从介质访问控制方法上来看，它是一个总线网，各种设备共享逻辑上的总线。通俗地说，集线器就是一个将总线折叠到铁盒子的集中连接设备。8.4计算机网络的组成

(4)网桥：是具有单个输入端口和输出端口的设备，它可将两个相似的网络连接起来，并对网络数据的流通进行管理。网桥属于OSI模型的数据链路层设备。一台电脑装两个网卡也可做网桥使用。连接两个局域网的网桥示意图

网桥通常用于连接数量不多的、同一类型的网络。网桥可以将较大的局域网分成段，减少数据包冲突的可能性。目前很很难再见到把网桥作为一种独立设备使用的情况。8.4计算机网络的组成(5)交换机：又叫多端口网桥。它的数据在转发过程中具有过滤作用，在交换机内部有一个端口与网卡地址对照表，它负责将每一信息包独立地从源端口送至指定网卡地址的目的端口，一个端口工作时不会影响到其它端口的传输(例如，一个8端口的交换机理论上在同一时刻允许4对网络接口设备交换数据)，功能和效率均优于集线器。它属于OSI模型的数据链路层设备，主要用于局域网内部各端口间的数据交换。交换机信号分发示意图交换机组建的典型局域网8.4计算机网络的组成

交换机的最基本功能就是集中连接网络设备共同构成星形网络。

网络中的共享和交换这两个概念。在此，我们打个比方，同样是10个车道的马路，如果没有给道路标清行车路线，那么车辆就只能在无序的状态下抢道或占道通行，容易发生交通堵塞和反向行驶的车辆对撞，使通行能力降低。为了避免上述情况的发生，就需要在道路上标清行车线，保证每一辆车各行其道、互不干扰。共享式网络就相当于前面所讲的无序状态，当数据和用户数量超出一定的限量时，多个用户都可能同时“争用”一个信道，就会造成碰撞冲突，使网络性能衰退（如集线器）。而交换式网络则避免了共享式网络的不足。8.4计算机网络的组成

目前比较典型的使用二层与三层交换机相结合组建一个较大型局域网的示意图如下：

二层交换机主要用在小型局域网中，三层交换机适用于大型局域网。大型局域网一般按功能或地域等因素划分成一个一个的小局域网，单纯使用二层交换机没办法实现网间的互访，所以这种环境下，由二层交换技术和路由技术有机结合而成的三层交换机就最为适合。8.4计算机网络的组成(6)路由器：主要用于互连局域网和广域网，实现不同网络互相通信。在互联网络环境下，信息从一个网络传到另一个网络时，有一个选择最佳路径进行通信的问题，这个最佳路径由路由器提供。路由器属于OSI模型的网络层设备。路由器组网示意图

打个比方，路由器类似于邮局送信过程，如果是发往本邮局管辖区内的信件就直接将信件送给收信人，如果是送往外地的信件，邮局只需要根据规则把信件送到邮递路径上相邻的下一个邮局，信件通达一系列邮局传送到收件人所在邮局，最后送到收件人手中，这一系列邮局就类似于路由器。8.4计算机网络的组成举例：用路由器实现远程局域网的连接或接入Internet的示意

打个比方，交换机好比城市公共汽车，路由器好比国际飞机，在中国境内(内网)你要去哪都坐汽车(交换机)，但是你要去美国(外网)就必须先坐汽车(交换机)到机场换乘国际飞机(路由器)飞到美国，再坐美国的汽车(交换机)到你的目的地。那么为什么不能直接坐汽车(交换机)到美国(外网)？因为中国(内网)的语言、地形(IP地址类型)和美国(外网)的语言、地形(IP地址类型)是不一样的，汽车的(交换机)起点站和终点站只能在同一语言和地形(IP地址类型)里运行。在这种情况下，通俗点讲路由器就是翻译官，实现不同种类不同语言之间的数据交换。8.4计算机网络的组成(7)网关：是最复杂的网络连接设备，主要用于连接差别非常大的异种网络，与路由器相比，网关主要工作在OSI的传输层以上。网关是硬件和软件的结合产品，既可以是带网关功能的路由器，也可以是运行在服务器、微机或大型机上的网关软件，也可以是专业网关设备。网关按功能可分为以下三类：①协议网关。能够将两个网络中的使用不同传输协议的数据进行相互翻译转换。②应用网关。是为特定应用而设置的网关，如各种常见的代理服务器。③安全网关。是使用防火墙技术设置的网关，对本地网具有安全保护作用。

