第10章 計算機網絡

第10章計算機網絡在信息化社會中，越來越多的應用領域需要將一定地理范圍內的計算機聯合起來進行工作，從而促進了計算機（Computer）和通信（Communication）這兩種技術緊密的結合，形成了計算機網絡（ComputerNetwork）這門學科。本章主要介紹計算機網絡的概念、網絡的體系結構（NetworkArchitecture）、互聯網(Internet)技術和TCP/IP（TransmissionControlProtocolandInternetProtocol）等知識華南理工大學計算機教學團隊2目錄10.1概述10.2網絡分類X10.3數據傳輸10.4網絡拓撲結構3華南理工大學計算機教學團隊10.5網絡體系結構X10.6網絡互連X10.7網絡操作系統(tǒng)X10.8Internet基礎10.1概述4華南理工大學計算機教學團隊10.1.1網絡的定義計算機網絡是把分布在不同地點且具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信設備和線路連接起來，在網絡軟件的支持下實現彼此之間數據通信和資源共享的系統(tǒng)。圖10.1所示是用網絡實現資源共享的簡單示例。華南理工大學計算機教學團隊510.1.2網絡的發(fā)展歷史(1)1.遠程終端聯機階段遠程終端聯機階段是計算機網絡發(fā)展的初級階段。在此階段，一臺計算機和許多終端相連，多個用戶可以通過不同的終端共享一臺計算機。如圖10.2所示。華南理工大學計算機教學團隊610.1.2網絡的發(fā)展歷史(2)2.計算機網絡階段1968年,美國國防部高級研究計劃署（AdvancedResearchProjectsAgency,簡稱為ARPA）提出研制ARPANET的計劃，1969年建成4個結點的實驗網。隨后的幾年間，ARPANET迅速發(fā)展，連入的主機數很快超過100臺，地理范圍不斷擴大。ARPANET是世界上第一個實現了以資源共享為目的的計算機網絡，所以往往將ARPANET作為現代計算機網絡誕生的標志。華南理工大學計算機教學團隊710.1.2網絡的發(fā)展歷史(3)3.計算機網絡互連階段國際標準化組織ISO在1984年正式頒布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”，使計算機網絡體系結構實現了標準化。以ARPANET為主干發(fā)展起來的國際互聯網，覆蓋范圍已遍及全世界，全球各種各樣的計算機和網絡都可以通過網絡互連設備連入國際互聯網，實現全球范圍內的計算機之間的通信和資源共享。如圖10.3所示，網絡1、網絡2和網絡3互連起來組成的互連網絡。華南理工大學計算機教學團隊810.1.2網絡的發(fā)展歷史(4)華南理工大學計算機教學團隊圖10.3計算機網絡互連910.1.2網絡的發(fā)展歷史(5)4.高速計算機網絡階1993年美國宣布建立國家信息基礎設施（NationalInformationInfrastructure,簡稱為NII）后，全世界許多國家紛紛制定和建立本國的NII，從而極大地推動了計算機網絡技術的發(fā)展，使計算機網絡進入了一個嶄新的階段。目前，全球以美國為核心的高速計算機互聯網絡Internet已經形成，Internet已經成為人類最重要的、最大的知識寶庫。而美國政府又分別于1996年和1997年開始研究發(fā)展更加快速可靠的互聯網（Internet2）和下一代互聯網（NextGenerationInternet）。華南理工大學計算機教學團隊1010.1.3網絡的基本組成（1）從邏輯功能上看，計算機網絡可以分為兩部分，即資源子網和通信子網。如圖10.4所示，虛線外的部分稱為資源子網，虛線內的部分稱為通信子網。華南理工大學計算機教學團隊1110.1.3網絡的基本組成（2）資源子網由主機系統(tǒng)、終端（客戶機）、連接設備、各種軟件資源與信息資源組成。資源子網負責全網的數據處理業(yè)務，向網絡用戶提供各種網絡資源和網絡服務。通信子網由通信控制處理機、通信線路及其它通信設備組成，負責完成網絡數據傳輸、轉發(fā)等通信處理任務。華南理工大學計算機教學團隊1210.1.3網絡的基本組成（3）計算機網絡系統(tǒng)主要由網絡通信系統(tǒng)、網絡操作系統(tǒng)、網絡應用系統(tǒng)組成。網絡通信系統(tǒng)提供節(jié)點間的數據通信功能，涉及到傳輸介質、拓撲結構以及介質訪問控制等一系列核心技術，決定著網絡的性能。網絡操作系統(tǒng)對網絡資源進行有效管理，提供基本的網絡服務、網絡操作界面、網絡安全性和可靠性等，是實現用戶透明性訪問網絡必不可少的人機接口。網絡應用系統(tǒng)是根據應用要求而開發(fā)的基于網絡環(huán)境的應用系統(tǒng)。例如各行各業(yè)中所開發(fā)的辦公自動化、生產自動化、企業(yè)管理信息系統(tǒng)、電子銀行系統(tǒng)、決策支持系統(tǒng)、醫(yī)療管理服務系統(tǒng)、電子商務和輔助教學等應用系統(tǒng)。華南理工大學計算機教學團隊1310.2網絡分類

