计算机网络与互联网课件讲解

专业技能实训（交通）曾子铭——计算机网络与互联网汽车与交通学院TCP/IP协议TCP/IP参考模型TCP/IP主要协议IP地址网络新技术物联网概述云计算概述计算机网络概述计算机网路定义计算机网路发展计算机网路功能、作用计算机网络分类常用网络设备的类别和特征互联网基础知识级应用互联网协议移动互联网概述互联网应用计算机网络与互联网计算机网络定义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。计算机网络是指通过线路互连起来，自治的计算机的集合。就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享和信息传递的信息系统。网络通信的目的：共享资源网络中的计算机是分散且具有独立功能有一个全网性的网络操作系统Internet盛行04030201标准建立阶段局域网阶段萌芽阶段计算机网络发展0420世纪90年代之后特点：Internet0320世纪80年代特点：以太网迅速发展

IEEE802标准的建立0220世纪70年代中后期特点：局域网代表：以太网0120世纪60——70年代特点：实验性网络代表;ARPANET

从六十年代起，由ARPA提供经费，联合计算机公司和大学共同研制而发展起来的ARPAnet网络。最初，ARPAnet主要是用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。ARPAnet在技术上的另一个重大贡献是TCP/IP协议簇的开发和利用。作为Internet的早期骨干网，ARPAnet的试验并奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络互联的一系列理论和技术问题。计算机网络的发展从六十年代起，由ARPA提供经费，联合计算机公司和大学共同研制而发展起来的ARPAnet网络，于1969年正式投入运行。最初，ARPAnet主要是用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。1986年6月“资源共享的计算机网络”研究计划的成果是ARPANET萌芽阶段计算机网络的发展20世纪70年代中后期是局域网络(LAN)发展的重要阶段，其主要特征为：局域网络作为一种新型的计算机体系结构开始进入产业部门。局域网技术是从远程分组交换通信网络和I/O总线结构计算机系统派生出来的。1976年，美国Xerox公司的PaloAlto研究中心推出以太网(Ethernet)，它成功地采用了夏威夷大学ALOHA无线电网络系统的基本原理，使之发展成为第一个总线竞争式局域网络。1974年，英国剑桥大学计算机研究所开发了著名的剑桥环局域网(CambridgeRing)。这些网络的成功实现，一方面标志着局域网络的产生，另一方面，它们形成的以太网及环网对以后局域网络的发展起到导航的作用。局域网阶段计算机网络的发展整个20世纪80年代是计算机局域网络的发展时期，第三代计算机网络的主要特点是：国际网络体系结构标准化。局域网络完全从硬件上实现了ISO的开放系统互连通信模式协议的能力。计算机局域网及其互连产品的集成，使得局域网与局域互连、局域网与各类主机互连，以及局域网与广域网互连的技术越来越成熟。综合业务数据通信网络(ISDN)和智能化网络(IN)的发展，标志着局域网络的飞速发展。1980年2月，IEEE(美国电气和电子工程师学会)下属的802局域网络标准委员会宣告成立，并相继提出IEEE801.5~802.6等局域网络标准草案，其中的绝大部分内容已被国际标准化组织(ISO)正式认可。作为局域网络的国际标准，它标志着局域网协议及其标准化的确定，为局域网的进一步发展奠定了基础。标准建立阶段计算机网络的发展20世纪90年代初至现在是计算机网络飞速发展的阶段，其主要特征是：计算机网络化，协同计算能力发展以及全球互连网络(Internet)的盛行。计算机的发展已经完全与网络融为一体，体现了“网络就是计算机”的口号。目前，计算机网络已经真正进入社会各行各业，为社会各行各业所采用。另外，虚拟网络FDDI及ATM技术的应用，使网络技术蓬勃发展并迅速走向市场，走进平民百姓的生活。