从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。顾名思义，网关就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。(8)调制解调器(Modem)

用于进行数字信号与模拟信号间的转换。由于计算机处理的是数字信号，而电话线传输的是模拟信号。为了能利用电话系统来进行数据通信，当通过电话连网时，在计算机和电话之间需要连接一台调制解调器，通过调制解调器可以将计算机输出的数字信号转换为适合电话线传输的模拟信号，在接收端再将接收到的模拟信号转换为数字信号由计算机处理。调制解调器属于OSI模型中的物理层。

8.4计算机网络的组成8.4计算机网络的组成

网络各层设备小结：

物理层。该层只负责把数据从一个网络设备传输到另一个网络设备上。相关设备主要有网卡、网线、中继器、集线器、调制解调器。数据链路层。该层的主要设备是交换机、网桥。当交换机收到一个数据包时，就会检查该数据包的目的网卡地址，确认该从哪个端口把数据转发出去。网络层。这层的设备是路由器。通俗点讲路由器就是翻译官，实现不同网络之间的数据交换。

传输层以上。网关8.4计算机网络的组成8.4计算机网络的组成网络软件系统主要包括有：网络操作系统网络通信协议网络工具软件网络应用软件

8.4.2计算机网络软件8.5Internet技术沟通共享虚幻危险财富Internet意味着什么？8.5Internet技术(1)Internet产生它源于1969年美国国防部的一项服务：把一部分大学实验室联系起来，目的是协调这些实验室里庞大的计算机，以免重复工作，这就是Internet的前身“阿帕网”。当初，ARPANET只联结4台主机。8.5.1Internet概述

在90年代以前，Internet的使用一直仅限于研究与学术领域。1991年，美国的三家公司分别开始经营自己的网络，于是出现了Internet商业化服务提供商，从此世界各地无数企业及个人纷纷涌入Internet。(2)Internet在中国8.5Internet技术

到目前为止，我国已建成了包括中国长城互联网、中国联通网、中国移动通讯网等10个全国范围的公用计算机网络。

中国公用计算机互连网CHINANET中国科学技术网CSTNET中国金桥信息网GBNET中国教育科研网CERNET1997年8.5Internet技术

举例：ChinaNet(中国公用计算机互联网)是由中国电信经营管理的国内最大的计算机骨干网。它在北京、上海、广州开设了3个国际出口线路(截至2005年底),总带宽约700G。其骨干网在拓扑结构上分为3层，即核心层、区域层和边缘层。核心层由北京、上海、广州、沈阳、南京、武汉、成都、西安8个大区的中心结点构成。核心层主要负责提供国际出入口以及不同区域网的连接等功能。区域层包括八个区域网，每个区域网是由每个大区中心的区域节点与其所辖的省会城市内的区域节点相互连接构成(例如,广州节点连接广东省网、广西区网、海南省网)。边缘层由省内各个地、市、县的城域网组成。8.5Internet技术举例：中国教育科研网主干网北京沈阳南京上海西安成都武汉广州美国香港日本德国英国Internet教育网主干网地区网地区网地区网地区网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网校园网……….华工

华农8.5Internet技术8.5.2网络IP地址

众所周知，在电话通讯中，电话用户是靠电话号码来识别的。同样，在网络中为了区别不同的计算机，也需要给计算机指定一个号码，这个号码就是“IP地址”。IP地址是一个很基本的概念，是理解网络通信的一个重要基础。

