大学计算机基础第六章

教学目标了解计算机网络概念、发展、功能及分类

对常见网络设备功能有较深入的了解

了解网络协议，理解OSI参考模型与TCP/IP协议结构及各层功能

了解Internet工作模式，掌握信息搜索、信息发布等Internet应用

知识要点计算机网络、网络协议的概念计算机网络发展阶段及网络功能与分类两个理论模型Internet工作模式及新兴Internet服务举案引思1、想像一下没有网络的世界：如果没有计算机网络，你的计算机世界会是什么样的？你在计算机面前会做些什么？那会不会是一个移动存储介质泛滥的时代？

2、现在你是否还会给父母写信？上世纪的我们会经常性地给父母朋友写信、邮寄，然后期盼着数日后的回复，现在你还会偶尔给父母写信吗？你了解你的信自从离开你的手之后怎么样到达你父母手上的吗？

3、未来的新应用？现在计算机网络上我们可以发电子邮件、可以查找想要的资源、可以进行视频电话、可以在网上买卖东西、可以发微博、微信，啊，太多了！但你能想象未来的计算机网络会出现什么样的新应用吗？只有想不到，没有做不到！

6.1计算机网络基础一、概述1、为什么需要计算机网络？

2、什么是计算机网络？

分布在不同地理位置的、具有独立功能的多台计算机及外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统、网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息交换的计算机系统

。3、计算机网络发展阶段

第一代：终端与主机的互连第二代：主机与主机的互连第三代：网络与网络的互连第四代：多网融合6.1计算机网络基础6.1计算机网络基础4、计算机网络功能

资源共享、信息交换（通信）、分布式信息处理

5、计算机网络分类

按网络覆盖范围分：局域网、城域网、广域网按拓扑结构分：总线型、星型、树型、环型、网状等

按机器地位分：对等网和主从网二、常见网络设备1、计算机设备

服务器和工作站

2、传输介质

双绞线

最常见的传输介质，它价格便宜，易弯曲、易安装，重量轻，具有良好的性价比，但传输距离和速度都受到一定限制，且易受外界信号干扰。

双绞线一般分为屏蔽型（STP）和非屏蔽型（UTP），屏蔽型双绞线是在双绞线和外层绝缘套之间包有一层金属屏蔽层，以屏蔽外界干扰信号，所以在抗干扰能力方面要优于UTP，但价格也要贵些。双绞线两端都必须安装RJ-45连接器（俗称水晶头）才能和网卡、交换机等设备相连，就是常见的水晶头。根据双绞线4对铜线的排序不同，则连接的设备不同。一般分两种线序标准：T568A和T568B。两端都采取B标准线序是用的较多的一种双绞线。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备2、传输介质

同轴电缆同轴电缆是以硬铜线为芯，外面包上一层绝缘材料，外层再套有密织的网状导体以屏蔽外界干扰，最外层包一层保护性材料同轴电缆比双绞线抗干扰能力强，可以进行远距离传输。根据其直径大小可以分为：粗同轴电缆和细同轴电缆。粗缆直径为10mm，适于较大型的局部网络，标准传输距离长，可靠性高，但安装难度大；细缆直径为5mm，安装简单，价格低廉，但连接时须切断电缆，两头安装网络连接头（BNC），所以容易松动产生不良隐患。现在一般同轴电缆用于有线电视的信号传输。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备2、传输介质

光纤光纤即光导纤维，是由纤芯外加包层组成的双层圆柱体，利用光的全反向原理进行光信号传输的，如图6-4所示。纤芯是光导纤维，由非常透明的石英玻璃拉制而成的细丝，用来传导光波。包层具有较低的折射率，当光线从高折射率射向低折射率介质时，其折射角度大于入射角度。当入射角度足够大时，就会发生全反射。根据传输模式不同，光纤可分为单模光纤和多模光纤。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备2、传输介质

无线介质无线传输介质是指使用无线电波作为传输介质，多使用微波通信、红外线、蓝牙等方式。微波具有较长的波长，适合远距离通信，而红外线和蓝牙波长较短，只适宜室内或近距离通信。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备3、网络互连设备

网络适配器网络适配器又称为网络接口卡，简称网卡，是将计算机连接到网络上的通信接口装置，它可以集成在计算机内部主板上，也可以作为独立的接口卡插入到计算机主板的PCI插槽内。在计算机接收传输介质上传送的数据时，网卡把接收的信号按照计算机可以处理的格式进行转换，在主机向网络发送数据时，网卡又把要发送的信息转换为网络传输介质可以传播的格式。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备3、网络互连设备调制解调器

