大学信息技术基础：第七章 计算机网络与应用

第七章计算机网络与应用7.1通讯技术发展的几个重要历史事件7.3计算机网络概述7.4计算机局域网7.2数据通信的基本原理7.5Internet基础7.6Internet的接入方式7.1通讯技术发展的几个重要历史事件有线电报（电脉冲、编码技术）--1835年有线电话 --1876年无线电报 --1895年 计算机网络（数字通信） --当今 7.3计算机网络一、什么是计算机网络将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和通信设备相互连接在一起、由网络软件进行管理、能实现数据通信和资源共享的系统称为计算机网络。二、网络的形成与发展远程终端联机阶段计算机网络阶段计算机网络互联阶段信息高速公路阶段6.1计算机网络概述1）．初级阶段——

远程联机系统由一台主机和若干台终端通过通信线路连接起来。

D/A和A/D计算机线路控制器前端机集中器高速线路终端（1）计算机线路控制器调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器调制解调器终端终端电话线电话线低速线路终端终端（2）2）．计算机网络阶段--即将在不同地区的多台计算机主机连接起来，而各计算机又自成系统ARPANET的结构HHHHIMPIMPIMPIMPTIPTT主机接口信息处理机终端接口终端处理机IMP:InterfaceMessageProcessor接口信息处理机终端接口处理机TIPTransactionInterfaceProcessor3)计算机网络互联阶段—将两种网络互联起来，形成更大的网络。4）信息高速公路阶段—1993年，美国提出“国家信息基础设施”，将分散的计算机资源通过高速通信网实现共享，以提高国家的综合实力和人民的生活质量。

OPEN开放性三、网络的功能（新考纲无）数据通信资源共享资源指计算机系统的软、硬件和数据资源提高计算机的可靠性和可用性 可靠性：网络上的每台计算机都可相互成为 后备机，一旦某台出现故障，系统不瘫痪；可用性：网络上某台计算机负担太重时，新任务转交另一台更空闲的计算机，提高效率；分布式处理

将一个大型问题，交由不同的计算机分别同时进行处理。淘宝四、网络的基本组成从计算机网络的各部件主要完成两种功能，即网络通信和资源共享。把计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为网络的通信子网，而把网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为资源子网。

【无论局域网、互联网】资源子网由连网的服务器、工作站、共享的打印机和其它设备及相关软件所组成。局域网而言，通信子网由网卡、线缆、集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等设备和相关软件组成。

五、计算机网络的分类(按通信距离分类)6.1计算机网络概述广域网WAN（WideAreaNetwork）跨度极大，可覆盖多个部门或国家（如Internet）。网络上的计算机称为主机（host），通过通信子网连接，实现资源子网中的资源共享城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）扩大了局域网的范围，使用类似于局域网的技术，它可能覆盖一个城市。作用距离在10到上百公里之间局域网LAN（Localareanetwork）地理范围一般在几百米到几公里之间，适用于一个建筑物（办公楼）或相邻的大楼内，属于一个部门或者单位组建的专用网络，如公司或高校的校园内部网络六、网络传输介质传输介质是通信中实际传送信息的载体。计算机网络中采用的物理传输可分为有线和无线两大类。 双绞线、同轴电缆和光纤是常用的三种有线媒体。

卫星通信、无线电通信、微波通信、红外通信、激光通信的载体都是属于无线媒体。6.2数据通信基础图7-9单模与多模光纤的区别无线传输介质

无线电波微波这一频段电磁波只能以直线的方式进行传播,不能绕开建筑物和其他障碍物。微波沿地面直线传播，因为地球表面曲率的原因，在一定的距离以后，所发的信号就不再被有效接收，为了解决这一问题，每隔几十千米就要建一个中继站。在早期的电视传输中就是利用这种方式.6.2数据通信基础图7-10电磁波的频谱6.2数据通信基础直接视线卫星和微波使用的是同一个频段，它位于一个相对固定位置(一般在赤道上空的同步轨道上)作为转发器。由地面的卫星地面站将信息进行处理并发送到卫星上(这一过程称为上传)，再由卫星将信号进行放大后发向指定区域(此过程称为转发)。中间电磁波要两次经过电离层，电离层对电磁波有吸收作用。所以在使用卫星进行转发的时候，信号要有足够的功率和选择受吸收影响最小的频段，才能保证传输的顺利进行。卫星在这一过程中将信号进行放大，以保证有足够的功率来穿透电离层6.2数据通信基础四、网络通信协议协议的概念（7.3.6节）为使网内各计算机之间的通信可靠有效，通信双方必须共同遵守的规则和约定称为通信协议。(协议多、分组且分层

