Internet基础与应用课件

第一部分Internet基础与应用第一讲 Internet概述第二讲数据通信基础第四讲 Internet技术基础第五讲Internet地址和域名第六讲 Internet的连入方法第七讲 Internet应用（)第八讲 Internet应用（E-mail&Usenet）第九讲 Internet应用（Telnet&BBS）第十讲Internet的未来Internet2第四讲

Internet技术基础分组交换技术TCP/IP协议的分层模型网络计算模式常用TCP/IP测试工具1.分组交换技术1.1为什么要进行数据交换1.2主要的数据交换技术线路交换分组交换1.3数据交换技术的比较通信设备之间完全互连总共15条连线不经济引入中间互连设备(1)总共6条连线1个互连设备不可靠引入中间互连设备(2)总共7条连线2个互连设备共享信道不可靠资源子网和通信子网

从逻辑功能上看整个网络可划分成资源子网和通信子网两大部分。（1）资源子网包括网络中的所有主计算机、I/O设备、各种软件和数据库，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。（2）通信子网是由用作信息交换的节点处理机和通信链路组成的独立的数据通信系统，它承担全网的数据传输、转接、加工和交换等通信处理工作。计算机网络的两级结构通信控制处理机CCP(CommunicationControlProcessor)

1.2主要的数据交换技术

数据交换技术一：线路交换1.3数据交换技术的比较线路交换在数据传送开始前要建立一条完全的通路在线路释放之前用户独占通路（费用高）。通信双方独占一条实际的物理线路，在通信中自始至终使用这条线路通信，而不允许其它通信方共享这条线路。报文交换：是一种“存储——转发”式的数据交换方式。当信息源有数据块需要发送时，它把数据块作为一个整体（称为报文）交给交换设备，交换设备自己选择一条空闲的通信线路把报文传送出去。在这个过程中，交换设备的输入输出线之间并未建立物理连接，而是先把报文存储起来，在有空闲时再传送。缺点：网络传输延时大，并且占用大量的内在和磁盘空间。线路交换数据交换的几种形式：报文交换“存储—转发”式交换分组交换线路交换在数据传送开始前要建立一条完全的通路在线路释放之前用户独占通路（费用高）分组交换把大数据分成有信封的小信息分组用存储转发方式将分组从源到宿逐段传送每个分组在被传送时只占用一段通道 适于突发性数据通信，用户可分享通道。

计算机网络用来保证各台计算机平等地使用共享网络资源的基本技术称为分组交换。数据在网络上传输之前必须划分为分组。每个分组中都包含指明该分组应传递到哪台计算机、分组的目的地用称为计算机地址的数字来指定，共享网络的计算机轮流发送分组。每次轮到发送时，一台计算机发送一个分组。分组交换的主要优点是可以有效地避开延迟。当某台计算机发送较长信息时，可以有若干个分组。另一台计算机发送较短信息，可以不分组或少分组。长信息发送出一个分组后短信息有机会发送自己的分组。结果是短信息无需等待长信息发送完再发送，从而避免了延迟。清华大学浙江大学杭州上海北京小张老王2.1一个邮政通信的例子邮局邮局航空客户客户源支局目的支局小张老王应用接收信件应用投递信件传输控制盖发送邮戳传输控制盖接收邮戳中转选择下一站发送邮包发送邮包发送邮包接收业务接收业务接收业务打包、分拣选择下一站到站拆包汽车北京总局浙江大学清华大学驿站驿站运输运输邮政通信功能划分客户客户小张老王应用接收信件应用投递信件传输控制传输控制发送邮包发送邮包接收业务接收业务打包、分拣选择下一站到站拆包浙江大学清华大学功能层一：应用小张老王应用接收信件应用投递信件传输控制盖发送邮戳传输控制盖接收邮戳中转选择下一站发送邮包发送邮包发送邮包接收业务接收业务接收业务打包、分拣选择下一站到站拆包北京总局浙江大学清华大学驿站驿站功能层三：选择路径航空小张老王应用接收信件应用投递信件传输控制盖发送邮戳传输控制盖接收邮戳中转选择下一站发送邮包发送邮包发送邮包接收业务接收业务接收业务打包、分拣选择下一站到站拆包汽车北京总局浙江大学清华大学运输运输功能层四：接口清华浙大北京上海广州小张老王2.2电子邮件通信应用举例电话线卫星线路DDN专线DDN专线x.25以太网以太网功能层一：应用

