《大學計算機基礎》第5章 計算機網(wǎng)絡基礎與Internet

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5.1計算機網(wǎng)絡概述

21世紀具有網(wǎng)絡化的特點，網(wǎng)絡體系包含三種網(wǎng)絡：電信網(wǎng)

絡、有線電視網(wǎng)絡和計算機網(wǎng)絡，其中計算機網(wǎng)絡發(fā)展最快并起

核心作用。

計算機網(wǎng)絡是計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。

2

5.1.1計算機網(wǎng)絡的定義

從資源共享的角度給計算機網(wǎng)絡的定義是：計算機網(wǎng)絡是利用

通信線路和通信設備將一組獨立的計算機互連起來，在網(wǎng)絡協(xié)議的

支持下完成數(shù)據(jù)通信和資源共享的計算機系統(tǒng)。

現(xiàn)代計算機網(wǎng)絡邏輯上由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成，通信子網(wǎng)

由通信線路、接口報文處理機和其他通信設備組成，完成數(shù)據(jù)的傳

輸和轉(zhuǎn)發(fā)工作；資源子網(wǎng)由外圍主機構(gòu)成，為用戶提供各種網(wǎng)絡資

源和網(wǎng)絡服務。

3

計算機網(wǎng)絡的功能：數(shù)據(jù)通信和資源共享。

通信功能表現(xiàn)在諸如發(fā)送電子郵件、瀏覽網(wǎng)頁、通過QQ等軟件

傳輸文件等應用中；資源共享功能表現(xiàn)在諸如共享打印機、建立大

型數(shù)據(jù)庫共享公共的信息等應用種。

計算機網(wǎng)絡涉及到計算機技術(shù)和通信技術(shù)兩個領域，一方面，

通信網(wǎng)絡為計算機之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的條件；另一

方面，數(shù)字計算機技術(shù)應用到通信領域，又提高了通信網(wǎng)的通信性

能。

4

5.1.2計算機網(wǎng)絡的發(fā)展

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，可以分為下列4個階段:

1.面向終端的計算機網(wǎng)絡（50年代初到60年代中）

特點：以大型主機為中心，通過通信線路連接遠程終端。主機

與遠程終端之間不提供相互的資源共享功能，只以數(shù)據(jù)通信為主。

代表：1963建成的美國空軍稱為SAGE的半自動地面防空系統(tǒng)

5

2.以通信網(wǎng)為核心的計算機網(wǎng)絡（60年代中到70年代中）

特點：分組交換技術(shù)的應用。

代表：1969建成的美國國防部的ARPAnet（阿帕網(wǎng)）

6

3.體系結(jié)構(gòu)化的計算機網(wǎng)絡（70年代中到80年代末）

特點：網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的成形。

代表：1974IBM公司的SNA體系結(jié)構(gòu)。1983年ISO組織的0SI體系

結(jié)構(gòu)。

4.網(wǎng)絡互聯(lián)的計算機網(wǎng)絡（90年代初到目前）

特點：網(wǎng)絡之間的互聯(lián)，高速網(wǎng)絡技術(shù)。

代表：Internet網(wǎng)絡，國家信息高速公路NH；DSL、ATM、ISDN

等技術(shù)。

7

5.1.3計算機網(wǎng)絡的分類

按照網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)進行分類。計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)就是通過

網(wǎng)絡中結(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，反映網(wǎng)絡中

各實體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。

1.總線型

特點：無源總線作為公共傳輸信道；信息傳輸采用廣播方式,

容易產(chǎn)生沖突，不適合大規(guī)模網(wǎng)絡；結(jié)構(gòu)簡單，容易擴充和維護;

可靠性好。

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2.星型

特點：有一個集中控制的中心結(jié)點，對于中心結(jié)點的可靠性要

求較高；組網(wǎng)容易，利用中心結(jié)點可以進行集中控制

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3.環(huán)型

特點：所有結(jié)點連成一個封閉的環(huán)，信息傳遞方向一定；傳輸

時延一定，適合大負載環(huán)境；單個結(jié)點的故障會造成整個環(huán)不能正

常工作。

10

4.樹型

特點：具有分層的結(jié)構(gòu)，信息在相鄰的上下層結(jié)點之間傳遞，

同一層的節(jié)點之間一般不直接傳遞信息；連接簡單，擴展比較容易

；資源共享不方便，一個非葉子結(jié)點的故障會導致網(wǎng)絡的分割。

11

按照網(wǎng)絡的地理范圍進行分類。

1.局域網(wǎng)(LAN)

幾百米到幾公里；較高的數(shù)據(jù)傳輸率，較低的誤碼率；容易實

現(xiàn)，造價低

2.城域網(wǎng)(MAN)

