大學計算機基礎07

第7章計算機網(wǎng)絡基礎

計算機網(wǎng)絡概述網(wǎng)絡通信基本概念計算機網(wǎng)絡組成Internet概述Internet應用網(wǎng)絡信息發(fā)布技術網(wǎng)絡技術及應用4C的含義是什么？Computer——計算機；Communication——通訊；Consumption——消費類電子；Content——內容。前3個C實際是第4個C的載體網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡定義：利用通信線路把分布在不同地點上的多個獨立的計算機系統(tǒng)連接起來，使用戶能夠共享網(wǎng)絡中的所有硬件、軟件和數(shù)據(jù)資源的計算機復合系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡是通信技術與計算機技術相結合的產(chǎn)物。計算機聯(lián)網(wǎng)的主要原因使用遠程資源的需求,根本上改變了用戶使用計算機資源的環(huán)境和方式共享程序和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡用戶的通信和合作,消除了地理上的距離限制20世紀60年代末，美國國防部高級計劃研究局的ARPA網(wǎng)研制成功并運行，成為了第一個實現(xiàn)分布式資源共享的網(wǎng)絡，這是計算機網(wǎng)絡發(fā)展史上的里程碑，人們現(xiàn)在稱這是現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡的開始。

初級階段：以單個計算機為主的遠程通信系統(tǒng)(終端+主機）發(fā)展階段：第二代是有多個主計算機

（Host）通過通信線路互連起來的系統(tǒng)成熟階段：第三代是遵循國際標準化協(xié)議、具有統(tǒng)一網(wǎng)絡體系結構的互連網(wǎng)（網(wǎng)際網(wǎng)）計算機網(wǎng)絡發(fā)展的三個階段NGN(NextGenerationNetwork)，即下一代通信網(wǎng)絡。下一代網(wǎng)絡是以軟交換為核心的，能夠提供包括語音、數(shù)據(jù)、視頻和多媒體業(yè)務的基于分組技術的綜合開放的網(wǎng)絡架構，代表了通信網(wǎng)絡發(fā)展的方向。NGN是在傳統(tǒng)的以電路交換為主的PSTN網(wǎng)絡中逐漸邁出了向以分組交換為主的步伐的。

下一代網(wǎng)絡背景1.現(xiàn)有的通信網(wǎng)無法滿足用戶對未來通信服務的要求。隨著無線通信和Internet應用的普及，人們的工作和生活對通信服務的依賴性越來越強。2.通信運營商為了降低網(wǎng)絡建設運營成本，使自身具有持久競爭力，迫切需要改變現(xiàn)有網(wǎng)絡模式。3.對于信息、傳媒服務商，今天的通信網(wǎng)仍是一個封閉的網(wǎng)絡，他們很難直接利用通信網(wǎng)向他們的用戶提供個性化的新業(yè)務，這也造成目前通信網(wǎng)上業(yè)務種類的相對貧乏，網(wǎng)絡利用率不高。

