第7章 计算机网络基础

第7章计算机网络基础7.1 计算机网络概述一、计算机网络的产生与发展1、定义：计算机网络是将若个台具有独立功能的计算机通过通信设备及传输媒体互联起来，在通信软件的支持下，实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统。

计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。

2. 计算机网络的发展历程1）以数据通讯为主的第一代计算机网络严格来讲，是一种联机系统，只是计算机网络的雏形，我们一般称之为第一代计算机网络。

2）以资源共享为主的第二代计算机网络ARPA网的建成标志着计算机网络的发展进入了第二代，它也是Internet的前身。

第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络，3）体系结构标准化的第三代计算机网络1983年，该委员会提出的开放系统互连参考模型（OSI-RM）各层的协议被批准为国际标准，从此计算机网络的发展走上了标准化的道路，4）以Internet为核心的第四代计算机网络目前这阶段计算机网络发展特点呈现为：高速互连、智能与更广泛的应用3、发展趋势发展方向是IP技术+光网络。

通信网络、计算机网路和有线电视网讲通过IP三网合一IPv4:32位，约有40亿个地址。

IPv6128位，约有2128个地址。

二、计算机网络的组成从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。

计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。

从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网和资源子网两个子网。

三、计算机网络的功能数据通信 资源共享分布式处理 提高系统的可靠性四、计算机网络的分类根据网络的覆盖范围划分：局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN、国际互联网Internet。

按网络的拓扑结构划分：总线型网络、星形网络、环形网络、树状网络和混合型网络等。

按传输介质划分：有线网和无线网按网络的使用性质划分：公用网和专用网。

7.2 计算机网络的组成与拓扑结构计算机网络系统一般可分为网络硬件和网络软件。

网络硬件由主体设备、连接设备和传输介质三部分组成。

网络软件包括网络操作系统、网络协议和应用软件。

一网络硬件1. 网络的主体设备计算机网络中的主体设备称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器）和工作站（客户机）两类。

服务器是为网络提供共享资源的基本设备，在其上运行网络操作系统，是网络控制的核心。

2. 网络的连接设备网卡的作用①提供固定的网络地址。

②接收网线上传来的数据，并把数据转换为本机可识别和处理的格式，通过计算机总线传输给本机。

③把本机要向网上传输的数据按照一定的格式转换为网络设备可处理的数据形式，通过网线传送到网上。

集线器集线器是计算机网络中连接多台计算机或其他设备的连接设备集线器主要提供信号放大和中转的功能Hub上的端口彼此相互独立，不会因某一端口的故障影响其他用户。

集线器只包含物理层协议。

中继器中继器的作用是为了放大电信号，提供电流以驱动长距离电缆，增加信号的有效传输距离。

从本质上看可以认为是一个放大器，承担信号的放大和传送任务。

中继器属于物理层设备，用中继器可以连接两个局域网或延伸一个局域网，它连起来的仍是一个网络，与集线器处于同一协议层次。

网桥网桥是网络中的一种重要设备，它通过连接相互独立的网段从而扩大网络的最大传输距离。

网桥是一种工作在数据链路层的存储-转发设备。

路由器路由器属于网间连接设备，它能够在复杂的网络环境中完成数据包的传送工作。

它能够把数据包按照一条最优的路径发送至目的网络。

路由器工作在网络层，交换机交换机发展迅猛，基本取代了集线器和网桥，并增强了路由选择功能。

交换和路由的主要区别在于交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。

网关网关又称协议转换器，是软件和硬件的结合产品，主要用于连接不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连接。

网关工作在OSI模型的传输层或更高层，在所有网络互连设备中最为复杂，可用软件实现。

3. 网络的传输介质传输介质是网络中连接收发双方的物理通路，也是通信中实际传送信息的载体。

根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有线传输介质和无线传输介质。

网络传输介质1. 有线传输介质有线传输介质指用来传输电或光信号的导线或光纤。

是目前局域网中使用最多的介质。

有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤等。

2. 无线传输无线传输的主要形式有无线电频率通信、红外通信、微波通信和卫星通信等。

二、网络软件网络软件是一种在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。

根据软件的功能，计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类。

三、计算机网络的协议与体系结构1、网络协议数据交换、资源共享是计算机网络的最终目的。

严格遵守事先约定好的一整套通信规程，包括严格规定要交换的数据格式、控制信息的格式和控制功能以及通信过程中事件执行的顺序等。

这些通信规程我们称之为网络协议（Protocol）。

网络协议的三个要素（1）语法，即用户数据与控制信息的结构或格式。

（2）语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应。

（3）时序，是对事件实现顺序的详细说明。

2、协议分层的原因有以下几点：3、网络体系结构1977年，国际标准化组织提出了开放系统互连参考模型（OSI，Open System Interconnection）的概念，OSI参考模型OSI参考模型将网络的功能划分为7个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

由低到高TCP/IP参考模型TCP/IP协议现成为事实上的国际标准。

TCP/IP协议实际上是一组协议，是一个完整的体系结构。

OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较TCP/IP参考模型中没有数据链路层和物理层，只有网络与数据链路层的接口，可以使用各种现有的链路层、物理层协议。

