大学计算机基础第8章计算机网络初步

第8章计算机网络初步本章要点：计算机网络的基本概念Internet基础Internet服务8.1计算机网络的基本概念1.早期的计算机网络

--20世纪50年代初2.现代计算机网络的萌芽和发展时期

--1969年ARPAnet3.计算机网络标准化阶段

--1977年开放互联系统参考模型ISO/OSI4.局域网发展时期

--20世纪80年代5.Internet发展时期

--1986年美国国家科学基金会建立NSFnet8.1.1计算机网络的形成和发展1989年11月我国第一个公用分组交换网CNPAC建成运行1990年10月，中国正式在DDNNIC（国际互连网络信息中心的前身）注册登记了我国的顶级域名cn

1994年中关村地区教育与科研示范网络（NCFC）工程连入Internet的64KB国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接8.1.2计算机网络在我国的发展1.计算机网络的定义计算机网络是指利用通信线路和设备将分布在不同物理位置的许多自治计算机互连起来、并在网络软件系统的支持下实现资源共享和信息传递的系统。8.1.3计算机网络的基本概念通信链路CCPCCPCCPCCPCCPCCP通信子网资源子网主机终端主机终端主机终端终端主机2.计算机网络的拓扑结构①总线型：只有单一的通信线路(称为总线)，所有站点直接连接到这条总线上。在总线型网络中信息是按广播式进行通信的。任何一个时刻只能有一个站点发送信息，其他结点均可接受信息。优点主要是结构简单、布线容易、成本低廉、易于扩展并具有较高的可靠性等。缺点是总线的故障会导致网络瘫痪网络的拓扑结构是指网络中通信线路和站点(终端结点或转发结点)的几何排列形式。8.1.3计算机网络的基本概念②环型：各个站点通过通信线路连接成一个闭合的环。在单条环路的环型网络中信息流向是单方向的。优点是结构简单、传输延时确定。缺点是一个站点的故障会导致网络瘫痪。2.计算机网络的拓扑结构8.1.3计算机网络的基本概念③星型：有一个惟一的转接结点，各站点通过点到点的链路直接连接到转接结点上。优点是结构简单、易于实现和便于管理。缺点是转接结点的故障会导致网络瘫痪。2.计算机网络的拓扑结构中心

处理机8.1.3计算机网络的基本概念④树型：结点按层次进行连接。信息交换主要在上下层结点之间。树型网络中除了叶子结点之外的所有非终端结点都是转接结点。优点是组网灵活、易于扩展。缺点是对根结点的依赖性太大，相邻或同层结点之间不能直接传递信息。2.计算机网络的拓扑结构8.1.3计算机网络的基本概念2.计算机网络的拓扑结构

终端终端终端终端终端终端终端终端终端节点节点节点节点8.1.3计算机网络的基本概念网状拓扑结构是基本拓扑结构的组合

3.计算机网络的分类网络的分类方式很多:按照网络的覆盖范围与规模分类，可以把网络分为:局域网(LAN)城域网(MAN)广域网(WAN)8.1.3计算机网络的基本概念采用局域网，传输速率较高，误码率较低。组网方便，技术简单。传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制复杂。局域网在一定的地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络系统。广域网

涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更远。8.1.3计算机网络的基本概念4.计算机网络的功能数据通信数据通信是计算机网络最基本的功能。它用来快速传送计算机与终端、计算机与计算机之间的各种信息。资源共享

“资源”指的是网络中所有的软件、硬件和数据资源。“共享”指的是网络中的用户都能够部分或全部地享受这些资源。分布处理当某台计算机负担过重时，或该计算机正在处理某项工作时，网络可将新任务转交给空闲的计算机来完成，均衡各计算机的负载，提高处理问题的实时性。8.1.3计算机网络的基本概念计算机网络由硬件和软件两部分组成网络硬件包括计算机、通信线路和通信设备等负责数据处理和数据转发网络软件分为网络协议、网络操作系统和网络应用软件控制数据通信和各种应用8.1.4计算机网络的组成1．网络中的计算机设备根据计算机在网络中的作用可将计算机分为服务器和工作站服务器是一种功能强大的高档计算机，构成与普通计算机基本相似，是计算机网络系统的核心设备，主要负责网络资源管理和用户服务在计算机网络中针对不同的网络应用设置不同的服务器，如远程访问服务器、打印服务器、文件服务器、域名服务器和数据库服务器等。工作站是具有独立处理能力的计算机，即可以单独使用，也可以联网工作。8.1.4计算机网络的组成双绞线同轴电缆光纤卫星通信微波8.1.4计算机网络的组成2.网络传输介质（1）网卡网卡（NIC，NetworkInterfaceCard）：网络接口卡（简称网卡）又称为网络适配器（NIA，NetworkInterfaceAdapter），是计算机局域网中最重要的连接设备之一。网卡的作用是将计算机与通信设施相连接，将计算机的数字信号与通信线路能够传送的电子信号互相转换RJ-45口BNC接口8.1.4计算机网络的组成3．网络连接设备