下一代通信網(wǎng)的結構和特點

1.采用開放的、分層的網(wǎng)絡構架體系下一代通信網(wǎng)絡從邏輯功能上可劃分成4個層面：接入層、傳輸層、控制層和業(yè)務層。2.下一代通信網(wǎng)絡打破了現(xiàn)有的通信網(wǎng)針對不同業(yè)務而建設多個網(wǎng)絡的模式，通過軟交換（Softswitch）實現(xiàn)對各種業(yè)務的統(tǒng)一控制，可以非常方便地實現(xiàn)各種業(yè)務間信息交互，用戶可在單一通信環(huán)境中使用話音、圖像和視頻等綜合業(yè)務。3.下一代通信網(wǎng)絡在應用服務器上提供標準、開放的業(yè)務接口，允許業(yè)務提供者和業(yè)務使用者共同開發(fā)各種定制的業(yè)務，從而促進由第三方提供更貼近用戶需求的增值業(yè)務。4.下一代通信網(wǎng)絡通過媒體網(wǎng)關、信令網(wǎng)關和接入服務器支持眾多的協(xié)議，通過這些協(xié)議實現(xiàn)各種終端設備統(tǒng)一接入和控制。5.下一代通信網(wǎng)絡中設置相應的功能服務器，統(tǒng)一對各種業(yè)務進行必要的計費、鑒權、認證，同時通過策略服務器對網(wǎng)絡進行動態(tài)操作維護管理。6.下一代通信網(wǎng)絡采用分布式結構、電信級設備的可靠性保證了網(wǎng)絡中無單點故障，同時安全保護機制保證數(shù)據(jù)傳送及業(yè)務實現(xiàn)的安全性。網(wǎng)絡工作模式對等網(wǎng)絡模式在對等網(wǎng)絡模式中，相連的機器之間彼此處于同等地位，沒有主從之分，故稱為對等網(wǎng)絡（PeertoPeernetwork）?？蛻魴C/服務器網(wǎng)絡模式客戶機/服務器網(wǎng)絡是一種基于服務器的網(wǎng)絡。本地請求端稱為客戶端，遠端響應的計算機為服務器端。網(wǎng)絡的分類（連結距離）按覆蓋的地理范圍進行分類，計算機網(wǎng)絡可以分為以下三類：局域網(wǎng)（localareanetwork

，

LAN）距離≤1km

；城域網(wǎng)（metropolitanareanetwork

，

MAN）；

1km≤距離≤

10km；廣域網(wǎng)（wideareanetwork，WAN）距離≥10km

；。三層交換機視頻服務器組新聞服務器組醫(yī)療服務器組比賽服務器組AT-8118交換機AT-MCR12介質轉換機柜AT-3726交換機網(wǎng)管工作站AT-8118交換機AT-MC102介質轉換器奧林匹克公園AT-FH716SW集線器工作站工作站100MUTP雙絞線100M光纖1000M光纖工作站AT-8118交換機其他比賽場地各比賽場地局域網(wǎng)2000年悉尼奧運會網(wǎng)絡結構示意圖2008年北京奧運會網(wǎng)絡結構示意圖網(wǎng)絡的組成硬件1計算機系統(tǒng)計算機網(wǎng)2通信鏈路

3網(wǎng)絡節(jié)點功能1資源子網(wǎng)

2通信子網(wǎng)

資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)兩個部分的結構示意圖

在網(wǎng)絡中使用通信控制處理機CCP的主要目的是為了將通信功能從主機中分離出來，以減輕主機的負荷。通信控制處理機負責網(wǎng)絡上各主機間的通信控制和通信處理，它們組成的通信子網(wǎng)是網(wǎng)絡的內層，為資源子網(wǎng)提供信息傳輸服務。計算機網(wǎng)絡的功能和應用共享資源處理機間通信提高可靠性提供分布處理功能集中管理負載分擔開辟大量新的服務項目為實現(xiàn)遠程通信提供強有力的通信介質開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI計算機網(wǎng)絡功能的七層協(xié)議：應用層數(shù)據(jù)鏈路層表示層網(wǎng)絡層會話層傳輸層物理層最高層最低層應用軟件通訊軟件網(wǎng)卡、電纜計算機網(wǎng)絡的體系結構信息、數(shù)據(jù)和信號

信息：數(shù)字、文字、圖形、聲音；計算機中的信息是二進制代碼表示的數(shù)字、字母和控制符號的組合信息編碼：對信息中的每一個字符進行二進制編碼數(shù)據(jù)：網(wǎng)絡中傳輸?shù)亩M制代碼

信號：數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波表示形式

（數(shù)字信號模擬信號）數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)的表示方法數(shù)據(jù)的傳輸方法信道及其分類信道：信道是數(shù)據(jù)信息的傳輸通道，它一般由傳輸線路和傳輸設備組成。信道分類物理信道邏輯信道有線信道：有形傳輸介質無線信道：無形傳輸介質信道分類專用信道公共交換信道（按使用方式分）傳輸媒介1、雙絞線是當前最普通的傳輸介質，它由兩根絕緣的金屬導線扭在一起而成，分為無屏蔽雙絞線（UTP）、有屏蔽雙絞線（STP）（抗電磁干擾強）。2、同軸電纜內部包含兩條相互平行的導線。一般共有四層，3、光導纖維使用光來傳輸數(shù)據(jù)。分為單模式、多模式。4、微波傳輸與衛(wèi)星傳輸以空氣為傳輸介質。有線無線