小张 老王应用 用户 用户 应用发送Email 接收EmailTCP TCP IP IP网络接口 网络接口功能层二：传输控制（TCP）

小张 老王应用 应用发送Email 接收Email 主机 主机TCP TCP IP IP网络接口 网络接口2.3TCP/IP分层模型 1) 2) 3) 4)应用层Application传输层Transport互联网层Internet网络接口层NetworkInterface1)应用层功能 为用户的网络应用提供各种服务。典型的应用层协议

2)传输层功能

提供发送端到接收端的数据传输控制

典型协议

传输控制协议TCP （TransmissionControlProtocol）实现端到端的数据可靠传输端到端的数据传输协议在发送端和接收端之间建立连接进行传输保证数据的可靠性有关概念解释（1）连接性面向连接通信双方在进行数据传输前先建立连接，在建立好的连接上进行数据传输，传输完毕后撤除连接。例如：打电话占用TCP端口的Internet应用无连接数据传输前不建立连接。面向连接方式AB信息包虚电路无连接方式AB信息包有关概念解释（2）传输端到端的传输（End-to-End）源端和目的端两端点之间的数据传输点到点的传输（Point-to-Point）

两个传输节点之间的数据传输端到端的传输(End-to-End)AEndA-to-BC-to-ACEndBEnd点到点的传输(Point-to-Point)AEndCEndBEndR1R2R3A-to-R1R3-to-R1R1-to-R2R2-to-BR1-to-R2R3-to-R2C-to-R3R1-to-A3)互联网层功能

负责相邻计算机(传输节点)之间的通信

典型协议

网际协议IP(InternetProtocol)相邻传输节点间（点到点）的数据传输无连接的数据传输给传输单元棗分组选择合适的路径对数据尽力传递，不可靠4)网络接口层功能

完成IP数据包在网络中的接收和发送典型协议

PPP/SLIP：用于电话拨号

Ethernet: 用于小的局域网 （以太网）2.4TCP/IP数据流应用层Application传输层Transport网间网层Internet

网络接口层NetworkInterface数据数据TCP头IP头尾接口层头数据TCP头IP头数据TCP头数据数据发送数据2.5开放系统互连OSI分层模型应用层Application数据链路层DataLink网络层Network传输层Transport表示层Presentation会话层Session物理层Physical

