第8章計算機網絡初步本章要點：計算機網絡的基本概念Internet基礎Internet服務8.1計算機網絡的基本概念1.早期的計算機網絡

--20世紀50年代初2.現代計算機網絡的萌芽和發展時期

--1969年ARPAnet3.計算機網絡標準化階段

--1977年開放互聯系統參考模型ISO/OSI4.局域網發展時期

--20世紀80年代5.Internet發展時期

--1986年美國國家科學基金會建立NSFnet8.1.1計算機網絡的形成和發展1989年11月我國第一個公用分組交換網CNPAC建成運行1990年10月，中國正式在DDNNIC（國際互連網絡信息中心的前身）注冊登記了我國的頂級域名cn

1994年中關村地區教育與科研示范網絡（NCFC）工程連入Internet的64KB國際專線開通，實現了與Internet的全功能連接8.1.2計算機網絡在我國的發展1.計算機網絡的定義計算機網絡是指利用通信線路和設備將分布在不同物理位置的許多自治計算機互連起來、并在網絡軟件系統的支持下實現資源共享和信息傳遞的系統。8.1.3計算機網絡的基本概念通信鏈路CCPCCPCCPCCPCCPCCP通信子網資源子網主機終端主機終端主機終端終端主機2.計算機網絡的拓撲結構①總線型：只有單一的通信線路(稱為總線)，所有站點直接連接到這條總線上。在總線型網絡中信息是按廣播式進行通信的。任何一個時刻只能有一個站點發送信息，其他結點均可接受信息。優點主要是結構簡單、布線容易、成本低廉、易于擴展并具有較高的可靠性等。缺點是總線的故障會導致網絡癱瘓網絡的拓撲結構是指網絡中通信線路和站點(終端結點或轉發結點)的幾何排列形式。8.1.3計算機網絡的基本概念②環型：各個站點通過通信線路連接成一個閉合的環。在單條環路的環型網絡中信息流向是單方向的。優點是結構簡單、傳輸延時確定。缺點是一個站點的故障會導致網絡癱瘓。2.計算機網絡的拓撲結構8.1.3計算機網絡的基本概念③星型：有一個惟一的轉接結點，各站點通過點到點的鏈路直接連接到轉接結點上。優點是結構簡單、易于實現和便于管理。缺點是轉接結點的故障會導致網絡癱瘓。2.計算機網絡的拓撲結構中心

處理機8.1.3計算機網絡的基本概念④樹型：結點按層次進行連接。信息交換主要在上下層結點之間。樹型網絡中除了葉子結點之外的所有非終端結點都是轉接結點。優點是組網靈活、易于擴展。缺點是對根結點的依賴性太大，相鄰或同層結點之間不能直接傳遞信息。2.計算機網絡的拓撲結構8.1.3計算機網絡的基本概念2.計算機網絡的拓撲結構

終端終端終端終端終端終端終端終端終端節點節點節點節點8.1.3計算機網絡的基本概念網狀拓撲結構是基本拓撲結構的組合

3.計算機網絡的分類網絡的分類方式很多:按照網絡的覆蓋范圍與規模分類，可以把網絡分為:局域網(LAN)城域網(MAN)廣域網(WAN)8.1.3計算機網絡的基本概念采用局域網，傳輸速率較高，誤碼率較低。組網方便，技術簡單。傳輸距離遠，傳輸速率較低，誤碼率較高。機制復雜。局域網在一定的地理范圍內將計算機、外設和通信設備互連在一起的網絡系統。廣域網

涉及的范圍較大，通常可以達到幾十公里、幾百公里，甚至更遠。8.1.3計算機網絡的基本概念4.計算機網絡的功能數據通信數據通信是計算機網絡最基本的功能。它用來快速傳送計算機與終端、計算機與計算機之間的各種信息。資源共享

“資源”指的是網絡中所有的軟件、硬件和數據資源。“共享”指的是網絡中的用戶都能夠部分或全部地享受這些資源。分布處理當某臺計算機負擔過重時，或該計算機正在處理某項工作時，網絡可將新任務轉交給空閑的計算機來完成，均衡各計算機的負載，提高處理問題的實時性。8.1.3計算機網絡的基本概念計算機網絡由硬件和軟件兩部分組成網絡硬件包括計算機、通信線路和通信設備等負責數據處理和數據轉發網絡軟件分為網絡協議、網絡操作系統和網絡應用軟件控制數據通信和各種應用8.1.4計算機網絡的組成1．網絡中的計算機設備根據計算機在網絡中的作用可將計算機分為服務器和工作站服務器是一種功能強大的高檔計算機，構成與普通計算機基本相似，是計算機網絡系統的核心設備，主要負責網絡資源管理和用戶服務在計算機網絡中針對不同的網絡應用設置不同的服務器，如遠程訪問服務器、打印服務器、文件服務器、域名服務器和數據庫服務器等。工作站是具有獨立處理能力的計算機，即可以單獨使用，也可以聯網工作。8.1.4計算機網絡的組成雙絞線同軸電纜光纖衛星通信微波8.1.4計算機網絡的組成2.網絡傳輸介質（1）網卡網卡（NIC，NetworkInterfaceCard）：網絡接口卡（簡稱網卡）又稱為網絡適配器（NIA，NetworkInterfaceAdapter），是計算機局域網中最重要的連接設備之一。網卡的作用是將計算機與通信設施相連接，將計算機的數字信號與通信線路能夠傳送的電子信號互相轉換RJ-45口BNC接口8.1.4計算機網絡的組成3．網絡連接設備