雙絞線制作好的雙絞線同軸電纜銅芯絕緣層導體屏蔽層保護套制作好的同軸電纜光纖光纖收發(fā)器通信系統(tǒng)的主要技術指標

數(shù)據(jù)傳輸速率S（比特率）：比特率是一種數(shù)字信號的傳輸速率，它是指在有效帶寬上，單位時間內所傳送的二進制代碼的有效位（bit）數(shù)。常用bit/s、Kbit/s或Mbit/s等單位來表示。波形調制速率B（波特率）：波特率是一種調制速率，也稱波形速率。經(jīng)二進制后的模擬信號每秒鐘變化的次數(shù)。帶寬：信道允許的最高頻率和最低頻率之差，單位為赫茲（Hz）。信道容量：一般是指物理信道上能夠傳輸數(shù)據(jù)的最大能力。誤碼率：是指二進制碼在數(shù)據(jù)傳輸中被傳錯的概率，也稱為出錯率吞吐量：數(shù)值上大于等于信道在單位時間內傳輸?shù)目偟男畔⒘?，單位也是bit/s或Kbit/s。

數(shù)據(jù)通信過程中的主要技術問題數(shù)據(jù)傳輸類型：數(shù)字信號、模擬信號數(shù)據(jù)通信方式：串行、并行；同步、異步數(shù)據(jù)交換技術：線路交換、存儲轉發(fā)；報文交換、分組交換差錯控制技術：自動檢測和差錯糾正數(shù)據(jù)交換技術電路交換（circuitswitching）：電路交換是指兩個計算機或終端在相互通信時，獨占使用一條實際的物理鏈路。優(yōu)點：有實時性強、延時小、成本低等。缺點：是線路利用率低，尤其是中繼線的利用率低。報文交換（messageswitching）：是把用戶的報文存儲在交換機的內、外存儲器上，當輸出電路空閑時，就將報文轉發(fā)到接收此報文的終端。優(yōu)點：可實現(xiàn)不同速率、不同規(guī)程、不同代碼的終端之間的通信、一點對多點的同文廣播業(yè)務。缺點：以報文為單位進行存儲轉發(fā)，使網(wǎng)絡傳輸?shù)臅r延增大，并占用交換機的大量內、外存儲空間。分組交換（packetswitching）：是將用戶發(fā)來的整個報文分切成多個長度固再定的數(shù)據(jù)塊（即分組、分包），再將分組以“存儲-轉發(fā)”方式在網(wǎng)上傳輸。優(yōu)點：分組交換使傳輸質量大大提高，傳輸成本大大降低。計算機網(wǎng)絡構成

網(wǎng)絡劃分為主機(host)和子網(wǎng)(Subnet)。主機是指連接在網(wǎng)絡中的獨立自主的計算機。子網(wǎng)是將主機連接起來的實體，它的作用是提供主機間的通信服務。一個計算機子網(wǎng)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)構成：通信子網(wǎng)負責網(wǎng)絡中的信息傳遞交換、通信控制等工作。資源子網(wǎng)負責信息加工處理，并向網(wǎng)絡提供資源。包括傳輸介質和通信設備。通信設備指通信處理機、交換機、集中器、路由器、調制解調器、微波站、衛(wèi)星地面站等。

