第5章-计算机网络基础知识

计算机文化基础第五章计算机网络基础§5.1计算机网络概述§5.2网络的构成要素§5.3局域网§5-4Internet§5-5网络安全2§5-1计算机网络概述内容：5.1.1计算机网络的组成和功能5.1.2计算机网络的分类5.1.3计算机网络的体系结构计算机文化基础35.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的定义计算机网络

用通信设备和传输媒体将若干具有独立功能的计算机连接起来，在相关通信软件的支持下，实现信息传递、资源共享、协同工作的计算机系统。计算机技术和通信技术相结合包括各种计算机、各种外部设备、连接电缆、各种通信控制设备及相关软件。计算机文化基础45.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的硬件和软件硬件是网络系统赖以存在的基础线路控制器

(LineController)

主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口。通信控制器

(CommunicationController)

用以对数据通信各个阶段进行控制。通信处理机

(CommunicationProcessor)

作为数据交换的开关，负责通信信息的变换处理。前端处理机(FrontEndProcessor)

负责通信处理工作。计算机文化基础55.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的硬件和软件硬件是网络系统赖以存在的基础集中器

(Concentrator)多路选择器

(Multiplexes)

是通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。主机(HostComputer,HOST)

网络中具有独立工作能力的计算机。终端(Terminal)

网络中具有信息输入输出能力的设备。传输介质

用来进行信息传递的有线或无线介质。计算机文化基础65.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的硬件和软件软件是实现网络功能、挖掘网络潜力的工具网络协议和协议软件

通过协议程序实现网络协议功能。网络通信软件

实现网络工作站之间的通信。网络操作系统

用以实现系统资源共享、管理用户对不同资源访问的系统软件，是最主要的网络软件。网络管理及网络应用软件

对网络资源进行管理和对网络进行维护。

为网络用户提供服务并为网络用户解决实际问题。计算机文化基础网络软件的重点不是在网络中互连的各个独立的计算机本身的功能，而是在如何实现网络本身的特有功能。75.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的组成从逻辑功能的角度

分为通信子网和资源子网两个部分通信子网

负责完成数据传输和转发等通信处理任务。资源子网

完成各类信息处理和加工任务。计算机文化基础85.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的组成通信子网

网络系统的中心，处于网络内层，它由网络中的通信控制设备、通信设备、通信线路以及作为信息交换的计算机所组成。计算机文化基础95.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的组成资源子网

处于网络系统的外围，由各种计算机、通信终端、输入输出设备、各种软件资源和各种数据资源组成。计算机文化基础105.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的功能信息交换

完成计算机网络中各个结点之间的通信任务。

电子邮件、新闻发布、网页浏览、信息共享等都要依靠信息交换来实现。资源共享

共享硬件资源、软件资源、数据资源。

资源共享为用户使用网络提供了方便。

共享方式分为对等模式和客户机/服务器模式两类。远程传输

分布在相距很远的用户也可以互相传输数据信息，互相交流，协同工作。计算机文化基础115.1.1计算机网络的组成和功能计算机网络的功能集中管理

实现日常工作的集中管理，提高工作效率，增加经济效益。

计算机网络技术的发展和应用，已使得现代的办公手段、经营管理等发生了变化。分布处理

网络中的若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。

将一个比较复杂的任务分解成若干个部分，由网络内若干台计算机分别完成。均衡负荷

信息处理任务被均匀的分配给网络上的各台计算机。计算机文化基础125.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类按照网络的使用性质

公用网络 专用网络按照使用的传输介质

有线网络 无线网络按照网络的通信速度

高速网络 低速网络按交换方式

线路交换网络 报文交换网络 分组交换网络按照网络通信所涉及的地理范围

局域网 城域网 广域网计算机文化基础135.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类局域网(LocalAreaNetwork；LAN)

是最常见、应用最广的一种网络。

局域网所覆盖的地区范围较小，一般来说可以是几米至几公里以内。

在计算机数量配置上没有太多的限制，少的可以只有两台，多的可达几百台。

一般位于一个建筑物或一个单位内，通常不存在寻径问题，也不包括网络层的应用。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网：以太网(Ethernet)、令牌环网(TokenRing)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。计算机文化基础145.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类城域网

(MetropolitanAreaNetwork；MAN)

指在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。

所覆盖的范围在10至100公里。

采用的是IEEE802.6标准。

与LAN相比扩展的距离更长，连接的计算机数量更多。城域网多采用ATM技术做骨干网。

在一个大型城市或都市地区，一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的LAN等等。由于光纤连接的引入，使MAN中高速的LAN互连成为可能。计算机文化基础155.1.2计算机网络的分类计算机网络的分类广域网(WideAreaNetwork；WAN)

一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络的互联。

地理范围可从几百公里到几千公里。

通常采用网状结构。

所连接的用户多，带宽有限，用户终端的连网速率一般较低。广域网的通信子网主要使用分组交换技术，常使用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。新的光纤标准和提供更宽带宽和更快传输速率的全球光纤通信网络的引入，广域网的数据传输速率大大提高，传输误码率也大大降低。计算机文化基础165.1.3计算机网络的体系结构网络协议及网络体系结构网络协议

为了使计算机与计算机之间能够正确可靠地传递信息，必须有一套关于信息传输顺序的规定、信息格式的标准、信息内容的约定。这些规定、标准和约定称为网络协议。包含四个要素，语法、语义、同步、时序