（2）调制解调器（Modem，俗称“猫”） 调制解调器是一种信号转换装置，它将计算机与公用电话线相连接，使得计算机用户能够通过拨号的方式利用公用电话网访问计算机网络系统。

8.1.4计算机网络的组成3．网络连接设备

（3）集线器（Hub） 集线器具有多个端口，可连接多台计算机。 集线器主要提供信号放大和中转的功能，不具备自动寻址能力和交换作用。

（4）交换机 称为交换式集线器，在网络传输过程中可以对数据进行同步、放大和整形。8.1.4计算机网络的组成3．网络连接设备

路由器可连接多个网络或网段。用路由器连接起来的若干个网络，它们仍是各自独立的。要想从一个网络访问用路由器连接起来的另一个网络中的站点，必须指定该站点的逻辑地址（IP地址）。

（5）路由器（不同类型的多个网络之间的连接）不同网络之间数据格式转换和转发维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径网络控制和管理路由器功能8.1.4计算机网络的组成3．网络连接设备

LAN1PC机WANLAN2R1R2用路由器连接两个LAN8.1.4计算机网络的组成4.网络软件网络操作系统网络应用软件网络协议(Protocol)是指在网络中的结点在进行数据交换时应满足的一些规则、约定与标准。一个网络协议由以下三要素组成：语法：用户数据与控制信息的结构和格式；语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应；时序：对事件实现顺序的详细说明。8.1.4计算机网络的组成网络协议例:甲乙两个人通电话语法：电话号码；语义：通话内容；时序：甲先拨电话，响铃乙接听电话通话挂断8.1.4计算机网络的组成4．网络软件

性能指标从不同的方面来衡量计算机网络的性能，常用的性能指标有：速率、带宽、吞吐量、时延、往返时间RTT、利用率等。1.速率比特（bit）是计算机中数据量的基本单位网络技术中的速率是指连接在计算机网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，它也称为比特率（bitrate）

8.1.4计算机网络的组成5．网络的性能指标

2.Bandwidth

带宽在计算机网络中，带宽用来表示网络的通信线路所能传送数据的能力，因此网络带宽表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。带宽的单位是“比特每秒”，记为b/s。在这种单位的前面也常常加上千（K）、兆（M）、吉（G）或太（T）这样的倍数。8.1.4计算机网络的组成5．网络的性能指标

网络和网络可以通过路由器互联起来，这样就构成了一个覆盖范围更大的网络，即互联网。互联网是“网络的网络”（networkofnetwork）。因特网（Internet）是世界上最大的互联网络

8.2Internet基础8.2.1什么是Internet计算机网络必须完成：要发送数据的计算机必须将数据通信的通路激活（activate）。“激活”是指发出相应的指令，保证要传送的数据能在线路上正确发送和接收。网络要知道如何识别接收数据的计算机。发送数据的计算机必须了解接收方的计算机是否开机，是否联网。发送数据的计算机必须知道接收方计算机是否已准备好接收文件、存储文件。若文件格式不兼容，则需完成格式转换的工作。对各种差错和意外，如数据传送错误、重复或丢失等应有可靠的保证措施。8.2.2TCP/IP参考模型1．计算机网络体系结构

为了使不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织（ISO，InternationalOrganizationforStandardization）于1979年年底公布了著名的开放系统互连七层参考模型（OSI/RM，ReferenceModelofOpenSystemInterconnection）简称OSI。开放系统互连七层参考模型（OSI）

