第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算

大學(xué)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算昆明理工大學(xué).計(jì)算中心2第5章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)計(jì)算OUTLINE5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述 5.2網(wǎng)絡(luò)模型與協(xié)議 5.3計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)5.4因特網(wǎng)5.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化生存5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述3網(wǎng)絡(luò)：20世紀(jì)人類的一項(xiàng)偉大發(fā)明。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是通信技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)融合的產(chǎn)物。5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述源起4ClaudeShannon1916—2001

C=Blog2(1＋S/N)Shannon定理－現(xiàn)代通信原理的基石1948年,Shannon創(chuàng)立了信息論。5.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)功能1.數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能2.資源共享

資源共享是建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的最初目的3.分布式處理

集中式處理代價(jià)高昂、分散式處理統(tǒng)一控制難度大、分布式處理解決了上述的問(wèn)題4.提高系統(tǒng)的可靠性和可用性

多機(jī)備援、鏈路備份……55.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類覆蓋范圍（PAN、LAN、MAN、WAN..）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（Star、Bus、Tree、Ring..）傳輸媒介（雙絞線、同軸電纜、光纖…）帶寬（基帶網(wǎng)絡(luò)、寬帶網(wǎng)絡(luò)）通信協(xié)議（TCP/IP、X.25、ATM..）……Readonyourown5.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按照覆蓋范圍分類7PersonalAreaNetwork(PAN個(gè)域網(wǎng))

連接個(gè)人電子設(shè)備的短距離網(wǎng)絡(luò)LocalAreaNetwork(LAN局域網(wǎng))

1m～2km支持介質(zhì)多，傳輸快，網(wǎng)卡完成通信處理MetropolitanAreaNetwork(MAN城域網(wǎng))

2km～幾十公里，DQDB通信標(biāo)準(zhǔn)WideAreaNetwork(WAN廣域網(wǎng))

幾十公里～遍布全球，由若干小型網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)而成，

主要用于遠(yuǎn)程通信。個(gè)域網(wǎng)（補(bǔ)充）PersonalAreaNetwork(PAN)在人的個(gè)體范圍內(nèi)，通過(guò)個(gè)人信息化設(shè)備之間的無(wú)線連接實(shí)現(xiàn)信息交換與通信的網(wǎng)絡(luò).多數(shù)這樣的設(shè)備都支持藍(lán)牙技術(shù)（Bluetoothtechnology）。95.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（physicaltopology）：聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在物理布局上的方式。Star星型Ring環(huán)型Bus總線型Mesh網(wǎng)狀Tree樹狀5.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)雙絞線twisted-paircables利用RJ-45頭進(jìn)行連接5.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)同軸電纜coaxialcable有線電視信號(hào)線利用BNC頭或T型頭連接5.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)光纖

Fiber-opticcable，由直徑

大約為0.1mm的細(xì)玻璃絲構(gòu)成。

光導(dǎo)纖維遠(yuǎn)距離通訊原理的發(fā)

現(xiàn)與計(jì)算由高錕完成。光纖通信能力發(fā)展迅速，2013年，光纖傳輸數(shù)據(jù)速度記錄已經(jīng)達(dá)到73.7Tbps。無(wú)線傳輸介質(zhì)紅外信號(hào)微波無(wú)線電波通訊衛(wèi)星5.1.3網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)5.2網(wǎng)絡(luò)模型與協(xié)議開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）14應(yīng)用層Application表示層Presentation會(huì)話層session傳輸層transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡(luò)層Network7654321處理網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用數(shù)據(jù)表示主機(jī)間通信端到端的連接尋址和最短路徑介質(zhì)訪問(wèn)（接入）二進(jìn)制傳輸OSI參考模型圖5.2.2網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)協(xié)議：為網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定與標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議至少包括三要素:語(yǔ)義用來(lái)說(shuō)明比特流每一部分的意義。發(fā)出何種控制信息，完成何種動(dòng)作。語(yǔ)法用來(lái)規(guī)定信息格式；數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號(hào)電平等。時(shí)序定義了通信事件的實(shí)現(xiàn)順序。比如通信雙方的應(yīng)答關(guān)系。165.3計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)17局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)

