計算機網(wǎng)絡和因特網(wǎng)

計算機網(wǎng)絡和因特網(wǎng)24.1計算機網(wǎng)絡基礎計算機網(wǎng)絡利用通信設備、通信線路和網(wǎng)絡軟件，把地理上分散且各自具有獨立工作能力的計算機（及其他智能設備）以相互共享資源（硬件、軟件和數(shù)據(jù)等）為目的連接起來的一個系統(tǒng)3

計算機網(wǎng)絡組成組成若干個主機（host）

一個通信子網(wǎng)(subnet)

一系列的通信協(xié)議及相關(guān)的網(wǎng)絡軟件通信協(xié)議： 是通信雙方事先約定好的必須遵守的規(guī)則（例如TCP/IP），用于主機與主機之間、主機與通信子網(wǎng)之間、通信子網(wǎng)中各結(jié)點之間的通信，是計算機網(wǎng)絡必不可少的組成部分通信子網(wǎng)路由器傳輸線局域網(wǎng)家庭用戶4覆蓋的地域范圍:局域網(wǎng)（LAN）、廣域網(wǎng)（WAN）、城域網(wǎng)（MAN）按拓撲結(jié)構(gòu):星形、環(huán)形、總線型等按使用性質(zhì):公用網(wǎng)、專用網(wǎng)按使用范圍和對象:企業(yè)網(wǎng)、政府網(wǎng)、金融網(wǎng)、校園網(wǎng)計算機網(wǎng)絡的分類54.1.2網(wǎng)絡服務與網(wǎng)絡工作模式網(wǎng)絡中的計算機都是相互合作的，它們在合作中扮演著不同的角色：提供資源（如磁盤空間、打印機、處理器等）的計算機是服務器使用服務器資源的計算機是客戶機（工作站）PC機組成的局域網(wǎng)有兩種工作模式：對等（peer-to-peer）模式：網(wǎng)絡中的每臺PC機既可以作為工作站也可以作為服務器，即每一臺計算機都能既充當服務的請求者，又充當服務的提供者；客戶/服務器（Client/Server）模式：網(wǎng)絡中每一臺計算機都扮演著固定的角色，要么是服務器，要么是客戶機。扮演服務器角色的大多是一些專門設計的高性能的硬件，如文件服務器、打印服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、應用服務器(巨型機)等。

6網(wǎng)絡提供的4類服務

網(wǎng)絡用戶在共享資源及數(shù)據(jù)通信等方面能夠得到的新增功能，它是通過將網(wǎng)絡上的許多計算機硬件、軟件進行組合而實現(xiàn)的。（1）文件服務（共享存儲服務）共享程序文件共享數(shù)據(jù)文件（2）打印服務（如：網(wǎng)絡打印機）（3）消息服務

(如：電子郵件)（4）應用服務“客戶/服務器”（Client-Server，簡稱C/S）

數(shù)據(jù)庫服務器7網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡操作系統(tǒng)的概念：網(wǎng)絡操作系統(tǒng)是指運行在服務器上的、提供網(wǎng)絡資源共享功能并負責管理整個網(wǎng)絡的一種操作系統(tǒng)，有時也把它稱之為服務器操作系統(tǒng)。

網(wǎng)絡操作系統(tǒng)功能：網(wǎng)絡管理、網(wǎng)絡通信、網(wǎng)絡服務、網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡應用

84.2計算機局域網(wǎng)

局域網(wǎng)的特點與組成主要特點為一個單位所擁有，地理范圍有限使用專用的、多臺計算機共享的傳輸介質(zhì)，數(shù)據(jù)傳輸速率高（10Mbps~1Gbps）通信延遲時間較低，可靠性較好。9物理組成：網(wǎng)卡、傳輸介質(zhì)、工作站、服務器、網(wǎng)絡互連設備工作站/服務器（統(tǒng)稱為“節(jié)點”）10計算機局域網(wǎng)網(wǎng)卡集線器11按照使用的傳輸介質(zhì)可分為

