第4章網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

1、第第4 4章章 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)本章學(xué)習(xí)重點(diǎn)本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) 了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識(shí) 掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和分類 認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 了解Internet常識(shí) 掌握IP地址和域名地址的功能和格式 了解接入Internet的各種方法 熟練掌握Internet提供的典型服務(wù)的原理 掌握數(shù)據(jù)通訊機(jī)制4.1.1 4.1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展 1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展階段 （1）遠(yuǎn)程終端訪問(wèn) （2）分時(shí)多用戶系統(tǒng) （3）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) （4）全球互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)2 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì) 目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究的熱點(diǎn)主要包括以下幾方面: 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（移動(dòng)）研究 對(duì)等網(wǎng)（P2

2、P）應(yīng)用研究 網(wǎng)絡(luò)中的信息表示技術(shù) 網(wǎng)格技術(shù)研究 IPv4與IPv6過(guò)渡中的問(wèn)題研究 家庭網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)研究4.1.2 4.1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能 1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信和.資源共享. 通常把地理位置不同，具有獨(dú)立功能的多個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)通信設(shè)備和線路連接起來(lái)，且以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、信息交換方式及網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)等）實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的系統(tǒng)，稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò).2 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能 （1）數(shù)據(jù)通信 （2）資源共享 （3）遠(yuǎn)程傳輸 (4）集中管理 （5）實(shí)現(xiàn)分布式處理 （6）負(fù)

3、載平衡4.1.3 4.1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類 1按網(wǎng)絡(luò)的覆蓋區(qū)域分類 （1）局域網(wǎng) （2）城域網(wǎng) （3）廣域網(wǎng)2按網(wǎng)絡(luò)的使用范圍分類 （1）公用網(wǎng)（Public Network） （2）專用網(wǎng)（Private Network）3 3按網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間資源共享的關(guān)系分類按網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間資源共享的關(guān)系分類 (1）對(duì)等網(wǎng)（Peer to Peer）： （2）客戶機(jī)/服務(wù)器（Client/Server）4 4按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類 拓?fù)洌═opology）是一種研究與大小、形狀無(wú)關(guān)的點(diǎn)、線和面的特性的方法。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚褪菕仐壘W(wǎng)絡(luò)中的具體設(shè)備，把它們統(tǒng)一抽象為一個(gè)“點(diǎn)”，而把通信

4、線路統(tǒng)一抽象成“線”，用對(duì)“點(diǎn)”和“線”的研究取代對(duì)具體通信網(wǎng)絡(luò)的研究。（a）總線型 （b）環(huán)型（c）星型 （d）樹型圖4-1 常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)4.1.4 4.1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議定義 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中用于規(guī)定信息的格式以及如何發(fā)送和接收信息的一套規(guī)則稱為協(xié)議（Protocol）。 2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議組成 （1）語(yǔ)法 （2）語(yǔ)義 （3）同步4.1.5 4.1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 1ISO/OSI參考模型 物理層（Physical Layer）：透明地傳送比特流。 數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）：在兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)間的線路上無(wú)差錯(cuò)地傳送數(shù)據(jù)幀。

5、 網(wǎng)絡(luò)層（Network Layer）：分組傳送、路由選擇和流量控制。 傳輸層（Transport Layer）：端到端經(jīng)網(wǎng)絡(luò)透明地傳送報(bào)文。 會(huì)話層（Session Layer）： 建立、組織和協(xié)調(diào)兩個(gè)進(jìn)程之間的相互通信。 表示層（Presentation Layer）：主要進(jìn)行數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和文本壓縮。 應(yīng)用層（Application Layer）：直接為用戶的應(yīng)用進(jìn)程提供服務(wù)。2 2TCP/TPTCP/TP參考模型參考模型圖4-2 TCP/IP參考模型 TCP/IP四層 （1）網(wǎng)絡(luò)接口層 （2）Internet層 （3）傳輸層 （4）應(yīng)用層.6數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通信基礎(chǔ) 1數(shù)

6、據(jù)通信模型 信息的傳遞是通過(guò)通信系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通信系統(tǒng)的基本模型共有五個(gè)基本組件，即發(fā)送設(shè)備、接受設(shè)備、發(fā)送機(jī)、信道和接收機(jī)。其中，把除去兩端設(shè)備的部分叫做信息傳輸系統(tǒng)。信息傳輸通信系統(tǒng)由三個(gè)主要部分組成信源信源（發(fā)送機(jī)）、信宿信宿（接收機(jī)）和信道信道。 圖4-3 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)通信模型2數(shù)據(jù)交換技術(shù)（1）電路交換 （2）報(bào)文交換（3）分組交換 數(shù)據(jù)報(bào)方式 虛電路方式 3傳輸速率 數(shù)據(jù)傳輸速率是描述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技指標(biāo)之一。數(shù)據(jù)傳輸速率在數(shù)值上等于每秒種傳輸構(gòu)成數(shù)據(jù)代碼的二進(jìn)制比特?cái)?shù)，單位為比特/秒，記作bps。對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸速率為：S=1/T(bps) 其中，T為發(fā)送每一比特所需要