計算機網絡分類的方法很多,

從不同的角度觀察網絡系統(tǒng),劃分網絡系統(tǒng),

可以得到不同的分類結果。華南理工大學計算機教學團隊1410.2.1按覆蓋范圍劃分1.局域網（LocalAreaNetwork,LAN）是指覆蓋范圍在10km以內的網絡。通常在學校、企業(yè)、大型建筑物中使用。局域網的特點是傳輸速度快、可靠性高。

2.廣域網（WideAreaNetwork,WAN）是指城市與城市之間、國家與國家之間、城市與國家之間連接而成的網絡。它所覆蓋的地理范圍可達幾十公里、幾百公里甚至遍及世界，形成國際性的遠程網絡。3.城域網（MetropolitanAreaNetwork,MAN）覆蓋范圍在局域網和廣域網之間，通常是指城市內部連接而成的網絡，如政府網。華南理工大學計算機教學團隊1510.2.2按網絡的工作模式劃分（1）

1.客戶機/服務器網

在客戶機/服務器（Client/Server）網絡中，使用一臺計算機來協調和提供服務給網絡中的其他節(jié)點。服務器提供被訪問的資源，如網頁、數據庫、應用軟件和硬件等，如圖10.5所示。服務器節(jié)點協調和提供某種服務，客戶機節(jié)點獲取這些服務。華南理工大學計算機教學團隊1610.2.2

按網絡的工作模式劃分（2）客戶機/服務器系統(tǒng)的優(yōu)點：可以高效地運用于大型網絡，有強大的網絡管理軟件監(jiān)控網絡活動。主要缺點是：安裝和維護系統(tǒng)的費用較高。華南理工大學計算機教學團隊1710.2.2按網絡的工作模式劃分（3）2.對等網在對等網絡(Peer-to-Peer)模型中，每個節(jié)點既是客戶機也是服務器。例如，一臺微型計算機能夠獲取另一臺微型計算機上的文件，同時也能為其他微型計算機提供文件，如圖10.6所示華南理工大學計算機教學團隊1810.2.2按網絡的工作模式劃分（4）優(yōu)點：這種網絡很容易建立且造價不高；節(jié)點數低于10的時,這種小型網絡通常工作良好對等網絡模型的操作不依賴某個單獨的中心節(jié)點。缺點：節(jié)點數不斷增加時,對等網絡模型的性能有所下降；沒有強大的網絡管理軟件來監(jiān)控大型網絡活動。華南理工大學計算機教學團隊19小結根據網絡的覆蓋范圍來劃分,網絡可分為局域網、城域網和廣域網。根據網絡的工作模式來劃分,網絡可分為客戶機/服務器網和對等網。華南理工大學計算機教學團隊10.3數據傳輸華南理工大學計算機教學團隊2110.3.1傳輸介質（1）1．有線傳輸介質（1）雙絞線傳輸雙絞線由兩根分別包有絕緣材料的銅線螺旋型地絞在一起，芯線為軟銅線，線徑為0.4～1.4mm不等，兩線絞合的目的是減少相鄰線對間的電磁干擾，可以傳輸模擬和數字信號。雙絞線分為無屏蔽雙絞線（UnshieldedTwistedPair，簡稱為UTP）和屏蔽雙絞線（ShieldedTwistedPair，簡稱為STP），如圖10.7所示。華南理工大學計算機教學團隊圖10.7屏蔽雙絞線和無屏蔽雙絞線2210.3.1傳輸介質（2）（2）同軸電纜同軸電纜（CoaxialCable）由一根內導體銅質芯線外加絕緣層、密集網狀編織導電金屬屏蔽層以及外包裝保護塑橡材料組成，其結構如圖10.8所示。同軸電纜的特點：高帶寬及好的噪聲抑制性。同軸電纜的帶寬取決于電纜長度，1km的電纜可以達到1～2Gbit/s的數據傳輸速率。通常按特性阻抗數值的不同，將同軸電纜分為50