(1)IP地址构成

为了使计算机相互识别并进行通信，每台连入互联网中的计算机都有一个“号码”，这个“号码”称为该计算机的因特网地址，由于这个地址是在IP协议中定义并由该协议处理的，因此称之为IP地址。8.5Internet技术

连接到Internet上的每个接口拥有唯一的地址。另外，多接口主机(例如一个主机有2块网卡)具有多个IP地址，其中每个接口都对应一个IP地址。由于一个路由器至少应当连接到两个网络，因此一个路由器至少应当有两个不同的IP地址。IP地址长32bit，即IP地址占4个字节。其要点是：每8位二进制数为一组，每组用1个十进制数表示(0~255)，每组之间用小数点“.”隔开。例如，某主机IP地址的32个比特位是：10000000101001用“点分十进制”表示即为：1

在现实生活中，以怎样的方式来确定某个人的身份呢?一是硬件，每个人与生俱来的、唯一的生理特征(如眼底虹膜、指纹、DNA等)。二是软件，即给每个人都规定一种身份、颁发唯一的证件(如身份证)。网络中识别某一台计算机也是这样：一是在每一块网卡上都烧录了唯一的ID号(即MAC地址)：二是通过为每一台计算机分配一个唯一的IP地址。8.5Internet技术0网络号A类.nnn.nnn.nnn10网络号.nnn.nnn110网络号.nnn1110多播地址11110预留未用B类C类D类E类(2)IP地址分类

IP包含五类不同的互联网地址格式：8.5Internet技术

(2)IP地址表示nnn.nnn.nnn.nnn4段，取值0～255

将32bit的IP地址平均分成4段，每8bit一段，然后将每一段二进制转换相应的十进制，写成四个十进制的整数，并用小圆点隔开。例如：1(华农WWW服务器主机的IP地址)10000000101001主机号C类网网络号8.5Internet技术

IP地址类型及范围P201A类以0开始范围为：

到55A类网00000000A类网01111111B类以10开始范围为：

到55B类网10000000B类网10111111C类以110开始范围为：

到55C类网11000000C类网110111118.5Internet技术

IP地址类型及范围P201D类以1110开始范围为：

到55D类网11100000D类网11101111E类以11110开始范围为：

到55E类网11110000E类网111101118.5Internet技术

IP地址的网络号与主机范围P201网络类别最大网络数第一个可用的网络号最后一个可用的网络号每个网络包含的最大主机数A027-2=1261,即00000001126,即0111111016777214,即224-2B10214=16384128.0,即10000000.00000000191.255,即10111111.1111111165534,即216-2C110221=2097152192.0.0,即11000000.00000000.00000000223.255.255,即11011111.11111111.11111111254,即28-2除了网络号全为0和全为1的情况8.5Internet技术网络号031主机号241680A类有效网络数：27-2=126个每个网络所包含的有效主机数：224-2个第一字节（网络号）的有效值范围是十进制数：1~126A类地址一般分配给具有大量主机的网络用户。定义：第一字节首位是二进制数字0的地址规定：第一个字节表示网络号，后3个字节表示主机号8.5Internet技术有效网络数：214=16384个每个网络号所包含的有效主机数：216-2=65534个第一字节的有效值范围是十进制数：128~191，即：10000000-10111111B类地址分配给具有中等规模主机数的网络用户。定义：第一字节前二位是二进制数1、0的地址规定：前2个字节表示网络号，后2个字节表示主机号网络号主机号10B类8.5Internet技术网络号主机号110C类有效网络数：221=2097152个每个网络号所包含的有效主机数：28-2=254个第一字节的有效值范围是十进制数：192~223即：110000000-110111111C类地址分配给小型的局域网用户。定义：第一字节前三位是二进制数1、1、0的地址规定：前3个字节表示网络号，后1个字节表示主机号8.5Internet技术

(1)9属于哪一类地址?

判断：65的二进制01000001(3)34和4属于同一个网络吗?答案：这是一个A类网地址。

(2)53该地址所在的网段可以容纳多少台主机?