有線網(wǎng)，無線網(wǎng)按照網(wǎng)中各種設備互連的拓撲結(jié)構(gòu)可分為

星型，環(huán)型，總線型，樹型，混合型按照所使用的介質(zhì)訪問控制方法可分為

以太網(wǎng)、交換式局域網(wǎng)、標記環(huán)網(wǎng)、FDDI網(wǎng)等常用局域網(wǎng)及分類12以太網(wǎng)工作原理共享的總線結(jié)構(gòu)（總線拓撲結(jié)構(gòu)）采用廣播方式進行通信以數(shù)據(jù)幀（frame）為傳輸單位，一次傳輸一幀采用帶沖突檢測的載波偵聽多路訪問(CSMA/CD)方法

13以太網(wǎng)工作原理信息幀的格式和MAC地址：發(fā)送的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)目是不定長的介質(zhì)訪問地址MAC（MediaAccessAddress）是每一塊網(wǎng)卡唯一的幀中必須包含自己的MAC地址和接收結(jié)點的MAC地址每次通信時，總線上的所有結(jié)點，都要檢測信息幀中的MAC地址，來決定是否應該接收該信息幀，這個任務由每個結(jié)點的網(wǎng)卡完成14使用集線器構(gòu)建以太網(wǎng)傳輸速率：10Mbps，100Mbps，1Gbps集線器分類：總線式/交換式15以太網(wǎng)的特點（Ethernet）

-維護方便增／刪結(jié)點容易輕負載時（結(jié)點少，或者信息發(fā)送不頻繁）效率較高 重負載時，網(wǎng)絡性能將急劇下降以太網(wǎng)并不適合實時性要求較高的環(huán)境以太網(wǎng)總線的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為：

10Mbps（10BASE-T）

100Mbps（100BASE-T）

1Gbps（千兆位）16光纖分布式數(shù)字接口網(wǎng)(FDDI)與以太網(wǎng)的區(qū)別（拓撲、傳輸介質(zhì)、幀格式）采用環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)傳輸速率為100Mb/s實用中常用于構(gòu)造局域網(wǎng)的主干部分環(huán)上的結(jié)點依次獲得對環(huán)路的訪問權(quán)17交換式局域網(wǎng)

使用交換器(以太網(wǎng)交換器)構(gòu)建每一個結(jié)點都連接在中心交換器上獨享一定的帶寬（10Mb/s或100Mb/s），多對節(jié)點可同時通信（星形拓撲）18交換式局域網(wǎng)與總線結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)的區(qū)別：交換式局域網(wǎng)： 連接在交換器上每一個結(jié)點各自獨享一定的帶寬?？偩€式以太網(wǎng)： 連接在集線器上所有結(jié)點共享一定的帶寬（總線的帶寬）19無線局域網(wǎng)

無線局域網(wǎng)（WirelessLocalAreaNetwork，WLAN）是局域網(wǎng)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物采用紅外線或無線電波進行數(shù)據(jù)通信還不能完全脫離有線網(wǎng)絡，它只是有線網(wǎng)絡的補充無線局域網(wǎng)采用的協(xié)議：IEEE802.112Mbps802.11a25Mbps802.11b11Mbps藍牙（IEEE802.15）是一種近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標準，

20局域網(wǎng)的擴展中繼器進行互連中繼器工作在網(wǎng)絡的物理層，只起放大信號的作用。用于連接同類型的兩個局域網(wǎng)或者延伸一個局域網(wǎng)的范圍。網(wǎng)橋進行互連網(wǎng)橋（bridge）也用來連接兩個同類型的網(wǎng)段，但比中繼器多一個“幀過濾”功能，即網(wǎng)橋會檢查每一個信息幀的發(fā)送地址和目的地址。214.3計算機廣域網(wǎng)22廣域網(wǎng)的組成通信子網(wǎng)路由器傳輸線局域網(wǎng)家庭用戶本質(zhì)特征：可以將任意距離的任意多的計算機進行互連(廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)的本質(zhì)區(qū)別是網(wǎng)絡的規(guī)模而不是距離)特點：點到點通信、路由選擇功能物理上由兩部分組成：資源子網(wǎng)+通信子網(wǎng)23

構(gòu)建廣域網(wǎng)的設施：廣域網(wǎng)一般都使用電信局提供的傳輸線路和網(wǎng)絡設備構(gòu)建而成，主要設施有3種電路交換網(wǎng)(一般只用于構(gòu)建廣域網(wǎng)的接入網(wǎng))專線（政府網(wǎng)、金融網(wǎng)、教育網(wǎng)中的主干線路大多租用了電信局的專線）分組交換網(wǎng)（解決了電路交換網(wǎng)或?qū)＞€使用效率低、費用高的問題。）244.3.2廣域網(wǎng)接入技術(shù)電話網(wǎng)PPP賬號口令INTERNETISP網(wǎng)絡接入技術(shù)1.撥號接入2.綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)3.不對稱數(shù)字用戶線技術(shù)（ADSL）4.電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)

