第7章计算机网络基础

第7章计算机网络基础7.1计算机网络概述7.2计算机网络体系结构7.3计算机网络的组成7.4网络典型应用7.5网络安全7.1计算机网络概述7.1.1计算机网络的发展过程7.1.2计算机网络的分类7.1.3计算机网络在我国的发展从ARPANET到Internet发展过程计算机网络产生前

计算机网络产生后

7.1.2计算机网络的分类按网络的覆盖区域分类(1)局域网LAN(LocalAreaNetwork)(2)城域网MAN(3)广域网WAN（WideAreaNetworks）按网络的使用范围分类公用网（例如：Internet）为公共提供商业性和公益性通用网络专用网（例如：Intranet）为部门提供特定应用服务功能的网络7.1.3计算机网络在我国的发展中国公用计算机互联网CHINANET

中国教育和科研计算机网CERNET

中国科学技术网CSTNET中国联通互联网UNINET中国网通公用互联网CNCNET中国国际经济贸易互联网CIETNET中国移动互联网CMNET中国长城互联网CGWNET中国卫星集团互联网CSNET7.2计算机网络体系结构7.2.1划分网络层次的意义7.2.2OSI/RM参考模型7.2.3TCP/IP参考模型7.2.4IP地址7.2.1划分网络层次的意义为了使不同类型的系统设备联入计算机网络中，进行通信和数据交换，针对通信过程中的各种问题，制定了通信双方必须共同遵守的规则、标准和约定，这些规则、标准和约定称为网络协议。通信线缆服务器通信线缆通信线缆协议分层处理复杂问题的一个有效方法，就是用抽象和层次的方式去构造和分析。同样，对于计算机网络这类复杂的大系统，采用分层方法。——把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。分层结构举例7.2.2OSI/RM参考模型ISO于1980年12月发表了第一个开放系统互连参考模型,记为OSI/RM物理层：数据传输单元是比特数据链路层：数据传输单元是帧网络层：基本单位是分组（或包）、路由选择、流量控制传输层：基本单位是报文会话层表示层：数据格式转换、文本压缩应用层模型中的数据传输7.2.3TCP/IP参考模型Internet网络体系结构的核心，事实上的国际标准。TCP/IP采用分层体系结构，共分四层网络接口层网际层：IP传输层：TCP、UDP应用层：DNS、SMTP、HTTP、FTPTCP/IP和OSI/RM对应关系OSI/RM参考模型TCP/IP参考模型应用层应用层表示层会话层传输层传输层网络层网际层数据链路层网络接口层物理层7.2.4IP地址TCP/IP的核心协议是IP协议IP地址采用分层结构，包括两部分：网络号标识一个逻辑网络主机号标识网络中一台主机IP地址是一个逻辑地址；因特网上的IP地址具有全球唯一性IP目前使用的版本是IPV4(原始版本),长度为32位（4个字节）,常用点分的十进制标记法如00001010000000100000000000000001记为新版本IPV6使用128位,采用全新的分类IP地址分类IP地址划分为五类：A-E类,常用的为A、B、C类A类B类C类0001117bits24bits14bits16bits网络号主机号网络号主机号21bits8bits网络号主机号特点：地址类别允许网络数最多主机/网络可分配主机的地址范围A类27-2=126224-2~1670万-54B类214=16384216-2=65534-54C类221约209万28-2=254-54特殊IP地址某些IP地址具有特殊的含义，不能分配给具体的主机:广播地址、零地址、回送地址地址例子用途主机位全155直接广播(对指定网络的广播)全155有限广播(本地局域网广播)主机位全为0网络地址(标识一个网络)全0标识当前网络的当前主机首字节127内部主机回送地址(本机测试，不在网络中传输)子网划分因特网规模的急剧增长，对IP地址的需求激增，带来的问题是：IP地址资源的严重匮乏路由表规模的急速增长解决办法：从主机号部分拿出前几位作为子网号，这种方法称为子网划分：IP地址包含：网络号、子网号、主机号例如：三个LAN，主机数为20、25、48，均少于C类地址允许的主机数，为这三个LAN申请3个C类IP地址显然有点浪费解决办法：申请1个网络地址，然后划分3个子网子网划分后,如何识别不同的子网？解决：采用子网掩码来分离网络号和主机号子网掩码格式：32比特，网络号(包括子网号)部分全为“1”,主机号部分全为“0”缺省子网掩码：A类： B类： C类：子网掩码“网络号+子网号”部分“主机号”部分11……1100….00例：IP地址07，子网掩码 11001010011101010000000111001111&