语法用来规定各种数据与控制信息的格式和结构

语义用来规定通信信息的某个部分所表示的意义

同步用来规定通信的各个步骤的实现方式

时序用来对事件实现顺序进行详细说明计算机文化基础175.1.3计算机网络的体系结构网络协议及网络体系结构网络体系结构

为减少设计上的复杂性，计算机网络都采用“分层”结构。

所谓分层，是从逻辑结构上把一个复杂的系统分解为若干比较简单的系统，将系统功能分类归并，以使问题的解决变得比较容易。在分层结构中

每一层都建立在它的前一层的基础之上，每一层都有相应的通信协议，相邻两层之间的通信约束称为接口。

相同或相似的功能被归纳到同一层中，每一个层都只与其上下层的接口通信，使用下层所提供的服务，并且向上层提供服务。这种逻辑结构上的分层、各层之间的关系安排以及所有相关的协议的总和称为网络的体系结构。计算机文化基础185.1.3计算机网络的体系结构开放系统互连参考模型开放系统互连基本参考模型

(OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel，OSI/RM)

国际标准化组织(ISO)于1981年正式推荐的网络系统结构七层参考模型计算机文化基础195.1.3计算机网络的体系结构开放系统互连参考模型OSI模型有7层结构

每层都可以由若干个子层组成

从上到下分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

前三层对应于资源子网

后四层对应于通信子网计算机文化基础205.1.3计算机网络的体系结构开放系统互连参考模型OSI/RM是一个计算机互联的国际标准，所谓开放，就是指任何不同的计算机系统，只要遵循OSI标准，就可以与同样遵循该标准的任何计算机系统进行通信。计算机文化基础如果主机“系统A”中的某个进程P1要向主机“系统B”中的某个进程P2传递数据。P1先将数据交给应用层，应用层在数据上加上必要的控制信息，然后将其传递给表示层；表示层收到应用层提交的数据后，加上本层的控制信息，然后提交给会话层；依次类推；到达物理层后，由于是按照比特流来传输信息，所以不再加上控制信息。当这串比特流传递到主机“系统B”后，就从物理层开始逐步向上上升，每一层根据对应的协议进行必要的操作，在剥离本层的相关信息后，将其余部分提交给上层。最后，就由进程P2接收到发送过来的数据。215.1.3计算机网络的体系结构开放系统互连参考模型由于OSI/RM标准模型的建立,使得各种计算机网络向它靠拢,大大推动了网络通信技术的发展。OSI分层的优点：

①人们可以很容易的讨论和学习协议的规范细节。

②层间的标准接口方便了工程模块化。

③创建了一个更好的互连环境。

④降低了复杂度，使程序更容易修改，产品开发的速度更快。

⑤每层利用紧邻的下层服务，更容易记住个层的功能。需要说明的是

OSI七层模型是一个理论模型，其作用只是提供一个概念性和功能性的结构、确定研究和改进标准的规范、为保持相关标准的一致性提供参考。因此，OSI参考模型及其相关标准只是一个技术规范，而不是一个工程规范。计算机文化基础22§5.2网络的构成要素内容：5.2.1数据通信的基本概念5.2.2数据传输介质5.2.3网卡5.2.4网络互联设备计算机文化基础235.2.1基本概念数据通信数据通信

实现远程计算机、终端间的相互通信，以达到硬件、软件资源及数据处理、信息资源的共享。是计算机技术与通信技术结合的产物在通信过程中，信息以信号的形式出现。

电压电流随时间连续变化的模拟信号

电压电流随时间不连续变化的数字信号计算机文化基础245.2.1基本概念数据通信数据通信系统

通过通信线路和通信控制处理设备将分布在各处的数据终端设备连接起来，执行数据传输功能的系统。通信过程：①建立物理连接、②建立数据链路、③数据传送、④传送结束并拆除数据链路、⑤拆除物理连接计算机文化基础由信源、信宿和信道组成

信源：数据的发送方

信宿：数据的接收方

信道：传送信号的物理通道255.2.1基本概念数据编码将信息用特定的信号表示数字信号编码

非归零编码

用高电平(电压)代表1

用低电平(电压)代表0

曼彻斯特(Manchester)编码

前高电平后低电平代表1

前低电平后高电平代表0

差分曼彻斯特编码

无电平变化代表1

有电平变化代表0计算机文化基础265.2.1基本概念数据编码将信息用特定的信号表示模拟信号编码

调幅(幅移键控，ASK)

如 幅度最小表示0

幅度最大表示1

调频(频移键控，FSK)

如 低频率表示0

高频率表示1

调相(相移键控，PSK)