由各種用戶計算機、工作站、小型機以及大量的終端、繪圖儀、磁盤機、磁帶機等等。傳輸媒介1、雙絞線是當前最普通的傳輸介質，它由兩根絕緣的金屬導線扭在一起而成，分為無屏蔽雙絞線（UTP）、有屏蔽雙絞線（STP）（抗電磁干擾強）。2、同軸電纜內部包含兩條相互平行的導線。一般共有四層.3、光導纖維使用光來傳輸數(shù)據(jù)。分為單模式、多模式。4、微波傳輸與衛(wèi)星傳輸以空氣為傳輸介質。有線無線微波傳送塔地球地球網(wǎng)絡連接設備中繼器(repeater)網(wǎng)橋(Bridge)、路由器(Router)調制解調器網(wǎng)關

網(wǎng)內連接設備網(wǎng)卡(NIC)

集線器(HUB)

交換機(Switch)網(wǎng)間連接設備Novell的Netware也是一個非常流行的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，它管理Novell網(wǎng)絡。Novell網(wǎng)以文件服務器為中心，連接網(wǎng)上的各個工作站，各站點不能直接通信，必須通過文件服務器。WindowsNT是Microsoft公司推出的十分引人注目的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，采用Windows的標準界面，可以形成對等式的網(wǎng)絡，各站點可以相互通信，共享信息，支持文件服務，對稱多處理器等.常用網(wǎng)絡操作系統(tǒng)在計算機網(wǎng)絡中，計算機之間通信時必須遵守一定的約定和規(guī)程，以便保證能夠相互連接和正確交換信息，這些約定和規(guī)程是事先制定的，并以標準的形式固定下來，這就是網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡通信協(xié)議傳輸控制與網(wǎng)際互連協(xié)議小型網(wǎng)際互連協(xié)議網(wǎng)際分組與順序數(shù)據(jù)包交換協(xié)議

從60年代末至70年代初，由美國國防部資助，由高級研究項目署（ARPA）承建，通過一個名為ARPANET的網(wǎng)絡把美國的幾個用于軍事及研究的計算機連接起來，這就是Internet的最早形態(tài)。Internet的產(chǎn)生由美國國家科學基金出資建立起來的廣域網(wǎng)NSFnet.由四臺巨型機聯(lián)接在一起。Internet在我國的使用情況1987年北京計算機應用研究所率先開通到德國的X.25線路；1994年5月，以“中科院－北京大學－清華大學”為核心的“中國國家計算機網(wǎng)絡設施”與Internet聯(lián)通，我國的Internet初具雛形。四大骨干網(wǎng)絡:

中國科學技術計算機網(wǎng)(CSTNET)

中國公用計算機互連網(wǎng)(CHINANET)

中國教育科研互連網(wǎng)(CERNET)

國家公用經(jīng)濟信息通信網(wǎng)(GBNET)ISO-OSI/RM模型TCP/IP模型應用層數(shù)據(jù)鏈路層表示層網(wǎng)絡層會話層傳輸層物理層應用層傳輸層（TCP）互連層（IP）網(wǎng)絡接口層LAN家庭用戶因特網(wǎng)MODEMPSTNPCLANPSTNISDN、ADSLDDN、FR路由器MODEM共享器基站企業(yè)用戶移動用戶不同類型的用戶訪問因特網(wǎng)Internet是如何工作的1.分組交換Internet的基礎2.TCP/IP協(xié)議--Internet的核心TCP/IP協(xié)議是針對Internet開發(fā)的一種體系結構和協(xié)議標準，它主要確保不同類型的計算機之間協(xié)調地工作。TCP/IP協(xié)議1.網(wǎng)際分組協(xié)議(IP--InternetProtocol)IP協(xié)議非常詳細地規(guī)定了計算機在通信時應遵循的全部細則。2.傳輸控制協(xié)議(TCP--TransmissionControlProtocol)TCP協(xié)議解決的數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃詥栴}。它位于傳輸層。

