第4章计算机网络

4.1计算机网络概述

4.2局域网

4.3Internet技术

4.5网络信息安全

4.4Internet应用

第四章计算机网络4.1计算机网络概述4.1.1计算机网络定义及组成4.1.2计算机网络的工作模式4.1.3计算机网络功能4.1.4计算机网络分类一、计算机网络定义及组成1.计算机网络的定义计算机网络是用通信链路将分散独立的多个计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，以实现资源共享等功能的计算机集合。4.1计算机网络概述一、计算机网络定义及组成2.计算机网络的组成计算机主机指连接到网络中的具有数据处理和信息交互能力的计算设备，例如大型机、小型机、个人电脑、外部设备终端等。通信链路由通信传输介质及网络互连设备组成，用于将多个计算机主机连接在一起，实现数据通信。网络协议是指网络中的各部分为实现数据通信所必须遵守的一系列规则和约定。目前常见的网络协议有TCP/IP（传输控制/网际协议）、OSI/RM（开放系统互连参考模型）等系列。4.1计算机网络概述二、计算机网络的工作模式

根据计算机在网络中的功能和作用，可以将网络中的计算机主机分为服务器和客户机（工作站）两类。1.服务器服务器通常由处理能力强、存储容量大的高性能计算机来担任，为客户机提供共享资源和网络服务文件服务、打印服务、应用服务、消息服务、数据库服务2.客户机客户机是指用户使用的一般计算机。用户可以通过客户机访问网络服务器的共享资源，享受网络服务。4.1计算机网络概述3.工作模式根据身份划分的区别，可以将计算机网络的工作模式划分为对等（peer-tp-peer，简称P2P）模式和客户机/服务器（Client/Server，简称C/S）模式。对等模式是指网络中的每台计算机既可以是客户机又可以是服务器，可以请求服务，也可以提供服务。客户机/服务器模式是指网络中每台计算机的角色是固定的，始终充当客户机角色去请求服务，或者一直充当服务器角色为其他客户机提供网络服务。4.1计算机网络概述三、计算机网络功能资源共享信息传输分布式处理提高健壮性4.1计算机网络概述四、计算机网络分类从网络的覆盖范围来看局域网城域网广域网从网络的拓扑结构来看总线型星型环型从网络的使用范围来看公用网专用网从网络用途来看科研网教育网校园网企业网4.1计算机网络概述4．2局域网4.2.1局域网的特点与组成4.2.2以太网4.2.3无线局域网一、局域网的特点与组成1.局域网的特点地理范围有限，一般为十几米到十几公里；数据传输速率较高，一般为10Mbps~10Gbps；延迟时间短，误码率低，一般为10-11~10-8。组建方便，投资较少，使用灵活。4．2局域网一、局域网的特点与组成2.局域网的组成节点网络中的工作站、服务器、打印机等都可以被称为节点。传输介质与互联设备传输介质：双绞线、同轴电缆、光缆、无线电波等互联设备：集线器、交换机局域网协议局域网协议：TCP/IP、IPX、AppleTalk等TCP/IP是最普遍使用的局域网网络协议4．2局域网节点MAC地址IEEE802标准规定局域网中的每个节点都有一个唯一的物理地址，该地址称为介质访问地址（MediaAccessAddress，即MAC地址），是一组全球唯一的48位二进制地址。数据帧局域网中的任意两个节点通信时，数据要被划分成若干个单元来传输，每个单元称为数据帧或帧（frame）。网卡局域网上的每台计算机都需要安装网络接口卡，简称网卡，每个网络节点的MAC地址都存放在该节点的网卡中。4．2局域网二、以太网以太网是目前应用最广泛的一种局域网。以太网可以分为以下几种类型：共享式以太网交换式以太网千（万）兆位以太网4．2局域网1.共享式以太网共享式以太网拓扑结构为总线型，局域网中所有节点都连接到一条公共传输线路上，该公共传输线被称为总线，通过该总线实现节点之间的通信。集线器中继器，将信号放大整形，以便传输更远的距离；将任何一个节点发送的信息以广播方式向总线上其他节点分发。4．2局域网1.共享式以太网介质访问控制协议——CSMA/CD（载波监听多路访问及冲突检测）

