計算機科學(xué)導(dǎo)論第5章網(wǎng)絡(luò)計算課件

第5章網(wǎng)絡(luò)計算本章學(xué)習(xí)目標◆初步了解數(shù)據(jù)通信的方式、傳輸方式◆熟練掌握計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)◆掌握Internet和TCP/IP協(xié)議◆了解Web和瀏覽器◆了解網(wǎng)絡(luò)管理◆了解網(wǎng)絡(luò)安全機制◆了解網(wǎng)格計算5.1.1數(shù)據(jù)通信的基本概念信息(Information)是客觀事物的屬性和相互聯(lián)系特性的表現(xiàn)，它反映了客觀事物的存在形式和運動狀態(tài)。數(shù)據(jù)(Data)是信息的數(shù)字化形式或數(shù)字化的信息形式。數(shù)據(jù)通信是指在不同的計算機之間或終端之間，傳輸用二進制代碼0、1比特(bit)表示的字母、數(shù)字、符號等序列的過程。

模擬數(shù)據(jù)

數(shù)字數(shù)據(jù)

信道(Channel)是指發(fā)送設(shè)備和接收設(shè)備之間用于傳輸信號的介質(zhì)，也就是傳送信息的必經(jīng)之路。不同的通信信道有不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，一個信道每秒鐘傳輸比特數(shù)的能力稱為帶寬(Bandwidth)。

5.1.2數(shù)據(jù)通信方式一個通信系統(tǒng)至少由發(fā)送器(發(fā)送端)、傳輸介質(zhì)(信道)和接收器(接收端)三部分組成。1．串行通信和并行通信5.2計算機網(wǎng)絡(luò)

5.2.1計算機網(wǎng)絡(luò)的起源計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：聯(lián)機系統(tǒng)階段、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段、標準化網(wǎng)絡(luò)階段、網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)階段。1．聯(lián)機系統(tǒng)階段2.計算機網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)階段4.網(wǎng)絡(luò)互連與高速網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)互連和高速計算機網(wǎng)絡(luò)就成為第四代計算機網(wǎng)絡(luò)。5.2.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)就是利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散的、具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)連接起來，按照以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件(即網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議、信息交換方式和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NetworkOperatingSystem：NOS等)進行數(shù)據(jù)通信，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享和信息傳遞的系統(tǒng)。

5.2.3計算機網(wǎng)絡(luò)的主要部件資源子網(wǎng)由主機系統(tǒng)、終端、終端控制器、連網(wǎng)外設(shè)、各種軟件資源與信息資源組成。資源子網(wǎng)負責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。通信子網(wǎng)由通信控制處理機、通信線路與其他通信設(shè)備組成，負責(zé)完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。2．按網(wǎng)絡(luò)的功能劃分(1)電路交換(CircuitSwitching)(2)報文交換(3)分組交換(PacketSwitching)(4)混合交換(在一個數(shù)據(jù)網(wǎng)中同時采用電路交換和分組交換)5.2.6計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

3．網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是指一個網(wǎng)絡(luò)中各個節(jié)點之間互連的幾何構(gòu)形，即指各個節(jié)點之間的連接方式。(1)總線型網(wǎng)絡(luò)(BusNetwork)結(jié)構(gòu)(3)星型網(wǎng)絡(luò)(StarNetwork)結(jié)構(gòu)

(4)環(huán)型網(wǎng)絡(luò)(RingNetwork)結(jié)構(gòu)5.2.7計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)兩個實體要想實現(xiàn)通信，則必須使用相同的語言以及遵從雙方都能接受的規(guī)則，這些規(guī)則的集合稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議(NetworkProtocol)。

計算機網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)(architecture)是用層次結(jié)構(gòu)設(shè)計方法提出的計算機網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)及其協(xié)議的集合?；蛘撸怯嬎銠C網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成的各種功能的精確定義。5.2.8計算機網(wǎng)絡(luò)間的互連

計算機網(wǎng)絡(luò)之間的互連(Interconnection)是指網(wǎng)絡(luò)在物理上的連接，兩個網(wǎng)絡(luò)之間至少有一條在物理上連接的線路，它為兩個網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換提供了物資基礎(chǔ)和可能性，但并不能保證兩個網(wǎng)絡(luò)一定能夠進行數(shù)據(jù)交換，這要取決于兩個網(wǎng)絡(luò)的通信協(xié)議是不是相互兼容。1．中繼器(Repeater)2．網(wǎng)橋(Bridge)3．路由器(Router)4．網(wǎng)關(guān)(Gateway)

5.3.1Internet的起源Internet是全球性的、最具影響力的計算機互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，也是世界范圍的信息資源寶庫。目前，它已經(jīng)成為覆蓋全球的信息基礎(chǔ)設(shè)施之一。Internet的前身是ARPANET。TCP/IP協(xié)議為任何一臺計算機連入Internet提供了技術(shù)上的保障，任何人、任何實體都可以加入到Internet中。3．下一代的網(wǎng)際協(xié)議IPv6把原來IPv4地址增大到了128bit。IPv6沒有完全拋棄原來的IPv4，且允許與IPv4在若干年內(nèi)共存，它使用一系列固定格式的擴展首部取代了IPv4中可變長度的選項字段。IPv6對IP數(shù)據(jù)報協(xié)議單元的頭部進行了簡化，僅包含7個字段(IPv4有13個)。5.3.4Internet提供的主要服務(wù)