)协议的分层把各种特定功能分离开，向上一层提供服务。并使其实现对其他层次来说是透明（看不见）的。例：不同地点不同语言的人通信：ISO提出的OSI参考模型

（先看图读名称，从包起讲过程、从下层起读书讲名称）开放系统A物理层协议层序号逻辑数据单位表示层协议应用层协议开放系统B数据链路层协议网络层协议传输层协议会话层协议物理层表示层应用层数据链路层网络层传输层会话层物理层表示层应用层网络层传输层会话层167345位报文报文分组（包）报文报文2数据链路层帧传输介质TCP/IP协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol），全称为传输控制协议/网际协议1．TCP/IP与Internet：TCP/IP是Internet上采用的协议。2．TCP/IP的体系结构TCP/IP和OSI模型的对应如下图：网络接口层应用层WAN技术：串行线、帧中继、ATM网际层传输层物理层表示层应用层数据链路层网络层传输层会话层OSI模型LAN技术：以太网、令牌环、FDDITCP/IP7.4计算机局域网一、局域网的基本概念在较小的地理范围内，利用通信线路将许多数据设备连接起来，实现彼此之间的数据传输和资源共享的系统称为局域网特点：以微机为主要建网对象较小的地理覆盖范围具有较高的带宽，一般为10~1000Mbps拓朴结构简单传输速率高，误码小建网周期短，成本低；为单位独有，易管理，设备易更新是指计算机网络的硬件系统的连接形式即网络的硬件布局，通常用不同的拓扑来描述对物理设备进行布线的不同方案最常用的网络拓扑有：总线型所有的结点连接到一根线上

环型形成封闭环路星形在中央结点为中心，其他结点与中央结点相连网状其中某结点可与多个结点相连

混合

6.3计算机局域网二、局域网的拓朴结构6.3计算机局域网

星形集线器服务器服务器工作站工作站工作站工作站工作站打印机打印机总线型服务器服务器工作站工作站打印机打印机工作站工作站工作站工作站工作站环型网状主要是用基带传输（7.2.2概念）独占信道各种网络拓扑结构（2）环型（1）总线型（3）星型（4）树型（5）网状三、局域网的工作模式(bukao)对等（PeertoPeer）模式客户机/服务器模式B/S浏览器/服务器模式C/S主要是用基带传输（7.2.2概念独占信道）6.3计算机局域网四、局域网互联技术

当信号在线缆中传输时会受到干扰，产生衰减。如果信号衰减到一定的程度，信号将不能识别，计算机之间不能通信。所以在网络中必须使用一些中间设备（中间系统），ISO的术语称之为中继（relay）系统。根据中继系统所在的层次，可以有以下几种中继系统：（1）物理层中继系统，即中继器或转发器（repeater）（2）特殊的中继系统集线器（hub）；（3）数据链路层中继系统，即网桥或桥接器（bridge）（4）网络层中继系统，即路由器（router）；（5）在网络层以上的中继系统，即网关（gateway）

1、中继器（Repeater)：它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。6.3计算机局域网中继器中继器中继器中继器2、集线器（HUB）是一种特殊的中继器

，能够提供更多端口服务，又称为多口中继器6.3计算机局域网3、网桥（Bridge）它工作于数据链路层，连接不同介质、不同速率的网络。

4、交换机与交换网络交换机（Switch）：也称为多口网桥。6.3计算机局域网图7-19交换式局域网与

共享介质局域网的区别5.路由器路由器是一种多端口设备，它可以连接不同传输速率并运行于各种环境的局域网和广域网，也可以采用不同的协议。路由器工作在OSI模型的第三层。路由器不仅能追踪网络的某一节点，还能和交换机一样，选择出两节点间的最近、最快的传输路径。6.网关(Gateway)网关也称为协议转换器，是一种复杂的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，通过重新封装信息以使它们能被另一个系统读取，实现不同协议网络之间的互连。

6.3计算机局域网图7-22网关的工作原理7.2数据通信的基本原理一、通信系统模型发送方编码与调制通信信道干扰解码与解调接收方数字信号调幅调频调相1010调制、解调利用模拟信道传输二进制数据，仅能单向传输，分发送信道、接受信道多路复用技术（7.2.7频分FDM/时分TDM/波分WDM