CSMA/CD协议的工作原理①节点发送前先侦听总线是否空闲（无信号正在传输）；②若总线空闲，该节点就发送信息；③若总线正在忙，就一直侦听，直到侦听到总线有空才发送；④在发送数据期间，节点继续保持侦听总线，如果检测到总线冲突，则立刻停止发送当前的数据，并在等待了一个随机时间间隔后再重复第①步。⑤如果在发送数据期间，节点一直未检测到冲突，则信息发送成功。4．2局域网2.交换式以太网交换式以太网的拓扑结构为星型，以以太网交换机（Switcher）为中心设备，其他节点通过网卡和传输介质连接到交换机上。以太网交换机点对点的通信方式，根据数据帧中目的计算机的MAC地址，将数据帧发送给指定计算机，其他计算机并不会接收到该数据帧支持同一时刻多对计算机之间的通信，提高了网络通信效率4．2局域网2.交换式以太网与共享式以太网的区别数据通信方式。交换式以太网支持同一时刻多对计算机之间的通信，而共享式以太网任何时刻只能有一对计算机进行通信。网络带宽。交换式以太网中连接在交换机上的每一个节点都各自独享网络带宽，即节点的带宽与交换机的总带宽保持一致，而共享式以太网中网络的总带宽由每个节点平分，即共享带宽。4．2局域网3.千（万）兆位以太网千（万）兆位以太网采用光纤作为传输介质，中央交换机的带宽可以达到每秒千兆、万兆位以上。4．2局域网三、无线局域网采用无线电波作为传输介质的局域网称为无线局域网，也称WLAN。无线局域网采用的协议主要是802.11，即Wi-Fi。构建无线局域网需要的硬件设备有无线网卡、无线AP（AccessPoint）等。4．2局域网4．3Internet技术4.3.1Internet概述4.3.2分组交换和存储转发4.3.3TCP/IP协议4.3.4Internet的IP地址与域名4.3.5Internet接入一、Internet概述1.什么是InternetInternet（即因特网）是目前全球规模最大、应用最广泛的互连网络，它由全球范围内若干个不同类型的物理网络互连而成，可以为用户提供丰富的信息资源和网络服务。2.Internet的发展历史ARPANET网络ARPANET与NSFNET合并，改名为Internet3.Internet在我国的发展中国教育与科研计算机网络（CERNET）中国科学技术网（CSTNET）中国公用计算机互联网（CHINANET）中国移动互联网（CMNET）中国网通公用互联网（CNCNET）中国联通互联网（UNINET）4．3Internet技术二、分组交换和存储转发1.分组交换原理分组交换技术是计算机网络数据通信中采用的一种交换技术，也称包交换技术。发送方（源计算机）需要将传输的数据划分为若干份，并给每份数据附加上地址、编号、校验等信息（称为“头部”信息）后组成“分组”（也称“包”），以若干个“包”为单位通过网络线路传输给接收方（目的计算机）。4．3Internet技术分组交换示意图发送方ABCDFEG4132接收方41321432二、分组交换和存储转发2.分组交换机分组交换网中实现分组转发的中间节点叫做分组交换机，也称节点交换机。工作模式：存储转发，当交换机从输入端口接收到一个包后，先将其放入缓冲区中，交换机根据数据包中接收方的地址和该交换机中存储的转发表，找出该数据包该从哪个输出端口发送出去4．3Internet技术三、TCP/IP协议网络通信协议是指网络中的各部分为实现数据通信所必须遵守的一系列规则和约定。著名的网络通信协议有：开放系统互连参考模型（OSI）和传输控制/网际协议（TCP/IP）。4．3Internet技术三、TCP/IP协议1.TCP/IP协议的组成应用层应用层是TCP/IP协议的最高层，为用户提供各种网络应用程序和应用层协议。SMTP协议、HTTP协议、FTP协议传输层传输层为两台主机上的网络应用程序提供端到端的通信。TCP协议、UDP（UserDatagramProtocol，用户数据包协议）网络互连层网络互连层为所有互连网络中的计算机规定了统一的编址方案和数据包（也称IP数据报）格式，并提供将IP数据报从一台计算机逐步通过多个路由器传输到目的地的转发机制。网络接口和硬件层网络接口和硬件层提供与物理网络的接口方法和规范，并负责把IP数据报转换成适合在特定物理网络中传输的帧格式。4．3Internet技术三、TCP/IP协议2.TCP/IP协议的特点适用于多种异构网络的互连。确保可靠的端——端通信。与操作系统紧密结合。既支持面向连接服务，也支持无连接服务，有利于在计算机网络上实现基于音视频通信的多媒体应用服务。4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址IP地址是在TCP/IP网络协议中网络互连层以上使用的计算机地址。IP地址的格式（IPv4）32个二进制位，即4个字节来表示通常采用“点分十进制数”的格式来表示例如：IP地址11010010000011110000001001111011，可以表示为