幾公里到十幾公里；是一種高速網(wǎng)絡，多采用和局域網(wǎng)相似的

技術(shù)

3.廣域網(wǎng)

幾十公里到幾千公里；電信部門建設和管理,采用的技術(shù)和局域

網(wǎng)是不相同的；為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)互聯(lián)提供中介

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5.1.4計算機網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)

1.計算機網(wǎng)絡協(xié)議

網(wǎng)絡協(xié)議就是為進行網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標準或

者約定。網(wǎng)絡協(xié)議三要素：

(1)語法，用來定義所交換的數(shù)據(jù)或控制信息的格式，例如是

字符是采用ASII還是其他編碼。

(2)語義，用來定義通信雙方應該如何做，例如控制信息的含

義，需要做出的動作和響應。

(3)同步，用來說明操作的先后順序，例如先做什么，后做什

么

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2.計算機網(wǎng)絡體系結(jié)

網(wǎng)絡體系中的分層思想。

計算機網(wǎng)絡的各個層次的定義和每一層內(nèi)協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡

體系結(jié)構(gòu)。

體系結(jié)構(gòu)是一個抽象的概念，是計算機網(wǎng)絡及其部件所應完成

的功能的精確定義，而這些功能是如何實現(xiàn)的則是一個遵循這種體

系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)問題，可以使用不同的軟件和硬件來完成。

典型的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)如IBM公司的SNA,DEC公司的DNA,ISO組織

的0SI,還有互聯(lián)網(wǎng)使用的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。

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5.1.5TCP/IP和OSI體系結(jié)構(gòu)

i.osi網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

國際標準化組織ISO(InternationalStandardOrganization

)于1977年設立了一個分委員會研究網(wǎng)絡通信的體系結(jié)構(gòu)，該委員

會在1983年提出了開放系統(tǒng)互連0SI網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，是第一個國際標

準。

0SI共分為七層，從下往上依次是：

(1)物理層，與具體的傳輸介質(zhì)打交道，規(guī)定了與傳輸介質(zhì)之間

接口的標準，透明的傳送比特流。

(2)數(shù)據(jù)鏈路層，在網(wǎng)絡兩個相鄰結(jié)點之間的線路上無差錯地傳

輸以幀(Frame)為單位的數(shù)據(jù)包，包括鏈路管理、差錯控制和流量

控制等功能。15

(3)網(wǎng)絡層，負責為互連網(wǎng)上的不同主機提供通信，解析目的地

址和源地址，完成路由選擇。網(wǎng)絡層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元成為分組。

(4)傳輸層，負責為不同主機中的兩個進程提供端到端的通信，

傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元稱為報文段。

(5)會話層，負責建立、管理和拆除進程之間的連接。

(6)表示層，解決用戶信息的語法表示，適合用戶的抽象語法轉(zhuǎn)

換成網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)中使用的傳送語法，還包含數(shù)據(jù)加解密等功能。

(7)應用層，是體系結(jié)構(gòu)的最高層，提供給用戶訪問網(wǎng)絡的接口

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2.TCP/IP網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

包含了以TCP和IP協(xié)議為主的一百多個協(xié)議，最早是在ARPANET

網(wǎng)中運行，然后擴展到整個互聯(lián)網(wǎng)。

采用4層結(jié)構(gòu)，將OSI的最上三層(會話層、表示層和應用層)

合并成一層。

(1)網(wǎng)絡接口層，面向具體的網(wǎng)絡接口，根據(jù)采用的拓撲結(jié)構(gòu)和

傳輸介質(zhì)不相同，采用不同的網(wǎng)絡接口層標準。

(2)網(wǎng)際層，最重要的一個協(xié)議是IP協(xié)議，提供面向無連接、不

可靠、盡最大努力的服務。

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(3)傳輸層，提供面向端到端的通信，有兩個協(xié)議，一個是傳輸

控制協(xié)議TCP,另一個是用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP。TCP協(xié)議提供面向連接

、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，具有流量控制、差錯控制、擁塞控制等；

UDP協(xié)議提供面向不連接、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務，不需要建立連接

,適合實時性要求高，數(shù)據(jù)量不太大的服務。

(4)應用層。面向最終的用戶，提供諸如超文本傳輸協(xié)議HTTP、

文件傳輸協(xié)議FTP、遠程登錄協(xié)議TELNET等

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5.2局域網(wǎng)

5.2.1計算機局域網(wǎng)概述

定義：局域網(wǎng)是在一個較小范圍內(nèi)，使用特定的技術(shù)、網(wǎng)絡

設備將多臺相距不遠的計算機連接在」起，允許資源共享和數(shù)據(jù)