同軸電纜和75

同軸電纜。50

同軸電纜又稱為基帶同軸電纜或細纜。75

同軸電纜又稱為寬帶同軸電纜、粗纜或CATV電纜。華南理工大學計算機教學團隊23光纖通信的優(yōu)點是：通信容量非常大，抗雷電和電磁干擾性能好，傳輸距離遠，傳輸速率高，單芯可實現傳輸，傳輸損耗小，中繼距離長，無串音干擾，保密性好，體積小，重量輕。10.3.1傳輸介質（3）（3）光纜光纜中的光纖為光導纖維的簡稱，由直徑8～100

m的細玻璃絲構成，四芯光纜剖面如圖10.9所示。華南理工大學計算機教學團隊2310.3.1傳輸介質（4）2.無線傳輸介質（1）短波（2）無線地面微波接力通信（3）衛(wèi)星通信（4）VSAT衛(wèi)星通信（5）紅外線通信和激光通信華南理工大學計算機教學團隊2510.3.2帶寬（1）

帶寬（bandwidth）是對通信信道容量的度量。它表示在給定時間內有多少信息通過通信信道。1．語音帶（Voiceband）

又名語音級（voicegrade）或低帶寬（lowbandwidth），被用做標準的電話通信，微機用標準的調制解調器和撥號服務時也使用該帶寬。典型的帶寬從5Kbit/s～96Kbit/s。華南理工大學計算機教學團隊2610.3.2帶寬（2）2．中帶寬（Mediumband）

用于指定的租用線路上，連接小型機和大型機，實現長距離的數據傳輸，一般不用于個人通信。3．寬帶（Broadband）

是用于高容量傳輸的帶寬。使用電纜或衛(wèi)星連接的微機及其他較特殊的高速設備使用該帶寬。它能滿足目前大多數通信需求，包括傳輸高質量的音頻和視頻。典型的帶寬是1.5Mbit/s，當然，也可能更寬華南理工大學計算機教學團隊2710.3.3協議（1）1．人類活動的類比要理解計算機網絡協議（NetworkProtocol）的概念，也許一個最容易的辦法是先與某些人類活動進行類比，因為人類無時無刻不在執(zhí)行協議。例如，當你想要向某人詢問時間的時候該怎么辦？圖10.11左半部分顯示了這個典型的交互過程。華南理工大學計算機教學團隊2810.3.3協議（2）網絡協議：定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和次序，以及在報文傳輸、接收或其他事件上所采取的動作。計算機網絡廣泛地使用了協議，不同的協議用于完成不同的通信任務。有些協議簡單而直接，而有些協議復雜難懂。掌握計算機網絡領域知識的過程就是理解網絡協議的構成、原理和工作的過程。華南理工大學計算機教學團隊2910.4網絡拓撲結構華南理工大學計算機教學團隊3010.4.1拓撲的概念計算機科學家通過采用圖論演變而來的“拓撲”方法，把工作站（Workstation）、服務器（Server）等網絡元素抽象為“點”，把網絡中的電纜等通信介質抽象為“線”，這樣從拓撲學的觀點看計算機網絡系統(tǒng)，就形成了點和線組成的幾何圖形，從而抽象出了網絡系統(tǒng)的具體結構。采用拓撲學方法抽象出的網絡結構稱為計算機網絡的拓撲結構。網絡拓撲結構對整個網絡的設計、功能、可靠性及費用等方面有著重要的影響。華南理工大學計算機教學團隊3110.4.2網絡拓撲結構（1）基本的網絡拓撲結構有總線型、樹型、星型、環(huán)型和網狀型。

1．總線型在總線型拓撲結構中，網絡中的所有節(jié)點都直接連接到同一條傳輸介質上，這條傳輸介質稱為總線，總線的兩端是終結器，任何一臺設備發(fā)送數據，都必須經過總線，如圖10.12所示。華南理工大學計算機教學團隊3210.4.2網絡拓撲結構（2）總線拓撲結構的特點：每個節(jié)點都可收到發(fā)送節(jié)點發(fā)出的信息故障定位困難。任何時刻只能有一個站點發(fā)送數據典型的總線型網絡是以太網（Ethernet）。華南理工大學計算機教學團隊3310.4.2網絡拓撲結構（3）

