第5章 计算机网络基础

计算机与互联网1---未来已来，将至已至总目录

Contents总目录ABOUTME计算机概述计算机系统计算机中信息表示计算机程序设计计算机网络基础云计算基础大数据基础物联网基础计算机上篇互联网下篇刘颖老师周翔老师贺清碧老师张廷萍老师计算机网络3信息科学与工程学院计算机基础教研室Basis

ofComputerNetwork电子商务--你今天取快递了吗？车票预定了吗？天猫双11历年成交额2021年：5403亿元

2020年：4982亿元

2019年：2684亿元

2018年：2135亿元

2017年：1682.69亿元

2016年：1207亿元

2015年：912亿元

2014年：571亿元

2013年：352亿元

2012年：191亿元

2011年：33.6亿元

2010年：9.36亿元

2009年：0.5亿元你今天刷朋友圈了吗？朋友留言看了吗？扫码电子支付没？网络有风险交友须谨慎如果没有了网络。。。？欢迎浏览目录

Contents目录Contents计算机网络概述壹计算机网络组成贰Internet技术及应用叁计算机网络安全肆

计算机网络概述P84壹NetworkOverview计算机网络概述NetworkOverview5.1.1网络体验-3网主要用于连接数字电子计算机。计算机网络电信网络有线电视网络主要用于电信通话服务。主要用于模拟视频信息传输。计算机网络概述NetworkOverview网络的定义及功能P86计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，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传递的计算机系统。通过通信介质连接起来独立自主的计算机集合遵守共同的标准组建网络的目的1、网络的定义产生计算机网络的基本条件:

通信技术与计算机技术的结合计算机网络概述NetworkOverview04负载均衡网络中的计算机可以互为备份，在工作过程中，一台计算机出现故障，可以使用网络中的另一台计算机。当网络中的某些计算机负荷过重时，网络可以分配任务给较空闲的计算机去完成。网络中一条通信线路出现故障，可以切换到另一条线路，从而提高了可靠性。02

资源共享资源共享是整个计算机网络的核心，建立计算机网络的主要目的在于实现“资源共享”，资源共享主要包括硬件共享、软件共享、数据共享，网络中的用户可以部分或全部使用网络中的资源。01

数据通信数据通信是计算机网络最基本的功能，如用户可以在网上传送电子邮件、发布新闻消息,IP电话、FTP文件传输、视频会议、电子购物、电子贸易、远程电子教育等03分布式处理分布式处理是计算机网络提供的基本功能之一，通过网络，许多大型信息处理难题可以借助于网络中的计算机群协同完成，解决单机无法胜任的海量信息处理任务。2、网络的功能1、2、

计算机网络具有数据通信、资源共享、分布处理等基本功能．在处理神州号宇宙飞船升空及飞行这一问题时，网络中的所有计算机都协作完成一部分的数据处理任务，体现了网络的__

_功能．4、3、练习1计算机网络概述NetworkOverview网络的分类P871、按覆盖（地理）范围分类局域网（LocalAreaNetwork，LAN）一般覆盖范围在10km之内城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）覆盖范围范围稍大，可以延伸到整个城市，广域网（WideAreaNerwork，WAN）最大通常是指整个Internet网络局域网城域网广域网视频：网络的分类计算机网络概述NetworkOverview5.1.3网络的分类2、按使用者分类专用网是指一个政府部门或一个公司组建经营的，仅供本部门或单位使用，不向本单位以外的人提供服务的网络。例如军队、民航、铁路、电力、银行等系统均有其系统内部的专用网。一般较大范围内的专用网需要租用电信部门的传输线路。公共网也称为公众网或公共网，是指为公众提供公共网络服务的网络。公用网一般由国家的电信公司出资建造，并由国家政府电信部门进行管理和控制，网络内的传输和转接装置可提供给任何部门和单位使用（需交纳相应费用）。公用网属于国家基础设施。公用网专用网中国公用分组交换数据网(ChinaPAC)中国公用数字数据网(ChinaDDN)中国公用帧中继网(ChinaFRN)拓展：三大公用数据通信网拓展：中国公用分组交换数据网ChinaPAC

(ChinaPublicPacketSwitchedDataNetwork)