），同时有多个

子信道“信道”的概念：传输信号的抽象路径。7.2.2基带传输和频带传输1，基带传输：直接传输0、1信号，未变频，独占带宽。局域网用。2，频带传输奈奎斯特定理在带宽为B的传输系统上用两种电压（高或低电平）编码数据，则每秒最多可传输2B位。若用N种电压编码数据，则为：最大数据传输速率

C=2Blog2N(bps)——反映了媒体最大的传输速率C与B成正比，故常用带宽来表示媒体传输速率。7.2.3带宽的两个概念hz?bps?带宽（Bandwidth）：媒体能够传输的最高频率与最低频率的差值，单位是赫兹（Hz）.

如电话信号的频率是300-3300Hz,它的带宽是3000Hz.

人喉（300~3k）-人耳（20~20k）系统比特率（bitrate）:——数据传输速率：

数字系统每秒传输的数据的比特位，bps（bitspersecond）7.2.4性能指标和计算（放到最后讲）讲课：书中无码元概念，不讲码元，只要讲P199之(2)：每秒传输的信息量即（每秒传输的）比特数；公式（7-2）、（7-3），不讲（7-4）、（7-5）例题只讲【7-1】、【7-3】，不讲【7-2】、【7-4】讲误信率7-7关于信息量的计算，请联系：例题1-7、习题二–8、例题4-4、例7-3、例7-1香农定理由于实际通信系统总是被一些称为噪声的背景干扰限制，奈奎斯特的传输速率无法达到，香农提出在噪声影响下的最大数据传输速率

C=Blog2（1＋S/N）(bps)其中，B是信道带宽，S是平均信号强度，N是平均噪声强度。7.2.6通信系统中信道差错控制原理：编码时按某规律加数字，译码验算检错重发方式容易堵塞前向纠错方式 适用于声音、图像系统混合纠错三、基带传输与频带传输1．基带传输技术直接将二进制信号以电脉冲信号形式进行传输，对信号未作任何调制，称为基带传输。不归零编码曼彻斯特编码时钟数据010010110基带传输直接用不同电压表示和传输0、1。传输距离短；占有传输媒介的整个带宽(独占)。或称基带系统中的每个设备都共享相同的信道（不能同时使用）。半双工发送接收双向通道发送接收基带系统也可以以半双工方式支持双向信号流：2．频带传输与信号的调制数字量通过载波（频率恒定的连续模拟信号）传输叫做宽带传输。载波受数字量的调制（调制方式有调频、调幅和调相），载波频率带可以分布在很宽的范围，所以称为宽带。

有三种调制方式：ASK调幅:频率、相位不变而振幅变FSK:调频:振幅、相位不变而频率变PSK调相:频率、振幅不变而相位变”多路复用，单向“数字信号ASKFSKPSK1010所谓频带，是指：1）某种传输媒介的宽频带特性；2）可以同时传输多种信号和业务的能力——多路复用。宽带系统必须为数据的发送和接收提供独立的线路。图7-5频分多路复用示意图波分多路复用（图7－6）、时分多路复用分组交换（包交换）分组交换把大的数据块分割成数据分组（也称数据包），对各个数据分组独立选择路径进行发送，接受后重新组装。下图是分组终端A向分组终端C发送分组的示意图分组交换机分组终端A分组终端BA发出6个报文分组分组终端C分组到达顺序7.5Internet基础一、Intenet的发展

1.Internet的产生过程前身是美国国防高级研究计划局ARPA所建立的军用计算机网APPAnet。20世纪80年代以来，由于Intenet

在美国获得巨大成功，吸引了世界各个国家纷纷加入。

2.我国互联网发展现状我国于1994年4月起正式加入Internet,有教育和科研计算机网(CERNET)、公用计算机互联网(CHINANET)等等二、Internet的IP地址与域名1.Internet的通信协议(TCP/IP协议)TCP/IP是TransmissionControlProtocol/InternetProtocol的缩写，意思是“传输控制协议/网际协议”。是Internet的通信协议。所有的计算机或网络若与Internet相连，就必须遵守这一共同的通信协议6.4Internet基础6.4Internet基础TCP/IP协议的体系结构分为四层:2.IP地址的组成与分类就象每一台电话机都有单一的国家地区号和电话号码一样，Internet的每一台服务器或计算机也有单一的IP网际协议地址号，简称IP地址。一个IP地址在整个Internet上唯一地标识了一台网络设备。IP地址由4个字节共32位二进制数组成，用4个由点号（.）隔开的十进制数表示，如（每字节取0-255）。一个IP地址有两个部分：网络号和主机号。网络号是一个网络在Internet上唯一标识，主机号是一台网络设备在特定网络内的唯一编号。6.4Internet基础