7、的時(shí)間。 奈奎斯特準(zhǔn)則指出：如果間隔為/(=2f),通過(guò)理想通信信道傳輸窄脈沖信號(hào)，則前后碼元之間不產(chǎn)生相互竄擾。因此，對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)信號(hào)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與通信信道帶寬B（B=f,單位Hz)的關(guān)系可以寫為： Rmax2.f(bps) 對(duì)于二進(jìn)制數(shù)據(jù)若信道帶寬B=f=3000Hz，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6000bps。 香農(nóng)定理指出：在有隨機(jī)熱噪聲的信道上傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸速率Rmax與信道帶寬B、信噪比S/N的關(guān)系為： RmaxB*log2(1+S/N)式中，Rmax單位為bps,帶寬B單位為Hz。 4多路復(fù)用技術(shù) 當(dāng)傳輸介質(zhì)的帶寬超過(guò)了傳輸單個(gè)信號(hào)所需的帶寬，人們就通過(guò)在一條媒

8、體上同時(shí)攜帶多個(gè)傳輸信號(hào)的方法來(lái)提高傳輸系統(tǒng)的利用率，這就是所謂的多路復(fù)用。 圖4-4 多路復(fù)用原理示意圖多路復(fù)用器N個(gè)輸入1條線路，n個(gè)信道多路復(fù)用器N個(gè)輸出（1）頻分多路復(fù)用（2）時(shí)分多路復(fù)用 （3）波分多路復(fù)用 （4）碼分多路復(fù)用 4.1.7 4.1.7 移動(dòng)通訊簡(jiǎn)介移動(dòng)通訊簡(jiǎn)介 1模擬蜂窩無(wú)線通信 2數(shù)字蜂窩無(wú)線通信2G 3第三代移動(dòng)通信3G4.2 4.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)由網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。4.2.1 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng) 1網(wǎng)絡(luò)硬件組成 網(wǎng)絡(luò)硬件系統(tǒng)包括：計(jì)算機(jī)（網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)工作站）、傳輸介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、其它設(shè)備（外部設(shè)備、

9、硬件防火墻）。2網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì) （1）有線傳輸介質(zhì)常用的網(wǎng)絡(luò)有線傳輸介質(zhì)主要有雙絞線、同軸電纜和光纖 （a）雙絞線（b）同軸電纜 （c）光纖圖4-5 常用有線傳輸介質(zhì) （2）無(wú)線傳輸介質(zhì) 電磁波可以直接在空間傳輸，目前用作數(shù)據(jù)通信手段的較成熟的無(wú)線技術(shù)主要有紅外線通信、激光通信和微波通信。3常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備線器、網(wǎng)橋、交換機(jī)、路由器等，如圖5-4所示。（a）網(wǎng)卡（b）調(diào)制解調(diào)器（c）中繼器（d）集線器（e）無(wú)線網(wǎng)橋（f）交換機(jī)（g）路由器圖4-6 常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備4.2.2 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)軟件系統(tǒng) 1網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件 （1）Windows類 （2）NetWare類 （3）Unix系統(tǒng) （4）L

10、inux 2網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件4.3 Internet4.3 Internet基礎(chǔ)基礎(chǔ) 4.3.1 Internet4.3.1 Internet概述概述 1 1InternetInternet的發(fā)展的發(fā)展 2 2InternetInternet在中國(guó)在中國(guó) （1 1）CHINANETCHINANET （2 2）中國(guó)教育與科研網(wǎng)（）中國(guó)教育與科研網(wǎng)（CERNETCERNET） 4.3.2 IP4.3.2 IP地址和域名地址地址和域名地址 TCP/IP協(xié)議要求網(wǎng)上的每臺(tái)計(jì)算機(jī)擁有自己唯一的標(biāo)志，這個(gè)標(biāo)志就稱為IP地址 （1）IPv4我們以最常用的A、B、C三類地址為例，來(lái)看看這些地址是如何構(gòu)成的。 A類

11、地址 B類地址 C類地址 D、E類地址 子網(wǎng)掩碼（2）IPv6 IPv6是下一版本的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 IPv4采用32位地址長(zhǎng)度，只有大約43億個(gè)地址，估計(jì)在20052010 年間將被分配完畢， IPv6采用128位地址長(zhǎng)度，幾乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6實(shí)際可分配的地址，整個(gè)地球每平方米面積上可分配1000多個(gè)地址。2域名地址 IP地址由32位數(shù)字來(lái)表示主機(jī)的地址， 將域名地址解析成IP地址，用戶只需記住這些形象的域名地址就可以訪問(wèn)遠(yuǎn)程主機(jī)。 每個(gè)域名地址包含幾個(gè)層次，每部分稱為域，并用圓點(diǎn)隔開。域名地址是從右至左來(lái)表述其意義的，最右邊的部分為頂層域，最左邊的則是某臺(tái)主機(jī)的機(jī)器