客戶/服務器--Internet的工作模式當訪問遠端計算機的資源時，遠端的響應程序叫做服務器程序，本地的要求程序叫客戶程序，這樣便構成了客戶/服務器體系。Internet上所有的服務都使用了客戶/服務器機制。Internet上的規(guī)則1.IP地址和域名IP地址是運行TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡中主機的網(wǎng)絡地址，Internet上的每一臺主機均有一個唯一的IP地址。IP地址由網(wǎng)絡信息中心NIC統(tǒng)一分配。類別ID網(wǎng)絡ID(NetID)主機ID(HostID)IP地址的組成:各類IP地址具體定義如下:A類B類C類D類E類0網(wǎng)絡ID(7位)主機ID(24位)主機ID(16位)10網(wǎng)絡ID(14位)110網(wǎng)絡ID(21位)主機ID(8位)1110多目廣播地址(28位)11110實驗或將來使用(27位)A類,B類,C類IP地址相關信息類別第一個字節(jié)取值范圍最大網(wǎng)絡數(shù)(個)最大主機數(shù)(臺)適用的網(wǎng)絡規(guī)模A類0~127128(27)16777216(224)大型網(wǎng)絡B類128~19116384(214)65536(216)中型網(wǎng)絡C類192~2232097152(221)256(28)小型網(wǎng)絡域名DomainNameIP地址是一串數(shù)字，系統(tǒng)容易處理，但不易被人記憶。因此Internet用建立了域名管理系統(tǒng)DNS，DNS用分層的命名方法，對網(wǎng)絡上的每臺計算機分配一個直觀的、有一定含義的唯一名稱，其形式為:

計算機名.組織機構名.網(wǎng)絡名.最高層域名一個能唯一對應一個IP地址的字符型地址來表示它，這就是域名(DomainName)。

域名是有層次的結構，地址順序是先寫小的，再寫大的，地理范圍越大，則越寫在后面。如:

域名DomainName域名域名代表的部門域名國家com商業(yè)部門與工業(yè)組織au澳大利亞edu

教育機構ca加拿大gov

政府部門ch

瑞士int

國際性機構es

西班牙m(xù)il軍事部門cn

中國net網(wǎng)絡服務機構fr

法國org其他組織機構uk

英國art文化藝術部門ge

德國info交互網(wǎng)絡服務商it意大利地理域名（常見）美國國內使用的機構性域

Internet的發(fā)展與它有從多的信息資源分不開，它是巨大的全球性圖書館，它是知識的海洋，它提供的信息資源至少包括幾十個方面，幾乎無所不包。同時Internet還提供許多的服務資源，如遠程登錄、電子郵件、信息查詢、新聞論壇、對話、電子雜志等服務資源。ISPInternetServiceprovider:

Internet信息服務商

例如：天府熱線，北京在線等各大學、機構、企業(yè)的園區(qū)網(wǎng)對內部的信息服務也可以叫ISP.

連網(wǎng)的就近和選優(yōu)原則本地ISP，服務質量、信譽、通道能力。

連接Internet撥號連網(wǎng)計算機調制解調器一條電話線

ISP賬號專線上網(wǎng)局域網(wǎng)連網(wǎng)

使用戶的PC機成為園區(qū)網(wǎng)中的一臺工作站主機。WWW萬維網(wǎng)WWW--即WorldWideWeb,中文譯名為“萬維網(wǎng)”，它通過超文本（Hypertext）向Internet用戶提供全方位的多媒體信息，從而成為增長速度數(shù)十倍于Internet整體增長速度的資源服務器，并成為最常用的工具之一。1.WWW萬維網(wǎng)2.WWW原理與特點WWW系統(tǒng)采用客戶/服務器模式工作。即在WWW服務器上提供信息查詢與瀏覽服務，即運行WWW服務器程序；在用戶端運行WWW客戶程序，如WWW瀏覽器，以顯示服務器端的響應。WWW上的重要概念：1.超文本標識語言(HTML--HyperTextMakeupLanguage)

用于編制通過WWW顯示的超文本文件。是一種專用的編程語言。2.統(tǒng)一資源定位器（URL--UnionResourceLocation）指出Internet上各種信息資源的地址，即通常所提到的“網(wǎng)址”。格式：

通信協(xié)議://服務器地址/文件路徑和文件名http://中國教育和科研計算機網(wǎng)主頁地址3.超文本傳輸協(xié)議