局域网阶段数据通信01负荷均衡03资源共享（硬件、软件）02提高可靠性041.硬件方面的共享（打印机等）2.网络方面共享（文件、视频、图像等）规模较大，产生大量数据，需要疏导网络时，充分利用空闲区域分布式处理，每台机器可成为另一方的备用机，更好的来解决复杂的问题通过网络来进行文件传输计算机网络功能计算机网络作用0121世纪是数字化、网络化和信息化的时代，并且网络成为核心。02网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。04通常的网络指“三网”，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。03发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。网络的分类网络的分类：覆盖范围城域网能覆盖临近多个单位和城市，覆盖面广广域网覆盖范围广、传输速率较低、数据通信为主要目的BCA局域网传输距离有限、传输速率高、共享网络资源为目的常用网络设备的类别和特征1、中继器物理层方面的链接，数据信号的转发，扩大网络的转发距离，确保两个相同的网络信号一致。两个局域网可通过中继器来连接。2、集线器对接收到的信号进行放大，扩大网络的传输距离。比中继器更多的端口，优化网络布线结构，简化网络管理。3、网桥连接不同局域网，实现局域网之间通讯。4、交换机信息交换设备，提高数据交换速度。两个不同的网络相连，分为近程、远程、静态、动态等。比网桥智能，选择最佳路径，有的还具有路由器和防火墙功能6、网关硬件和软件结合的产品，不同协议。结构的系统连接7、网卡网络上的一个接口，用来连接网络。在网络中，如果一台计算机没有网卡，或者没有安装驱动程序，将不可以和其他计算机通信8、路由器能在复杂的互连网络中为经过该设备的每个信息单元，寻找一条最佳传输路径，并将其有效地传输到目的节点。判断网络地址、选择连接路径的功能常用网络设备的类别和特征

传输介质是网络中信号传输的载体，是连接信息收发双方的物理通道，分为有线介质和无线介质两大类。不同的传输介质，传输信号的能力、有效距离、造价等性质均不同。

双绞线(TwistedPair,TP)是目前局域网中使用最广泛、价格最低廉的一种有线传输介质。它由两条相互绝缘的铜导线扭结在一起构成。其采用两两相绞的绞线技术可以降低外部电磁干扰传送的信息。双绞线既可以传输模拟信号，也可以传输数字信号。双绞线的最长传输距离为几千米到十几千米，双绞线的最高传输速率为100Mb/s.常用网络设备的类别和特征光纤也称光缆，其全称为光导纤维。光纤通信是以光波为信息载体，以光纤为传输介质的一种通信方式。光纤通信作为一门新兴技术，已经成为信息最理想、最有发展前途的传输介质。光纤作为网络传输介质具有诸名优点，例如通信容量大，传输距离远;信号串扰小，保密性好;抗电磁干扰，传输质量佳;尺寸小、重量轻，便于敷设和运输;材料来源丰富，无环境污染;无辐射，难于窃听;适应性强，寿命长等。常用网络设备的类别和特征无线介质主要是指微波、无线电波、红外线、蓝牙等。无线通信利用的是物理学的电磁波理论，电磁波是发射天线感应电流而产生的电磁振荡辐射。电磁波在自由空间传播，被接收天线感应。通过无线介质进行无线传输的方式有微波通信、无线电通信、红外线通信及蓝牙通信等。目前很多家庭或局域网构建的都是无线网络.OSI参考模型OSI(OpenSystemInterconnect)，即开放式系统互联。一般都叫OSI参考模型，是ISO(国际标准化组织)组织在1985年研究的网络互联模型。该体系结构标准定义了网络互连的七层框架(物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层)，即OSI开放系统互连参考模型。在这一框架下进一步详细规定了每一层的功能，以实现开放系统环境中的互连性、互操作性和应用的可移植性。TCP/IP参考模型层次特点应用层HTTP、TELNET、FTP等传输层TCP、UDP网络层IPV4、IPV6网络接口层数据包传输1)应用层负责处理特定的应用程序数据，为应用层软件提供网络接口，括HTTP(超文本传输协议)，TELNET(远程登染)协议、FTP（文件传输协议）等2)传输层为两台主机向的进程提供端到端的通信，主要协议有TCP（作输控制协议)和UDP(用户数据报协议)。