判断：145的二进制10010001答案：这是一个B类网地址。每个网段有216-2台主机

判断：199的二进制11000111答案：这是一个C类网地址。前三个字节属于网络号部分，所以这两个IP不属于同一网络。8.5Internet技术

另外，在IP地址的体系中，还做了以下一些规定。

•在因特网上使用的IP地址称为全局IP地址(或公用IP地址，或外部IP地址)。

•在专供局域网内部使用的IP地址称为局部IP地址(或内部IP地址)。采用内部IP地址技术，是为了解决全局IP地址不够用的问题。下列IP网段在局域网中最常用：

172.16.*.*~172.31.*.*192.168.0.*~192.168.255.*

如果局域网要接入因特网，则需要申请使用全局IP地址。局域网内的内部IP地址可通过代理服务器或路由器的网络地址转换功能实现访问因特网。由于上述分类IP地址存在不合理的地方，如IP地址空间的利用率不高、地址不够灵活等。因此在实际应用中就提出了划分子网和子网掩码的概念。8.5Internet技术

(3)子网划分和子网掩码

划分子网属一个单位内部的事情，单位对外仍然表现为没有划分子网的网络。网络号主机号031网络号子网号(未划分子网)(划分子网)

允许将一个IP网络地址进一步划分为若干个子网地址，分别分配给不同的物理网络。机制

从网络的主机号部分借用若干比特作为子网号，主机号相应减少若干比特。

方法网络号和子网号共同构成标识网络位置的网络地址。主机号8.5Internet技术网络号和子网号为1构成主机地址为0判断两台计算机是否处于同一子网

作用缺省时A、B、C类子网掩码111111111111111111111111000000001111111100000000000000000000000011111111111111110000000000000000

由于子网的划定没有统一的算法，单从IP地址无法判定一台计算机处于哪个子网，解决的方法就是采用子网掩码。掩码的设置是自由的，没有位数的限定，人们甚至可以将一个C类网络划分为多个子网。8.5Internet技术

子网划分和子网掩码

注意:

由于上述分类IP地址存在不合理的地方，如IP地址空间的利用率不高、地址不够灵活等，因此在实际应用中就提出了划分子网和子网掩码的概念。在WindowsXP下，点击“开始”→“程序”→“附件”→“命令提示符”，执行“ipconfig”，在其显示结果中，可查看到本机的IP地址、子网掩码以及网关地址。8.5Internet技术(要求做笔记)

例1：某单位有120台机，假设该网络为C类地址：，要划分成三个子网，请问如何划分较为合理？

子网地址

子网掩码

可分配的IP地址范围92~24925~26289229~90929293~54注:0=(00000000)264=(01000000)2128=(10000000)2192=(11000000)263=(00111111)2127=(01111111)2191=(10111111)2255=(11111111)26位主机号全为0的地址为子网地址，全为0和全为1的主机号不能作为可分配的IP地址解：可将该地址中的最后8位主机号的前2位作为子网号,分别对应00，01，10，11。每个子网主机号现为6位，去掉全0和全1的地址，可用后6位主机号为1~62(=26-2),即二进制000001~111110。由于主机号为6位，所以子网掩码的最后6位设为0，其他位设为1，四个子网地址、子网掩码、可分配的IP地址如下：由于主机号为6位，所以子网掩码的最后6位设为0，其他位设为18.5Internet技术

例2：某单位有一个网络地址是，有16个部门，每个部门大约有主机250台。请问该如何合理地为每台主机分配IP地址。解:172=(10101100)2，“10”开头的为B类地址。B类地址的前2个比特规定为10，网络号占14比特，后16比特用于确定子网号和主机号。该单位有16个部门，则需要16个子网，且16个子网中任何一个大约有250台主机数，则需选用8位作为主机地址，28-2=254，那么就可以把另外8位作为子网号，28-2=254，子网数可有254个和主机数可有254个，都满足要求。由于主机号有8位，所以子网掩码的最后8位设为0，其它位设为1，即：子网掩码为，共有254个子网的地址，每一个子网中主机地址范围如下：该单位的16个部门可以选用上述254个子网中的任意16个网络地址即可。注：如果子网号占用了一个字节，就要排除全为0和全为1的子网号