4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址IP地址的分类网络号用来标识Internet上的一个物理网络的编号主机号用来标识主机在该物理网络中的编号4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址IP地址的分类A类地址一般分配给具有大量主机的大型网络使用B类地址通常分配给规模中等的网络使用C类地址通常分配给规模较小的局域网使用D类为组播（多播）地址E类地址保留给将来使用类型网络数目主机数目第一个字节的数字范围A27-2=126224-21~126B214216-2128~191C22128-2192~2234．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址子网子网把标准IP地址中的主机号部分划分出“子网号”和“主机号”两个部分子网掩码计算机需使用“子网掩码”在IP地址中找出网络号和子网号子网掩码是一个32位的代码，其中与IP地址中网络号、子网号相对应的位置二进位为“1”，与主机号相对应的位置二进位为“0”

4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址路由器的IP地址路由器的作用：将异构网络连接起来，将IP包按主机的IP地址进行转发，屏蔽不同网络之间的技术差异，将IP包正确送达目的主机，实现不同物理网络之间的无缝连接。路由器的IP地址：作为网络互连设备，连接各个网络的路由器也需要分配IP地址，而且至少应分配两个以上的IP地址，每个端口IP地址的类型号和网络号分别与所连的网络相同。4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名1.IP地址IPv6——新一代IP地址IPv4协议理论上约有43亿个地址，但是随着Internet的发展壮大，IPv4在网络传输速度、服务质量、灵活性、安全性等方面，已越来越不能满足实际应用的需要。解决这一问题的方法是使用下一代IP协议IPv6，它采用128位IP编址方案，扩大了寻址空间。4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名2.域名使用具有特定含义的符号来表示Internet中的每一台主机，该符号名就称为这台主机的域名。域名的优点域名一般由一些有意义的符号组成，便于理解和记忆例如，Internet中允许某台主机拥有多个域名，这些域名都对应这台主机唯一的IP地址4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名2.域名域名的组成由一系列的域和子域组成，各个子域之间用“.”分隔，主机域名所包含的子域数目通常不超过5个……

．三级域名．二级域名．顶级域名4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名2.域名域名的组成一般计算机域名表示为：主机名．单位名．机构名．顶级域名例如：

顶级域名含义

顶级域名类型域名含义组织机构com商业公司gov政府部门org非盈利组织int国际化机构edu教育机构net网络服务机构mil军事机构地域（国家）cn代表中国hk代表香港us代表美国（可省略）uk代表英国jp