3)网络层确定数据包从源端到目的端的选择路由。网络层的主要协议有IPv4(Intemet协议版本4)、ICMP(Internet控制报文协议)以及IPV6(ntemet协议版本6)等。4)主机网络层主机网络是规定了数据包从一个设备的网络层传输到另一个设备的网络层的方法。TCP/IP参考模型集线器交换机、网桥路由器拓扑结构（网络的链接方式）总线型星型环形树型网状型信道双向相同，可双向传输中央交换单元，其他链接按照一个封闭环境连接多个网络连接各个结点之间都可以连接，网络整体控制难度较大IP地址：IPV4因特网也称互联网，即广域网、局域网及单机按照一定的通讯协议组成的国际计算机网络。互联网是指将两台计算机或者是两台以上的计算机终端、客户端、服务端通过计算机信息技术的手段互相联系起来的结果，人们可以与远在千里之外的朋友相互发送IP地址:IPV6IPv6地址是由128位分为8个16位的块。每个块，然后转换成由冒号分隔的4位十六进制数。(1)在使用零压缩法时，不能把个位段内部的有效0也压缩掉。例如，不能将FF02:30:0:0:0:O:0:5简写为FF2:3::5,而应该简写为FF02:30::5。(2)::双冒号在一个地址中只能出现一次。例如:地址0:0:0:2AA:12:0:0:0,种简化的表示法是::2AA:12:0:0:0,另种表示法是0:0:0:2AA:12::,而不能把它表示为::2AA:12::0互联网协议URL统一资源定位符HTTP（超文本传输协议）统一资源定位符(URL)是对可以从互联网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示。互联网上的每个文件都有一个唯一的URL,它包含的信息指出文件的位置以及浏览器应该怎么处理它。URL的一般形式由以冒号隔开的两大部分组成，并且在URL中的字符对大写或小写没有要求。URL的一般形式为<协议>://<主机>:<端口>/<路径>为了使超文本的链接能够高效地完成，需要用超文本传输协议(HTTP)来传送一切必需的信息。HTTP有两类报文:①请求报文一从客户向服务器发送请求报文;②响应报文一从服务器到客户的回答。域名系统及DNS系统域名系统(DomainNameSystem)是因特网使用的命名系统，用来把便于人们使用的机器名子转换为IP地址，如。将域名映射为IP地址的过程称为域名解析，由专门的域名解析服务器来完成这个过程。为了避免重名，域名采用层次结构，各层次的子域名之间用圆点隔开，从右至左分别是第一级域名(或称为顶级域名)、第二级域名....直至主机名，即主机名....第二级域名.第一级域名。域名服务互联网核心机器标识，相比于IP地址更便于识别和记忆。域名结构：由两个或两个以上的词构成，以“.”隔开，最右边词成为顶级域名Internet地址中的一项，如假设的一个地址与互联网协议（IP）地址相对应的一串容易记忆的字符，由若干个从a到z的26个拉丁字母及0到9的10个阿拉伯数字及“-”、“.”符号构成并按一定的层次和逻辑排列。目前也有一些国家在开发其他语言的域名，如中文域名。域名不仅便于记忆，而且即使在IP地址发生变化的情况下，通过改变解析对应关系，域名仍可保持不变。互联网协议域名系统及DNS系统顶级域名又分为国家顶级域名，如.cn代表中国，US代表美国;通用顶级域名，如.net代表网络服务机构，org代表非盈利组织，com表示公司企业，.gov代表政府部门。二级域名是指顶级域名之下的域名，在国际顶级域名下，它是指域名注册人的网上名称，如yahoo,microsoft等。三级域名用字母(A~Z,a~z)、数字(0~9)和连接符“一”组成，各级域名之间用实点连接。三级域名的长度不能超过20个字符。域名/index.html1)http://:这个是协议，也就是HTTP超文本传输协议，也就是网页在网上传输的协议。2）mail：这个是服务器名，代表着是一个邮箱服务器，所以是mail.3)163.com:这个是域名，是用来定位网站的独一无二的名字。4)：这个是网站名，由服务器名+域名组成。