通信的系統(tǒng)。

特點：（1）覆蓋的地理范圍有限，一般是一百米到幾公里。

⑵傳輸速率高、誤碼率低。一般的傳輸速率為10Mbps?1000Mbps

,誤碼率在10-8?10-H之間。（3）一般采用雙絞線、光纖建立,

,介質(zhì)訪問控制方式主要采用共享介質(zhì)和交換方式。

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關(guān)鍵技術(shù)：決定局域網(wǎng)性能的主要技術(shù)要素是：拓撲結(jié)構(gòu)、

傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問控制方式。

(1)拓撲結(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)使用的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)主要有總線型、星

形、環(huán)形三種。

(2)傳輸介質(zhì)。局域網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線

、光纖以及目前比較熱門的無線傳輸介質(zhì)，如微波、無線電波、

紅外線和衛(wèi)星通信。

(3)介質(zhì)訪問控制方式。介質(zhì)訪問控制是指控制多個結(jié)點利用

公共傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法。局域網(wǎng)使用的介質(zhì)訪問控

制方式主要是集中控制和分散控制，而又以分散控制為主。

20

局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)：在局域網(wǎng)中不存在路由問題，所以不需要

網(wǎng)絡層，它與廣域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別，局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)最

著名的就是IEEE802體系結(jié)構(gòu)。

1980年2月,美國電氣和電子工程師協(xié)會IEEE成立了802委員

會專門研究局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，它所制定的802標準成為局域網(wǎng)的體

系結(jié)構(gòu)標準。802體系結(jié)構(gòu)規(guī)定局域網(wǎng)對應0SI參考標準的最低兩

層，即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。為了避免數(shù)據(jù)鏈路層過于復雜，802

體系又將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個子層，介質(zhì)訪問控制子層MAC和邏輯

鏈路控制子層LLC。

21

802.2邏輯鏈路控制子層

802.11

802.3802.4802.5

無線局

CSMA/CTokenToken

域網(wǎng)

DBusRing

802體系結(jié)構(gòu)示意圖

5.2.2局域網(wǎng)組網(wǎng)常用網(wǎng)絡設備

1.傳輸介質(zhì)

（1）同軸電纜，由內(nèi)導線（單股實心線或多股絞合銅線）、絕

緣層、外屏蔽層（網(wǎng)狀編織）和保護塑料外層所組成

同軸電纜的阻抗不同，可以分為50。同軸電纜和75。同軸電纜

,計算機局域網(wǎng)中主要使用的是前者，又稱基帶同軸電纜?；鶐?/p>

軸電纜根據(jù)直徑的不同，又可以分為粗同軸電纜和細同軸電纜，用

來組建的局域網(wǎng)標準分別是10Base5和10Base2,其連接方式，網(wǎng)絡

的范圍，傳輸性能均不同。23

(2)雙絞線，是最古老也是最常用的傳輸介質(zhì)，早期的電話網(wǎng)

即使用雙絞線作為傳輸介質(zhì)，在目前的局域網(wǎng)中，雙絞線也是使用

最為廣泛的一種傳輸介質(zhì)。

雙絞線是由一對或多對雙絞線對構(gòu)成，雙絞線對是把兩根互

相絕緣的銅導線按照一定的規(guī)則絞合在一起，絞合的目的是為了抵

消兩根線之間的電磁干擾。雙絞線可用于傳輸模擬信號也可以傳輸

數(shù)字信號，典型的星形局域網(wǎng)中，使用4對雙絞線8條線，結(jié)點到中

心設備使用的雙絞線長度為100米。

雙絞線又分為屏蔽雙絞線(UTP)和非屏蔽雙絞線(STP),局域

網(wǎng)中主要使用的非屏蔽雙絞線，美國電子工業(yè)協(xié)會EIA規(guī)定了一個

EIA/TIA568標準，定義了5個種類的UTP,從1類到5類，局域網(wǎng)中常

用的是5類線，傳輸速度可以達到100Mbps。

塑料護套雙絞銅線

非屏蔽雙絞線(UTP)結(jié)構(gòu)

塑料護套雙絞銅線

屏蔽層

屏蔽雙線線(STP)

屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線示意圖

25

(3)光纖，光纖就是光導纖維的簡稱，一條光纖分為纖芯和包

層構(gòu)成包層光纖由石英玻璃或高純度的硅拉成細絲，直徑達到8到

lOOumo光信號在纖芯中傳輸，纖芯的折射率大于包層，利用光學中

的全反射原理來傳遞光波，衰減非常小，可以在十幾公里的距離上

不需要中繼器。

根據(jù)光纖中傳輸光線的多少，分為單模光纖和多模光纖，單

模光纖中沿著光纖芯傳輸一路光纖，不存在反射；而多模光纖中存

在不同的入射角的多條光線利用全反射傳輸，前者的性能要優(yōu)于后

者。

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2.網(wǎng)絡連接設備

(1)集線器，最早的星形網(wǎng)lOBaseT使用的聯(lián)網(wǎng)設備就是集線器

(hub)。使用集線器聯(lián)網(wǎng)時，每個站點通過雙絞線連接到集線器上的

RJ-45端口，一個端口接收到數(shù)據(jù)，就向其他端口進行廣播，所以和

總線結(jié)構(gòu)一樣存在沖突問題，星形網(wǎng)在物理結(jié)構(gòu)上看起來是星形的

,但是其邏輯結(jié)構(gòu)仍然是總線式的。

(2)網(wǎng)橋，數(shù)據(jù)鏈路層上的網(wǎng)絡互連設備是網(wǎng)橋，網(wǎng)橋具有兩

個或多個端口，能夠連接在物理層和介質(zhì)訪問控制層上不同類型的

局域網(wǎng)。

網(wǎng)橋具有數(shù)據(jù)幀過濾的功能，網(wǎng)橋?qū)τ诮邮盏降臄?shù)據(jù)分析其目

的主機地址，決定是否將其向其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去，如果目的主機和

源主機在同一個網(wǎng)段絡中，那么將不向其他端口進行轉(zhuǎn)發(fā)。

28

802.5令牌

X

802.4令牌總線

29

(3)交換機，交換機即交換式集線器(switchinghub),也是工

作在數(shù)據(jù)鏈路層，常稱為以太網(wǎng)交換機或第二層交換機。交換機是

替代集線器的新的星形網(wǎng)絡聯(lián)網(wǎng)設備，使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式

從原來的共享介質(zhì)方式變換成為交換式的方式。

交換機的工作原理與網(wǎng)橋一樣，在交換機中有一個交換表，里

面記錄了交換機端口號與所連接的結(jié)點的MAC地址，當收到數(shù)據(jù)幀的

時候，通過判斷目的結(jié)點的MAC地址來查找交換表，獲得應該向哪個

端口轉(zhuǎn)發(fā)的信息。實質(zhì)上交換機就是一個多端口的網(wǎng)橋。

30

核心層交換機

X

X

匯聚層交換機

接入層交換機

31

3.網(wǎng)卡

網(wǎng)卡是網(wǎng)絡接口卡(NIC,NetworkInterfaceCard)的簡稱，

是組建網(wǎng)絡不可缺少的硬件設備之一，網(wǎng)卡一方面連接計算機，另

一方面連接傳輸介質(zhì)。

網(wǎng)卡具有數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，鏈路管理，編碼和譯碼等功能。

網(wǎng)卡可以按照數(shù)據(jù)傳輸速度分為10Mbps網(wǎng)卡、10/100Mbps自適

應網(wǎng)卡、100Mbps網(wǎng)卡、1000Mbps網(wǎng)卡，現(xiàn)在用的最多的就是

10/100Mbps自適應網(wǎng)卡；按照與計算機的接口分為PCI網(wǎng)卡、USB網(wǎng)

卡、PCMCIA網(wǎng)卡，其中以PCI網(wǎng)卡最常見；按照與傳輸介質(zhì)的接口分

為RJ45接口網(wǎng)卡、AUI接口網(wǎng)卡、BNC接口網(wǎng)卡、F/0接口網(wǎng)卡，以

RJ45接口網(wǎng)卡為主。

32

5.23以太網(wǎng)概述

以太網(wǎng)(Ethernet)是最成熟的一種局域網(wǎng)技術(shù)，也是現(xiàn)在局

域網(wǎng)組網(wǎng)中應用最廣泛的。以太網(wǎng)最早是由美國的施樂(Xerox)公

司的帕洛阿爾托研究中心(PaloAlto)在1973年研制成功，通用的

以太網(wǎng)標準EthernetVl于1980年9月出臺，在1982年的時候又修改成

第二版EthernetV2,成為世界上第一個市場化的局域網(wǎng)產(chǎn)品標準。

在EthernetV2的基礎上，IEEE802委員會制定了局域網(wǎng)標準

802.3,數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps,采用總線拓撲結(jié)構(gòu)，介質(zhì)訪問控制方

式為CSMA/CD。802.3對以太網(wǎng)的幀格式做了小小的改動，可以互相

兼容，所以有時候我們又不對這兩種標準加以區(qū)分，都以“以太網(wǎng)

稱呼。

33

Ethernet和802.3的介質(zhì)訪問控制方式都是CSMA/CD一帶沖突檢

測的載波監(jiān)聽多路訪問，它是一種允許多臺電腦共享同一通信信道

的分布式控制策略。CSMA/CD的原理概括起來就是：先聽后發(fā)，邊發(fā)