5.光纖接入網(wǎng)25撥號接入 家庭用戶利用本地網(wǎng)通過調(diào)制解調(diào)器撥號接入廣域網(wǎng)。調(diào)制解調(diào)器(MODEM)的組成與功能：調(diào)制器（MOdulator）：數(shù)字信號→模擬信號解調(diào)器（DEModulator）：模擬信號→數(shù)字信號計算機MODEM本地環(huán)路電話局計算機網(wǎng)絡模擬信號數(shù)字信號數(shù)字信號MODEM26撥號接入MODEM的傳輸速率：每秒鐘可傳送的數(shù)據(jù)量。目前主流產(chǎn)品速率是56K（ITUV9.0協(xié)議），在實際使用過程中，由于線路的質(zhì)量不佳，或網(wǎng)絡服務提供商不能提供足夠的帶寬，或者所連接的網(wǎng)絡發(fā)生擁塞等原因，都會使得傳輸速率降低。MODEM的類型：外置式內(nèi)置式PCMCIA插卡式27撥號接入撥號接入方式的缺點：網(wǎng)采用傳統(tǒng)的電路交換，每一條話路的帶寬是64K，建立在此基礎上的MODEM傳輸機制，發(fā)展到極限的V.92也不過是56K的下傳速率，其中還包括控制信令部分，真正有效的數(shù)據(jù)還要少，線上傳送的是模擬信號，受外界電磁環(huán)境的干擾比較大。握手時間長，下載速度慢，容易掉線。28綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)通過普通的本地環(huán)路向用戶提供數(shù)字語音和數(shù)據(jù)傳輸服務。ISDN使用與模擬信號系統(tǒng)相同類型的雙絞銅線但卻提供端到端的數(shù)字通信線路，這是它與網(wǎng)的最大不同。ISDN通過標準的“用戶-網(wǎng)絡接口”（UNI），將各類不同的終端設備（PC機、機、機等）接入到ISDN網(wǎng)絡中。PC機接入ISDNISDN入戶線插口網(wǎng)絡終端NT1plusISDN內(nèi)置適配卡29綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)(ISDN)ISDN“用戶-網(wǎng)絡接口”有兩類：基群（一次群）速率接口PRI又稱作B-ISDN、“寬帶ISDN”包括30個B通道（數(shù)據(jù)通道）和一個D通道（信令通道），每個B通道和D通道均為64Kbps（稱為30B+D），可提供2Mbps的數(shù)據(jù)通信速率，為單位用戶的局域網(wǎng)與遠程廣域網(wǎng)互連提供了支持基本速率接口BRI又稱作N-ISDN、“窄帶ISDN”，俗稱“一線通”包括兩個B通道（速率為64Kbps）和一個D通道（16Kbps，用作控制信道）（稱為2B+D），用戶使用一條線就能實現(xiàn)兩路數(shù)據(jù)傳輸?？梢砸贿吷暇W(wǎng)，一邊同時打。如果2個通道都用作數(shù)據(jù)傳輸，則可提供速率為128Kbps的數(shù)據(jù)通信。30不對稱數(shù)字用戶線技術(shù)（ADSL）數(shù)字用戶線(DSL)技術(shù)：通過本地環(huán)路提供數(shù)字服務的新技術(shù)中最有效的類型之一。這種類型有多種變化，名稱只在前幾個字上不同，因此它們被統(tǒng)稱為xDSL。不對稱數(shù)字用戶線(ADSL)：提供了高速發(fā)送和接收數(shù)字信息的能力。ADSL是一種為接收信息遠多于發(fā)送信息的用戶而優(yōu)化的技術(shù),為下行流提供比上行流更高的傳輸速率。數(shù)據(jù)上傳速度:640Kbps-1Mbps數(shù)據(jù)下行速度:1Mbps-8Mbps(理想狀態(tài)下最大可達10Mbps）31不對稱數(shù)字用戶線技術(shù)（ADSL）ADSL的安裝：專門為ADSL申請一條單獨的線路。在已有的線上改造。需配置:一個ADSLMODEM，計算機中需安裝10M/100M的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，網(wǎng)卡與ADSLMODEM之間用雙絞線連接，設置有關(guān)參數(shù)。電話ADSL用戶插口PC機10Base-T以太網(wǎng)卡（住戶）ADSLMODEM電話交換機數(shù)字通信線路（電話局）ADSLMODEMADSLMODEM與PC機的連接32不對稱數(shù)字用戶線技術(shù)（ADSL）ADSL優(yōu)點： 像ISDN一樣，可以與普通共存于一條線上，可同時接聽、撥打并進行數(shù)據(jù)傳輸，兩者互不影響 雖然使用的還是原來的線，但ADSL傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并不通過交換機，所以ADSL上網(wǎng)不需要繳付額外的費，節(jié)省了費用。 ADSL的數(shù)據(jù)傳輸速率是根據(jù)線路的情況自動調(diào)整的，它以盡力而為的方式進行數(shù)據(jù)傳輸。33不對稱數(shù)字用戶線技術(shù)（ADSL） ADSL利用普通線作為傳輸介質(zhì)，通過一種自適應的數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)技術(shù)，能在線上得到3個可以同時工作的信息通道：為服務的通道速率為640Kbps-1.0Mbps的上行通道速率為1-8Mbps的高速下行通道34電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)（CableMODEM）