產(chǎn)生于20世紀(jì)70年代。90年代以后，局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到

交換技術(shù)的嶄新階段。局域網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生以來(lái)發(fā)展

最快的一種網(wǎng)絡(luò)。LAN主要特點(diǎn)體現(xiàn)為：覆蓋范圍小，用戶集中；數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低；可以使用多種連接介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)易于搭建。5.3.2局域網(wǎng)硬件181.服務(wù)器在局域網(wǎng)中根據(jù)作用不同，分為：

文件服務(wù)器、應(yīng)用程序服務(wù)器、

數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器等。用于網(wǎng)絡(luò)管理

運(yùn)行應(yīng)用程序、處理各網(wǎng)絡(luò)工作

站的信息請(qǐng)求等。2.工作站工作站是指連接到局域網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)。類似于術(shù)語(yǔ)“結(jié)點(diǎn)”和“客戶機(jī)”。在“客戶機(jī)/服務(wù)器”模式中，客戶機(jī)工作站是用戶和后端服務(wù)器進(jìn)行交互的前端系統(tǒng)。5.3.2局域網(wǎng)硬件3.網(wǎng)卡網(wǎng)卡也稱網(wǎng)絡(luò)適配器、網(wǎng)絡(luò)接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），是典型的局域網(wǎng)設(shè)備，用于實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)電纜之間的物理連接。網(wǎng)卡主要功能：（1）讀入由其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)包將其變成客戶機(jī)或服務(wù)器可以識(shí)別的數(shù)據(jù)；（2）將PC設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，打包后輸送到其它網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中。195.3.2局域網(wǎng)硬件4.中繼器連接兩個(gè)同類型的局域網(wǎng)或者延伸一個(gè)局域網(wǎng)。5.集線器（HUB）局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備，

位于星型網(wǎng)絡(luò)的

中心，提供多端

口信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)。思考：交換機(jī)是功能與集線器類似的設(shè)備，請(qǐng)查閱資料，了解交換機(jī)與集線器有何區(qū)別？205.3.2局域網(wǎng)硬件6.網(wǎng)橋連接同種類型但是不同網(wǎng)段的局域網(wǎng)。7.路由器路由器可以連接兩種類型不同的網(wǎng)絡(luò)，該設(shè)備即支持局域網(wǎng)應(yīng)用，也支持廣域網(wǎng)應(yīng)用。路由器的功能主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)互連、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)管理方面。215.3.2局域網(wǎng)硬件8.調(diào)制解調(diào)器（Modem）Modem:調(diào)制（modulates）解調(diào)（demodulates）器，進(jìn)行信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換。22你的“貓”在哪里？5.3.3無(wú)線局域網(wǎng)無(wú)線局域網(wǎng)（WLAN）已經(jīng)成為局域網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢(shì)。眾多的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)遍布在我們周圍。無(wú)線局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)所用的無(wú)線信號(hào)

主要有無(wú)線電信號(hào)、微波信號(hào)、紅外

信號(hào)等。優(yōu)點(diǎn)：移動(dòng)性好、易布控、受電纜電涌

等風(fēng)險(xiǎn)小缺點(diǎn)：易受近頻信號(hào)干擾、覆蓋范圍受諸多外部因素影響、相對(duì)有線網(wǎng)易受侵襲。235.3.3無(wú)線局域網(wǎng)主流的無(wú)線網(wǎng)技術(shù)藍(lán)牙無(wú)線USB60GHz無(wú)線技術(shù)Wi-FiWiMAXZigbee245.3.3無(wú)線局域網(wǎng)利用無(wú)線路由組建Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)1.安裝路由器與計(jì)算機(jī)相連2.配置路由器及網(wǎng)絡(luò)參數(shù)3.配置無(wú)線參數(shù)4.配置DHCP255.3.3無(wú)線局域網(wǎng)藍(lán)牙（Bluetooth）藍(lán)牙技術(shù)運(yùn)用802.15協(xié)議，在2.4GHz