如 相位为180度表示0

相位为0度表示1计算机文化基础275.2.1基本概念信道和带宽信道

信道(informationchannels)表示向某一方向传输信息的媒质或渠道，它是通信电路的一个逻辑组成部分，其作用是把携有信息的信号从输入端传递到输出端。

通常，一条通信线路中包含一个发送信道和一个接收信道。

无线信道：电磁波的空间传播渠道。

有线信道：电磁波的导引传播渠道。计算机文化基础285.2.1基本概念信道和带宽带宽

带宽通常指信号所占据的频带宽度；在被用来描述信道时，带宽是指能够有效通过该信道的信号的最大频带宽度。对于模拟信道

带宽以赫兹(Hz)为单位。对于数字信道

直接用波特率或符号率来描述。波特率

单位时间内可传输的二进制位的位数(bps)计算机文化基础295.2.1基本概念通信方式和传输方式通信方式

在进行数据通信时双方所采用的交换信息的形式单工通信

通信链路中只存在一条信道，信息流是单方向的且不能改变。半双工通信

双方可交替地发送和接受信息，但发送和接受不能同时双向进行。全双工通信

通信链路中同时存在两条信道，分别用来进行发送和接收,通信双方可以同时发送和接收信息。计算机文化基础305.2.1基本概念通信方式和传输方式传输方式

在数据通信中通过信道传输的二进制信息的传输方式并行传输

将组成信息的“字”或“字节”的若干个位(bit)同时进行传输

传输速度较高，但需多条传输线串行传输

将组成信息的“字”或“字节”的若干个位(bit)按照顺序一个一个地进行传输

传输速度较低，只需一条传输线计算机文化基础315.2.1基本概念同步技术同步

使接收端的通信步调与发送端的步调保持一致实现同步的基本思想是：接收端根据发送端的始终频率和发送数据的起止时间来接收信息，以防止发生错误。实现同步的技术有同步传输和异步传输两种计算机文化基础325.2.1基本概念同步技术同步传输

同步传输是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一个信息帧(包含若干字符)的信息。

要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步计算机文化基础335.2.1基本概念同步技术异步传输

异步传输中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧传送，在字符帧的前后各有起始位(0)和停止位(1)。

发送端和接收端可以由各自的时钟来控制数据的发送和接收，这两个时钟源彼此独立，互不同步。计算机文化基础345.2.1基本概念多路复用技术多路复用(multiplexing)

两个或多个用户共享公用信道的一种机制

(传输介质的带宽超过了传输单个信号所需的带宽时多个终端能共享一条高速信道)。

在远距离传输时，可大大节省电缆的成本、安装与维护费用。计算机文化基础355.2.1基本概念多路复用技术频分多路复用(FDMA)

频分制是将传输频带分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。

频分制通信又称载波通信，它是模拟通信的主要手段。

由于各子信道相互独立，故一个信道发生故障时不影响其他信道。计算机文化基础365.2.1基本概念多路复用技术时分多路复用(TDMA)

时分制是将传输时间分成N部分，每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用。

时分制通信也称时间分割通信，它是数字电话多路通信的主要方法。

当有多路信号准备传输时，一个信道就能在不同的时间片传输多路信号。计算机文化基础375.2.1基本概念多路复用技术码分多路复用(CDMA)

码分制技术的基础是微波扩频通信。

CDMA通信系统给每个用户分配一个唯一的正交码。在发送端，对要传输的数据用该地址码进行正交编码，然后实现信道复用；在接收端，用与发端相同的地址码进行正交解码。

CDMA的特点是频率和时间资源均为共享，适用于频率和时间资源紧缺的情况。计算机文化基础385.2.1基本概念多路复用技术波分多路复用(WDMA)

码分制技术是频分制技术在光纤媒体中的应用

主要用于全光纤网组成的通信系统中

是在一跟光纤上同时传送多个波长不同的光载波的复用技术计算机文化基础395.2.2数据传输介质有线介质传输介质

通信双方交换信息的物理通路

通信中实际传输信息的介质有线介质

各种具有传输能力的导引体。常用的有线介质为双绞线、同轴电缆和光缆。计算机文化基础双绞线电缆通常由4对双绞线组合而成，它能使外部的电磁干扰降低到最低程度，以保护传递的信息。同轴电缆由中心的内导体和外边的屏蔽网组成，它传输信号时反射和损耗都较小，有基带和宽带之分。光纤具有容量大、带宽高、抗干扰的良好特性，是目前通信传输网络的主要传输介质。实际应用中常将若干根光纤组合形成光缆来使用。405.2.2数据传输介质无线介质传输介质

通信双方交换信息的物理通路

通信中实际传输信息的介质无线介质

无线传输是利用各种电磁波来进行的，它的传输介质是各种具有传播特性的自由空间。计算机文化基础微波通信是利用地面微波进行的通信。远距离通信时需要进行中继。成本低，受环境影响较大。卫星通信是利用地球同步通信卫星进行的微波通信。卫星通信的覆盖范围大，成本低，是目前远距离通信的主力。红外通信使用红外光作为传输介质，是目前无线局域网中通常采用的通信手段，许多PC机、笔记本电脑、手持数码设备配置有红外发射器端口。