子网地址

子网掩码

可分配的IP地址范围~54~54~54………………~548.5Internet技术

例3：某单位网络地址：，该地址属于哪类地址？其中有两台计算机的IP地址分别是：

和80,问题如下:①若子网掩码为，请问这两台计算机是否在同一子网？②若子网掩码为28，这两台计算机是否在同一子网？③若子网掩码为92，这两台计算机是否在同一子网？答：192=(11000000)2，110开头的是C类网地址。①从子网掩码中知最后8位为0，其余位为1，所以该网的IP地址中的最后8位为主机号，主机号为1~254(28-2),所以可分配地址范围为~54,所以这两台机在同一网络中。②子网掩码的最后8位为128=27=(10000000)2，最后7位为0，其余为1，所以IP地址中的主机号为最后7位，有1位为子网号，主机号为1~126(27-2),有两种情况：

1）当子网号为0时,可分配地址范围为~26；2）当子网号为1时,可分配地址范围为29~54

所以这两台计算机不在同一网络中。8.5Internet技术

例3：某单位网络地址：，该地址属于哪类地址？其中有两台计算机的IP地址分别是：

和80①若子网掩码为，请问这两台计算机是否在同一网络中？②若子网掩码为28，这两台计算机是否在同一网络中？③若子网掩码为92，这两台计算机是否在同一网络中？答:③子网掩码的最后8位为192=(11000000)2，最后6位为0，其余为1，所以IP地址中的主机号为最后6位，子网号为2位，主机号为1~62(26-2),有四种情况：1）当子网号为00时,可分配地址范围为~2；2）当子网号为01时,可分配地址范围为5~263）当子网号为10时,可分配地址范围为29~90；2）当子网号为11时,可分配地址范围为93~54

所以这两台机不在同一网络中。因此，只有第①种情况，两台机在同一网络中,5=(00000101)2；180=(10110100)2。注：最简单的方法是分别将掩码与两台IP地址做“与”运算后，如果结果相等就说明这两台计算机是在同一网络IP地址和子网掩码的设置方法见书P203-204页8.5Internet技术

举例：某单位有120台机，假设该网络为C类地址：，要划分三个子网，请问如何划分较为合理？

网络地址

子网掩码

可分配的IP地址范围92~24925~26289229~90929293~54注:0=(00000000)264=(01000000)2128=(10000000)2192=(11000000)263=(00111111)2127=(01111111)2191=(10111111)2255=(11111111)2

可将该地址中的8位主机号的前2位作为子网号，分别对应00，01，10，11，每个子网主机号现为6位，去掉全0和全1的地址，可用的地址为1~62，即二进制000001~111110。四个子网地址、子网掩码、可分配的IP地址如下：(4)IP地址分配IP地址的分配主要有两种方法：静态分配和动态分配。①静态分配:指定固定的IP地址，配置操作需要在每台主机上进行。缺点是配置和修改工作量大，不便统一管理。②动态分配:即“自动获取IP地址”。采用这种方式不需要向管理员申请IP地址，而是由计算机通过一些协议自己到网络上的一些服务器上申请IP地址来使用。

8.5Internet技术

自动获取IP地址很简单。选好之后，就不用管其他的事情了。每次网络启动时，计算机就会自己向相应的服务器申请一个可用的IP地址。不过，这种功能是需要有DHCP服务支持才能得以生效的。DHCP的意思是动态主机配置协议。它可以为用户主机提供动态的IP地址、掩码、默认网关地址以及DNS服务器的IP地址等配置信息。。DHCP服务由DHCP服务器和客户端协同提供。通常拥有局域网的组织或者网络运行提供商会在自己的网络中设置一个或多个DHCP服务器。这些组织或者运营商先申请到一些IP地址，然后交给DHCP服务器，让它分配给网络中的计算机(手工配置时，这个活由管理员来完成)。当网络中的主机需要上网时，它们的DHCP客户端会向服务器申请租用并获得一个IP地址。这些主机关机之后，它们的IP地址就被收回，可以重新分配给别的计算机使用。除了IP地址，用户还可以从DHCP服务器获得其他必需的网络配置信息。