5）/：这个是根目录，也就是说，通过网站名找到服务器，然后在服务器存放网页的根目录6:）index.html：这个是根目录下的默认网页（当然，163的默认网页是不是这个我不知道，只是大部分的默认网页，都是index.html）7）/index.html:这个叫做URL，统一资源定位符，全球性地址，用于定位网上的资源。4G和5G的基本概念4G的技术特点可以归纳为以下几点：4G能够以100Mb/s的速率传输高质量的视频图像数据，通话只是4G手机的一个基本功能。4G终端可以实现便携式计算机、便携式电视机的很多重要功能。4G移动通信系统具备全球漫游、接口开放、终端多样化。能与2G、3G系统兼容。5G的技术特点可以归纳为以下几点：手机在利用该技术后无线下载速度可以达到3.6Gb/s减少数据通道中的网络元素，从而减少运营成本和资本支出。在运用新型的应用中，一定程度上减少数据在传输过程中的损耗。4G和5G的基本概念更广泛的应用范围3G技术以“人对人”为主，4G技术以“人对信息”为主，而将要到来的5G将会做到“人对万物”乃至于成为一个普及、低时延和适应性的平台，以满足未来的需求！5G将会对包括数字标牌、智能农业、智慧城市、自动驾驶汽车、无人机等等行业造成影响~5G网络会将更多的智能设备与工业设备相连接，而不仅仅局限于智能手机！4G和5G的基本概念前所未有的速度5G将比4G快10到100倍！大家可以想象一下，以现在4G网络的速度再快100倍会是怎样的场景。更快的速度也将会提升网络的容量，可以容纳更多的用户在同一时间登录网络。4G和5G的基本概念更低的网络费用在2G、3G时代，30M流量够用好久，到了4G时代，由于更高的速率和各种APP的兴起，人们对流量的需求呈几何级增长。但单位流量费用的大幅降低导致了用户的总流量支出费用并没有增长过多！到了5G时代，人们对流量的需求会再次增长，但费用却不一定比4G时代多~因为，随着网络的不断完善和用户的增多，不论是语音还是数据通信，其资费水平总体上是呈下降趋势的。互联网应用互联网应用浏览器及相关运用即时通信软件网上信息浏览主页设置网页收藏保存网页打印网页文件下载即时互动视频通话收发文件邮件发送互联网应用Intermet的电子邮件地址是一串英文字母和特殊符号的组合，由符号@分成两部分，中间不能有空格和逗号。它的一般形式为username@hostname.其中，Username是用户申请的账号，即用户名，通常由用户的姓名和其他具有用户特征的标识命名;符号@读作at,翻译成中文是“在”的意思:hstamne是邮件服务器的域名，即主机名，用来标识邮件服务器在Intemet中的位置，也就是用户在邮件服务器上的信箱所在。Email地址用户名@邮件服务器域名username@hostnameruankao@zhangsan@139.comlisi@163.com物联网物联网是新一代信息技术的重要组成部分，也是"信息化"时代的重要发展阶段。其英文名称是:"Internetofthings(IoT)"。顾名思义，物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一，物联网的核心和基础仍然是互联网，是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二，其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间，进行信息交换和通信，也就是物物相息。利用局部网络或互联网等通信技术把传感器、控制器、机器、人员和物等通过新的方式联在一起，形成人与物、物与物相联，实现信息化、远程管理控制和智能化的网络。物联网是互联网的延伸，它包括互联网及互联网上所有的资源，兼容互联网所有的应用，但物联网中所有的元素(所有的设备、资源及通信等)都是个性化和私有化。物联网因为物联网是个交叉学科，涉及通信技术、传感技术、网络技术以及RFID技术、嵌入式系统技术等多项知识，但想在本科阶段深入学习这些知识的难度很大，而且部分物联网研究院从事核心技术工作的职位都要求硕士学历，因此本科毕业生可从与物联网有关的知识着手，找准专业方向、夯实基础，同时增强实践与应用能力。在物联网的定义中，关键词为：信息感知设备、约定协议、与互联网连接和智能化。