邊聽，沖突停止，延遲重發(fā)。一個站點在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先監(jiān)聽信道

上是否有其他的站點正在發(fā)送數(shù)據(jù)，這個過程稱為載波監(jiān)聽。如果

信道空閑，那么發(fā)送數(shù)據(jù)，如果忙，那么等待一段時間。在發(fā)送數(shù)

據(jù)的同時也要對信道進行監(jiān)聽，如果在發(fā)送的過程中和其他站點發(fā)

送的數(shù)據(jù)沖突，那么將雙發(fā)都將停止自己的發(fā)言，這一過程叫做沖

突檢測。然后雙發(fā)隨機延遲一段時間，再重復上述過程。

34

早期的以太網(wǎng)有施樂以太網(wǎng)、10BR0AD36、1BASE5。傳統(tǒng)的以

太網(wǎng)也叫做10Mbps以太網(wǎng)，有10BASE5（粗纜以太網(wǎng)），最早實現(xiàn)

10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率，10BASE2（細纜以太網(wǎng)），10BASE-T,10BASE-

F（光纖以太網(wǎng)的總稱）?？焖僖蕴W(wǎng)也叫做100Mbps以太網(wǎng)，包括

100BASE-TX,100BASE-T4,100BASE-FX。高速以太網(wǎng)（吉比以太網(wǎng)）

也叫1000Mbps以太網(wǎng)，包括1000BASE-T,1000BASE-LX,1000BASE-

CXo更高速的萬兆以太網(wǎng)技術(shù)正在研究使用中，不僅可以用于局域

網(wǎng)，同時還可應用與城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。

35

5.2.4局域網(wǎng)組網(wǎng)實例和應用

1.網(wǎng)絡規(guī)劃

根據(jù)網(wǎng)絡的目標選擇網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方式

2.硬件連接

選取了組網(wǎng)方案后，我們所要做的第一件事就是連接組網(wǎng)的

硬件設備

3.軟件配置

網(wǎng)卡驅(qū)動安裝

安裝相應的網(wǎng)絡組件

4.標識計算機

設定計算機名和工作組

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5.網(wǎng)絡資源共享

網(wǎng)絡中共享的資源包括軟件、硬件和數(shù)據(jù).共享數(shù)據(jù)最主要的

就是共享文件，在進行文件共享之前，確保本地連接上已經(jīng)安裝好

“Microsoft文件和打印機共享”組件

文件共享的過程

訪問共享文件的過程

6.Internet連接共享

通過路由器進行共享

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5.3Internet基礎

互聯(lián)網(wǎng)（英文名Internet）是二十世紀最偉大的科學技術(shù)之一

,最早是由美國國防部的阿帕網(wǎng)演變而來，現(xiàn)在成為世界上最大

的一個有成千上萬個大大小小不同網(wǎng)絡組成的互連計算機網(wǎng)絡

38

5.3.1Internet概述

1969年，美國國防部高級研究計劃局研制成功了世界上第一

個分組交換網(wǎng)ARPAnet（阿帕網(wǎng)），最開始只有4個結(jié)點，隨著連接

其中的結(jié)點越來越多，1983年被美國自然基金委員會（NSF）接管，

并將TCP/IP作為其通信協(xié)議，最終促使其規(guī)模越來越大，1990年

,改名為我們現(xiàn)在熟知的Internet,并發(fā)展到現(xiàn)在。

Internet的主干網(wǎng)是美國高級網(wǎng)絡和服務公司（ANS）所建立的

ANSNETo整個Internet可以看作三級網(wǎng)絡，即主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和

校園網(wǎng)。

39

5.3.2Internet組成

從Internet功能上看整個網(wǎng)絡分為資源網(wǎng)和通信網(wǎng)。

網(wǎng)絡和網(wǎng)絡之間的最重要互連設備是路由器，相當于網(wǎng)絡和

網(wǎng)絡之間的橋梁，負責在網(wǎng)絡之間傳遞數(shù)據(jù)，當路由器收到…個

數(shù)據(jù)包的時候，根據(jù)其要到達的目的網(wǎng)絡選擇一條合適的路徑傳

遞到下一個路由器（路由選擇）。

40

5.3.3IP地址和默認網(wǎng)關(guān)