调制解调器（MODEM）是调制器和解调器的简称，俗称“猫”，在发送端，把计算机的数字信号转换成可沿普通电话线传送的模拟信号，在接收端，又把模拟信号还原成计算机可识别和处理的的数字信号，从而实现计算机间的通信。调制是把数字信号转换成模拟信号，解调是把模拟信号转换成数字信号。调制解调器是以电话线作为传输介质，承担传输介质和计算机之间进行数/模、模/数转换功能，实现计算机连网的设备。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备3、网络互连设备集线器

集线器（Hub）的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它提供多端口的服务，每个端口通过一条传输介质连接一台计算机。它的工作方式非常简单，对所有接收到的数据，发送时没有针对性，而且采用广播的方式，对所有与之相连的节点都进行转发。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备3、网络互连设备交换机

交换机（Switch）是一种用于信号转发的网络设备,可以实现先存储、后定向转发的功能。如图6-10所示。因为交换机能根据数据帧的源MAC地址，知道该地址的机器连接在哪个端口上，并记住它，以后发往该地址的数据都只转发到这个端口上，所以它可以为交换机中任意两个端口之间提供独享的信号传输服务，也就是说多个端口对之间可以同时进行通信而不会冲突。每个端口都是一个独立的网段，连接在该端口上的计算机独享全部带宽，无需和其它端口分享。真正可以高速、高效地进行数据交换。

6.1计算机网络基础二、常见网络设备3、网络互连设备路由器

路由器是互联网的非常重要的网络结点设备。它的主要功能就是路由选择。当两台不在同一子网的计算机相互通信时，可能需要经过许多个路由器。每个路由器都是从上一站接收数据包，然后根据数据包的目的地决定要转发给哪台路由器

。网关

网关（Gateway）又称网间连接器、协议转换器。最复杂的网络互连设备，用于连接两个网络系统并可实现不同网络之间的协议转换工作。即可以实现广域网的互连，也可以实现局域网的互连。

6.1计算机网络基础1、为什么需要网络协议？

2、什么是网络协议？网络协议就是计算机网络中通信双方都必须遵守的标准、规则或约定的集合。具体说就是在通信内容、怎么通信以及何时通信等方面，双方都要共同遵从、可以接受的一组约定和规则。由语义、语法和时序组成。3、网络体系结构

网络通信的复杂性分层设计的优越性

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型在计算机网络理论研究界和应用界的努力下，1978年国际标准化组织制定出了一个开放协议标准:开放系统互联参考模型(OpenSystemInterconnectionReferenceModel,OSI/RM，简称OSI)。OSI模型将整个网络通信体系分为7层，自上而下分别为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

6.2网络协议与体系结构发送端接收端应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层接口通信线路或传输介质应用层协议表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议数据链路层协议0111010000110000101001011113、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）对于该参考模型的每层功能，可以组织一个国际会议形象来说：应用层：会议的议题；表示层：大会语言翻译；会话层：交流各方的身份识别、发言顺序、议题的开始和结束；传输层：如何到达举办会议地点；网络层：如何到达举办会议的国家；数据链路层：每段路程的交通；物理层：公路、铁路、航空等交通方式；

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）物理层功能

数据通信最终要通信信号在传输介质上的传输来实现。计算机中存储或处理的是二进制数据，即信息。该层传输的数据格式为信息，也即二进制数据流。但通信介质上所传输的为信号（电信号或光信号）。所以要把数据信息变为信号。传输介质种类繁多，如果没有统一的标准和规范就很难通过传输介质将它们互联起来进行通信。显然，为了达到信息交换的目的就要对各种通信设备之间以及通信设备和传输介质之间的电气和机械接口进行约定，以使得各种通信设备都能方便、规范地通过传输介质连接起来并进行信息交换，这就是物理层的功能。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）数据链路层功能

数据链路层位于物理层的上一层，它所处理的数据单元称为帧（Frame），在发送数据时，它接收来自上层的数据，加上自己的帧头和帧尾，形成数据帧后送到物理层；接收数据时，它接收来自下层也即物理层的数据，去掉帧头和帧尾后取出数据部分传输给上一层。此外，该层还具有更为重要的流量控制和差错控制等功能。

(1)流量控制流量控制的功能是为了避免发送端发送数据的速率超过接收端的最大接收能力而导致数据丢失的现象发生，保证双方能协调一致地交换数据。在网络通信中一般采用通过接收端来控制发送端的发送速率来实现6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）数据链路层功能