TCP/IP模型的网际层（也称互联层）对应于OSI模型的网络层传输层对应于OSI模型的传输层应用层对应于OSI模型的应用层、表示层和会话层常用的应用层协议（1）超文本传输协议HTTP，用来传递制作的网页文件。

（2）文件传输协议FTP，用于实现互联网中交互式文件传输功能。

（3）电子邮件协议SMTP，用于实现互联网中电子邮件传送功能。

（4）网络终端协议TELNET，用于实现互联网中远程登录功能。

（5）域名服务DNS，用于实现网络设备名字到IP地址的映射服务。

（6）路由信息协议RIP，用于网络设备之间交换路由信息。

（7）简单网络管理协议SNMP，用来收集和交换网络管理信息。

（8）网络文件系统NFS，用于网络中不同主机间的文件共享。

四、计算机网络的拓扑结构网络中各个结点相互连接的方法和形式称为网络拓扑（topology）。

计算机网络有很多种拓扑结构，最常用的网络拓扑结构有：总线型拓扑、环形拓扑、星形拓扑、树形拓扑、网状拓扑以及混合型拓扑。

7.3 Internet基础一、 Internet的起源和发展1. Internet的起源（1）Internet的雏形形成阶段：1969年，美国国防部高级研究计划局（ARPA，Advanced Research Projects Agency）开始建立一个命名为ARPANET（军用网）的网络，人们普遍认为这就是Internet的雏形。

（2）Internet的发展阶段：(3) Internet的商业化阶段： 1995年，NSFNET停止运作，Internet已彻底商业化了。

2. Internet在中国的发展Internet在中国的发展可以粗略地划分为三个阶段：我国现有四大主干网络的基本情况。

1）公用计算机互联网（ChinaNet）ChinaNet是由原邮电部组织建设和管理的2）中国教育和科研计算机网（CERNet）中国教育和科研计算机网CERNet是1994年由国家计委、原国家教委批准立项，3）中国科学技术网（CSTNet）中国科技信息网（简称China STNet）是国家科学技术委员会联合全国各省、市的科技信息机构，4）国家公用经济信息通信网络（金桥网：ChinaGBN）3．Internet的发展趋势（1）规模更大（2）速度更快：（3）更安全：二、Internet的组成和常用专业术语1. Internet的组成1）物理网2）协议3）应用软件4）信息2. Internet的常用专业术语（1）ISP：服务提供商，主要为用户提供拨号上网、WWW浏览、FTP、收发E-mail、BBS、Telnet等各种服务。

（2）PPP协议：点对点协议，Modem与ISP 连接通信时所支持的协议。

（3）DNS：域名服务器，（4）博客：三、 Internet的IP地址及域名系统1. IP地址1）IP地址的概念在Internet上为每个计算机指定的唯一的32位地址称为IP地址，也称为网际地址。

IP地址具有固定、规范的格式，它由32位二进制数组成，分成4段，其中每8位构成一段，这样每段所能表示的十进制数的范围最大不超过255，段与段之间用“.”隔开。

为了便于识别和表达，IP地址以十进制形式表示，每8位为一组用一个十进制数表示。

IP地址常用A、B、C三类，它们均由网络号和主机号两部分组成，规定每一组都不能用全0和全1，通常全0表示网络本身的IP 地址，全1表示网络广播的IP地址。

A类IP地址 :用8位来标识网络号，24位标识主机号，最前面一位为“0”，这样A类IP地址所能表示的网络数范围为0～127，即1.x.y.z～126.x.y.z格式的IP地址都属于A类IP地址。

A类IP地址通常用于大型网络。

B类IP地址用16位来标识网络号，16位标识主机号，最前面两位为“10”。

网络号和主机号的数量大致相当，分别用两个8位来表示，第一个8位表示的数的范围为128～191。

B类IP地址适用于中等规模的网络C类IP地址用24位来标识网络号，8位标识主机号，最前面三位为“110”。

C类IP地址的第一个8位表示数的范围数为192～223。

C类IP地址一般适用于校园网等小型网络。

综上所述：从第一段的十进制数字即可分出IP地址的类别2）子网掩码子网掩码是用来判断任意两台计算机的IP 地址是否属于同一子网的根据。

正常情况下的子网掩码的地址为：网络位全为“1”，主机位全为“0”。

因此有：A类地址网络的子网掩码地址为：255.0.0.0。

B类地址网络的子网掩码地址为：255.255.0.0。

C类地址网络的子网掩码地址为：255.255.255.03）IPv62. Internet域名系统为了便于记忆，Internet在IP地址的基础上提供了一种面向用户的字符型主机命名机制，这就是域名系统DNS，它是一种更高级的地址形式。

2）Internet域名系统的规定表7-2和表7-33）中国互联网络的域名规定四、 Internet的接入方式1. PSTN方式PSTN（Published Switched Telephone Network，公用电话交换网2. ADSL方式ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）3. LAN方式如果用户是通过局域网（LAN）连接Internet，则不需要调制解调器和电话线路，而是需要一个网卡和网络连接线4. 无线方式无线接入技术主要有以下几种类型：蜂窝技术、数字无绳技术、点对点微波技术、卫星技术、蓝牙技术等。