（2）調制解調器（Modem，俗稱“貓”） 調制解調器是一種信號轉換裝置，它將計算機與公用電話線相連接，使得計算機用戶能夠通過撥號的方式利用公用電話網訪問計算機網絡系統。

8.1.4計算機網絡的組成3．網絡連接設備

（3）集線器（Hub） 集線器具有多個端口，可連接多臺計算機。 集線器主要提供信號放大和中轉的功能，不具備自動尋址能力和交換作用。

（4）交換機 稱為交換式集線器，在網絡傳輸過程中可以對數據進行同步、放大和整形。8.1.4計算機網絡的組成3．網絡連接設備

路由器可連接多個網絡或網段。用路由器連接起來的若干個網絡，它們仍是各自獨立的。要想從一個網絡訪問用路由器連接起來的另一個網絡中的站點，必須指定該站點的邏輯地址（IP地址）。

（5）路由器（不同類型的多個網絡之間的連接）不同網絡之間數據格式轉換和轉發維護和更新路由表尋找一條最佳傳輸路徑網絡控制和管理路由器功能8.1.4計算機網絡的組成3．網絡連接設備

LAN1PC機WANLAN2R1R2用路由器連接兩個LAN8.1.4計算機網絡的組成4.網絡軟件網絡操作系統網絡應用軟件網絡協議(Protocol)是指在網絡中的結點在進行數據交換時應滿足的一些規則、約定與標準。一個網絡協議由以下三要素組成：語法：用戶數據與控制信息的結構和格式；語義：需要發出何種控制信息，以及完成的動作與做出的響應；時序：對事件實現順序的詳細說明。8.1.4計算機網絡的組成網絡協議例:甲乙兩個人通電話語法：電話號碼；語義：通話內容；時序：甲先撥電話，響鈴乙接聽電話通話掛斷8.1.4計算機網絡的組成4．網絡軟件

性能指標從不同的方面來衡量計算機網絡的性能，常用的性能指標有：速率、帶寬、吞吐量、時延、往返時間RTT、利用率等。1.速率比特（bit）是計算機中數據量的基本單位網絡技術中的速率是指連接在計算機網絡上的主機在數字信道上傳送數據的速率，它也稱為比特率（bitrate）

8.1.4計算機網絡的組成5．網絡的性能指標

2.Bandwidth

帶寬在計算機網絡中，帶寬用來表示網絡的通信線路所能傳送數據的能力，因此網絡帶寬表示在單位時間內從網絡中的某一點到另一點所能通過的“最高數據率”。帶寬的單位是“比特每秒”，記為b/s。在這種單位的前面也常常加上千（K）、兆（M）、吉（G）或太（T）這樣的倍數。8.1.4計算機網絡的組成5．網絡的性能指標

網絡和網絡可以通過路由器互聯起來，這樣就構成了一個覆蓋范圍更大的網絡，即互聯網。互聯網是“網絡的網絡”（networkofnetwork）。因特網（Internet）是世界上最大的互聯網絡

8.2Internet基礎8.2.1什么是Internet計算機網絡必須完成：要發送數據的計算機必須將數據通信的通路激活（activate）。“激活”是指發出相應的指令，保證要傳送的數據能在線路上正確發送和接收。網絡要知道如何識別接收數據的計算機。發送數據的計算機必須了解接收方的計算機是否開機，是否聯網。發送數據的計算機必須知道接收方計算機是否已準備好接收文件、存儲文件。若文件格式不兼容，則需完成格式轉換的工作。對各種差錯和意外，如數據傳送錯誤、重復或丟失等應有可靠的保證措施。8.2.2TCP/IP參考模型1．計算機網絡體系結構

為了使不同體系結構的計算機網絡都能互連，國際標準化組織（ISO，InternationalOrganizationforStandardization）于1979年年底公布了著名的開放系統互連七層參考模型（OSI/RM，ReferenceModelofOpenSystemInterconnection）簡稱OSI。開放系統互連七層參考模型（OSI）