ChinaPAC是数据通信的基础网，由中国信息产业部经营管理，1993年建成投产。

在这个网络平台上可以开发各种增值业务，如:电子信箱、电子数据交换、可视图文、传真存储转发、数据库检索。

ChinaPAC的开通，实现了国内数据通信与国际的接轨，提高国内企业的综合竞争力。

由中国电信经营管理，利用光纤(微波和卫星)传输，可靠性高，可以通话、传真、传送数据，以及组建会议电视系统等。

目前已覆盖全国所有省会城市，绝大部分地市和部分县市。

CHINADDN是我国的中高速信息国道。中国公用数字数据网(ChinaDDN)l中国公用帧中继网(ChinaFRN)

中国公用帧中继宽带业务骨干网(CHINAFRN)是我国第一个将向公众提供服务的宽带数据通信网络，成为我国信息高速公路的重要组成部分。

计算机网络概述NetworkOverview网络的分类3、按传输技术进行分类

低速但可靠性高，支持文件夹传输，适用于较大文件传输。

快速但不可靠，不支持文件夹，适合于小文件。点对点传输网络广播式传输网络防信号反射的装置终端匹配器按照拓扑结构分按照交换技术划分电路交换报文交换分组交换-（因特网核心部分采用的技术）电路交换类似于传统的电话交换方式用户在开始通信前，必须先建立一条从发送端到接收端的专用物理通路双方通信期间始终占用该信道电路交换虽然数据传输可靠、迅速数据不会丢失缺点：对于猝发式的通信，电路交换效率不高。三个阶段：建立连接通信释放连接缺点：利用率极低发送的一个完整报文，其长度并无限制。采用“存储—转发”方式报文在交换节点中需要缓冲存储、排队，所以报文交换不能满足实时通信和交互式通信的要求。报文交换假定分组在传输过程中没有出现差错，在转发时也没有被丢失。分组交换（包交换）缺点：有时延1、练习22、3、4、5、计算机网络组成及体系结构P90贰Computernetworkarchitectureandcomposition功能组成通信子网资源子网硬件系统主体设备网络互连设备软件系统网络操作系统网络应用软件协议（核心）计算机网络系统的组成

计算机网络的硬件系统一、主体设备(HOST)服务提供者--服务器高性能计算机用于网络管理、运行应用程序、处理各网络工作站成员的信息请示等。提供共享资源，网络核心坐享其成者--工作站也称客户机由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站，其性能一般低于服务器。文件服务器域名服务器打印服务器通信服务器数据库服务器网络间的互连设备32网卡调制解调器集线器中继器网桥路由器交换机网关33网络适配器(网卡)--计算机的哨卡

插入主机扩展槽中有线介质34一种通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。实现模拟信号和数字信号的转换。电话网调制

解调模拟信号数字信号数字信号调制解调器Internet连接示意图36集线器称为HUB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。是一个多端口的中继器，连接多台设备，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上集线器（HUB）中继器-信号的加油站37中继器(REPEATER)中继器可放大信号，一个局域网距离超过了线路的规定长度时，就可以用它进行延伸。38连接两个局域网扩展网络的距离隔离不同网段之间的通信网桥（Bridge）-网络间的关卡

无线网桥网络层上的存储转发设备连接局域网、广域网或另一台路由器能识别数据的目的地地址所在的网络，并能从多条路径中选择最佳的路径发送数路由器（Router）---网络间的关卡

40取代集线器网桥增强路由选择功能交换机交换机和路由器之间的主要区别交换机属于数据链路层，而路由器属于网络层。交换机与集线器的主要区别交换机是存储转发，而HUB是争用总线转换网关设备家庭网关网关-网络间的关卡

若在同一网段，则不找网关若不在同一网段，则直接发包给网关42

网络电缆用于网络设备之间的通信连接，常用的网络电缆有双绞线、细同轴电缆、粗同轴电缆、光缆等。此外计算机网络还使用无线传输媒体（包括微波、红外线和激光）、卫星线路等传输媒体。传输媒体-信号的马路数据传输介质P94