代表日本4．3Internet技术四、Internet的IP地址与域名2.域名域名服务器（DomainNameServer，DNS）将域名转换为对应IP地址的过程称为域名解析，由域名服务器负责完成。4．3Internet技术五、Internet接入1.电话拨号接入2.ADSL宽带接入3.CableModem接入4．3Internet技术五、Internet接入1.电话拨号接入接入方式一台计算机、一个调制解调器（Modem）、一条电话线、相关通信拨号软件、帐号Modem作用：把计算机送出的数字信号调制成适合在电话用户线上传输的模拟信号形式，同时把通过电话线传输过来的模拟信号解调恢复成数字信号传输给计算机。4．3Internet技术五、Internet接入1.电话拨号接入电话拨号接入的特点上网方式比较简便传输速率较慢，目前Modem主流产品的传输速率为56kbps，在实际使用中，往往只有40kbps左右甚至更低由于在上网时占用了电话线，用户就无法同时使用该电话线接听或拨打电话。4．3Internet技术五、Internet接入2.ADSL宽带接入ADSL称为不对称数字用户线ADSL的信道复用技术传输语音上行数据，负责将用户端数据传送至网络，速率一般为64~256kbps，属于低速传输下行数据，下行通道负责将网络数据传送至用户计算机，速率一般为1~2Mbps，最高可达8Mbps，属于高速传输4．3Internet技术五、Internet接入2.ADSL宽带接入接入方式普通电话线、ADSLModem、网卡、双绞线4．3Internet技术五、Internet接入2.ADSL宽带接入ADSL宽带接入的特点一条电话线上可以同时上网和接通电话，互不影响；根据线路情况自动调整数据传输速率，可以提供较高的上网速率。4．3Internet技术五、Internet接入3.CableModem接入CableModem（电缆调制解调器）同轴电缆复用技术传输电视信号，频带为50MHz~550MHz上传数据，频带为5MHz~42MHz下传数据，频带为550MHz~750MHzCableModem接入技术的优点联网的成本低廉无须拨号上网不占用电话线可永久连接当同时上网的用户数目较多时，每个用户得到的有效带宽将会显著下降4．3Internet技术4．4Internet应用4.4.1WWW浏览4.4.2电子邮件4.4.3文件传输4.4.4远程登录一、WWW浏览WWW（WorldWideWeb），中文含义为全球信息网，也称为万维网、3W网等。WWW使用网页（WebPage）形式来展示信息资源，以超文本传输协议（HTTP）为基础，并采用客户机/服务器（Client/Server，简称C/S）的工作模式。

4．4Internet应用一、WWW浏览1.网页网页是一种用超文本标记语言（HTML）编写的超文本文件。

<HTML><HEAD><TITLE>

示例网页

</TITLE></HEAD><BODY><ahref=”</BODY></HTML>4．4Internet应用一、WWW浏览2.网站一般一个网站由许多网页组成，进入网站首先看到的起始页称为主页（homepage），通过主页上提供的超链接可以访问网站内其他网页。3.统一资源定位器URL统一资源定位器URL也称网址，用来标识WWW中信息资源的位置URL的表示形式为：

index.html或default.html，即网站的主页。例如，4．4Internet应用二、电子邮件E-mail

1.电子邮箱地址

2.电子邮件组成头部、正文、附件3.电子邮件工作过程4．4Internet应用三、远程文件传输远程文件传输（简称FTP）是指将网络中一台计算机上的文件传送至另外一台计算机，采用的网络协议是FTP协议。1.FTP的功能上传下载2.FTP工作过程3.访问FTP服务器的方法

4．4Internet应用四、远程登录TELNET用户可以把自己的计算机当作一台显示终端，通过Internet连接某台远程计算机，并作为该远程计算机的用户来操作该远程计算机，访问其硬件和软件资源，这种服务称为远程登录（TELNET）服务。访问TELNET服务器的方法TELNET服务器的域名或IP地址4．4Internet应用4．5网络信息安全4.5.1信息安全概述4.5.2信息安全技术4.5.3计算机病毒及防范一、信息安全概述信息安全是指对信息资源实施有效保护，防止信息资源被泄漏、修改及破环。常见的信息安全威胁传输中断窃听信息篡改信息伪造信息主要的安全措施身份鉴别访问控制数据加密数据完整性