1.IP地址概述

Internet的體系結(jié)構(gòu)是TCP/IP,TCP/IP是一個協(xié)議簇，包含

了一百多個大大小小的協(xié)議，其中最重要就是網(wǎng)際層的IP協(xié)議和

傳輸層的TCP協(xié)議。

在互聯(lián)網(wǎng)中為每臺計算機加上一個惟一的編號，稱為IP地址

oIP地址是一個32位的2進制數(shù)，為了書寫及讀取方便每隔8位間

隔一個空格。但是要明白的是，這個地址并沒有我們通常所說的

某個地方，而應該理解成為一種標志，因為從一個主機的IP地址

并不能得知其所處的地理位置。

41

2.IP地址分類

IP地址是分層編碼的，類似于我們電話號碼。IP地址分成了

兩部分---網(wǎng)絡號和主機號。

網(wǎng)絡號(netid)主機號(hostid)

IP地址分層后的一個好處就是不用把所有的主機放在一起來

進行編址了，如果將所有的主機按照32位長度來進行編碼，這樣做

不可行，也不便于管理，在進行IP地址分配的時候，分配機構(gòu)只

分配網(wǎng)絡號給申請機構(gòu)。

根據(jù)IP地址查找主機的過程就是：首先根據(jù)網(wǎng)絡號將一個主

機確定在某個網(wǎng)絡中，然后再根據(jù)主機號找到這臺主機，相當于

二級尋址。421y

在IP地址分層的概念中，根據(jù)主機號的長度來決定網(wǎng)絡規(guī)模

的大?。褐鳈C號越長，能夠編碼主機的位數(shù)越多，相應的該主機

所處的網(wǎng)絡規(guī)模較大，但是主機號越長，對應的網(wǎng)絡號就越短，

可以編碼的網(wǎng)絡個數(shù)也就越少。

根據(jù)不同的網(wǎng)絡號和主機號長度，因特網(wǎng)名字與號碼指派公

司（ICANN）將IP地址分為5類,分別用A到D表示,常用的是A、B、C

三類，D類用來表示組播地址，E類被保留作為今后使用.

43

8位24位

在IP地址的32位二進制數(shù)中固定幾位作為類別的區(qū)分標志，

這些位叫做類別比特。類別比特位于網(wǎng)絡號中，其中A類地址拿出

最前面1位固定成0,B類地址最前面2位固定成10,C類地址最前面

3位固定成no。

45

3.IP地址的表示

我們通常在實際使用的過程中表示的IP地址用另外一種表示

方法——點分十進制法。其原理是這樣的：首先將32位長度的二

進制數(shù)分成4個部分，每個部分8位，然后將每部分的8位二進制數(shù)

轉(zhuǎn)換成十進制數(shù)，最后用點將這四個十進制間隔開，這樣表示出

來的IP地址我們稱為點分十進制IP地址。

10000001111100001111000111110010

10000001111100001111000111110010

129240241242

42

46

采用點分十進制表示IP地址以后，A、B、C三類IP地址的一些

數(shù)據(jù)如下表所示。

類別最大網(wǎng)絡個數(shù)第一個可用網(wǎng)絡號最后一個網(wǎng)絡號每個網(wǎng)絡中最大的主機數(shù)

A126(27-2)112616777214

B16384(214)128.0191.25565534

C2097152(221)192.0.0223.255.255254

A、B、C三類IP地址的類別比特都處于第1字節(jié)中，所以轉(zhuǎn)換

成點分十進制時第1字節(jié)不同，我們根據(jù)第1字節(jié)的區(qū)間即可，A類

IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為1到126,B類IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為

128到191,C類IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為192到223,

47

4.子網(wǎng)劃分

從1985年起在IP地址中又增加了一個字段“子網(wǎng)號subnet-

id”，使原來的兩級IP地址變成了三級IP地址，如圖5-29所示,

這樣的做法我們把它叫做“劃分子網(wǎng)”。

網(wǎng)絡號子網(wǎng)號主機號

48

子網(wǎng)子網(wǎng)

子網(wǎng)

5.子網(wǎng)掩碼

子網(wǎng)掩碼也是一個32位長度的一串二進制數(shù)，由連續(xù)的1和連

續(xù)的0組成。子網(wǎng)掩碼中1對應著IP地址中的網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號，0對

應著IP地址中的主機號，從而判斷出子網(wǎng)號的長度和主機號的長

度，例如上面的那個B類網(wǎng)絡子網(wǎng)的劃分，可以通過下圖說明。

B類網(wǎng)絡沒有劃分子網(wǎng)之前，網(wǎng)絡號和主機號各占16,如圖a

所示，現(xiàn)在從16位的主機號中拿出4位來作為子網(wǎng)號，如圖b所示

,這個時候子網(wǎng)掩碼如圖c所示。

50

a網(wǎng)絡號（16位）主機號（16位）

b網(wǎng)絡號（16位）子網(wǎng)號（4位）主機號（12位）

cI11111111111111111111000000000000()