43非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）组网方便，价格最便宜，应用广泛

五类双绞线最大传输率为100Mbps传输距离小于100米基带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆1、双绞线2、同轴电缆44光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。可传输数十公里。光纤和光端设备3、光导纤维(1)阻抗极低,传输损耗小,可以传输得更远(2)它不受电磁干涉的影响。(3)无串音干扰,保密性好,也不易被窃听或截取数据。(4)体积小，重量轻。(5)对湿气等环境因素具有很强的抵抗能力。45包括无线频段、红外线、激光等。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外、可见光。地面微波通信卫星微波通信4、无线介质生态农业无线传输监控港口无线传输应用消防机器人反恐排爆机器人无人机网速（数据传输率）数据率、波特率或比特率

bps(或b/s)（比特每秒）是计算机网络中最重要的一个性能指标。速率的单位是b/s，或kb/s,Mb/s,Gb/s等。“带宽”是数字信道所能传送的“最高数据率”常用单位及换算：千比每秒，即kb/s兆比每秒，即Mb/s吉比每秒，即Gb/s太比每秒，即Tb/s双绞线：100Mbps光缆：2.5Gb/s大于1Mb/s称为宽带1Kb/s=1000b/s1Mb/s=1000Kb/s1Gb/s=1000Mb/s1Tb/s=1000Gb/s存储单位bit二进制位，简写bByte字节，简写B单位及换算1B=8b1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB48不间断电源UPS-坚强的后盾有市电的时候，UPS就是一台交流市电稳压器，同时充电。当市电异常或者中断时，UPS给计算机系统供电网络软件组成网络操作系统运行在服务器上，是使网络中的计算机能方便而有效的共享网络资源，向网络用户提供的各种服务软件和有关规程的集合。网络操作系统负责处理工作站的请求，控制网络用户可用的服务程序和设备，维持网络的正常运行。网络操作系统网络协议，是指网络通信双方共同遵循的控制两实体间数据交换的规则的集合。在计算机网络中的各节点都需要运行其共同遵循的网络协议软件，才能实现节点间的正常通信，数据交换、资源共享的目的才能得以达成。网络协议网络应用系统有通用和专用之分。通用网络应用系统适用于较广泛的领域和行业，如数据收集系统、数据转发系统和数据库查询系统等。专用网络应用系统只适用于特定的行业和领域，如银行核算、铁路控制、军事指挥等。网络实用软件

Microsoft公司开发。客户端：Windows95/98/meWindowsWorkStationWindows2000ProfessionalWindowsXPWin10等。服务器端：WindowsNTServerWindows2000Server……WindowsServer2016等。常见网络操作系统-

Windows操作系统

UNIX操作系统是麻省理工学院开发是一种时分操作系统的基础上发展起来的网络操作系统。是目前功能最强、安全性和稳定性最高网络操作系统常与硬件服务器产品一起捆绑销售常见网络操作系统-

UNIX操作系统52网络协议？

网络协议就是网络之间沟通、交流的桥梁，只有相同网络协议的计算机才能进行信息的沟通与交流。这就好比人与人之间交流所使用的各种语言一样，只有使用相同语言才能正常、顺利地进行交流。网络协议是计算机在网络中实现通信时必须遵守的规则、标准或约定，简称协议.如：http,tcp,ip,ftp等1、2、3、练习34、5、哪儿出了问题？计算机网络的体系结构P9056网络中数据传输的工作过程网络的体系结构对于庞大而复杂的计算机网络的系统，为了利于开发、构建、维护、研究及学习，我们将其模块化、简单化，即分层（layering），即右图所示：共五个层（layer），即应用层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，并且每一层都有自己的协议来规定该做些什么。

计算机网络系统划分的这五层及各层上的协议就称为网络的体系结构。网络分层示意图主要协议：HTTP（超文本传输协议，用于网页的请求和发送）SMTP（简单邮件传输协议，用于发送邮件）POP3（邮局协议第3版，用于邮件接收）FTP（文件传输协议，用于文件的收发）。功能：发送方应用层按照协议将用户的原始数据封装成消息(Message)，然后递交其下层传输层，让其通过网络传给接收方。而接收方的应用层则按照相应的协议将原始数据从消息中取出。1应用层主要协议：TCP（TransmissionControlProtocol，传输控制协议）UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）两者最大的区别是TCP是可靠的协议，具有流量控制和拥塞控制功能。功能：发送方传输层将其上层应用层递交给它的消息封装为段，然后递交给其下层网络层传输给接收方。2传输层主要协议：IP协议（Internet协议）功能：发送方网络层将上层传输层递交给它的段封装成包，然后递交给其下层即数据链路层传输到接收方。3网络层主要协议：Ethernet协议，也可称为IEEE802.3）Wi-Fi无线保真协议，也称为IEEE802.11）PPP（点到点协议）协议等。功能：数据链路连接的建立、维持和释放等功能，也在传输过程中进行流量控制和差错检测等。4数据链路层功能：将其上层递交下来的帧进行编码，转换为相应的物理信号按比特以一定的速度发送并传播到下一个节点。5物理层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用进程数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层PDU5432154321主机1AP2AP1主机2应用层PDU再传送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为IP数据报主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2IP数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层帧再传送到物理层物理层把比特流传送到物理媒体主机1向主机2发送数据5432154321物理传输媒体主机1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层主机2主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2物理层接收到比特流，上交给数据链路层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去首部，取出应用程序数据上交给应用进程主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2我收到了