利用有線電視網(wǎng)高速傳送數(shù)字信息的技術(shù)。同軸電纜（有線電視系統(tǒng)的傳輸介質(zhì)）的優(yōu)點：具有很高的容量抗電子干擾能力強使用頻分多路復用技術(shù)來同時傳送多個電視頻道由于有線電視系統(tǒng)的設計容量遠高于現(xiàn)在使用的電視頻道數(shù)目，未使用的帶寬(即頻道)可被用來傳輸數(shù)據(jù)35電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)（CableMODEM）

使用CableMODEM傳輸數(shù)據(jù)時，將同軸電纜的整個頻帶劃分為3部分，分別用于：數(shù)字信號上傳，使用的頻帶為5～42MHz數(shù)字信號下傳，使用的頻帶為550～750MHz電視節(jié)目(模擬信號)下傳，使用的頻帶為50～550MHz，數(shù)字信號和模擬信號可以同時傳送，互相不會發(fā)生沖突上傳數(shù)據(jù)和下載數(shù)據(jù)時的速率是不同的：數(shù)據(jù)下行傳輸速率：36Mb/s上傳信道傳輸速率：320kb/s～10Mb/s36電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)（CableMODEM）

采用頻分多路復用技術(shù)，將下傳和上傳的頻帶提供給多個用戶共享。每個用戶都需要一對調(diào)制解調(diào)器（一個調(diào)制解調(diào)器置于有線電視中心，另一個裝在用戶站點上)。這一對調(diào)制解調(diào)器必須調(diào)到相同的載波頻段，與電視信號一起在電纜上多路復用。 在一個大的都市地區(qū)，有線電視可能有百萬計的用戶，不可能為每個用戶分配一個獨立的載波頻段，因此頻分多路復用方法不具備可擴展性，需要在采用頻分多路復用技術(shù)的基礎上再采用時分多路復用技術(shù)。37電纜調(diào)制解調(diào)技術(shù)（CableMODEM）優(yōu)點：集調(diào)制/解調(diào)功能、加密/解密功能、網(wǎng)卡及集線器等功能于一身無須撥號上網(wǎng)，不占用線，可永久連接理論上沒有距離限制，它覆蓋的地域很廣缺點：CABLEMODEM帶寬充足（最高速率可以達到36Mbps），但它屬于共享式的總線型網(wǎng)絡，同一個接入點如果上網(wǎng)的用戶增多，每一個用戶能分配的帶寬很有限，使數(shù)據(jù)傳輸速率不夠穩(wěn)定。我國有線電視網(wǎng)用戶已達8000多萬，發(fā)展CableMODEM有多方面的有利條件。但現(xiàn)有的有線電視網(wǎng)都是單向廣播式，有線電視網(wǎng)要實現(xiàn)INTERNET接入，必須進行雙向改造，這項工程的投資是巨大的。38光纖接入網(wǎng)