8.5Internet技术

有了DHCP，用户配置计算机就方便多了，尤其是不熟悉计算机的用户，再也不用考虑什么IP地址、掩码、DNS服务器，只要选择“通过DHCP自动获得”就全解决了。DHCP还可以提高IP地址的利用率。因为关机的用户不再占有IP地址了。自动获取方式主要应用于普通PC和端接系统，不适用于服务器，服务器必须使用静态IP地址。(6)IPv6

与现在使用的互联网有以下不同：更大。目前的IPv4协议有32位地址长度，理论上可提供的IP地址大约为40多亿个。IPv6的地址是128位编码，是IPv4地址空间的近1600亿倍(296)。地址资源极端丰富。有人比喻，世界上的每一粒沙子都会有一个IP地址。

8.5Internet技术

更快。下一代互联网将比现在的网络传输速度提高1000倍以上。

更安全。可进行网络对象识别、身份认证和访问授权，具有数据加密和完整性，实现一个可信任的网络。

更方便。加入了对自动配置的支持，使得网络的管理更加方便和快捷。8.5.3域名系统

8.5Internet技术计算机在网络上进行通讯时只能识别如“1”之类的IP地址，而不能认识如之类的域名，但是，当打开浏览器，在地址栏中输入如的域名后，就能看到所需要的页面，这是因为有一个叫“DNS服务器”的计算机自动把域名“翻译”成了相应的IP地址，然后调出IP地址所对应的网页。

分布在网上成千上万的计算机，如果都用像1这样的数字来识别，显得既生硬又难以记忆。域名是由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时标识计算机的电子方位（有时也指地理位置）,与该计算机的互联网协议（IP）地址相对应。类似于互联网上的门牌号码，一个单位、机构或个人若想在互联网上有一个确定的名称或位置，需要进行域名登记。域名:为方便记忆而为计算机进行命名。与IP地址作用同，但便于记忆。(通常95%的个人用户入网后由ISP提供一个动态IP地址，没有域名)域名系统DNS:完成域名向IP地址的转换。是由若干个域名服务器程序完成的。域名解析就是将域名翻译成IP地址的过程。1

国家域机构域网络名主机名域名IP地址8.5Internet技术8.5Internet技术常用机构类的顶级域名

域名机构的类型.GOV政府机构.EDU教育机构.INT国际组织(如北大西洋公约组织).MIL军事部门

商业机构.NET网络中心.ORG社会组织、专业协会8.5Internet技术

就像一个人可以用姓名、身份证号码等来进行识别一样，因特网上的计算机也可以用多种方式来进行识别。在因特网上，计算机和所有网络设备的主要识别方式有IP地址、域名设备的物理地址。人们在访问因特网时，通常使用的是域名。为了将信息发送到对方的主机上，就必须先把域名映射为IP地址，在局域网中，只有将IP地址转换成为物理地址(即网卡地址)才能继续通信，所以局域网中的通信需再把IP地址映射为相应的物理地址，我们称前者为域名解析，后者为地址解析。8.5.3Internet接入方式8.5Internet技术

从用户的角度看，将计算机接入Internet的最基本的方式有三种：局域网接入、电话线接入、有线电视电缆接入。另外，还可以通过无线方式接入。用户一般是通过ISP接入Internet的。8.5Internet技术(1)ADSL拨号上网