12、名稱。一般域名地址可表示為：主機(jī)名.單位名.網(wǎng)絡(luò)名.頂層域名。如： 頂層域中的組織機(jī)構(gòu)代碼一般由三個(gè)字符組成，表示了域名所屬的領(lǐng)域和機(jī)構(gòu)性質(zhì)。 表 5-1 常見(jiàn)組織機(jī)構(gòu)代碼域名代碼機(jī)構(gòu)性質(zhì)com商業(yè)機(jī)構(gòu)edu教育機(jī)構(gòu)gov政府部門mil軍事機(jī)構(gòu)net網(wǎng)絡(luò)組織int國(guó)際機(jī)構(gòu)org其它非盈利組織部分國(guó)家或地區(qū)代碼域名代碼國(guó)家或地區(qū)域名代碼國(guó)家或地區(qū)ar阿根廷nl荷蘭au澳大利亞nz新西蘭at奧地利ni尼加拉瓜br巴西no挪威ca加拿大pk巴基斯坦fr法國(guó)ru俄羅斯de德國(guó)sa沙特阿拉伯gr希臘sg新加坡is冰島se瑞典in印度ch瑞士ie愛(ài)爾蘭th泰國(guó)il以色列tr土耳其it意大利uk英國(guó)jm牙買

13、加us美國(guó)jp日本vn越南mx墨西哥tw中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)cn中國(guó)大陸地區(qū)hk中國(guó)香港地區(qū)4.3.3 Internet 4.3.3 Internet 接入方法接入方法 1撥號(hào)接入 （1）電話撥號(hào)接入圖4-7 電話撥號(hào)接入 （2）ISDN接入 ISDN綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)（Integrated Service Digital Network）是一種能夠同時(shí)提供多種服務(wù)的綜合性的公用電信網(wǎng)絡(luò)。圖4-8 ISDN接入 （3）ADSL接入 ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line）非對(duì)稱數(shù)字用戶線是DSL（Digital Subscribe Line）數(shù)字用戶線技術(shù)中最常

14、用、最成熟的技術(shù)。 2局域網(wǎng)接入 如果用戶所在的單位或者社區(qū)已經(jīng)架構(gòu)了局域網(wǎng)并與Internet相連接，則用戶可以通過(guò)該局域網(wǎng)接入Internet。 圖4-9 局域網(wǎng)接入 3無(wú)線接入 無(wú)線接入方案主要有兩大類。一類是使用無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）的方式 第二類方案是直接使用手機(jī)卡，通過(guò)移動(dòng)通訊來(lái)上網(wǎng) 圖4-10 WLAN接入 圖4-11 GPRS/CDMA接入 4.3.4 Internet4.3.4 Internet提供的服務(wù)提供的服務(wù)1WWW服務(wù)（1）工作原理WWW上的信息通過(guò)以超文本（Hypertext）為基礎(chǔ)的頁(yè)面來(lái)組織，在超文本中使用超鏈接（HyperLink）技術(shù)，可以從一個(gè)信息主題跳轉(zhuǎn)

15、到另一個(gè)信息主題。圖4-12 WWW服務(wù)原理 （2）統(tǒng)一資源定位器URLURL（Uniform Resource Locator）即“統(tǒng)一資源定位器”就是文檔在WWW上的“地址”，它可以用于標(biāo)識(shí)Internet或者與Internet相連的主機(jī)上的任何可用的數(shù)據(jù)對(duì)象。URL格式如下：協(xié)議類型：/:/文件名2電子郵件服務(wù) （1）工作原理圖4-13 電子郵件服務(wù)原理 （2）E-mail地址 發(fā)送和接收E-mail可以通過(guò)郵件服務(wù)提供商提供的Web頁(yè)面進(jìn)行，也可以通過(guò)郵件客戶端軟件實(shí)現(xiàn)，具體方法見(jiàn)第12章 3文件傳輸服務(wù)（1）客戶端/服務(wù)器模式圖4-14 文件下載和上傳 （2）P2P模式 P2P是peer-to-peer的縮寫，也稱為對(duì)等網(wǎng)絡(luò)或者對(duì)等聯(lián)網(wǎng)模式。 P2P本質(zhì)思想是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的傳輸內(nèi)容不再被保存在中心服務(wù)器中，每一節(jié)點(diǎn)都同時(shí)具有下載、上傳和信息追蹤這三方面的功能，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)利和義務(wù)都是大體對(duì)等的。 P2P文件傳輸