415.2.3网卡网卡（NetworkInterfaceCard，NIC）也称为网络适配器，计算机与局域网是通过网卡进行连接的，大多数局域网采用以太（Ethernet）网卡，网卡上的逻辑电路能够实现通信信息格式的形成、数据打包和拆包、通信规程控制、拓扑结构形成和差错控制等。大多数计算机在出厂设置中已经内置了网卡，如果没有配置网卡的计算机想接入网络，至少得外接一个扩展槽以便插入网卡。计算机文化基础425.2.3网卡网络上的每一个结点都有一块网卡，每块网卡均由生产厂家分配一个全球唯一的48位二进制数（６个字节）的MAC地址，该地址码就成为安装了该网卡的计算机的物理地址。网卡通过传输介质（双绞线、光纤或无线电波）把结点与网络连接起来，将需要发送的数据从计算机传送到网络，需要接收的数据从网络传送到结点。计算机文化基础435.2.4网络互联设备中继器（Repeater）中继器是在OSI模型的第一层——物理层面上延长网络的设备。它仅仅是在两个原始总线之间简单地来回传送信号的设备，而不会考虑信号的含义。但在传送信号时，中继器通常会对信号进行某种形式的再生放大。计算机文化基础445.2.4网络互联设备网桥（Bridge）网桥类似于中继器，但是比中继器更复杂。它是在OSI模型的第二层——数据链路层面上连接两个网络的设备。与中继器相似，它也是连接2条总线，但是不必在连接上传输所有的报文。相反，网桥要检查每条报文的目的地址（MAC地址），只有当报文的目的地址是在网桥另一边的计算机时，才在连接上转发这个报文。因此，如果是在网桥同一侧的两台计算机之间相互传输报文的话，是不会干扰到网桥另一侧的通信的。计算机文化基础455.2.4网络互联设备交换机（Switch）交换机本质上就是具有多个连接的网桥，可以连接若干条总线。因此，通过交换机连接形成的网络包括若干从交换机延伸出来的总线，它们就类似于车轮的辐条。与网桥一样，交换机也要考虑所有报文的目的地址，并且仅转发那些目的地址位于其它辐条的报文。另外，被转发的每一个报文只会被转送至相应的辐条，因此，最大限度地减轻了每根辐条的传输流量。计算机文化基础465.2.4网络互联设备交换机（Switch）计算机文化基础475.2.4网络互联设备路由器（Router）路由器是在OSI模型的第三层——网络层面上连接2个网络、并对分组报文进行转发的设备。与中继器、网桥和交换机的功能不同，路由器具有连接不同类型网络的能力、并能够选择数据传送的路径。计算机文化基础485.2.4网络互联设备路由器（Router）计算机文化基础当某个WiFi网络中的某台机器想要给以太网中的某台机器发送报文时，它首先会把报文发送至其网络中的接入点（AccessPoint，AP），接入点再把报文发送到与之相连的路由器，该路由器把报文转发至与以太网相连的路由器，在那里该报文被发送给总线上的一台机器，然后这台机器把报文转发至它在以太网中的最终目的地。495.2.4网络互联设备网关（Gateway）网关是OSI参考模型中负责将从传输层到应用层的数据进行转换和转发的设备。它不仅转发数据，还负责对数据进行转换。通常会使用一个表示层（或应用层）网关，在2个不能进行直接通信的协议之间进行翻译，最终实现两者之间的通信。计算机文化基础505.2.4网络互联设备网关（Gateway）计算机文化基础互联网与手机邮件服务器之间设置了一道网关。网关负责读取完各种不同的协议后，对它们逐一进行合理的转换，再将相应的数据转发出去。这样一来，即使应用的是不同的电子邮件协议，计算机与手机之间也能互相发送邮件。51§5.3局域网内容：5.3.1局域网概述5.3.2局域网的拓扑结构5.3.3以太网5.3.4无线局域网计算机文化基础525.3.1局域网概述局域网的组成与特点局域网技术是网络研究和应用的一个热点，也是技术发展最快的领域之一。局域网传输距离较短，通常采用光纤或专用电缆连接，有较高的数据传输速率。

主干线路传输速率：100Mb/s或1000Mb/s

用户端的传输速率：10Mb/s或100Mb/s在局域网的应用中

除了通常的电子邮件之外

主要是各种办公系统、财务系统、人事、仓库、物流、市场等信息管理和业务管理系统。计算机文化基础535.3.1局域网概述局域网的组成计算机文化基础双绞线、同轴电缆、光纤或者无线电波

网络服务器计算机网络接口卡传输介质计算机计算机网络打印机计算机、服务器、打印机等设备都可以通过局域网互相连接起来网络上的每台计算机都装有网络接口卡(NIC,简称网卡)，网卡通过传输介质把节点相互连接起来545.3.1局域网概述计算机文化基础介质访问地址(MAC地址)：为了相互区别，局域网中的每台计算机都有一个惟一的地址，称为MAC地址数据传输方法：必须把要传输的数据分成小块（称为“帧”，frame），每台计算机每次只传输一个帧，确保任何计算机都有传输数据的机会

有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机MAC地址目的计算机MAC地址控制信息发给哪一台计算机？哪一台计算机发送的数据帧需要传输的数据，如程序、邮件、MP3音乐等注意：不同类型的局域网，MAC地址规定不同，数据帧的格式不同，有效载荷最大长度不同，校验方法不同校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确555.3.1局域网概述计算机文化基础网卡：就是计算机的网络通信控制器主要功能：将数据分成“帧”，接收/发送数据帧网卡及其安装笔记本电脑使用的网卡网络中每台计算机(工作站或服务器)都必须安装网卡，不同类型的网络，需安装使用不同类型的网卡由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯片组中，即所谓的“集成网卡”565.3.1局域网概述局域网具有如下特点：

①局域网是一个用于数据通信的计算机网络。

②局域网的覆盖范围较小且有限。

③局域网提供了一个低误码率、高传输速率的数据传输环境。

④局域网的通信机制是共享介质和交换方式。

⑤局域网组网简单、成本低廉、维护方便、使用效率高。计算机文化基础575.3.2局域网的拓扑结构拓扑结构

指网络上计算机或设备与传输媒介形成的结点与线段的几何构成模式结点

转接结点：转换和交换信息(交换机、集线器和路由器等)