TCP/IP OSITCP/IP与OSI模型对比应用层Application数据链路层DataLink网络层Network传输层Transport表示层Presentation会话层Session物理层Physical应用层Application网络接口层NetworkInterface网间网层Internet传输层Transport2.6TCP/IP协议的好处TCP/IP模型层次简单(仅有四层)TCP/IP协议与模型吻合很好TCP/IP易于实现TCP/IP有更大的灵活性IP层协议IP协议采用固定的地址方案来传送IP数据包。不论在哪个网段上传送IP地址都是不变的。在每个网段上都使用ARP协议，将IP地址转换为该网段使用的物理地址。以便在两个端点之间传送IP数据包。IP和ARP互相配合，完成将数据包传送到目的地。IP层协议地址转换协议（ARP）位于同一个网络段的两台主机为了成功地进行通信，它们必须转换对方的硬件地址。即还是要通过物理地址来通信。在TCP/IP组中，这是通过使用ARP来完成的。ARP把目的主机的地址转换成MAC地址。同时，它也保证目的主机把发送主机的地址转换出MAC地址。IP层协议ARP过程：当一台主机想和位于本地网上的另外一台主机进行通信时，将发生以下过程：呼叫主机检查它的ARP缓存，以决定是否有用于目的主机IP地址的记录。假如记录没被发现，呼叫主机创建一个ARP包来请求目的主机来答复它的地址。ARP包中包括呼叫主机的IP地址和MAC地址，所以目的主机可以把这个消息加入到它的ARP缓存。这个包被发送到以太网广播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。这意味着段上的每一台主机都可以调查这个包。IP层协议每一台主机都调看ARP包，看看ARP包中的目的主机IP地址是否和它的IP地址一致。假如不一致的话，这个包将被忽略；假如一致，目的主机把发送主机的IP地址和MAC地址加入它的ARP缓存。目的主机建立一个包括它的IP地址和MAC地址的ARP回复。这个ARP回复被返回发送主机。呼叫主机把目的主机的IP地址和MAC地址信息加入它的ARP缓存。现在。两个主机之间的通信可以进行了。IP层协议在Windows环境下，可以通过ARP命令，来查看计算机中ARP缓存中的IP地址及其对应的MAC地址。不过这种地址保存的时间很短。不一定可以看到。可以先连接一个可以接通的站点（也可以用ping命令），缓存中就有了内容。再用ARP命令就可以看到。IP层协议网际控制信息协议(ICMP)ICMP（InternetControlMessageProtocol)给TCP/IP协议组提供了错误报告机制和控制报文功能。这个协议建立的主要目的是为了向发送主机报告路由器的出错情况。ICMP协议可以执行以下功能：提供反射和回答信息来测试两个主机之间连接的可靠性。这个功能通常通过使用PING命令来完成。在过量的通信量造成路由器的堵塞时，重新定向信息用来为它们提供更有效的路由选择。IP层协议在数据报超过了分配给它的生存期并且被删除后，发送一个超时信息。发送路由器公告，确定网络段上的所有路由器的地址。在路由器或网络WAN连接被通信量添满时，提供源熄灭信息来通知主机减缓它的通信。确定网络段使用的子网掩码。传输控制协议（TCP）INTERNET采用TCP作为主要的传输层协议，它从上层协议处接收任意长度的报文，并为上层进程提供全双工，面向连接有序可靠的传输服务。为了保证可靠的端到端的通信，TCP还具有端到端流量控制，差错控制，复用同步等功能。在简单的实现情况下，有保证的协议要等到确定接收主机收到了信息段以后，才能传输下一个有效的信息段。传输控制协议（TCP）TCP协议提供下列特性给TCP/IP协议组：在使用不可靠的IP协议的两台主机之间提供可靠的通信机制。建立端点对端点通信会话的开始序列（start-upsequece)。重组没有按次序到达的数据（基于它的序列号码）。源主机区分运行于目的主机上的不同应用程序的能力（基于它们的端口号码）。使丢失的数据包重新以适时的方式来发送的计时器。简化应用程序的发展。TCP能够处理确认并再传输丢失或损坏的数据，应用程序不需要提供这些服务。

传输控制协议（TCP）TCP会话的建立（TCP三步握手）在源主机想要和目的主机通过TCP进行通信时，目的主机必须同意进行通信。如果目的主机不同意进行通信，那么TCP会话不能建立。这个会话过程被称为TCP三步握手(TCPThreeWayHandshake)。

TCP是面向连接的协议；采用“三次握手”(three-wayhandshake)方式来建立连接。工作过程用图6-16表示。

在TCP协议中用一个发送方的序号和一个接收方的序号合起来唯一地标识一条连接。在图6-16中，设主机B中运行一个服务进程，它一直处于被动打开(passiveopen)状态，不断检测是否有客户进程提交来的连接请求，若有，则立即作出响应。

例如，当主机A中的客户进程要想跟B建立一个TCP连接时：

（1）主机A向B发送一个同步命令，即SYN=1的一个TCP连接请求报文，同时为该报文生成一个序号SEQ(SequenceNumber)，例如SEQ=x，放在报文头中一起发送出去。（2）如果主机B接收本次连接请求，则返回一个同步加确认报文(SYN=1且ACK=1)，这就是“第二次握手”。其中，序号主机B生成，例如SEQ=y，与x的值无关。用第一个报文序号值加1来作为对它的确认。（3）最后，主机A再向B发送第二个报文(序号加1，即SEQ=x+1)，同时还要对从主机B发来的报文进行确认。