2．星型

在星型拓撲結構中，每個用戶節(jié)點都通過傳輸介質與中心節(jié)點相連，而且每個用戶節(jié)點只能與中心節(jié)點交換數據。在這種結構中，由中心節(jié)點執(zhí)行集中的通信控制，因此要求中心節(jié)點的功能強，可靠性高。圖10.13是目前普遍使用的星型網絡結構。華南理工大學計算機教學團隊3410.4.2網絡拓撲結構（4）星型結構的優(yōu)點是：便于集中控制，因為用戶節(jié)點之間的通信必須經過中心節(jié)點。易于維護和安裝。星型結構的缺點是：對中心設備的依賴性很高，因為一旦中心設備癱瘓，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。因此中心設備必須具有極高的可靠性。華南理工大學計算機教學團隊3510.4.2網絡拓撲結構（5）3．樹型

樹型結構如圖10.14所示。每個HUB與端用戶的連接仍為星型結構，HUB的級聯而形成樹。此處，HUB的級聯層數是有限制的，一般只能是4級級聯，并隨廠商的不同而異。華南理工大學計算機教學團隊3610.4.2網絡拓撲結構（6）4．環(huán)型

環(huán)型結構在LAN中使用較多。這種結構中的傳輸介質從一個端用戶連到另一個端用戶，直到將所有端用戶連成環(huán)狀，形成一個閉合的環(huán)，如圖10.15所示。在這種結構中，數據只能進行單向傳輸。典型的環(huán)型網絡有TokenRing和FDDI（FiberDistributedDataInterface）等。華南理工大學計算機教學團隊3710.4.2網絡拓撲結構（7）5．網狀型網狀結構將網絡上所有節(jié)點實現點對點的連接。如圖10.16所示。網狀拓撲結構具有較高的可靠性,但其結構復雜,實現起來費用較高,不易管理和維護,不常用于局域網。華南理工大學計算機教學團隊3810.4.2網絡拓撲結構（8）網狀拓撲的優(yōu)點：(1)網絡可靠性高。(2)網絡可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。(3)網內節(jié)點共享資源容易。(4)可改善線路的信息流量分配。(5)可選擇最佳路徑，縮短傳輸延遲小。網狀拓撲的缺點：(1)控制復雜，軟件復雜。(2)線路費用高，不易擴充。華南理工大學計算機教學團隊39小結網絡拓撲結構是指一個網絡中各個節(jié)點之間互連的幾何圖形，即指各個節(jié)點之間的連接方式?；镜木W絡拓撲結構有總線型、樹型、星型、環(huán)型和網狀。華南理工大學計算機教學團隊10.5網絡體系結構（1）計算機網絡的體系結構是計算機網絡層次結構及其協議的集合，或者是計算機網絡及其部件所應完成的各種功能的精確定義。ISO的OSI/RM模型是一個定義異構計算機連接標準的框架結構?！伴_放”是指任何兩個系統(tǒng)只要遵守參考模型和有關標準，都能實現互連。OSI參考模型的系統(tǒng)結構是層次式的，由七層組成，從高層到低層依次是應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層和物理層。華南理工大學計算機教學團隊4110.5網絡體系結構（2）華南理工大學計算機教學團隊4210.5網絡體系結構（3）1．物理層（PhysicalLayer）物理層是OSI參考模型分層結構體系最基礎的一層，它建立在傳輸介質上，實現設備之間的物理接口。物理層的功能是實現實體之間的按位（bit）傳輸，保證按位傳輸的正確性，并向數據鏈路層提供一個透明的比特流傳輸。華南理工大學計算機教學團隊4310.5網絡體系結構（4）2．數據鏈路層（DataLinkLayer）數據鏈路層的功能是實現系統(tǒng)實體間二進制信息塊的正確傳輸，檢測和校正物理鏈路產生的差錯，將不可靠的物理鏈路變成可靠的數據鏈路。在數據鏈路層中，需要解決的問題包括信息模式、操作模式、差錯模式、流量控制、信息交換過程控制規(guī)程。華南理工大學計算機教學團隊4410.5網絡體系結構（5）3．網絡層（NetworkLayer）網絡層也稱通信子網層，是高層協議與低層協議之間的界面層，用于控制通信子網的操作，是通信子網與資源子網的接口。網絡層的功能是向傳輸層提供服務，同時接受來自數據鏈路層的服務，提供建立、保持和釋放通信連接手段，實現整個網絡系統(tǒng)內連接，為傳輸層提供整個網絡范圍內兩個終端用戶之間數據傳輸的通路。華南理工大學計算機教學團隊4510.5網絡體系結構（6）4．傳輸層（TransportLayer）傳輸層建立在網絡層和會話層之間，實質上它是網絡體系結構中高低層之間銜接的一個接口層，為系統(tǒng)之間提供面向連接和無連接的數據傳輸服務。華南理工大學計算機教學團隊4610.5網絡體系結構（7）5．會話層（SessionLayer）會話層用于建立、管理以及終止兩個應用系統(tǒng)之間的會話，會話最重要的特征是數據交換。會話層的功能:會話連接到傳輸連接的映射、會話連接的流量控制、數據傳輸、會話連接恢復與釋放、會話連接管理與差錯控制。華南理工大學計算機教學團隊4710.5網絡體系結構（8）6．表示層（PresentationLayer）表示層向上對應用層服務，向下接受來自會話層的服務。表示層要完成某些特定的功能，主要有不同數據編碼格式的轉換，提供數據壓縮、解壓縮，對數據進行加密、解密等。華南理工大學計算機教學團隊4810.5網絡體系結構（9）7．應用層（ApplicationLayer）應用層是通信用戶之間的窗口，為用戶提供網絡管理、文件傳輸、事務處理等服務。應用層為網絡應用提供協議支持和服務，應用層服務和功能因網絡應用而異，如事務處理、文件傳送、網絡安全和網絡管理等。華南理工大學計算機教學團隊49小結網絡協議定義了在兩個或多個通信實體之間交換的報文格式和順序，以及在報文傳輸、接收或其他事件方面所采取的動作。計算機網絡的體系結構是用層次結構設計方法設計的計算機網絡的層次結構及其協議的集合。國際標準化組織提出了OSI/RM，它是一個定義異構計算機連接標準的框架結構。華南理工大學計算機教學團隊10.6網絡互連（1）