51

當存在子網(wǎng)掩碼的時候，路由器根據(jù)目的IP地址與子網(wǎng)掩碼

進行“與”運算的結(jié)果可以快速的確定網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號，從而將

數(shù)據(jù)包送到具體的網(wǎng)絡以及子網(wǎng)，例如根據(jù)上圖劃分子網(wǎng)的例子

，當路由器收到一個目的IP地址位134.34.67.123的數(shù)據(jù)包首先和

子網(wǎng)掩碼255.255.240.0進行二進制位的相與運算，如下圖所示。

所得的結(jié)果中，前16位表示網(wǎng)絡號，即1000011000100010,對應

的點分十進制位134.34,其實這就是B類IP地址的網(wǎng)絡號部分，剩

下16位的0100000000000000表示子網(wǎng)號，對應的點分十進制為

64.0,這樣就分別得出了網(wǎng)絡號和子網(wǎng)號。

52

134.34.67.123=>10000110001000100100001101111011

011111111111111111111000000000000X

—10000110001000100100000000000000

為了簡化路由器的算法，所有的網(wǎng)絡都必須有一個子網(wǎng)掩碼

,對應的路由器的路由表中也要有一個子網(wǎng)掩碼的選項，這時沒

有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡的子網(wǎng)掩碼就使用默認。既然不存在子網(wǎng)號字

段，那么根據(jù)子網(wǎng)掩碼的定義，其中1的長度就是原來網(wǎng)絡號的長

度，這樣A類IP地址的默認子網(wǎng)掩碼就是8個1和24個0組成，換成

點分十進制表示就是255.0.0.0,同理B類和C類對應的默認子網(wǎng)掩

碼就是255.255.0.0和255.255.255.0。

54

6.默認網(wǎng)關(guān)

在TCP/IP設置中，還有一個非常重要的參數(shù)就是默認網(wǎng)關(guān)，

實際上在這個地方我們應該把它看作默認路由器。因為在網(wǎng)絡體

系結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)關(guān)屬于網(wǎng)絡層以上的互連設備，其原理比較復雜，

適合不同的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的互連，而在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡中，

網(wǎng)絡互連主要在網(wǎng)絡層通過路由器來完成，不需要網(wǎng)關(guān)。

默認網(wǎng)關(guān)指本地網(wǎng)絡中默認的路由器地址，當數(shù)據(jù)包需要傳

遞給其他網(wǎng)絡的時候，那么源主機就將數(shù)據(jù)包發(fā)送給默認網(wǎng)關(guān)。

在windows操作系統(tǒng)中設置默認網(wǎng)關(guān)。

55

5.3.4域名系統(tǒng)

雖然IP地址采用了點分十進制來表示，但是對于數(shù)字形式的

IP地址仍然不便于記憶和理解，為此早期的時候采用名字表示法

,不過這種方法只適合規(guī)模比較小的網(wǎng)絡，從1985年起，互聯(lián)網(wǎng)

提供了另外一種主機命名機制---域名系統(tǒng)(DomainNameSystem

,DNS),主機的名字叫做域名。

DNS系統(tǒng)是一個分布式的層次數(shù)據(jù)庫，由名字空間、域名服務

器和地址解析三部分組成。

56

DNS域名空間是一個層次狀的，最頂端是根域名，用一個

表示，然后是頂級域名（TopLevelDomain,TLD）,頂級域名分為

兩部分：通用的和國家的。通用頂級域名最開始包括com（表示商

業(yè)結(jié)構(gòu)）、net（表示網(wǎng)絡機構(gòu)）、org（表示非營利性組織）、gov（表

示政府組織）、mil（表示軍事組織）、int（表示世界性組織）。

國家頂級域名由國家的英文單詞的兩個字母組合而成，例如

cn表示中國，us表示美國，jp表示日本，tw表示臺灣等等。

57

頂級域名之下是二級域名，在通用頂級域名之下的二級域名

必須向域名管理機構(gòu)申請注冊，而國家頂級域名之下的二級域名

均由該國家自行確定，有的國家不規(guī)定二級域名，有的國家規(guī)定

二級域名。

我國最開始將cn下的二級域名劃分為“類別”和“行政區(qū)”

兩類?！邦悇e”中包括6個，ac>com>edu>gov>neto"行政區(qū)