其所提供的上行与下行网速不对称，所以称不对称数字用户网络。用户需要安装的ADSL设备包括：ASDLModem、滤波器，主机需要有网卡。

下面介绍几种常见的Internet接入方式。

某单位申请了ADSL上网，需要实现所有办公计算机共享ADSL上网，设计组网方案见下图。本实例涉及到ADSL调制解调器、路由器、交换机、网卡等网络硬件。

ADSL上网方式：

a、虚拟拨号上网用户在电脑上运行一个专用客户端软件，当通过身份验证时，获得一个动态的IP，即可连通网络。

b、专线方式如果你申请ADSL是为了能自己做主页，让别人来浏览，你可以申请固定IP地址的上网方式，但上网费用会高一些。虚拟拔号对于上网时不懂如何保护自己电脑的人更适合，因为上网时的IP是不固定的，那么也防止有些人通过查找你的固定IP而攻击你。8.5Internet技术(2)局域网专线上网

局域网网络主要采用光缆(主干线)＋双绞线(用户接入端)的方式进行综合布线，部分网络还提供全程光纤化的接入方式(即光纤到户)，彻底改变上网速度慢的现状，让用户可以享受到带宽达10M、100M甚至1000M的网络速度。

用户所在的单位或者社区如果已经架构了局域网并与Internet相连接，则用户可以通过该局域网接入Internet。例如校园内学生寝室的计算机可以通过接入学校校园网，从而达到上网的目的。

无线接入技术可以分为固定接入(无线局域网)和移动接入(无线广域网GSM、CDMA、3G)两大类。①无线局域网接入该接入方式只能局限在已布有无线局域网的范围内(通常几十米左右)。在一些场合如机场、咖啡厅、酒店等有无线网络的地方可以上网。典型实现技术如基于IEEE802.11b技术的无线局域网(Wi-Fi)。8.5Internet技术(3)无线上网

连接无线局域网需要电脑有无线网卡，无线网卡的功能跟普通电脑网卡一样，是用来连接到局域网上的一个信号收发的设备。另外，周围要有无线路由器或无线AP开放。8.5Internet技术

无线AP：是无线网和有线网之间沟通的桥梁。将无线AP接在有线交换机或路由器上，它就变身WiFi热点。带无线网卡的计算机、手机、平板电脑等即可通过无线方式上网。适用于酒店、学校宿舍等。

无线路由器：是AP、路由功能的集合体，可直接接上ADSLModem和交换机。可以把通过它进行无线和有线连接的终端都分配到一个子网。适用于普通家庭、公寓等。8.5Internet技术

无线上网卡：不同于普通网卡，其内部有一个类似于手机中的SIM卡的芯片(目前大多数笔记本电脑及智能手机都内置了无线上网卡)，通过拔号可连接到互联网上。另外，你还需要买相应的资费卡。②无线广域网接入该接入方式需要在电脑、手持设备等终端安装有无线上网卡，只要在拥有无线电话信号覆盖的任何地方都就可以上网。8.5Internet技术3G时代：第一代模拟手机(只能进行语音通话)

第二代CDMA\GSM(后来升级到GPRS或EDGE，又称2.5代)

手机(增加了接收数据的功能，如接收短信等)。

3G全称为第三代移动通信。具有更高的传输速度，能够快速处理图像、影音及多媒体形式。

中国3大运营商采用的3G网络制式:通讯商3G制式技术引进中国电信CDMA2000美国中国联通WCDMA欧洲中国移动TD-SCDMA中国8.5Internet技术4G时代：上网峰值速度将达到每秒上百兆，是目前3G上网速度的10倍以上。未来中国将形成2G、3G和4G并存局面，而不是简单升级替换。

2G时代，核心技术是国外的，中国是“看台”上的“学生”；3G时代，中国取得“参赛权”；而由中国主导的TD－LET增强型成为4G国际两大主流标准之一，这意味着在4G时代中国有望领跑世界。

高速公路上车流不息，如果要开车上高速公路，就要找一个就近的高速公路入口。Internet也类似，若想利用Internet上的资源就需要接入Internet。要接入Internet，必须要向提供接入服务的ISP提出申请，也就是说要找一个信息高速公路入口。用户的环境不同，要求不同，接入的方法也就不同。8.6Internet常见服务8.6.1WWW服务WWW服务是在Internet上最热门的服务之一。(1)Web(万维网)

