第4章网络基础

第4章网络基础本章学习重点了解计算机网络的基础知识掌握计算机网络的定义和分类认识计算机网络的传输介质和网络设备了解Internet常识掌握IP地址和域名地址的功能和格式了解接入Internet的各种方法熟练掌握Internet提供的典型服务的原理掌握数据通讯机制4.1.1计算机网络的发展

1．计算机网络的发展阶段（1）远程终端访问（2）分时多用户系统（3）计算机网络（4）全球互联网络2．计算机网络发展趋势目前计算机网络技术研究的热点主要包括以下几方面:无线网络技术（移动）研究对等网（P2P）应用研究网络中的信息表示技术网格技术研究IPv4与IPv6过渡中的问题研究家庭网络设计研究4.1.2计算机网络的定义与功能1．计算机网络定义计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物计算机网络的主要目的在于实现数据通信和.资源共享.通常把地理位置不同，具有独立功能的多个计算机系统，通过通信设备和线路连接起来，且以功能完善的网络软件（网络协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络资源共享的系统，称为计算机网络.2．计算机网络功能（1）数据通信（2）资源共享（3）远程传输(4）集中管理（5）实现分布式处理（6）负载平衡4.1.3计算机网络的分类1．按网络的覆盖区域分类（1）局域网（2）城域网（3）广域网2．按网络的使用范围分类

（1）公用网（PublicNetwork）（2）专用网（PrivateNetwork）3．按网络节点间资源共享的关系分类(1）对等网（PeertoPeer）：（2）客户机/服务器（Client/Server）4．按网络的拓扑结构分类拓扑（Topology）是一种研究与大小、形状无关的点、线和面的特性的方法。网络拓扑就是抛弃网络中的具体设备，把它们统一抽象为一个“点”，而把通信线路统一抽象成“线”，用对“点”和“线”的研究取代对具体通信网络的研究。

（a）总线型（b）环型

（c）星型（d）树型图4-1常见网络拓扑结构4.1.4计算机网络协议1．网络协议定义计算机网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则称为协议（Protocol）。2．网络协议组成（1）语法（2）语义（3）同步4.1.5计算机网络的体系结构1．ISO/OSI参考模型物理层（PhysicalLayer）：透明地传送比特流。数据链路层（DataLinkLayer）：在两个相邻结点间的线路上无差错地传送数据帧。网络层（NetworkLayer）：分组传送、路由选择和流量控制。传输层（TransportLayer）：端到端经网络透明地传送报文。会话层（SessionLayer）：建立、组织和协调两个进程之间的相互通信。表示层（PresentationLayer）：主要进行数据格式转换和文本压缩。应用层（ApplicationLayer）：直接为用户的应用进程提供服务。2．TCP/TP参考模型图4-2TCP/IP参考模型TCP/IP四层（1）网络接口层（2）Internet层（3）传输层（4）应用层4.1.6数据通信基础1．数据通信模型信息的传递是通过通信系统来实现的，通信系统的基本模型共有五个基本组件，即发送设备、接受设备、发送机、信道和接收机。其中，把除去两端设备的部分叫做信息传输系统。信息传输通信系统由三个主要部分组成信源（发送机）、信宿（接收机）和信道。图4-3

标准的数据通信模型2．数据交换技术（1）电路交换（2）报文交换（3）分组交换数据报方式虚电路方式3．传输速率数据传输速率是描述数据传输系统的重要技指标之一。数据传输速率在数值上等于每秒种传输构成数据代码的二进制比特数，单位为比特/秒，记作bps。对于二进制数据，数据传输速率为：S=1/T(bps)

其中，T为发送每一比特所需要的时间。奈奎斯特准则指出：如果间隔为π/ω(ω=2πf),通过理想通信信道传输窄脉冲信号，则前后码元之间不产生相互窜扰。因此，对于二进制数据信号的最大数据传输速率Rmax与通信信道带宽B（B=f,单位Hz)的关系可以写为：

Rmax＝2.f(bps)对于二进制数据若信道带宽B=f=3000Hz，则最大数据传输速率为6000bps。

香农定理指出：在有随机热噪声的信道上传输数据信号时，数据传输速率Rmax与信道带宽B、信噪比S/N的关系为：

Rmax＝B*log2(1+S/N)

式中，Rmax单位为bps,带宽B单位为Hz。4．多路复用技术当传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽，人们就通过在一条媒体上同时携带多个传输信号的方法来提高传输系统的利用率，这就是所谓的多路复用。图4-4多路复用原理示意图（1）频分多路复用（2）时分多路复用（3）波分多路复用（4）码分多路复用