波段運(yùn)行，該波段是一種無(wú)需申請(qǐng)?jiān)S可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(xué)(ISM)無(wú)線電波段。藍(lán)牙技術(shù)在今天有著豐富的應(yīng)用，藍(lán)牙耳機(jī)、車載免提藍(lán)牙、藍(lán)牙鍵盤、藍(lán)牙鼠標(biāo)等為家居、辦公及旅行通訊帶來(lái)很大的便利。26汽車藍(lán)牙5.4因特網(wǎng)27Sputnik——因特網(wǎng)誕生的催化劑前蘇聯(lián)1957年10月4日發(fā)射了地球的第一顆人造衛(wèi)星——史潑尼克1號(hào)。作為回應(yīng),1958年美國(guó)成立了NASA和ARPA機(jī)構(gòu)，ARPA網(wǎng)就是ARPA的一項(xiàng)重要的項(xiàng)目。1957年11月3日，前蘇聯(lián)又成功地發(fā)射了另一顆搭載了一條狗的史潑尼克2號(hào)衛(wèi)星進(jìn)入繞地軌道。注：史潑尼克2號(hào)上攜帶的狗名為萊卡(Laika)。

5.4因特網(wǎng)28ARPANET——?jiǎng)?chuàng)世紀(jì)5.4因特網(wǎng)29沉舟側(cè)畔千帆過(guò)——網(wǎng)絡(luò)40年5.4因特網(wǎng)因特網(wǎng)的核心特征1．因特網(wǎng)是一個(gè)基于TCP/IP

協(xié)議族的網(wǎng)絡(luò)；2．因特網(wǎng)擁有規(guī)模龐大的用

戶集團(tuán)，用戶既是網(wǎng)絡(luò)資

源的使用者，也是網(wǎng)絡(luò)發(fā)

展的建設(shè)者；3．因特網(wǎng)是所有可被訪問(wèn)和利用的信息資源的集合。305.4.2因特網(wǎng)架構(gòu)第一層：全球性因特網(wǎng)網(wǎng)骨干網(wǎng)（NSP）第二層：全國(guó)性的骨干網(wǎng)，我國(guó)主要骨

干網(wǎng)絡(luò)有中國(guó)電信（CHINANET）、

中國(guó)科技網(wǎng)（CSTNET）、中國(guó)教育和

科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERNET)、中國(guó)國(guó)際經(jīng)

濟(jì)貿(mào)易互聯(lián)網(wǎng)(CIETNET)等第三層：地區(qū)性的ISP，指在某一地區(qū)

范圍內(nèi)，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)點(diǎn)提供服務(wù)