網絡可通過連接設備實現互連。典型的網絡連接設備有6類：中繼器、集線器、網橋、路由器、交換機和網關。華南理工大學計算機教學團隊5110.6網絡互連（2）1．中繼器中繼器（repeater），又叫轉發(fā)器，是物理層的互連設備，用于連接具有相同物理層協議的局域網，是局域網互連的最簡單的設備。由于信號在介質的傳輸過程中會衰減，而衰減的信號可能會被接收方錯誤理解，中繼器可以將經過它的信號進行再生/放大，然后發(fā)送給網絡的其余部分。圖10.18所示為中繼器的作用實例。華南理工大學計算機教學團隊5210.6網絡互連（3）2.集線器集線器（hub）是一個多端口中繼器，如圖10.19所示。集線器可通過多條傳輸介質連接多臺網絡設備，組建星型拓撲結構的局域網。集線器的基本功能是信號分發(fā)，把一個端口接收的信號向所有端口分發(fā)出去。華南理工大學計算機教學團隊5310.6網絡互連（4）3．網橋網橋（bridge）是數據鏈路層互連設備。網橋是一個通信控制器，它可以根據信號的目的地址來允許或阻止信號的通過：如果目的地址和發(fā)送端位于同一個網段中，則網橋不會讓該信號送到別的段，這樣可以允許多對機器在同一時間進行通信。對于允許通過的信號，網橋也可以像中繼器一樣對信號進行再生/放大。華南理工大學計算機教學團隊5410.6網絡互連（5）路由器（router）是網絡層的互連設備,實現網絡層的互連，可以連接兩個獨立的網絡：局域網和城域網、局域網和廣域網、廣域網和廣域網等，以形成互連網絡。圖10.21所示為用路由器連接起來的互連網絡示意圖。華南理工大學計算機教學團隊5510.6網絡互連（6）華南理工大學計算機教學團隊5610.6網絡互連（7）5.交換機交換機（switch）也稱交換式集線器，是一種高性能的集線設備，外形上與集線器相似。交換機與hub不同之處在于每個端口都可以獲得同樣的帶寬，例如對于100Mb/s的交換機，每個端口都可以獲得100Mb/s的帶寬，而對于100Mb/s的集線器，則是所有端口共用100Mb/s的帶寬。交換機主要工作在數據鏈路層或網絡層，工作在數據鏈路層的交換機稱為二層交換機，工作在網絡層的交換機稱為三層交換機。華南理工大學計算機教學團隊5710.6網絡互連（8）6．網關網絡層以上的互連設備，統(tǒng)稱網關（gateway）或應用網關。網關是充當協議轉換器的設備，通常是安裝了必要軟件的計算機，允許兩個網絡互連并通信，其中每個網絡可以使用不同的協議。按功能，網關大致分為以下3類：協議網關：能夠將兩個網絡中使用不同傳輸協議的數據進行相互翻譯轉換。應用網關：是為特定應用而設置的網關，如各種代理服務器。安全網關：一般是使用了防火墻技術設置的網關，其用途是保護本地網絡安全。華南理工大學計算機教學團隊5810.7網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)（NetworkOperatingSystem,簡稱NOS）是在網絡環(huán)境下，實現對網絡資源的管理和控制，并提供用戶與網絡資源之間接口的軟件。具體地講，網絡操作系統(tǒng)是使連網的計算機能夠方便而有效地共享網絡資源，為網絡用戶提供各種服務的軟件與協議的集合。華南理工大學計算機教學團隊5910.7.1網絡操作系統(tǒng)的類型（1）網絡操作系統(tǒng)一般可以分為兩類：面向任務型與通用型。前者是為某一特殊網絡應用要求而設計的；而后者能提供基本的網絡服務功能，支持各個領域的應用需求。通用型網絡操作系統(tǒng)又可分為兩類：變形級系統(tǒng)與基礎級系統(tǒng)。變形級系統(tǒng)是在原有的單機操作系統(tǒng)基礎上，通過增加網絡服務功能而形成的；基礎級系統(tǒng)則是以計算機硬件為基礎，根據網絡服務的特殊需求，直接利用計算機硬件與少量軟件專門設計的網絡操作系統(tǒng)。華南理工大學計算機教學團隊6010.7.1網絡操作系統(tǒng)的類型（2）網絡操作系統(tǒng)的發(fā)展，經歷了從對等結構向非對等結構演變的過程，如圖10.22所示。華南理工大學計算機教學團隊6110.7.2網絡操作系統(tǒng)的功能網絡操作系統(tǒng)除了應具備一般操作系統(tǒng)的進程管理、存儲管理、設備管理和文件管理等功能之外，還應提供高效可靠的通信能力及多種網絡服務功能。華南理工大學計算機教學團隊文件服務打印服務數據庫服務通信服務信息服務分布式服務網絡管理服務6210.8Internet基礎華南理工大學計算機教學團隊6310.8.1