网络号

主机号0网络地址(7位)10110网络地址(21位)1110MulticastAddress主机地址(24位)网络地址(14位)主机地址(16位)主机地址(8位)ABCD8bits8bits8bits8bits为了给不同规模的网络提供必要的灵活性，IP地址的设计者将IP地址空间划分为五个不同的地址类别，下面为A、B、C、D四类地址空间A类IP地址的第一段数字范围为00000001

00…0(连续24个0）至01111110

11…1(连续24个1)即～55，每个A类地址可连接224(16777214)台主机，Internet上有126个A类地址。——分配给大型网络。B类IP地址的第一段数字范围为10000000000000

00…0(连续16个0）至1011111111111

11…1(连续16个1)即～55，每个B类地址可连接65534台主机，Internet上有16384个B类地址。——分配给中型网络。同理我们可以得到：C类IP地址的第一段数字范围为～55，每个C类地址可连接254台主机，Internet上有2097152个C类地址。D类IP地址的第一段数字范围为224～239，D类地址用作多目的地信息的传输，给因特网体系结构研究委员会IAB使用。E类IP地址的第一段数字范围为240～254，E类地址保留，仅作为Internet的实验和开发之用。办公室和家里的IP地址3.子网掩码---要了解其作用子网掩码也是一个32位地址，其作用是：

用于屏蔽IP地址的一部分以区分网络标识和主机标识，并说明该IP地址是在局域网上，还是在远程网上。

只有同在一个子网中的主机才能互相通讯联系，否则就要通过特殊手段了例1：设IP地址为，子网掩码为40。先将十进制转换成二进制,然后进行与运算

IP地址：11000000

10101000

00001010

00000010

子网掩码：11111111

11111111

11111111

11110000

－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

与运算：11000000

10101000

00001010

00000000

则可得其网络标识为，主机标识为2。

凡与该子网掩码与后的结果为的,即为在同一个子网中.4.域名系统DNS(DomainNameSystem)意义：Internet引进了字符形式的IP地址，即域名。如：计算机学院:7=域名采用层次结构的基于“域”的命名方案，每一层由一个子域名间用“.”分隔，其格式为：

机器名.网络名.二级域名.最高域名

如:其中，cn代表中国，edu代表教育部门，jmu是集美大学的英文简称，www则是此台服务哭的名称。由字符组成的主机名虽然便于记忆，但却不能直接被Internet所识别，为了让Internet能够识别，就必须要找到对应于这个主机名的IP地址。DNS服务器就是负责将字符构成的主机名“翻译”成IP地址。如上所述，字符域名格式为：机器名.网络名.二级域名.最高域名其中，最高域各与二级域名有一定的标准：最高域名有两类：一类是全球性的域名，通常按网络性质划分：

Com商业组织edu

教育机构gov政府部门Net网络组织org非盈得组织 第二类是每一个国家或地区特有的代码：

Cn

中国hk

香港mo澳门tw

台湾jp日本uk英国二级域名与顶级域名类似，也分两类，一类表示网络性质，一类表示国内的各省、市。Com商业组织edu

教育机构gov政府部门Net网络组织org非盈得组织ac科研部门省市：bj

北京sh

上海fj

福建省gd

广东省…6.统一资源定位器我们要访问集美大学主页：而访问教务处网页下的一个通知：这样的地址，称统一资源定位器(UniformResourceLocator,简称URL)URL是一种标准化的命名方法，它可以用统一的格式来表示Internet提供的各种服务中信息资源的地址，以便在浏览器中使用相应的服务。URL格式：协议://主机名/文件路径前面例子中使用的是http协议，常见的协议还有file,mailto,ftp,news等。文件名若未指定，自动寻找根目录下的”index.htm”或“default.htm“文件。

三.Internet提供的服务

1.WWW服务以HTTP为基础

2.电子邮件服务

3.FTP服务

4.搜索引擎1、电子邮件（ElectronicMail）电子邮件的传输是通过电子邮件的简单传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）。电子邮件系统的硬件是一个大容量，高性能的计算机，也称为邮件服务器（MailServer），邮件服务器的硬盘作为用户信箱的存储介质，每位拥有Email使用帐号的用户被分配一定的存储空间作为个人的信箱。电子邮件地址由用户名和主机域名地址组成，中间用“@”符号分割。格式：