8.2.2TCP/IP參考模型1．計算機網絡體系結構

應用層傳輸層互連網層網絡接口層TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是Internet最基本的協議、Internet國際互聯網絡的基礎。

8.2.2TCP/IP參考模型2．TCP/IP參考模型

網絡接口層(Networkinterfacelayer)是TCP/IP模型的最低層，完成與物理網絡的對接。互聯網層(Internetlayer)保證計算機間報文的傳送傳輸層(Transportlayer)完成用戶進程之間的數據通信應用層(Applicationlayer)：

TCP/IP網絡服務8.2.2TCP/IP參考模型2．TCP/IP參考模型

TELNETFTPSMTPWWWTCPUDPIP以太網FDDIX.25ATM應用層傳輸層互連網層網絡接口層圖TCP/IP模型各層使用的協議8.2.2TCP/IP參考模型2．TCP/IP參考模型

傳輸層(Transportlayer)

在源結點和目的結點的兩個進程實體之間提供可靠的端到端的數據傳輸。TCP/IP模型提供兩個傳輸層協議：傳輸控制協議TCP，TCP協議是一個可靠的面向連接的傳輸層協議，它將某結點的數據以字節流形式無差錯投遞到互聯網的任何一臺機器上。用戶數據報協議UDP是一個不可靠的、無連接的傳輸層協議，UDP協議將可靠性問題交給應用程序解決。8.2.2TCP/IP參考模型2．TCP/IP參考模型

Internet中主機的每一個連接都必須有授權單位分配的全球都能接收和識別的唯一標識，即IP地址一個IP地址由32位二進制數組成。一個采用二進制形式的IP地址是“00001010000000000000000000000001”，

每個IP地址被分成四組，每組8位。每組數字的大小范圍為十進制的0-255。采用點分十進制的標記方法，即將每組用十進制數表示數值，以圓點“.”分隔。8.2.3Internet地址1．IP地址

IP格式nnn.nnn.nnn.nnn4組，取值0～25539IP地址8.2.3Internet地址1．IP地址

從概念上來說，每個IP地址包含網絡號和主機號兩部分。網絡號用于識別一個邏輯網絡，而主機號用于識別邏輯網絡中一臺主機的一個連接。IP地址中網絡部分分為A、B、C、D和E五類8.2.3Internet地址1．IP地址

A類：第一位為0，網絡地址7位，主機地址24位B類：前兩位為10，網絡地址14位，主機地址16位C類：前三位為110，網絡地址21位，主機地址8位D類：前四位為1110，-55不用來標識網絡，一般用于廣播通信E類：前五位為11110，-55暫時保留不用。8.2.3Internet地址1．IP地址

判斷要訪問的計算機與本地計算機是否屬于同一子網。同一子網內的IP地址具有相同的網絡號。子網掩碼是一個與IP地址表示方法相同的32位二進制數，網絡號和子網號部分都用1表示，主機號用0表示子網掩碼和IP地址進行二進制“與”運算，結果相同說明同屬于一個子網例：c類IP地址的子網掩碼為：8.2.3Internet地址2．子網掩碼

同做“與”的運算11010011.01000000.11000000.0000000111111111.11111111.11111111.0000000011010011.01000000.11000000.00000000目前在Internet上使用的IP協議是1978年確立的，稱為IPv4，盡管在理論上約有43億（223）個IP地址，實際上考慮各種因素后只有一半地址可用。IPv4已經暴露出許多問題，其中最重要的問題是IP地址資源的短缺，因此Internet工程部又提出了新的IP協議版本IPv6。IPv6使用的地址空間為128位，可以徹底解決IP地址不足等問題。在我國，IPv6已經正式開始使用。8.2.3Internet地址3．IPV6

域名是用來表示IP地址的一串有意義的字符序列一般格式為：主機名.單位名.機構名.頂級域名國家域領域域名機構域主機名8.2.3Internet地址4．域名系統

域名解析把域名指向網站空間IP,讓人們通過注冊的域名可以方便地訪問到網站一種服務服務由DNS服務器完成例：958.2.3Internet地址4．域名系統

表8.3常見的頂級域名域名組織類型ARPA預留查詢域(特殊的Internet功能)COM商業EDU教育GOV政府部門ORG非商業組織(比如非盈利機構)NET網絡(比如ISP)INT國際協同組織MIL美國軍隊組織8.2.3Internet地址4．域名系統

互聯網業務提供商（ISP：InternetServiceProvider）是互聯網服務提供商，向廣大用戶綜合提供互聯網接入業務、信息業務和增值業務的電信運營商。互聯網內容提供商（ICP：I