TCP/IP協議結構（1）TCP/IP協議是Internet賴以存在的基礎，Internet中計算機之間通信必須共同遵循TCP/IP通信協議。TCP/IP協議的體系結構如圖10.23所示。華南理工大學計算機教學團隊6410.8.2

TCP/IP協議簇(1)1.網絡接口層協議網絡接口層上運行的是互連的局域網上的協議，如以太網（Ethernet）協議、令牌環(huán)網（TokenRing）協議等。華南理工大學計算機教學團隊6510.8.2

TCP/IP協議簇(2)2.網際層協議網際層包含5個協議：互聯網協議(InternetProtocol，簡稱IP協議)、地址解析協議（AddressResolutionProtocol，簡稱ARP協議)、反向地址解析協議(ReverseAddressResolutionProtocol簡稱RARP協議)、互聯網控制消息協議(InternetControlMessageProtocol,簡稱ICMP協議)和互聯網組多播協議（Internet

Group

Multicast

Protocol，簡稱IGMP協議）。華南理工大學計算機教學團隊6610.8.2

TCP/IP協議簇(3)3.傳輸層協議傳輸層有兩個主要協議：傳輸控制協議（TransmissionControlProtocol,簡稱TCP協議）和用戶數據包協議（UserDatagramProtocol,簡稱UDP協議）。TCP協議提供可靠的基于連接的服務，能保證信息無差錯地從發(fā)送端應用程序傳送到目的主機上的應用程序。TCP協議具有差錯控制、數據包排序和流量控制等功能。UDP協議提供不可靠的無連接的服務。UDP協議只管數據包的發(fā)出，不考慮對方的接收情況。因此，UDP速度快、可靠性低，而TCP的速度較慢，但可靠性較高。華南理工大學計算機教學團隊6710.8.2