”包含我國的34個省、直轄市和自治區(qū)，用其漢語拼音中的兩個

字母組合而成，例如sh表示上海，js表示江蘇，hb表示湖北，he

表示河北等等。想要注冊的域名都必須在在這些二級域名之下向

管理結(jié)構(gòu)申請，在二級域名edu下注冊三級域名由中國教育和科研

計算機網(wǎng)(CERNET)網(wǎng)絡中心負責，其他的二級域名下注冊三級

域名，由中國互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡信息中心CNNIC負責。58

樹根

eduorgnetcomintusuk

microsofthpac

59

域名和IP地址之間的映射關(guān)系稱為地址解析，域名作為應用

層中使用的名字，不能直接用于網(wǎng)絡層之間的通信，必須通過一

定的手段將其轉(zhuǎn)換成IP地址，這個功能是由域名服務器負責。

域名服務器是用來解析域名的，互聯(lián)網(wǎng)上每個域都設有域名

服務器，服務器中保存著本域中所有的主機域名到IP地址的映射

關(guān)系，這個服務器稱為本地域名服務器（也叫默認域名服務器），本

地主機發(fā)出查詢請求的時候首先發(fā)送給本地域名服務器，如果本

地域名服務器中包含所需的數(shù)據(jù)時就會快速的返回，而不必要再

向其他的DNS服務器發(fā)出查詢請

60

5.3.5Internet接入

1.單機接入

單獨一臺計算機通過撥號、ISDL、ADSL、HFC等方式接入到

ISP,比較適合個人及家庭用戶使用，早期的時候通過在用戶端安

裝一臺調(diào)制解調(diào)器(Modem),利用普通的電話線即可以接入ISP。

使用調(diào)制解調(diào)器接入Internet的速度太慢，不合適大數(shù)據(jù)量

的通信，后來又產(chǎn)生了ISDN（綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)），可以在電話線

上實現(xiàn)128Kbps的數(shù)據(jù)傳輸率，能夠?qū)⒄Z音、數(shù)據(jù)、傳真等多種業(yè)

務通過數(shù)字化的方式在電話線上傳輸，實現(xiàn)綜合業(yè)務的服務。而

現(xiàn)在用的最多的一種接入方式是上個世紀末興起的ADSL,也就是

我們經(jīng)常聽到的寬帶接入。

非對稱用戶數(shù)字線ADSL是一種新的調(diào)制解調(diào)技術(shù)，也是利用

現(xiàn)有的電話線作為傳輸介質(zhì)，充分挖掘電話線的高頻帶部分來傳

輸數(shù)字數(shù)據(jù)，可以達到最高8Mbps的下行和1Mbps速率。

62

2.局域網(wǎng)接入

單位或企業(yè)用戶有大量的電腦需要接入Internet,不可能為

每臺電腦單獨牽一條電話線進行連接，這時可以先將這些電腦組

成局域網(wǎng)，然后通過局域網(wǎng)內(nèi)的一臺路由器或代理服務器接入ISP

,從而實現(xiàn)所有的電腦都能夠接入Internet。

Internet的接入手段可以使用ADSL（適合小規(guī)模的局域網(wǎng)，

費用低、速度適中）或者DDN、X.25（適合大規(guī)模的局域網(wǎng)，費用高

、速度快）等專線方式，只需要在局域網(wǎng)的出口處添加路由器或者

使用一臺計算機安裝網(wǎng)絡地址轉(zhuǎn)換。

63

5.4Internet應用

5.4.1萬維網(wǎng)WWW

1.萬維網(wǎng)概述

萬維網(wǎng)WWW(WorldWideWeb),也叫做WEB或3W。是由歐洲

原子核物理研究所的TimBerners-Lee最早于1989年提出的，最初

的目的是為了讓科學研究人員更方便地交流文件、報告等各種數(shù)

據(jù)，但是其方便性和簡易性讓其一誕生就被Internet所認可，普

通的Internet用戶也能使用這種方式來獲得大量的信息

64

萬維網(wǎng)不是一個特殊的網(wǎng)絡，而是一個分布式的聯(lián)機信息庫

O通過超鏈接將分布在不同地方的信息鏈接在一起，儲存信息的

節(jié)點我們把它們叫做web站點，信息通過超文本標記語言組織在

web頁面中，web頁之間可以通過超鏈接互相鏈接在一起形成站點

O站點和站點之間也通過超鏈接組成了萬維網(wǎng)，所以超鏈接是萬

維網(wǎng)的核心。

65

萬維網(wǎng)采用客戶/服務器的工作模式，客戶端利用瀏覽器軟件

訪問站點，服務器端利用WEB服務器軟件構(gòu)建站點，瀏覽器和WEB

服務器之間通過超文本傳輸協(xié)議來進行通信。

2.統(tǒng)一資源定位符

在萬維網(wǎng)標準文檔中，URL定義為：“統(tǒng)一資源定位符URL是

對可以從因特網(wǎng)上得到的資源的位置和訪問方法的一種簡潔表示

oURL給資源的位置提供了一種抽象的識別方法，并用這種方法給

資源定位，只要能夠?qū)Y源定位，系統(tǒng)就可以對資源進行各種操

作，如存取、更新、