使用光纖作為主要傳輸介質(zhì)的遠程網(wǎng)接入系統(tǒng)。在交換局一側(cè)，應把電信號轉(zhuǎn)換為光信號，以便在光纖中傳輸，到達用戶端時，要使用光網(wǎng)絡單元（ONU）把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后再傳送到計算機。交換局光網(wǎng)絡單元用戶終端39光纖接入網(wǎng)光纖接入網(wǎng)分類： 按照主干系統(tǒng)和配線系統(tǒng)的交界點——光網(wǎng)絡單元（ONU）的位置可劃分為：光纖到路邊（FTTC）光纖到小區(qū)（FTTZ）光纖到大樓（FTTB）40光纖接入網(wǎng)我國目前使用光纖解決寬帶接入的方案是—“光纖到樓、以太網(wǎng)入戶”（FTTx+ETTH）：

采用1000Mbps光纖以太網(wǎng)作為城域網(wǎng)的干線，實現(xiàn)1000M/100M以太網(wǎng)到大樓和小區(qū)，再通過100M以太網(wǎng)到樓層或小型樓宇，然后以10M以太網(wǎng)入戶或者到辦公室和桌面，滿足了多數(shù)情況下用戶對接入速度的需求。414.4因特網(wǎng)及其應用

因特網(wǎng)是覆蓋全球的最大的一個計算機網(wǎng)絡，它由大量的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)互連而成，是一個網(wǎng)絡的網(wǎng)絡。因特網(wǎng)要解決的第一個問題就是如何將數(shù)量眾多的千差萬別的網(wǎng)絡互連在一起，并相互可以通信。解決方案就是使用TCP/IP協(xié)議42TCP/IP協(xié)議標準概要TCP／IP是一個協(xié)議系列，它已經(jīng)包含了100多個協(xié)議，其中最重要的兩個就是TCP協(xié)議和IP協(xié)議TCP／IP協(xié)議將計算機網(wǎng)絡中的通信問題劃分為5個層次的模型主要特點：異構(gòu)網(wǎng)互連可靠通信與OS結(jié)合無連接服務與面向連接服務

網(wǎng)絡接口和硬件層

網(wǎng)絡互連層（IP）傳輸層（TCP或UDP）

應用層(SMTP,HTTP,FTP)4

3

2

1

43IP網(wǎng)絡中的計算機地址——IP地址IP地址是因特網(wǎng)中每臺主機的唯一標識IP地址的構(gòu)成：

IP地址＝類型號+網(wǎng)絡號(net-id)+主機號(host-id)IP地址的類型44IP數(shù)據(jù)報（IPdatagram）使用IP數(shù)據(jù)報的因為不同的物理網(wǎng)絡，使用的數(shù)據(jù)包（或信息幀）格式互不兼容，為了克服這種異構(gòu)性，IP協(xié)議定義了一種統(tǒng)一的數(shù)據(jù)包格式，稱為IP數(shù)據(jù)報

45異構(gòu)網(wǎng)絡互連的關(guān)鍵設備——路由器路由器的作用：路由功能（按IP地址投遞IP數(shù)據(jù)報）協(xié)議轉(zhuǎn)換（協(xié)議適配）路由器是多個端口的、高速率的數(shù)據(jù)交換設備路由器是一臺高性能的專用計算機連網(wǎng)的路由器有多個IP地址46因特網(wǎng)提供的服務—電子郵件電子郵件47因特網(wǎng)提供的服務—文件傳輸遠程文件傳輸FTP48因特網(wǎng)提供的服務—WWW

WWW的組成Web服務器：網(wǎng)頁，HTML語言Web瀏覽器：協(xié)議與URLWeb瀏覽器的組成與原理：Web文檔的3種類型：靜態(tài)/動態(tài)/主動49因特網(wǎng)提供的服務—域名系統(tǒng)

在因特網(wǎng)中IP地址難以記憶，為了便于使用和記憶，采用具有特定含義的符號來表示因特網(wǎng)中的每一臺主機，用戶訪問網(wǎng)絡中的某一臺主機時只需要按名訪問。504.5網(wǎng)絡安全安全這個概念具有相對性，不同的用戶有不同的理解和要求。如：有些單位的數(shù)據(jù)很有保密價值，他們就把網(wǎng)絡安全定義為其數(shù)據(jù)不被外界訪問；有些單位