访问结点：访问和处理信息(计算机主机和终端等)线段

代表各种传输介质

包括有形的和无形的拓扑结构主要有：总线型结构、星型结构、环型结构、树型结构和混合型结构。计算机文化基础585.3.2局域网的拓扑结构总线形结构

由一条公用主干电缆即总线连接若干个结点构成网络。

网络中所有的结点通过总线进行信息的传输。

特点是结构简单灵活，建网容易，使用方便，性能好。

缺点是主干总线对网络起决定性作用，总线故障将影响整个网络。

总线形结构网络通常采用广播方式进行通信控制。计算机文化基础595.3.2局域网的拓扑结构星形结构

由中央结点集线器与各个结点连接组成。

网络各结点必须通过中央结点才能实现通信。

特点是结构简单、建网容易，便于控制和管理。

缺点是中央结点负担较重，容易形成系统的“瓶颈”。

星形结构网络采用广播方式或交换方式进行通信控制。计算机文化基础605.3.2局域网的拓扑结构环形结构

由各结点首尾相连形成一个闭合环形线路。

环形网络中的信息传送是单向的。

特点是结构简单，建网容易，便于管理。

缺点是当结点过多时，将影响传输效率，不利于扩充。

环形结构网络通常采用令牌方式进行通信控制。计算机文化基础615.3.2局域网的拓扑结构树形结构

是一种分级结构。

任意两个结点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。

特点是扩充方便、灵活，成本低，易推广，适合于分主次或分等级的层次型管理系统。

树形结构网络通常采用交换方式进行通信控制。计算机文化基础625.3.2局域网的拓扑结构混合形结构

是各种不同拓扑结构组合形成的网络。

常使用在构成比较复杂的网络中。

不同拓扑结构的网络具有不同的性能，使用不同的通信控制方法，采用多种拓扑结构后，可以扬长避短，提高网络性能。计算机文化基础635.3.3以太网以太网工作原理以太网是目前使用最为广泛的局域网。

其传输速率由最初的10Mb/s，发展到如今的100Mb/s，甚至是1Gb/s。所支持的传输介质也从最初的同轴电缆发展到双绞线以及光缆。星形拓扑结构的出现以及交换技术和全双工技术的应用，使以太网由传统的共享访问方式发展到交换访问方式，极大地扩展了网络的带宽。传统的以太网采用总线型或以集线器为中央结点的星型拓扑结构，以广播和共享的方式使用传输线路。广播方式

指某个结点发送的数据可以被所有的结点所接收。共享方式

指整个传输线路为各个结点所公用，某个结点传输数据时，其他结点必须等待。计算机文化基础645.3.3以太网以太网工作原理以太网采用了被称为载波侦听多路访问/冲突检测的访问技术

(CarrierSenseMultipleAccess/CollisionDetection,CSMA/CD)载波侦听

结点在发送信息前必须先对通信线路进行侦听，判断通信线路是否处于空闲，如果空闲(无载波)，则进行发送；如果忙(有载波)，则等待一个随机时间再重新试验。多路访问

传输线路是公用的，所有其他结点都能接收到信号，该结点所发送信息的目标可以是一个结点，也可以是一组结点(称为组播)，甚至可以是整个网络(称为广播)。冲突检测

在进行信息发送的过程中要检测是否有冲突(其他结点正好也发送信息)发生，如果没有冲突，则正常发送；若有冲突，则停止发送，并发出一串阻塞信号，通知其他接点存在冲突，然后等待一个随机时间后再重新试验。计算机文化基础5.3.3以太网常用局域网之1：总线式以太网以集线器(hub)为中心，每台计算机通过以太网卡和双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信

集线器ABCD把一个端口接收到的帧向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用

有效载荷(传输的数据)校验信息发送计算机MAC地址接收计算机MAC地址AD(以太网数据帧)总线65计算机文化基础5.3.3以太网集线器集线器集线器集线器集线器以太网物理结构（中、大型）总线式以太网66计算机文化基础5.3.3以太网集线器：简称Hub，用来连接网络中各个结点基本功能:

把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去 能对接收到的信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用。共享式局域网上一般只允许一对计算机进行通信。因此，集线器只适用于构建计算机数目很少的网络。通信方式：

广播方式通信。

一个结点发送的信息，可以送达网上的所有其他结点。结点之间传输数据时，计算机必须把数据分成一个一个帧（frame），每个结点每次只能使用总线传输一个帧，然后把总线的使用权交出来，这样就可以让所有结点公平地使用总线。

总线式以太网67计算机文化基础5.3.3以太网

常用局域网之2：交换式以太网拓扑结构：星形结构物理结构：以以太网交换机为中心，网络中的每个结点通过网卡和网线连接在交换机上，并通过交换机进行相互通信。交换机从发送结点接收数据后，直接传送给指定的接收结点，不向任何其他结点传送数据。交换机交换机68计算机文化基础5.3.3以太网以太网交换机（交换式集线器） 内部有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统集线器的共享介质中继网段。连接在交换器上的每一个结点各自独享一定的带宽（10Mb/s或100Mb/s）。 为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延、低开销的通路。 交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组—部门—公司的多层次的局域网。以太网交换机12345669计算机文化基础5.3.3以太网交换式以太网组网示意图：工作组交换器2工作组交换器11000Mbps至中央服务器10Mbps/100Mbps至桌面部门服务器部门交换器70计算机文化基础5.3.3以太网交换式以太网与总线结构以太网的区别：总线式以太网交换式以太网Hub向所有计算机发送数据帧，由计算机选择接收交换机按MAC地址将数据帧直接发送给指定的计算机1次只允许1对计算机进行数据帧传输允许多对计算机同时进行数据帧传输实质上是总线式拓扑结构星形拓扑结构所有计算机共享一定的带宽每个计算机各自独享一定的带宽71计算机文化基础5.3.3以太网Web服务器邮件服务器数据库服务器网管工作站防火墙千兆交换机路由器光缆光缆光缆光缆双绞线百兆交换机双绞线光缆光缆网络信息中心双绞线教学楼图书馆化学楼物理楼实验室