的ISP；第四層：眾多為個(gè)人或中、小型企業(yè)提供INTERNET服務(wù)的ISP；第五層：最終用戶。315.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)TCP/IP協(xié)議的特點(diǎn)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)具有開放性，其獨(dú)立于特定的計(jì)算機(jī)硬件及操作系統(tǒng)，可以免費(fèi)使用。統(tǒng)一分配網(wǎng)絡(luò)地址，使得整個(gè)TCP/IP設(shè)備在網(wǎng)中都具有唯一的IP地址。實(shí)現(xiàn)了高層協(xié)議的標(biāo)準(zhǔn)化，能為用戶提供多種可靠的服務(wù)。33TCP/IP的核心思想把千差萬(wàn)別的的物理網(wǎng)絡(luò)，建立成一個(gè)虛擬的“邏輯網(wǎng)絡(luò)”，屏蔽或隔離所有物理網(wǎng)絡(luò)的硬件差異。5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)TCP/IP的譬喻34cc:mailFrom:44To:6IP數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)Internet的世界語(yǔ)—TCP/IP協(xié)議35協(xié)議名英文全稱功能HTTPHyperTextTransportProtocol超文本傳輸協(xié)議，用于在Internet上傳輸超文本文件FTPFileTransferProtocol文件傳輸協(xié)議，允許用戶將遠(yuǎn)程的文件拷貝到本地SMTPSimpleMailTransferProtocol簡(jiǎn)單郵政傳輸協(xié)議，用于發(fā)送電子郵件POPPostOfficeProtocol郵局協(xié)議，用于接受郵件TELNETTelecommunicationnetwork遠(yuǎn)程登錄協(xié)議，允許用戶在本地登錄及操縱遠(yuǎn)程主機(jī)VoIPVoiceoverInternetProtocol因特網(wǎng)語(yǔ)音傳輸協(xié)議，在因特網(wǎng)上傳輸語(yǔ)音會(huì)話BitTorrentBitTorrent比特洪流，由分散的客戶端進(jìn)行文件的傳輸5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)IP地址36D:\>ipconfigWindowsIPConfigurationEthernetadapter本地連接:Connection-specificDNSSuffix.:IPAddress............:8SubnetMask...........:DefaultGateway.........:3IP地址具有以下重要的功能和意義：惟一的Internet網(wǎng)上通信地址全球認(rèn)可的通用地址格式5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)37IPV4地址的書寫形式點(diǎn)分十進(jìn)制寫法,例如01分成四段每段不能超過(guò)255每個(gè)地址需要32bits(每段是8bits)5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)38解決IPV4地址不足的途徑子網(wǎng)劃分動(dòng)態(tài)IP地址的采用IPV65.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)域名記住IP地址很不方便。Internet在1985年開始采用域名管理系統(tǒng)DNS（DomainNameSystem），域名用英文或中文等文字書寫，比IP地址容易記憶。395.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)域名常識(shí)頂級(jí)行業(yè)域名:com商業(yè)edu教育int國(guó)際組織的域名net網(wǎng)絡(luò)組織org非政府組織gov政府頂級(jí)地理域名:cn中國(guó)大陸tw中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)

405.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)因特網(wǎng)常見的接入形式41ADSLPSTN(普通撥號(hào))ISDN綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)DDN有線網(wǎng)絡(luò)Cable-modem衛(wèi)星通信VSAT圖10-32VAST接入技術(shù)原理接收天線5.4.3因特網(wǎng)基礎(chǔ)概念及接入技術(shù)ISP選擇參考依據(jù)(網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商的標(biāo)準(zhǔn))1、地理覆蓋范圍2、網(wǎng)絡(luò)出口帶寬3、接入速率4、資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)5、信譽(yù)及服務(wù)425.4.4因特網(wǎng)基本應(yīng)用1.Web服務(wù)43WEB之父與其創(chuàng)作的世界上第一個(gè)網(wǎng)站5.4.4因特網(wǎng)基本應(yīng)用44Email服務(wù)FTP服務(wù)Internet的迷人之處在于它擁有的眾多服務(wù)。在Internet上，還可以做什么？5.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化生存網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化生活打破了傳統(tǒng)社會(huì)的時(shí)空界限，促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)及社會(huì)生活方式全球化的進(jìn)程。在擁有發(fā)達(dá)科技和新興經(jīng)濟(jì)的國(guó)家里，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)字化生存方式的依賴將是深遠(yuǎn)而持久的。45網(wǎng)絡(luò)時(shí)代特征空前的信息容納能力高速的信息傳遞能力有力的信息組織與檢索能力普遍的可連接性(時(shí)間,地點(diǎn),設(shè)備)5.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)字生存5.5.1網(wǎng)絡(luò)即時(shí)通信即時(shí)通信的功能集成了電子郵件、博客、音樂(lè)、電視、游戲和搜索等多種功能。即時(shí)通信已經(jīng)從單純的通信工具發(fā)展成集交流、資訊、娛樂(lè)、搜索、電子商務(wù)、辦公協(xié)作和企業(yè)客戶服務(wù)等為一體的綜合化信息平臺(tái)。截至2013年12月底，

我國(guó)即時(shí)通信用戶

規(guī)模為5.32億人，

成為中國(guó)網(wǎng)民的第

二大互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。465.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)字生存5.5.2搜索引擎·關(guān)鍵詞選擇·簡(jiǎn)明描述問(wèn)題·用好限定·用好忽略·用好布爾運(yùn)算·善用幫助性搜索·掌握專題搜索475.5網(wǎng)絡(luò)數(shù)字生存5.5.3