AP1

发来的应用程序数据！主机1向主机2发送数据各层中包含的协议协议层与计算机系统的关系ICMP传输出错报告控制信息,对于网络安全极其重要。IGMP互联网组管理协议,接收者主机和直接相邻的组播路由器之间

建立和维护组播组成员的关系。应用层HTTPSMTP/POP3DNSTELNET,NFS,…..传输层TCPUDP网络层IPICMP,IGMP…….通信层LANMANWANNFS网络文件系统，允许在网络上与它人共享目录和文件。练习44、1、3、2、下面的协议中,()是属于TCP/IP协议簇中的高层协议,并且主要用途为完成传输电子邮件作用的A、MHSB、HTMLC、SMTPD、SNMP叁Internet技术及应用P96InternetTechnologyandApplicationsInternet即国际互联网，又称网间网。Internet概述Internet的发展P97：196919831986199419952017……….截至2017年6月，全球网民达到37.55亿，中国网民规模达到7.51亿，占全球网民总数的五分之一。中国互联网普及率为54.3%，超过全球平均水平4.6个百分点。37.55亿连接了美国四个大学。ARPANET的建成和不断发展标志着计算机网络发展的新纪元ARPANETARPANET旋即于1983年就开始采用TCP/IP协议，这极大的规范和统一了Internet上的协议。TCP/IP协议NSFNET对公众开放，它后来取代了ARPANET而成为主干网。与此同时，世界各地也迅速建立了网络并相互连接，真正的Internet诞生了！NSFNETNSFNET转入商业化运作，Internet的第二次飞跃NSFNET研究和推出新的下一代Internet（Next-GenerationInternet，NGI）技术，并积极投入建设NGINGI全球第一个浏览器的出现，互联网的发展和应用出现了新的飞跃万维网Internet在中国第二阶段第一阶段第三阶段研究试验阶段，提供电子邮件服务1994年开通了Internet全功能服务快速增长阶段.htmlHTMLURL邮箱格式

SMTPPOP3P102万维网P101收发邮件网络电话远程文件传输BBS电子公告栏在线聊天等等5.3.3Internet应用P101电子商务电子邮件P102网络娱乐WWW服务Html(.html)URL信息检索网络通讯010203060504两种通信方式P104在网络边缘的端系统中运行的程序之间的通信方式通常可划分为两大类：客户服务器方式，Client/Server（C/S）方式对等方式，Peer-to-Peer（P2P）方式P100网络地址

计算机网络中，要实现两结点间的通信，每个结点就必须有一个惟一的称之为地址的标识号，用来标识其位置。

网络地址分两类：MAC地址在网卡中，是不可变的。逻辑地址依赖于协议标准（主要由

IP协议负责编址）在TCP/IP网络中地址也被称为“IP地址”（域名）Internet技术P9891IP地址由IP协议提供IPV4版本（32位）IP地址形式P98IPV6（128位）点分十进制记法网络号（NetworkID）：网络ID标识的是Internet上的一个物理网主机号（HostID）：主机ID标识的是这个物联网中的某台主机注：为了避免IP地址的浪费,需要对IP地址中的主机号部分进行再次划分，将其划分成两部分，即：网络号+子网号+主机号IP地址的分类及构成网络号+主机号或构成：A类（1-126）默认子网掩码:255.0.0.0B类（128-191）默认子网掩码:255.255.0.0C类（192-223）默认子网掩码:255.255.255.0

为了避免IP地址的浪费，需要对IP地址中的主机号部分进行再次划分,将其划分成两部分，即：子网号和主机号

例1如果一个A类网络为68.0.0.0，假设又要将主机号划分为20个子网，则其子网掩码该为多少？01000100.00000000.00000000.00000000计算：子网的子网掩码划分为20个子网后其子网掩码：