TCP/IP協議簇(4)4.應用層協議為用戶訪問網絡應用程序提供界面。目前廣泛使用的主要有超文本傳輸協議HTTP(HyperTextTransferProcotol),簡單郵件傳輸協議SMTP（SimpleMailTransferProtocol）,文件傳輸協議FTP（FileTransferProtocol）,用于遠程登錄的協議Telnet,域名系統(tǒng)DNS(DomainNameSystem)等。華南理工大學計算機教學團隊6810.8.3IP地址（1）IP地址結構Internet上計算機或路由器的每個網絡接口（一般來說，一臺計算機有一個接口，而一臺路由器有多個接口）都有一個由授權機構分配的號碼，稱為IP地址。由32位二進制數組成的地址稱為IPv4地址IP地址采用層次結構，由網絡號與主機號組成，其結構如圖10.24所示。華南理工大學計算機教學團隊6910.8.3IP地址（2）2.IP地址編碼方案IP地址分為5類，即A類～E類。其中，A、B、C三類由一個全球性的組織在全球范圍內統(tǒng)一分配，D、E類為特殊地址。IP地址采用高位字節(jié)的高位來標識地址類別。IP地址編碼方案如圖10.25所示。華南理工大學計算機教學團隊7010.8.3IP地址（3）華南理工大學計算機教學團隊7110.8.3IP地址（4）3.IPv6IPv6把原來IPv4地址增大到了128位（bit），其地址空間大約是3.4

1038，是原來IPv4地址空間的296倍。IPv6沒有完全拋棄原來的IPv4，且允許與IPv4在若干年內共存。IPv6對IP數據報協議單元的頭部進行了簡化，僅包含7個字段（IPv4有13個)，從而提高了網絡吞吐率。IPv6內置了支持安全選項的擴展功能，如身份驗證、數據完整性和數據機密性。華南理工大學計算機教學團隊7210.8.4域名系統(tǒng)（1）域名系統(tǒng)(DomainNameSystem,簡稱DNS)是一個遍布在Internet上的分布式主機信息數據庫系統(tǒng)，采用客戶機/服務器的工作模式。域名系統(tǒng)的基本任務是將文字表示的域名，如：如翻譯成IP協議能夠理解的IP地址格式，如15,亦稱為域名解析。域名解析的工作通常由域名服務器來完成。華南理工大學計算機教學團隊7310.8.4域名系統(tǒng)（2）DNS的分級結構按照Internet上的域名管理規(guī)定，入網的計算機應該具有下列結構的域名：