(2)差错控制网络通信要求很低的差错率，但如果发生数据传输错误，要通过编码技术来实现纠错。这就需要接收端具有差错检测的功能，也就是通过编码方式使接收端能检测出接收的数据帧是否出错，如果有错，采取简单丢弃或要求对方重传等。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）网络层功能

网络层是在各种不同类型、不同规模的计算机网络之间提供点到点的服务，这就需要按照一定的算法在各个网络之间选择一条最佳路径问题。但最佳路径上也可能会有多个点，在每个点收到数据包之后转发给哪个结点，这就是路由选择问题。该层的数据传输单位是分组（Packet，或称为包）。6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）传输层功能

从网络层可以实现点到点的传输，也就是两个计算机之间通过IP地址由路由器实现通信，但是计算机中的应用程序或是进程有很多，如怎么实现两台计算机之间的QQ通信或是Email通信等？因为每个进程对应的端口号都是不同的，所以传输层的功能主要是实现端到端的传输。通过物理层、数据链路层和网络就已经实现两台计算机之间的通信了，所以其它层的主要功能就不再管信息传输的问题了，而是信息在计算机内部的表示和处理问题了。6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）会话层功能

会话层提供的服务是建立、维持应用之间的会话，并能使会话获得同步。该层用于建立、管理和中止不同计算机上的应用程序之间的会话。会话是指为完成一项任务而进行的一系列的相关的信息交换。

表示层功能

表示层向高层的应用层提供被传送数据的表示问题，即信息的语法和语义。如有必要，使用一种通用的数据表示格式在多种数据表示格式之间进行转换，使采用不同表示方法的各开放系统之间能互相通信。该层还负责数据的加密、压缩和恢复等。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

理论模型（OSI/RM）应用层功能

应用层直接面向用户，为用户使用应用程序提供通信服务，实现多个系统应用进程相互通信的同时，完成一系列业务处理所需的服务。它处于OSI模型的最高层，包含的协议最多，也是最复杂的一层。6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

现实标准（TCP/IP）虽然OSI参考模型在理论上比较完整，并且是国际公认的标准，但它却没有市场化，现今互联网中使用的网络协议几乎没有完全符合OSI参考模型的。在互联网中，人们普遍使用的是传输控制协议/因特网协议（TCP/IP）。TCP/IP实际上是一个网络协议族，共分为4层：网络接口层、网际层、传输层和应用层在具体划分与OSI参考模型有对应关系，TCP和IP是其中最为重要的两个协议，虽非OSI中的标准协议，但事实证明它们工作得很好，已被公认为现今网络中的现实标准。6.2网络协议与体系结构应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接口层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接口层应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网际层网络接口层3、网络体系结构

现实标准（TCP/IP）应用层协议TCP/IP的最高层，它负责接收并响应用户的各种请求，为用户提供各种服务，对应于OSI模型的上三层。主要服务协议如下：（1）文件传输协议（FileTransferProtocol,FTP）：用于交互式文件传输，可以在不同计算机间传输文件。（2）超文本传输协议（HypertextTransferProtocol,HTTP）：提供WWW服务，使用该协议可以访问网络上丰富的文本或超文本信息。（3）简单邮件传输协议（SimpleMessageTransferProtocol,SMTP）：主要负责网络上电子邮件的传输，该协议为发送电子邮件所用，接收电子邮件一般为POP3或IMAP等。（4）域名服务系统（DomainNameSystem,DNS）：负责域名与IP地址之间的转换。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

现实标准（TCP/IP）传输层传输层提供端节点到端节点之间的可靠通信，具有差错控制、数据包的分段与重组、数据包的顺序控制等功能。该层包括面向连接的TCP协议和面向无连接的UDP(UserDatagramProtocol)协议，这两个协议分别用于传输不同性质的数据。6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

现实标准（TCP/IP）网际层网际层提供无连接的传输服务，主要功能是寻找一条能够把数据送到目的地的路径。它对应于OSI的网络层，该层是通过网络互联协议（IP协议）将不同的物理网络连接起来，以实现数据通信和资源共享。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

现实标准（TCP/IP）网络接口层

网络接口层为TCP/IP模型的最底层，对应于OSI模型的物理层和数据链路层。主要功能是负责从网际层接收报文数据并通过物理网络发送出去，或是从物理网络接收信号中提取报文数据并交给网际层。