4.1.7移动通讯简介

1．模拟蜂窝无线通信2．数字蜂窝无线通信2G3．第三代移动通信3G4.2计算机网络的组成计算机网络由网络硬件系统和软件系统组成。4.2.1网络硬件系统

1．网络硬件组成网络硬件系统包括：计算机（网络服务器、网络工作站）、传输介质、网络设备、其它设备（外部设备、硬件防火墙）。2．网络传输介质（1）有线传输介质常用的网络有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤

（a）双绞线（b）同轴电缆（c）光纤图4-5

常用有线传输介质（2）无线传输介质电磁波可以直接在空间传输，目前用作数据通信手段的较成熟的无线技术主要有红外线通信、激光通信和微波通信。3．常用网络设备线器、网桥、交换机、路由器等，如图5-4所示。

（a）网卡（b）调制解调器（c）中继器（d）集线器

（e）无线网桥（f）交换机（g）路由器图4-6

常用网络设备4.2.2网络软件系统1．网络系统软件（1）Windows类（2）NetWare类（3）Unix系统（4）Linux2．网络应用软件4.3Internet基础

4.3.1Internet概述1．Internet的发展2．Internet在中国（1）CHINANET（2）中国教育与科研网（CERNET）4.3.2IP地址和域名地址

TCP/IP协议要求网上的每台计算机拥有自己唯一的标志，这个标志就称为IP地址（1）IPv4我们以最常用的A、B、C三类地址为例，来看看这些地址是如何构成的。①A类地址②B类地址③C类地址④D、E类地址⑤子网掩码（2）IPv6

IPv6是下一版本的互联网协议IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005～2010年间将被分配完毕，IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球每平方米面积上可分配1000多个地址。2．域名地址IP地址由32位数字来表示主机的地址，将域名地址解析成IP地址，用户只需记住这些形象的域名地址就可以访问远程主机。每个域名地址包含几个层次，每部分称为域，并用圆点隔开。域名地址是从右至左来表述其意义的，最右边的部分为顶层域，最左边的则是某台主机的机器名称。一般域名地址可表示为：主机名.单位名.网络名.顶层域名。如：

顶层域中的组织机构代码一般由三个字符组成，表示了域名所属的领域和机构性质。

表5-1常见组织机构代码域名代码机构性质com商业机构edu教育机构gov政府部门mil军事机构net网络组织int国际机构org其它非盈利组织部分国家或地区代码域名代码国家或地区域名代码国家或地区ar阿根廷nl荷兰au澳大利亚nz新西兰at奥地利ni尼加拉瓜br巴西no挪威ca加拿大pk巴基斯坦fr法国ru俄罗斯de德国sa沙特阿拉伯gr希腊sg新加坡is冰岛se瑞典in印度ch瑞士ie爱尔兰th泰国il以色列tr土耳其it意大利uk英国jm牙买加us美国jp日本vn越南mx墨西哥tw中国台湾地区cn中国大陆地区hk中国香港地区4.3.3Internet接入方法1．拨号接入（1）电话拨号接入图4-7电话拨号接入（2）ISDN接入

ISDN综合业务数字网（IntegratedServiceDigitalNetwork）是一种能够同时提供多种服务的综合性的公用电信网络。图4-8ISDN接入（3）ADSL接入ADSL（AsymmetricalDigitalSubscriberLine）非对称数字用户线是DSL（DigitalSubscribeLine）数字用户线技术中最常用、最成熟的技术。2．局域网接入如果用户所在的单位或者社区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。图4-9局域网接入3．无线接入无线接入方案主要有两大类。一类是使用无线局域网（WLAN）的方式第二类方案是直接使用手机卡，通过移动通讯来上网图4-10WLAN接入图4-11GPRS/CDMA接入4.3.4Internet提供的服务1．WWW服务（1）工作原理WWW上的信息通过以超文本（Hypertext）为基础的页面来组织，在超文本中使用超链接（HyperLink）技术，可以从一个信息主题跳转到另一个信息主题。图4-12WWW服务原理

（2）统一资源定位器URLURL（UniformResourceLocator）即“统一资源定位器”就是文档在WWW上的“地址”，它可以用于标识Internet或者与Internet相连的主机上的任何可用的数据对象。URL格式如下：协议类型：//<主机名>:<端口>/<路径>/文件名2．电子邮件服务（1）工作原理图4-13电子邮件服务原理（2）E-mail地址发送和接收E-mail可以通过邮件服务提供商提供的Web页面进行，也可以通过邮件客户端软件实现，具体方法见第12章3．文件传输服务

（1）客户端/服务器模式图4-14文件下载和上传（2）P2P模式P2P是peer-to-peer的缩写，也称为对等网络或者对等联网模式。P2P本质思想是整个网络结构中的传输内容不再被保存在中心服务器中，每一节点都同时具有下载、上传和信息追踪这三方面的功能，每一个节点的权利和义务都是大体对等的。P2P文件传输中有一些特殊的术语BT下载BT服务