11111111111111111111111100000000 11001010011101010000000100000000

子网地址计算子网掩码与IP地址进行“按位与”运算，得到该IP地址的网络号，扣除网络地址就是主机号∴子网的网络地址为：主机号为：2077.3计算机网络的组成7.3.1计算机网络传输介质7.3.2网络互连设备7.3.3局域网的基本实现7.3.1计算机网络传输介质导向传输介质双绞线同轴电缆光纤非导向传输介质微波红外线无线电波（1）双绞线由两条具有绝缘保护层的铜导线按一定密度相互绞合而成可传输模拟信号和数字信号分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)有三类、五类、超五类、六类四种信号范围为几公里，过远需加放大器或中继器。T568B线序：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白综、综UTP连接器：使用RJ-45插头12345678用双绞线与Hub连接双绞线有3种线序双绞线的制作（2）同轴电缆铜线传输电磁信号，绝缘层将铜线与金属屏蔽物隔开，塑料封壳可使电缆免遭物理性破环。50：传输数字信号75：传输模拟信号类别阻抗用途RG-5975W有线电视RG-5850W细缆RG-1150W粗缆同轴电缆类别、接口（3）光纤光导纤维，由石英玻璃拉成细丝，由纤芯和包层构成的双层通信圆柱体，传送光信号。封套外套光纤束加强芯外鞘光纤加强芯芯光纤通信原理：光的全反射当光线进入较高密度介质时，入射角大于折射角；反之入射角比折射角小多模光纤和单模光纤多模光纤的传输速率可达2.5Gb/s。单模光纤可以用10Gb/s的速度可靠传输数据。（4）微波微波连网应用在不易布线，覆盖面积大的地方，不受地域限制微波通信是使用波长为1m至0.1mm的电磁波进行的通信它具有可用频带宽、通信容量大、传输损耗小、抗干扰能力强、在空间沿直线传播是微波通信的等重要特点（5）卫星通信卫星应用长距离连网。当两地距离超过800公里时，使用卫星联网更经济卫星通信是利用人造地球卫星作为中继站，来转发无线电波的通信。具有通信容量大、覆盖面积广、传输损耗小、抗干扰能力强等优点7.3.2网络互连设备网卡调制解调器集线器网桥交换机路由器（1）网卡计算机与物理传输介质之间的接口设备网卡物理地址（MAC地址）：唯一查看网卡地址开始/程序/附件/命令提示符或开始/运行/输入cmd，进入命令提示符状态输入“ipconfig/all”回车，观察“PhysicalAddress”的值（2）调制解调器Modem（3）集线器物理层的网络设备（4）网桥数据链路层的网络连接设备网桥的每个端口连接一个LAN网段，以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联的网络之间的通信网桥可以隔离不同网段之间的广播通信量，有利于改善互联网络的性能与安全性使用网桥连接起来的局域网逻辑上是一个网络（5）交换机企业级交换机部门级交换机工作组交换机：传统集线器的替代产品（6）路由器网络与网络之间的互连设备支持网络层协议可连接不同物理网络实现LAN之间、LAN与WAN之间的互连7.3.3局域网的基本实现有线局域网：以太网，802.3无线局域网：数据传输速率较慢、信号易受干扰，802.117.4网络典型应用7.4.1域名系统7.4.2电子邮件7.4.3万维网7.4.4文件传输协议7.4.1域名系统采用名字来标记一台主机便于记忆DNS用于将主机名转换为IP地址；DNS服务主要基于UDP来实现，端口号=53。域名空间分布式的、层次型的树形结构，根没有名字，顶层域由组织域和国家域构成；再往下分还可分为若干层子域，通常用点来分隔域的层次：组织上的顶级域名：com：商业机构组织、edu：教育机构组织、int：国际机构组织、gov：政府机构组织、mil：军事机构组织、net：网络机构组织、org：非赢利机构组织地理上的顶级域名：cn

中国……根INTCNMILNETCOMJP……IBMintelengwwwjackedunetcugbwwwftp地大的Web服务器：域名系统域名解析过程例如地质大学的cugb域里的一个客户请求访问东方网景（）的资源cugb域名服务的过程1386574请求主机授权域名服务器二级域名服务器根域名服务器本地域名服务器2目的主机7.4.2电子邮件电子邮件地址：由ISP提供，或Internet上的某些站点提供，或企业的邮件服务器提供。格式：用户名@电子邮件服务器域名邮件传输协议SMTP：简单邮件传送协议

简单的ASCII码协议，只规定电子邮件如何通过发送方和接收方的TCP协议连接传送，而对其他操作，例如邮件的存储等均不涉及POP3：邮局协议用户通过POP3协议来访问该服务器上的邮件信箱，接收自己的电子邮件7.4.3万维网以客户服务器方式工作URL相当于一个文件名在网络范围的扩展，格式：<URL的访问方式>://<主机>:<端口>/<路径>ftp－文件传输协议http－超文本传送协议例如：http:///存放资源的主机在因特网中的域名可省略，端口默认80，文件指向主页7.4.4文件传输协议文件传送协议FTP：负责文