万兆交换机不同速率的以太网交换机可以按层次方式互相连接起来，构成“校—院系—室、组”的多层次的局域网传输介质(光纤)的长度可达几公里常见局域网之3：千(万)兆位以太网72计算机文化基础5.3.3以太网 FDDI拓扑结构：环型，双环结构，每个设备可以挂接到两个环路结点上 环上的结点依次获得对环路的访问权。为提高可靠性，FDDI采用双环结构(分别称为主/副环)，主环支持正常情况下的数据传输工作，副环作为—种冗余设施，保证在主环故障或者结点故障时环路仍然可以正常地工作。光纤传输线常用局域网之4：光纤分布式数字接口网（FDDI）73计算机文化基础5.3.4无线局域网（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）局域网与无线通信技术相结合的产物。

采用红外线（IR）或者无线电波（RF）进行数据通信，能提供有线局域网的所有功能，同时还能按照用户的需要方便地移动或改变网络。

无线电波作为无线局域网的传输介质是目前用得最多的，它使用的无线电波频段主要是S频段（2.4GHz～2.4835GHz），它覆盖范围广，使用扩频方式通信时，抗干扰、抗噪声、抗衰落能力强，通信安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，具有很高的可用性。74计算机文化基础5.3.4无线局域网无线局域网实现无线通信的设备：无线网卡、无线HUB、无线网桥等无线接入点无线接入点集线器75计算机文化基础5.3.4无线局域网无线局域网采用的协议主要有：802.11标准(Wi-Fi),其中：802.11a:54Mbps（5.8GHz频段）802.11g:54Mbps（2.4GHz频段）802.11b(传输速率能根据环境变化)，最大可达11Mbps802.11n:108Mbps甚至更高蓝牙（bluetooth）近距离无线数字通信的标准，是802.11的补充最高数据传输速率可达1Mbps(有效传输速率为721kbps)传输距离为10cm～10m适合于办公室或家庭环境的无线网络（无线个人网WPAN）76计算机文化基础5.3.4无线局域网无线局域网技术的优点：具有很好的灵活性，最大通信范围可达到几十公里无线局域网的组建、配置和维护较容易无线局域网技术的缺点：无线局域网还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络的补充产品比较贵传输速度较慢77计算机文化基础78§5.4Internet内容：5.4.1Internet概述5.4.2Internet协议5.4.3IP地址及域名5.4.4Internet的接入5.4.5Internet提供的基本服务计算机文化基础795.4.1Internet概述Internet概述Internet的正式中文译名为因特网，又叫国际互联网。

是以TCP/IP网络协议将各种不同类型、不同规模、位于不同地理位置的物理网络联接成的一个整体。

也是一个国际性的通信网络集合体，融合了现代通信技术和现代计算机技术，集各个部门、各个领域、各种信息资源为一体,从而构成网上用户共享的信息资源网。Internet是目前世界上影响最大的国际性计算机网络，它的出现是世界由工业化走向信息化的必然和象征。因特网已成为世界规模最大、用户最多、影响最广的一个全球性的、开放化的大网络，在这里蕴藏着丰富的信息资源，等待着每一个使用者来探索和寻求。计算机文化基础805.4.2Internet协议TCP/IP协议传输控制协议/网际互联协议

TCP/IP

(TransmissionControlProtocol/InternetProtocol)

是一个工业标准的协议集,它是为广域网(WAN)设计的，是在ARPANET网的基础上研究发展起来的。

是目前国际互联网(Internet,因特网)的通用协议，由100多个不同功能的协议组成。TCP/IP协议采用了4层的层级结构

这4层分别为：应用层、运输层、网络层和链路层。

每一层都呼叫它的下一层所提供的网络来完成自己的需求。TCP/IP协议并不完全符合OSI的七层参考模型计算机文化基础815.4.2Internet协议TCP/IP协议应用层

是与应用程序进行沟通的层

如简单电子邮件传输(SMTP)、文件传输协议(FTP)、

网络远程访问协议(Telnet)等。运输层

提供了节点间的数据传送服务

该层负责传送数据，并且确定数据已被送达并接收，

如传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)等。网络层

提供基本的数据封包传送和路由功能

让每一块数据包都能够到达目的主机,但不检查是否被正确接收，如网际协议(IP)。链路层

具体的网络有关

实现对实际的网络媒体的管理，定义如何使用实际网络，用来传送数据，如Ethernet、SerialLine、ATM等。计算机文化基础825.4.2Internet协议TCP/IP协议IP协议

网际互联协议IP是TCP/IP的心脏

也是网络层中最重要的协议

IP层接收由更低层(网络接口层，

例如以太网设备驱动程序)发来的

数据包，并把该数据包发送到更高的TCP或UDP层；相反，IP层也把从TCP或UDP层接收来的数据包传送到更低层。

IP数据包是不可靠的，因为IP并没有做任何事情来确认数据包是按顺序发送的或者没有被破坏。

IP数据包中含有发送它的主机的地址(源地址)和接收它的主机的地址(目的地址)。IP协议对于网络通信有着重要的意义

网络中的计算机通过安装IP软件，使许许多多的局域网络构成了一个庞大而又严密的通信系统。在Internet上，IP协议把全世界上所有愿意接入Internet的计算机局域网络连接起来，使得它们彼此之间都能够通信。计算机文化基础835.4.2Internet协议TCP/IP协议TCP协议