6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

与TCP/IP有关的几个概念

1、IP地址

IP地址是由32位（bit）二进制数组成，即IP地址占4个字节。为书写方便，把它们分为4组，每组8位二进制数，并用十进制数表示，每组数的范围为0～255，每两组之间用“.”隔开。IP地址分为A、B、C、D、E等5类，其中A、B、C三类为主类地址，也是现在常用的IP地址，D类地址为组播地址，E类地址尚未使用。一般IP地址由两个部分组成：网络号和主机号。A类地址第一组数的范围为0～127；B类IP地址第一组数的范围为128～191；C类IP地址第一组数的范围为192～223。6.2网络协议与体系结构3、网络体系结构

与TCP/IP有关的几个概念

2、域名在计算机网络中，IP地址可以代表某台计算机，通过IP地址就可以访问网络中对应计算机的资源。但毕竟IP地址只是枯燥的数字，难于记忆。所以为了便于记忆，常采用形象、直观的字符串作为网络上各个节点的地址，如新浪的www服务器网址为。这种唯一标识网络节点地址的符号称为域名(DomainName)。为了便于对域名进行管理、记忆和查找，一般采用树型的层次结构来组织域名。

6.2网络协议与体系结构根comneteduorggovcncomedugovbjsh……顶级域名二级域名pkuzjusduahut…tsinghua三级域名mailjsjxy……jsjjc四级域名3、网络体系结构

与TCP/IP有关的几个概念

2、域名一般域名的书写形式为：…．三级域名．二级域名．顶级域名顶级域名一般分为两类：国家顶级域名和组织顶级域名6.2网络协议与体系结构序号域名含义序号域名含义1.com公司企业8.coop合作团体2.net网络机构9.info网络信息组织3.org非赢利组织10.name个人4.gov政府部门5.mil军事部门6.edu教育部门3、网络体系结构

与TCP/IP有关的几个概念

3、IPV6

IPV6为什么会出现？

IPV6相对于IPV4的优势？

IPV6采用了128位的标识，地址空间相对IPV4增大了2的96次方倍。它的地址格式采用了八组四位十六进制的书写形式，如：CDCD:910A:2222:5498:8475:1111:3900:2020就是一个合法的IPV6地址。其中地址中的每位数字都是十六进制，四位一组，每两组之间用：分隔。6.2网络协议与体系结构1、Internet基础

Internet即因特网、互联网。它是由世界上许许多多的广域网、城域网、局域网等互联起来的巨型计算机网络。它包含了非常庞大的信息资源，并向全世界提供信息服务。现今Internet已经成为获取信息的一种非常方便、快捷而有效的手段。6.3Internet应用2、Internet工作方式

Internet提供的服务有很多，包括电子邮件、文件传输、WWW服务、远程登录等，它们大多采用客户机/服务器模式，随着互联网上其它服务的涌现，又出现了浏览器/服务器模式、P2P模式等。

客户机/服务器模式客户机/服务器模式即Client/Server模式，简称

C/S模式。采用C/S模式的网络一般由几台服务器和大量客户端组成，服务器性能高、资源丰富，并安装专用服务器端软件，给其它计算机提供资源；客户机性能稍弱，也需安装客户端专用软件，用户通过客户端和服务器进行交互。6.3Internet应用2、Internet工作方式

Internet提供的服务有很多，包括电子邮件、文件传输、WWW服务、远程登录等，它们大多采用客户机/服务器模式，随着互联网上其它服务的涌现，又出现了浏览器/服务器模式、P2P模式等。

浏览器/服务器模式浏览器/服务器模式即Browser/Server模式，简称B/S模式。它是对C/S模式的一种改进。在此模式下，客户端只需要安装WWW浏览器。用户通过浏览器和服务器进行交互，该模式的主要工作一般在服务器端实现。因此该模式使用简单方便、界面统一，所以越来越多的服务采用B/S模式。

6.3Internet应用2、Internet工作方式

Internet提供的服务有很多，包括电子邮件、文件传输、WWW服务、远程登录等，它们大多采用客户机/服务器模式，随着互联网上其它服务的涌现，又出现了浏览器/服务器模式、P2P模式等。

P2P模式P2P模式也称对等网络模型，是PeerToPeer的简称，也称对等网技术。在P2P网络中，每个节点的地位都是平等的，没有服务器和客户端之分。因此，每台计算机即可作为客户机也可作为服务器来工作。网络中每个节点都可以共享它们所拥有的部分资源，这些共享的资源可以被网络中其它对等节点直接访问而无需经过其它实体的介入。

6.3Internet应用3、信息搜索搜索引擎是对互联网上的信息资源进行搜索整理并对用户提供查询功能的系统，它包括了信息搜集、信息整理和用户查询等三部分。现在搜索引擎已经成为互联网的核心服