1．WWW服務(wù)(WorldWideWeb)

(1)超文本傳輸協(xié)議（HTTP，HyperTextTransferProtocol）(2)統(tǒng)一資源定位器（URL，UniformResourceLocator）2．域名系統(tǒng)由于IP地址很難記憶，為了使用和記憶方便，Internet還采用了域名管理系統(tǒng)，簡稱DNS(DomainNameSystem)。域名系統(tǒng)與IP地址的結(jié)構(gòu)一樣，也是采用層次結(jié)構(gòu)。任何一個連接在Internet上的主機或路由器，都有一個惟一的層次結(jié)構(gòu)的名字，即域名。域名的結(jié)構(gòu)由若干個分量組成，頂級域名放在最右面，各分量之間用“.”隔開：···.三級域名.二級域名.頂級域名。

3．電子郵件服務(wù)電子郵件服務(wù)基于客戶機/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。電子郵件包括郵件頭(mailhead)與郵件體(mailbody)兩部分。4．文件傳輸服務(wù)文件傳輸服務(wù)又稱為FTP服務(wù)，F(xiàn)TP應(yīng)用程序遵循TCP/IP協(xié)議組中的文件傳輸協(xié)議。FTP服務(wù)采用的是典型的客戶機/服務(wù)器工作模式。

大多數(shù)FTP服務(wù)都是匿名服務(wù)。目前，常用的FTP下載工具主要有Cute、Ace、WS-FTP等。5．遠程登錄服務(wù)遠程登錄服務(wù)又被稱為Telnet服務(wù)，是指用戶使用Telnet命令、使自己的計算機暫時成為遠程計算機的一個仿真終端的過程。遠程登錄服務(wù)采用的是典型的客戶機/服務(wù)器工作模式。5.3.5Intranet

Intranet的技術(shù)的特點有：(1)Intranet為用戶提供了友好統(tǒng)一的瀏覽器界面。(2)Intranet可以簡化用戶培訓(xùn)過程。(3)Intranet可以改善用戶的通信環(huán)境。(4)Intranet可以為企業(yè)實現(xiàn)無紙辦公創(chuàng)造條件。5.4網(wǎng)絡(luò)管理1．基本概念網(wǎng)絡(luò)管理簡稱為網(wǎng)管，主要是指對網(wǎng)絡(luò)硬件、網(wǎng)絡(luò)軟件和人力資源的使用、協(xié)調(diào)和綜合。2．網(wǎng)絡(luò)管理的目標(1)減少停機時間，改進響應(yīng)時間，提高設(shè)備利用率；(2)減少運行費用，提高效率；(3)減少/消滅網(wǎng)絡(luò)瓶頸；(4)適應(yīng)新技術(shù)(多媒體，多平臺)；(5)使網(wǎng)絡(luò)更容易使用；(6)安全。5.6.5防火墻技術(shù)1．防火墻的基本概念防火墻(Firewall)是由硬件(路由器、服務(wù)器等)和軟件構(gòu)成的系統(tǒng)，用來在兩個網(wǎng)絡(luò)之間實施接入控制策略，是一種屏障。3．防火墻的分類(1)網(wǎng)絡(luò)級防火墻網(wǎng)絡(luò)級防火墻主要用來防止整個網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)外來非法的入侵，有分組過濾(PacketFiltering)和授權(quán)服務(wù)器(AuthorizationSever)。

(2)應(yīng)用級防火墻應(yīng)用級防火墻是從應(yīng)用程序來進行接入控制，有應(yīng)用網(wǎng)關(guān)和代理服務(wù)器(ProxySever)。通過分組過濾路由器檢查過的報文，還要過一步接受應(yīng)用網(wǎng)關(guān)的檢查。5.7網(wǎng)格計算導(dǎo)論網(wǎng)格(Grid)是一個新出現(xiàn)的概念，代表了一種先進的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施，是繼Internet之后又一次重大的科技進步。網(wǎng)格計算(GridComputing)就是網(wǎng)格的問題求解，獨立的用戶組在高速網(wǎng)絡(luò)上動態(tài)地共享計算機資源，以滿足不斷變化的計算需求。網(wǎng)格計算系統(tǒng)一般由網(wǎng)格硬件、網(wǎng)格操作系統(tǒng)、網(wǎng)格界面、網(wǎng)格應(yīng)用4層基本結(jié)構(gòu)構(gòu)成，其最突出的特點是資源共享、協(xié)同工作和開放性標準。5.8本章小結(jié)自從有了Internet，人們就可以從網(wǎng)絡(luò)上獲取各種各樣的信