8.2.2TCP/IP参考模型1．计算机网络体系结构

应用层传输层互连网层网络接口层TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础。

8.2.2TCP/IP参考模型2．TCP/IP参考模型

网络接口层(Networkinterfacelayer)是TCP/IP模型的最低层，完成与物理网络的对接。互联网层(Internetlayer)保证计算机间报文的传送传输层(Transportlayer)完成用户进程之间的数据通信应用层(Applicationlayer)：

TCP/IP网络服务8.2.2TCP/IP参考模型2．TCP/IP参考模型

TELNETFTPSMTPWWWTCPUDPIP以太网FDDIX.25ATM应用层传输层互连网层网络接口层图TCP/IP模型各层使用的协议8.2.2TCP/IP参考模型2．TCP/IP参考模型

传输层(Transportlayer)

在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。TCP/IP模型提供两个传输层协议：传输控制协议TCP，TCP协议是一个可靠的面向连接的传输层协议，它将某结点的数据以字节流形式无差错投递到互联网的任何一台机器上。用户数据报协议UDP是一个不可靠的、无连接的传输层协议，UDP协议将可靠性问题交给应用程序解决。8.2.2TCP/IP参考模型2．TCP/IP参考模型

Internet中主机的每一个连接都必须有授权单位分配的全球都能接收和识别的唯一标识，即IP地址一个IP地址由32位二进制数组成。一个采用二进制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，

每个IP地址被分成四组，每组8位。每组数字的大小范围为十进制的0-255。采用点分十进制的标记方法，即将每组用十进制数表示数值，以圆点“.”分隔。8.2.3Internet地址1．IP地址

IP格式nnn.nnn.nnn.nnn4组，取值0～25539IP地址8.2.3Internet地址1．IP地址

从概念上来说，每个IP地址包含网络号和主机号两部分。网络号用于识别一个逻辑网络，而主机号用于识别逻辑网络中一台主机的一个连接。IP地址中网络部分分为A、B、C、D和E五类8.2.3Internet地址1．IP地址

A类：第一位为0，网络地址7位，主机地址24位B类：前两位为10，网络地址14位，主机地址16位C类：前三位为110，网络地址21位，主机地址8位D类：前四位为1110，-55不用来标识网络，一般用于广播通信E类：前五位为11110，-55暂时保留不用。8.2.3Internet地址1．IP地址

判断要访问的计算机与本地计算机是否属于同一子网。同一子网内的IP地址具有相同的网络号。子网掩码是一个与IP地址表示方法相同的32位二进制数，网络号和子网号部分都用1表示，主机号用0表示子网掩码和IP地址进行二进制“与”运算，结果相同说明同属于一个子网例：c类IP地址的子网掩码为：8.2.3Internet地址2．子网掩码

同做“与”的运算11010011.01000000.11000000.0000000111111111.11111111.11111111.0000000011010011.01000000.11000000.00000000目前在Internet上使用的IP协议是1978年确立的，称为IPv4，尽管在理论上约有43亿（223）个IP地址，实际上考虑各种因素后只有一半地址可用。IPv4已经暴露出许多问题，其中最重要的问题是IP地址资源的短缺，因此Internet工程部又提出了新的IP协议版本IPv6。IPv6使用的地址空间为128位，可以彻底解决IP地址不足等问题。在我国，IPv6已经正式开始使用。8.2.3Internet地址3．IPV6

域名是用来表示IP地址的一串有意义的字符序列一般格式为：主机名.单位名.机构名.顶级域名国家域领域域名机构域主机名8.2.3Internet地址4．域名系统

域名解析把域名指向网站空间IP,让人们通过注册的域名可以方便地访问到网站一种服务服务由DNS服务器完成例：958.2.3Internet地址4．域名系统

表8.3常见的顶级域名域名组织类型ARPA预留查询域(特殊的Internet功能)COM商业EDU教育GOV政府部门ORG非商业组织(比如非盈利机构)NET网络(比如ISP)INT国际协同组织MIL美国军队组织8.2.3Internet地址4．域名系统

互联网业务提供商（ISP：InternetServiceProvider）是互联网服务提供商，向广大用户综合提供互联网接入业务、信息业务和增值业务的电信运营商。互联网内容提供商（ICP：I