实际上，TCP协议建立连接的过程就是一个通信双方序号同步的过程。建立连接的每一方都发送自已的初始序列号，并把收到的对方的初始序列号作为相应的确认序列号，向对方发送确认。如下示：(1)A->BSYN 我的序列号为x；(2)B->ASYN&ACK我的序列号为y，你的序列号为x；(3)A->BACK 我的序列号为x+1，你的序列号为y；这就是TCP协议所谓的“三次握手”方法。TCP协议规定在连接接收方发送的确认序号的值等于初始序号的值加1。三次握手协议中的初始序号和确认序号保证了建立连接的过程中不会造成混淆。在数据传输结束后，通信双方都可以主动发出释放连接的请求。TCP协议用FIN报文(即TCP报文头中的FIN标志位置1)来请求关闭一个连接。对方在收到一个FIN报文后，应该马上给出回应，即确认报文(ACK=1)，同时关闭该方向上的连接。如图6-17所示。通信双方可以依次地先后关闭一个连接，也会同时提出关闭连接的请求，这两种情况的处理都是一样的。最后，当连接在两个方向上都关闭了后，关于该连接的所有记录就都被TCP协议软件删除了。用户数据报协议（UDP）UDP提供传输层的无保证的信息传输。UDP只用一点开销，就可以把信息传输到远程主机。它没有保证目的主机成功地接收到数据的机制。任何使用UDP作为它的传输机制的应用程序都必须包括下列服务：丢失数据的重新发送大的数据流的分段和重组流控制用户数据报协议（UDP）下面是几个使用UDP的著名的应用程序：直接文件传输协议（TrivialProtocol,TFTP）简单网络管理协议（SimpleNetworkManagementprotocol,SNMP）域名服务器（DomainNameServer,DNS）下面是使用TCP作为它们的传输协议的几个著名的Winsock应用程序：、SMTP邮件服务器、Web服务器3.网络计算模式四种计算模式：主机终端模式；文件服务器模式；客户机/服务器模式(Client/Server，简称C/S)；Web浏览器/服务器模式(Browser/Server，简称B/S)。什么是客户/服务器工作模式计算机网络的一种工作模式

-客户： 一般为网络用户的计算机； 处于主动的地位，可以向服务器发出各种请求。 -服务器： 网络上能够提供特定服务的主机；

处于被动的地位，根据客户的请求做出相应的 回答，提供相应的服务。什么是客户机为用户提供图形用户界面 （GraphicsUserInterface，简称GUI）根据用户输入的数据和命令向服务器发 出请求将服务器作出的回答进行分析处理、通 过GUI提交用户什么是服务器拥有客户机所没有的资源： -计算机资源 大的存储容量、超级计算能力 -信息资源 数据库、文件系统和多媒体信息为多个客户机提供服务，实现资源共享 客户/服务器工作模式示例 域名服务器

1.请求：解析域名

2.回答：IP地址为6 4.回答：传送CERNET主页客户

3.请求：访问CERNET主页

6

C/S模式主要由客户应用程序(Client)、服务器管理程序(Server)和中间件(middleware)三个部件组成。客户应用程序是系统中用户与数据进行交互的部件。服务器程序负责有效地管理系统资源，如管理一个信息数据库，其主要工作是当多个客户并发地请求服务器上的相同资源时，对这些资源进行最优化管理。中间件负责联结客户应用程序与服务器管理程序，协同完成一个作业，以满足用户查询管理数据的要求。客户/服务器工作模式客户/服务器模式的好处实现计算机资源和信息资源的共享减少网络流量，提高网络的运行效率便于数据的管理和维护充分发挥服务器和客户机各自的优势服务器：计算、资源等优势客户机：方便、灵活形成下一代计算机的基本构想