主機名.機構名.網絡名.頂級域名同IP地址的格式類似，域名各部分之間也用“.”隔開。例如華南理工大學的Web服務器域名為：

其中www表示這臺主機的名稱，scut表示華南理工大學，edu表示教育科研網，cn表示中國。華南理工大學計算機教學團隊7410.8.4域名系統(tǒng)（3）頂級域名目前采用兩種劃分方式：以所從事的行業(yè)領域劃分和以國別劃分。以所從事的行業(yè)領域劃分的頂級域名如表10.1所示。以國別劃分的頂級域名如表10.2所示。華南理工大學計算機教學團隊7510.8.5域名系統(tǒng)（4）2.域名的解析過程DNS是TCP/IP協議中應用層的一種服務。IP地址是網絡層中的信息，是Internet上唯一可以識別的地址格式，所以當以域名方式訪問某臺遠程主機時，域名系統(tǒng)首先將域名翻譯成對應的IP地址，通過IP地址與該主機聯系.在Internet中，域名系統(tǒng)也是一個分布式的主機信息數據庫，采用客戶機/服務器模型工作。域名系統(tǒng)數據庫是一個類似于文件系統(tǒng)的樹狀結構。華南理工大學計算機教學團隊7610.8.5域名系統(tǒng)（5）域名服務器的組織采用層次化的分級結構。每個域名服務器只對域名系統(tǒng)一部分進行管理，即只包含整個域名數據庫的一部分信息。當用戶使用域名訪問網上的某臺主機時，首先由本地域名服務器負責解析，如果找到對應的IP地址，返回給客戶端，否則，本地域名服務器以客戶端的身份，向上一級域名服務器發(fā)出請求，上一級域名服務器會在本級管理域名中進行查詢，如果找到則返回，否則再向更高一級的域名服務器發(fā)出查詢請求，依次進行下去，直到找到目標主機的IP地址為止。華南理工大學計算機教學團隊7710.8.5域名系統(tǒng)（6）如圖10.26所示，如果計算機要訪問另一臺計算機,則由本地域名服務器開始依次向上查找，在頂級域名.cn下找到.com，再向下依次找到.cctv和目標主機.videsvr,最終將解析后的IP地址返回給ntsvr。華南理工大學計算機教學團隊7810.8.5Internet的基本服務(1)1.萬維網WWWWWW(WorldWideWeb)即萬維網，簡稱Web。WWW是以超文本標記語言（HypertextMarkupLanguage,簡稱為HTML）與超文本傳輸協議HTTP）為基礎，能夠以十分友好的接口提供Internet信息查詢服務的多媒體信息系統(tǒng)。WWW的結構采用客戶機/服務器工作模式,所有的客戶端和Web服務器統(tǒng)一使用TCP/IP協議，使得客戶端和服務器的邏輯連接變成簡單的點對點連接，用戶只要提出查詢請求就可以自動完成查詢操作。華南理工大學計算機教學團隊7910.8.5Internet的基本服務(2)2.文件傳輸FTP文件傳輸協議FTP是Internet上使用得最廣泛的文件傳送協議。FTP采用客戶機/服務器工作方式，用戶計算機稱為客戶機，遠程提供FTP服務的計算機稱為FTP服務器。利用FTP傳輸文件的方式主要有3種：FTP命令行、瀏覽器和FTP下載工具。華南理工大學計算機教學團隊8010.8.5Internet的基本服務(3)3.遠程登錄TelnetTelnet采用客戶機/服務器工作方式。進行遠程登錄時需要滿足以下條件：在本地計算機上必須裝有包含Telnet協議的客戶程序；必須知道遠程主機的IP地址或域名；必須知道登錄用戶名和密碼。一旦登錄成功，用戶便可使用遠程計算機對外開放的全部信息和資源。華南理工大學計算機教學團隊8110.8.5Internet的基本服務(4)4.電子郵件電子郵件(Electronicmail,Email)是一種利用計算機網絡交換電子信件的通信手段,是互聯網上使用最多、最受歡迎的一種服務。電子郵件將郵件發(fā)送到收信人的郵箱中，收信人可隨時進行讀取。電子郵件不僅能傳遞文字信息，還可以傳遞圖像、聲音、動畫等多媒體信息。電子郵件系統(tǒng)采用客戶機/服務器工作模式，由郵件服務器端和郵件客戶端兩部分組成。華南理工大學計算機教學團隊8210.8.5Internet的基本服務(5)5.IP電話IP（InternetPhone）電話又稱為網絡電話，狹義上指通過互聯網打電話，廣義上則包括語音、傳真、視頻傳輸等多項電信業(yè)務。IP電話通話方式有3種：計算機與計算機、計算機與電話機、電話機與電話機。華南理工大學計算機教學團隊8310.8.5Internet的基本服務(6)6.網上尋呼網上尋呼可以及時地傳送文字信息、語音信息、聊天和發(fā)送文件。要使用網上尋呼，首先要在計算機中安裝一個尋呼軟件，通過軟件登錄到網絡尋呼服務器，提出申請并獲得一個唯一的尋呼號碼。有了尋呼號碼后，就能尋找并添加網友，別人也可以添加你為好友?？梢酝ㄟ^網上尋呼與在線的朋友發(fā)消息、聊天等，這些操作都是即時的。華南理工大學計算機教學團隊8410.8.6Internet的接入（1）Internet服務提供商（InternetServiceProvider,ISP）是眾多企業(yè)和個人用戶接入Internet的橋梁。當計算機連接Internet時，它并不是直接連接到Internet,而是采用某種方式與ISP提供的某一種服務器連接起來，通過它再接入Internet。目前，中國經營主干網的ISP有：中國公用計算機互聯網（ChinaNET）、中國教育和科研計算機網(CERNET，其拓撲圖如圖10.27所示)、中國科技網（CSTNET）等。華南理工大學計算機教學團隊8510.8.6Internet的接入（2）華南理工大學計算機教學團隊8610.8.6Internet的接入（3）

終端用戶接入網絡的方式可以分為以下三種。1.住宅接入(residentialaccess)

住宅接入是指將居民家里的計算機接入互聯網。住宅接入可以采用以下接入形式。(1)電話撥號接入華南理工大學計算機教學團隊8710.8.6Internet的接入（4）ISDN接入ISDN的中文名稱是綜合業(yè)務數字網（IntegratedServicesDigitalNetwork）。用戶利用普通的電話線可以同時享受語音、數據、視頻等豐富多彩的數字通信服務，即在一條電話線上實現一邊上網一邊打電話。華南理工大學計算機教學團隊8810.8.6Internet的接入（5）(3)ADSL接入ADSL的中文名稱是非對稱數字用戶線路（AsymmetricDigitalSubscriberLine），它是一種上、下行不對稱的高速數據調制技術，提供下行6Mb/s~8Mb/s、上行1Mb/s的上網速率。華南理工大學計算機教學團隊8910.8.6Internet的接入（6）2.公司接入在公司和大學校園，終端用戶組成了局域網。將局域網接入Internet后，局域網的每臺計算機安裝和設置網絡后，即可上網了。如圖10.31所示。