物联网是通过各种信息感知，实时采集任何需要监控、连接、互动的物体或过程等各种需要的信息，从而与互联网结合形成一个巨大的网络物联网中物与物、物与人之间的通信是综合利用有线和无线两者通信方式物联网感知层超实现物联网全面而感知的基础。以RFID、传感器、二维码等为主，利用传感器采集设息对用质识别技术在一定范围内实现发射和识别。主要功能是通过传感设备识别物体，采集信息。例如建筑中用传感器节点采集室内温湿度等，以便及时进行调整。网络层是服务于物联网信息汇聚、传输和初步处理的网络设备和平台。通过现有的三网(互联网、广电网、通信网)或者下一代网络NGN,远距离无缝传输来自传感网所采集的巨量数据信息:它负责对传感器采集的信息进行安全无误的传输，并对收集到的信息进行分析处理，而且将结果提供给应用层。同时，网络层“云计算”技术的应用确保建立实用、适用、可靠和高效的信息化系统和智能化信息共享平台，实现对各类信息资源的共享和优化管理。应用层主要解决信息处理和人机界面问题，即输入输出控制终端，如手机、智能家电的控制器等，主要通过数据处理及解决方案来提供人们所需要的信息服务。应用层直接接触用户，为用户提供丰富的服务功能，用户通过智能终端在应用层上定制需要的服务信息:如查询信息、监控信息、控制信息等。下面是在应用层中的应用举例。例如，如果回家前用手机发条信息，空调就会自动开启:家里漏气或漏水，手机短信会自动报警。随着物联网的发展，应用层会大大拓展到各行业，给人们带来实实在在的方便。物联网(I)工业领域的应用:产品设备管理、能源管理、工业安全生产管理。(2)农业领域的应用:温室环境信息的采集和控制、节水灌溉的控制和管理、环境信息和动植物信息的检测。(3)智能家居领域的应用:家庭智能化、小区智能化和城市智能化三者之间融成一个真正广义的智能控制网。(4)医疗领域的应用:整合的医疗保健平台、电子健康档案系统。物联网(5)环境监测领域的应用:主要是通过实施地表水水质的自动监测，实现水质的连续监测和远程监控。(6)智能交通领域的应用:公交行业无线视频监控平台、智能公交站台、电子票务、车管专家和公交手机“一卡通”(7)物流领域的应用:供应链网络优化、供应链的可视性。(8)智能校园领域的应用:电子钱包、身份识别和银行圈存。尽管物联网应用前景广阔，人们也应该认识到物联网的发展不是一蹴而就的。物联网面临的挑战包括安全和隐私、数据保护、资源控制、信息共享、标准制定、服务开放性和互操作性等。云计算计算资源分布在网络侧大量的计算机上，而非本地计算机或单台集中式远程服务器中，用户通过接入互联网、利用云提供的编程接口、云计算终端软件或者浏览器访问云提供的不同服务，把“云”作为数据存储以及应用服务的中心。云计算是种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。网格计算,又称为元计算，无缝，可扩展计算，全局计算等，被定义为一个广域范围的"无缝的集成和协同计算环境".MSIL程序可以及时地被编译成不同的机器码，然后在不同的机器中执行分布式计算网络计算并行计算并行计算或称平行计算是相对于串行计算来说的。它是一种一次可执行多个指令的算法，目的是提高计算速度，及通过扩大问题求解规模，解决大型而复杂的计算问题。所谓并行计算可分为时间上的并行和空间上的并行。时间上的并行就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。分布式计算将该应用分解成许多小的部分，分配给多台计算机进行处理。这样可以节约整体计算时间，大大提高计算效率。云计算Google云计算已经拥有100多万台服务器。”云”能献于用产前所未有的计算能力。规模大虚拟化云计算支持用户在任感位置使用各种终端获取服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无须了解应用运行的具体位置，只需要台笔记本电脑或一个PDA（掌上电脑）,就可以通过网络服务来获取各种能力超强的服务。可靠性高“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更加可靠。通用性云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应