用户名@邮件服务器主机的域名地址或IP地址如：nrcce@7.5.5.Internet提供的信息服务6.4Internet基础2、文件传输FTP（FileTransferProtocol）

文件传送协议FTP是Internet文件传送的基础。通过该协议，用户可以从一个Internet主机向另一个Internet主机拷贝文件。

与大多数Internet服务一样，FTP也是一个客户机/服务器系统。用户通过客户机程序向服务器程序发出命令，服务器程序执行用户所发出的命令，并将执行的结果返回到客户机。6.4Internet基础在FTP的使用当中，用户经常遇到两个概念：“下载”（Download）和“上传”（Upload）。“下载”文件就是从远程主机拷贝文件至自己的计算机上；“上传”文件就是将文件从自己的计算机中拷贝至远程主机上。用Internet语言来说，用户可通过客户机程序向（从）远程主机上传（下载）文件。

访问普通的FTP服务器1.打开IE浏览器，在“地址”栏内输入ftp服务器的地址，并且在前面加上“ftp://”，如“ftp://”。像打开自己计算机的文件夹。文件的上传、下载：将要下载的文件复制，再粘贴到本地计算机的任何一个文件夹中就行了。访问特定的FTP服务器站点有些FTP服务器是不能匿名访问的，要求访问者拥有自己的帐号和密码。比如我在00这个FTP服务器里拥有自己的帐号（lamsir)和密码（abc123），那么在地址栏里我们按这样的格式输入地址：

ftp://帐号:密码@服务器地址/

就可以登录FTP服务器，进行访问了。在这里，我们输入

“ftp://lamsir:abc123@00”。

3、万维网WWW

WWW是英文WorldWideWeb的缩写，在我国又称为万维网，它是一个遍布在Internet上的全球性的超媒体系统。通过超连接（Hyperlink）的观念，使用超文本标注语言（HTML,HypertextmarkupLanguage）和超文本传输协议（HTTP）的技术，把分散在世界各地的文件通过计算机网络连接在一起，文字、图形、声音以及影像资料，都可以利用简单一致的接口，通过网络轻易地传输和浏览。6.4Internet基础7.5.6Internet信息搜索-搜索引擎比较流行的搜索引擎有：Google百度搜索原理：主蜘蛛、从蜘蛛在搜索中，可输入一个关键字，也可输入两个以上的关键字，可以用and或+表示与（在Google中用空格表示与），用OR表示或，用“-”号表示减除无关资料。注意，要搜索词中含有空格，搜索词应加双引号。6.5Internet的接入方式

一、光纤接入网光纤到路边光纤到大楼光纤到户

二、铜缆接入方式

xDSL(数字用户线)—用铜质电话线ADSL接入技术ADSL(AsymmetricalDigitalSubscriberLoop)非对称数字用户环路使用现有普通电话线路来传送高速宽带数字信号的一种全新的网络接入技术,只需在普通电话线两端加装一对特殊的MODEM,一个接在用户计算机上,一个接在电信网里,可同时打电话和上网。CableMODEM接入方式利用有线电视网络接入互联网6.5Internet的接入方式三、局域网接入方式通过局域网连接Internet时，需要在计算机中添加一张网卡，通过传输介质（如双绞线、电缆、光纤等）将本地计算机与Internet服务器相连。6.5Internet的接入方式7.6.3无线宽带接入技术1，卫星接入2，无线局域网（WLAN）3,蓝牙技术（点对点与点对多点）6.6Internet的信息检索与发布一、Internet信息检索搜索引擎（searchengine):一种浏览和检索数据集的工具在Internet中www服务器的数目已非常庞大，怎样才能知道在哪些网站中有我们需要的信息呢？为了解决这个问题，网上出现了许多被称为“搜索引擎”的www站点。与一般站点不同，它们提供的信息是全世界范围内的www服务器地址及其内容。人们可以在这些网站中查询与某个主题有关的www服务器的地址。比较流行的搜索引擎有：Google百度Yahoo!搜狐在搜索中，可输入一个关键字，也可输入两个以上的关键字，可以用and或+表示与（在Google中用空格表示与），用OR表示或，用“-”号表示减除无关资料。注意，要搜索词中含有空格，搜索词应加双引号。6.6Internet的信息检索与发布课堂思考题1.从