传输控制协议TCP协议

将它的信息送到更高层的应用

程序，同时，当应用程序轮流

将信息送到TCP层后，TCP层

便将它们进行封装并向下传送到IP层，经过设备驱动程序和物理介质，最后到接收方。

TCP协议被称作一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接起了重要作用：当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会让它们建立一个连接、发送和接收资料以及终止连接。TCP协议利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程序提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化。TCP协议具有自动调整"超时值"的功能，即使在Internet暂时出现堵塞的情况下，也能够保证通信的可靠。计算机文化基础845.4.2Internet协议TCP/IP协议UDP协议

用户数据报协议UDP

(UserDatagramProtocol)

与TCP位于同一层，是一种不可

靠的无连接协议，具有简单高效

的特点，但不能保证传输的正确性，也不能防止重复信息的产生。

UDP主要用于那些面向查询应答的服务。ICMP协议

因特网控制报文协议ICMP

(InternetControlMessageProtocol)

与IP位于同一层，它被用来传送IP的控制信息。它主要是用来提供有关通向目的地址的路径信息。计算机文化基础855.4.2Internet协议TCP/IP协议TCP/IP的主要特点是：

①适用于多种异构网络互联。

②提供端到端的可靠通信。

③与操作系统紧密结合。

④TCP/IP协议既支持面向连接的服务(如TCP)，也支持无连接的服务(如UDP)。计算机文化基础865.4.3IP地址及域名IP地址

Internet由于采用TCP/IP协议，所以在Internet上的计算机必须具有IP地址。

IP地址只具有逻辑意义，目的是屏蔽网络的物理细节，使得由各种不同网络组成的Internet看起来是一个相同的整体。

IP地址在Internet上必须唯一，它是运行TCP/IP协议的标志。分层结构

由类型标志、网络地址、主机地址三部分组成。

类型标志用来指明IP地址的类型；

网络地址标明主机所在网络的地址；

主机地址用来标识主机。计算机文化基础875.4.3IP地址及域名IP地址IP地址

IP地址由32位(bit)二进制组成，分为4个字节(Byte)，每个字节对应一个0～255的十进制数字，十进制数字间用点号分隔。

例如：6(点分十进制地址)根据网络规模的大小，IP地址分为A、B、C、D、E五类。计算机文化基础A类地址用于拥有大量主机的网络，它的最高位为0，网络地址为7位二进制，主机地址为24位二进制。也就是说，全世界只能有126个A类网络，每个A类网络可有16777214个主机。A类地址的点分十进制地址的第一个数字小于127。B类地址用于规模适中的网络，它的最高位为10，网络地址为14位二进制，主机地址为16位二进制。即可以有16382个B类网络，每个B类网络可有65534个主机。B类地址的点分十进制地址的第一个数字大于128，小于192。C类地址用于小型的网络，它的最高位为110，网络地址为21位二进制，主机地址为8位二进制。即可以有2097152个C类网络，每个C类网络可有254个主机。C类地址的点分十进制地址的第一个数字大于192，小于224。D类地址用于组播，它的最高位为1110。E类地址用于备用，它的最高位为11110。

885.4.3IP地址及域名子网掩码

直接使用A类、B类地址，显得有点浪费资源，通过子网掩码，可以将一个大的网络分为若干个粒度更小的子网络，将原先主机地址的左边一部分用作子网地址。在IPv4中，子网掩码也是一个32位二进制数，它必须是对应IP地址的首位开始连续是1，对应网络标识部分的位都为1，对应主机标识部分则全为0，将子网掩码与IP地址进行按位与运算就可以导出网络地址。子网掩码有2种表示方式：一种是将IP地址和子网掩码，分别用2行来表示；另一种是在IP地址后面，追加网络地址的位数，用/隔开。例如，2/26表示网络地址为前26位，其对应的子网掩码为92。当网络内没有子网时，A、B、C三类网络的子网掩码分别为：、、。计算机文化基础895.4.3IP地址及域名域名

对于IP地址，即使使用点分十进制表示也非常难以记忆，因此Internet引入了以字符型的主机命名方式——域名系统，用来表示位于Internet上的主机。例如，中国教育和科研计算机网的IP地址是6，其域名为，访问这个网络时使用的网址(URL,Uniform

Resource

Location,统一资源定位符

)则是/。域名系统（英文：DomainNameSystem，缩写：DNS）

包括域名命名规则、域名管理方法、域名与IP地址转换机制三部分组成。分级结构

顺序是从右到左

第一级也叫做顶级，分为区域名和类型名两种。

区域名用两个字母代表各个国家和地区；

类型名用三至四个字母代表单位或机构所属的类型。计算机文化基础905.4.3IP地址及域名域名部分顶级域名计算机文化基础915.4.4Internet的接入连接到Internet计算机与Internet进行连接时，通常不是直接与主干网络进行连接，而是与网络中的某个服务器建立连接，通过这个服务器来与Internet连接。局域网连接

是指整个局域网已经通过路由器和

通信专线与Internet连接起来。

该局域网就变成了Internet的一个

子域，网络中的各个计算机也都

必须具有单独、正式、固定的

IP地址。网络中的各个计算机都可以直接访问

Internet的资源，也可以向Internet

提供各种服务。计算机文化基础925.4.4Internet的接入连接到Internet计算机与Internet进行连接时，通常不是直接与主干网络进行连接，而是与网络中的某个服务器建立连接，通过这个服务器来与Internet连接。单机拨号连接