11111111.11111000.00000000.00000000即

主机号课堂练习网络号网络号A类网络的默认子网掩码：

11111111.00000000.00000000.00000000即

A类地址的掩码:255.0.0.0B类地址的掩码:255.255.0.0C类地址的掩码:255.255.255.096域名系统DNSP99域名DomainName

在网络上辨别一台计算机的方式是利用IP，但是一组IP数字很不容易记，且没有什么联想的意义，因此，我们会为网络上的计算机取一个有意义又容易记的名字，这个名字我们就叫它「DomainName」,即符号化的IP地址。

例如：

重庆交通大学：

域名:是由字符串组成的对应某个IP地址的有意义的主机名。域名域名服务器域名服务器（DNS）：将域名转换成对应的IP地址从左到右，域的范围变大

主机名98域名意义域名意义域名意义com商业类edu教育类gov政府部门int国际机构mil军事类Net网络机构org非盈利组织arts文化娱乐arc康乐活动firm公司企业info信息服务nom个人stor销售单位web与WWW有关单位cn中国jp日本se瑞典de德国kr韩国sg新加坡类型名/机构名区域名DNS访问网页时

浏览器先查找本地缓存找本地解析文件最后求助DNS服务器DNS服务器放在公网如因特网进入命令窗口手工解析：nslookup

域名配置IP网络测试命令ipconfigping目的ip地址nslookup域名练习51、4、2、3、5、肆计算机网络安全P107ComputerandNetworkSecurity计算机网络安全ComputerandNetworkSecurity

网络安全的主要威胁病毒破坏管理失当自然灾害恶意攻击系统漏洞和“后门”网络黑客计算机网络安全ComputerandNetworkSecurity

/mycourse/teacherstudy?chapterId=161787264&courseId=204573120&clazzid=9275571网络安全的主要威胁计算机病毒与防范Theconceptandpreventionofcomputervirus计算机病毒的概念及特点传染性破坏性潜伏性计算机病毒指的是具有破坏作用的程序或一组计算机指令。可触发性计算机病毒的特点计算机病毒与防范Theconceptandpreventionofcomputervirus视野拓展：史上破坏力最强的10种计算机病毒排名

1.

CIH

(1998年)

2.梅利莎（Melissa,1999年）

3.

I

love

you

(2000年)

4.

红色代码

(Code

Red，2001年)5.

冲击波（Blaster，2003年)

6.

巨无霸（Sobig.F，2003年)7.

MyDoom（Sobig.F，2004年)8.

震荡波(Sasser)（2004年)

9.

熊猫烧香(Nimaya)(2006年)10.网游大盗

(2007年)计算机病毒与防范Theconceptandpreventionofcomputervirus视野拓展：史上破坏力最强的10种计算机病毒排名计算机病毒与防范Theconceptandpreventionofcomputervirus视野拓展：史上破坏力最强的10种计算机病毒排名计算机病毒与防范Theconceptandpreventionofcomputervirus视野拓展：史上破坏力最强的10种计算机病毒排名计算机信息系统安全的范畴Thecategoryofcomputerinformationsystemsecurity什么黑客？黑客(Hacker)是一个喜欢用智力通过创造性方法来挑战脑力极限的人，特别是他们所感兴趣的领域，例如电脑编程或电器工程。真正的黑客是主动研究安全技术,探知未知,主要去帮助弥补系统漏洞,是网络战士,是网络时代的牛仔。但到了今天，黑客一词已被用于泛指那些专门利用电脑搞破坏或恶作剧的家伙。对这些人的正确英文叫法是Cracker，有人翻译成“骇客”。黑客和骇客根本的区别是：黑客们建设，而骇客们破坏。计算机信息系统安全的范畴Thecategoryofcomputerinformationsystemsecurity一、史上最著名的五大白帽黑客：渥兹涅克；2.姆·伯纳斯－李；3.李纳斯·托沃兹；4.理查德·斯托曼；5.下村努二、史上最（臭名昭）著的九大黑帽黑客：1、约翰·德雷珀；

2、凯文·米尼克；

3、罗伯特·莫里斯

4、凯文·普尔森；5、弗拉迪米·莱文6、大卫·史密斯

7、乔纳森·詹姆斯

8、麦克·凯尔

9、盖瑞·麦金农

视野拓展：视频：拓展知识-史上10大电脑黑客攻击事件拓展知识-史上5大最危險的黑客计算机网络安全ComputerandNetworkSecurity

5.4.2网络安全防范手段访问控制防火墙