NC（NetworkComputer）C/S模式的优势：交互性强是C/S固有的一个优点。C/S模式提供了更安全的存取模式。由于C/S是配对的点对点的结构模式，安全性可以得到较好的保证。采用C/S模式将降低网络通信量。由于C/S在逻辑结构上比B/S少一层，对于相同的任务，C/S完成的速度总比B/S快。使得C/S更利于处理大量数据。客户/服务器模式的好处B/S工作模式B/S模式是一种以Web技术为基础的新型的MIS系统平台模式。把传统C/S模式中的服务器部分分解为一个数据服务器与一个或多个应用服务器(Web服务器)，从而构成一个三层结构的客户服务器体系。第一层客户机是用户与整个系统的接口。客户的应用程序精简到一个通用的浏览器软件，如NetscapeNavigator，微软公司的IE等。浏览器将HTML代码转化成图文并茂的网页。网页还具备一定的交互功能，允许用户在网页提供的申请表上输入信息提交给后台，并提出处理请求。这个后台就是第二层的Web服务器。B/S工作模式第二层Web服务器将启动相应的进程来响应这一请求，并动态生成一串HTML代码，其中嵌入处理的结果，返回给客户机的浏览器。如果客户机提交的请求包括数据的存取，Web服务器还需与数据库服务器协同完成这一处理工作。第三层数据库服务器的任务类似于C/S模式，负责协调不同的Web服务器发出的SQL请求，管理数据库。B/S工作模式B/S模式的优势首先它简化了客户端。它无需象C/S模式那样在不同的客户机上安装不同的客户应用程序，而只需安装通用的浏览器软件。它简化了系统的开发和维护。系统的开发者无须再为不同级别的用户设计开发不同的客户应用程序了，只需把所有的功能都实现在Web服务器上，并设置不同的权限。它使用户的操作变得更简单。B/S特别适用于网上信息发布B/S工作模式C/S模式与B/S模式相结合方案C/S模式与B/S模式相结合方案开发者根据一定的原则，将系统的所有子功能分类，决定哪些子功能适合采用C/S，哪些适合采用B/S。适合采用C/S的子功能应具备以下特点：1安全性要求高；2要求具有较强的交互性；3使用范围小，地点固定；4要求处理大量数据。适合采用B/S的子功能应具备以下特点：1使用范围广，地点灵活；2功能变动频繁；3安全性、交互性要求不高。4.常用TCP/IP测试工具1)连通测试工具Ping.exe

2)IP配置实用程序：Ipconfig.exe与Winipcfg.exe3)路由跟踪程序：tracert.exe

1）连接检测程序PingPing的基本概念什么是Ping检测目的主机或互连设备是否可达的工具软件Ping的工作原理向目的机发送一个含有控制信息的数据包判断目的机是否可到达可达在规定的时间内收到对方主机回送的数据包不可达数据包丢失Ping

的功能查看目的机是否连网，能否通信检测点到点的连接线路是否畅通有故障时，逐段寻找通信错误测试网络性能Ping的使用Ping的命令格式为:PingIP地址或Ping计算机名如果网络中安装了域名服务器(DNS)，则Ping命令也可以用“Ping+域名”，DNS服务器会把域名转化成IP地址。使用Windows中自带的ping程序运行ping6屏幕显示的回送信息如果与对方主机连通Pinging6with32bytesofdata:Replyfrom6:bytes=32time=9msTTL=253如果不能与对方主机连通Pinging6with32bytesofdata:Requesttimedout.pingPinging[]with32bytesofdata:Replyfrom:bytes=32time=96msTTL=115Replyfrom:bytes=32time=69msTTL=115Replyfrom:bytes=32time=234msTTL=115Replyfrom:bytes=32time=453msTTL=115Pingstatisticsfor:Packets:Sent=4,Received=4,Lost=0(0%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=69ms,Maximum=453ms,Average=213ms其信息为：连接地址为的计算机，发送4个32字节的数据包，每行显示为发送一个包的状况。从等到回应：32字节，用时96毫秒，停留时间为115毫秒。……………………（time为数据包返回时间，TTL为数据包停留时间）………连接态统计：数据包发送4个，收到4个，丢失0个大约重返时间：最小69毫秒，最大453毫秒，平均213毫秒注：C:\Windows>ping>result.txt可将输入信息存入文本文件result.txt中。

如果不能连通Ping中IP地址所代表的主机，则返回的信息如如下所示：C:\Windows>pingPinging[]with32bytesofdata:Requesttimedout.Requesttimedout.Requesttimedout.Requesttimedout.Pingstatisticsfor:Packets:Sent=4,Received=0,Lost=4(100%loss),Approximateroundtriptimesinmilli-seconds:Minimum=0ms,Maximum=0ms,Average=0msC:\Windows>pingUnknownhost试写出下面Ping命令所给出的信息：C:\Windows>pingPinging[]with32bytesofdata:Replyfrom:bytes=32time=69msTTL=238Requesttimedout.Requesttimedout.Replyfrom:bytes=32time=329msTTL=238Pingstatisticsfor:Packets:Sent=4,Received=2,Lost=2(50%loss),Approximat