适合于个人、家庭用计算机的联网。

需要使用调制解调器

(Modem)

计算机通过网卡或串

行通信接口连接

Modem，Modem通

过普通电话线、

CATV网或宽带线路

连接ISP。计算机通常由ISP动态分

配一个临时的内部

IP地址。计算机文化基础935.4.4Internet的接入连接到Internet光纤到户光纤入户是指从ISP那里直接用一根高速光纤连接到用户家里。它通过将一个叫光网络单元（OpticalNetworkUnit，ONU）的装置安装在用户家里，从而将家用电脑、无线路由器等与之关联。该装置负责在光信号与电子信号之间的转换。使用FTTH可以实现稳定的高速通信。随着Internet的爆炸式发展，只有实现用户接入Internet方式的数字化、宽带化，才能真正提高用户上网速度，让用户享受Internet上的各种服务。通过FTTH，不仅实现了Internet接入方式的数字化，用户在家还可以享受到数字电视的高清画面，即使传统的座机电话现在也是经由数字网络进行传输。计算机文化基础945.4.5Internet提供的基本服务在Internet上，采用的是客户机/服务器(C/S)工作模式。

用户的计算机连接到Internet后，用户必须运行一个应用软件，应用软件根据用户的操作要求(例如查询)生成一个请求，该请求通过网络传送到某个服务器

网络上的服务

器收到请求后

就分析请求并

作出相应反映

将服务结果通

过网络返回到

客户端，客户

端收到后将其

显示给用户。计算机文化基础955.4.5Internet提供的基本服务WWW服务(WorldWideWeb,3W,万维网)

是Internet上集文本、图形图像、声音、动画视频等媒体信息于一体的全球信息资源网络，是Internet的重要组成部分。

WWW服务使用的是超文本传输协议(HTTP)，所以可以很方便的从一个信息页转换到另一个信息页。

在WWW服务器上，所有的服务信息由超

文本标记语言(HTML)编写成若干个信息

页(WebPage,网页)，某个机构的所有网

页被组织成为WWW网络站点(WebSite,

网站)，每个网站上有一个网页是该网站

的主页(HomePage,首页)，是访问网站

的入口网页。

客户端要安装相应的浏览器应用程序。WWW服务也能完成诸如文件传输、电

子邮件等其他功能。计算机文化基础965.4.5Internet提供的基本服务电子邮件服务(e-Mail)

是目前最常见、应用最广泛的一种到联网服务。

使用电子邮件服务，必须获得一个电子邮箱(ElectronicMailbox)。电子邮箱位于邮件服务器上，收到的电子邮件就存储在其中。电子邮件传送的是电子信号

所以不仅能够传

送文字和图片，

还能传送声音、

视频和程序。电子邮件地址的

格式规定为：

邮箱名@邮件服

务器名计算机文化基础975.4.5Internet提供的基本服务即时通信

即时通信服务也被某些人称为

网络寻呼或网上聊天。

著名的客户端软件是腾讯QQ和微信。即时通信最常用功能是收发文字信息

也可进行语音、视频、文件的传输。计算机文化基础985.4.5Internet提供的基本服务文件传输

(FileTransferProtocol,FTP)

主要作用是让用户连接到一个存储着许多文件的远程计算机上，查看上面有哪些文件，并将需要的文件复制到本地计算机(下载)，或是

将自己的文件传递到

该远程计算机(上传)。FTP允许在不同体系的

计算机之间传输任意

文件，也允许文件具

有访问权限和所有

权限。计算机文化基础995.4.5Internet提供的基本服务远程登录

使用户可以通过Internet登录到远程计算机上，象使用自己计算机一样操作和使用该远程计算机的各种资源。

远程登录通常使用Telnet协议。

用户可以访问各种数据库

联机游戏、对话服务以及

电子公告牌，如同与被访

问的计算机在同一房间中

一样。用户要想登陆到远程计算机

时，必须要具有该计算机

的使用权，要有自己的

帐号(用户名和密码)。计算机文化基础1005.4.5Internet提供的基本服务电子公告牌服务

(BulletinBoardService,BBS)

是Internet上的一种电子信息服务系统。

它提供了一种网络信

息发布平台，任何人

都可以在上面发布信

息或提出看法。

用户可围绕某主题将

自己的讨论文字“张

贴”到“公告板”上，

也可以从“公告板”看

到别人“张贴”的

讨论文字。用户登陆到BBS站点可

以使用Web方式，也

可以使用Telnet方式。计算机文化基础101§5.5网络安全概述内容：5.5.1网络安全概述5.5.2计算机病毒及其防范计算机文化基础1025.5.1网络安全概述安全的计算机网络应该具有的特征：网络系统的可靠性——是指保证网络系统不因各种因素的影响而中断正常工作。软件和数据的完整性——是指保护网络系统中存储和传输的软件（程序）与数据不被非法操作，即保证数据不被插入、替换和删除，数据分组不丢失、乱序，数据库中的数据或系统中的程序不被破坏等。软件和数据的可用性——是指在保证软件和数据完整性的同时，还要能使其被正常利用和操作。软件和数据的保密性——主要是利用密码技术对软件和数据进行加密处理，保证在系统中存储在网络上传输的软件和数