所谓WWW(WorldWideWeb)，也称或Web，是建立在客户机/服务器模型之上，以HTML语言和HTTP协议为基础，能够提供面向各种Internet服务的信息浏览系统。Internet上提供的服务多种多样，本小节仅仅讲述因特网中应用最广泛的WWW服务、文件传输FTP，电子邮件等基本功能。HTML是一种标记语言。Web页用HTML语言描述；浏览器是一个HTML解释器；浏览器和Web服务器用HTTP协议进行通讯。WWW是基于客户机/服务器方式工作的。客户机与服务器各自完成不同的功能，它包括：①浏览器。是一种安装在客户端的导航工具。浏览器除了可以访问WWW资源外，还可以访问包括Telnet、FTP、电子邮件等全部的Internet资源。②WWW服务器(又称Web服务器)。存放有网页。客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的网页文档。8.6Internet常见服务(2)URL(统一资源定位符)也称为Web地址或网址。一个完整的URL包含三个部分：第一部分：通讯协议(如：HTTP、FTP等)；第二部分：服务器的名称或IP地址；第三部分：网页或文件的文件名。三者组合起来，就是完整的URL。例：

HTTP是协议；是中国教育和科研计算机网的Web服务器的域名；info/是中国教育和科研计算机网网站中的教育信息化栏目。8.6Internet常见服务8.6Internet常见服务

网页(Web页):浏览器中所看到的画面。(3)主页我们把只使用域名，如()就可以浏览到的第一个网页称为该网站的主页，主页实际上也是一个Web站点的首页。Web(4)搜索引擎搜索引擎指自动从Internet搜集信息，经过一定整理以后，提供给用户进行查询的系统。是专业搜索网站为用户提供的检索信息的搜索工具，常见有百度、Google、雅虎、搜狐等。Google——几种高级用法逻辑与：AB 智能计算机智能和计算机都出现的网页逻辑或：AORB计算机OR智能计算机或智能出现的网页逻辑非：A-B 计算机-电脑有计算机而没有电脑的网页通配符：aa*b 与时*进大小写不敏感 PUTER8.6Internet常见服务

搜索引擎可以帮助我们查找所需要的各种信息，解答各种疑难问题。有问题的时候使用搜索引擎，或许能找到你所需要的一切……8.6Internet常见服务8.6.2文件传输(FTP)

FTP就是将远程计算机中的文件拷贝到自己计算机中，或将本地计算机中的文件拷贝到远程计算机中。FTP采用“客户机/服务器”方式，一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。客户端要在自己的本地计算机上安装FTP客户程序。FTP工作过程8.6Internet常见服务

目前，在互联网上还有一种基于BT的下载技术。BT是一款P2P软件，用BT下载的用户越多，下载速度越快，这是因为BT用的是一种分发的方式来达到共享目的。8.6Internet常见服务8.6.3电子邮件(E-mail)用户帐号＠主机地址电子邮件地址:负责收发电子邮件的应用程序Web方式使用E-mail利用电子邮件工具收发在线收发、阅读电子邮件发信时填写对方E-mail地址，如8.6Internet常见服务8.6.4Internet的新应用

随着联网技术、PC技术、手机技术等方方面面技术的进步和发展，出现了一些Internet的新应用，其中包括：网络即时通信、络社区和社交网络、博客、播客与微博、电子商务与电子政务、网络电话、网盘等。Internet虽说是一个虚拟世界，但是它的“色彩”毫不逊于现实世界。对于人类来说，这里是一片变幻莫测、多姿多彩的新世界。如果你愿意，互联网可以变成一个竞技场、一台表演秀、一个交际池、一台望远镜……还可以是一本集合人类智慧结晶的百科全书。

三网融合、物联网和云计算是近年来网络发展的热点。什么是三网融合？物联网、云计算到底是什么，究竟能做什么?8.7网络发展的趋势8.7.1