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计算机基础第七章第七章网络基础知识网络基础知识计算机基础计算机网络入门计算机网络入门1、什么是计算机网络？、什么是计算机网络？计算机网络就是相互连接的独立的计算机的集合，是计计算算机机技技术术和和通通信信技技术术广泛应用和高度发展的产物。定义：为了实现计算机之间的通信交往，资源共享和协同工作，采用通信手段，将地理分散的，各自具备自主功能的一组计算机有机的联系起来，并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统。计算机基础Internet的基本功能Internet的应用非常广泛而且发展迅速。它的最基本的功能有3个：电子邮件（E-mail）、远程登录（Telnet）和文件传输。(1)电子邮件是Internet上使用得最广泛的一种服务，是Internet最重要、最基本的应用。(2)远程登录是Internet上较早提供的服务。(3)文件传输协议FTP（FileTransferProtocol）是Internet传输的服务之一。计算机基础三网合一电信网络（电话网）有线电视网络计算机网络（发展最快，核心）internet及Internet区别小写：通用名称，泛指网络大写：专有名词，因特网，是全球范围的互联网，适用tcp/ip协议，前身是美国的阿帕网（arpanet）计算机基础2、网络的划分、网络的划分根据应用范围划分，网络分为：根据应用范围划分，网络分为：局域网、城域网、广域网、互联网局域网、城域网、广域网、互联网计算机基础 Local Local Area Area NetworkNetwork 技术的出现，扩展了个人计算机的能力，局域网是将小区域内计算机及各种通信设备通过高速通信线路互连在一起的通信网络，属于企业或单位自行组建的网络。局域网局域网LANLAN计算机基础局域网的范围是有限的，不能满足某些大型跨地区的计算机通信和数据共享的需要。因此，需要把位于更大地理范围的计算机系统连接起来形成一个规模更大的网络，这就是城域网或广域网。城域网的作用范围从几十公里到上百公里，是在一个城市或某个地区间建立起来的网络系统，广域网又叫远程网，一般是通过某类电信公司所支持的链接电路连接起来的网络。这些电路常有租用线路和交换线路两种类型。广域网可作为公共通信网，它包括电话网、分组数据交换网、卫星网等大型的地理范围可达几十公里到几万公里的网络系统，如国家间或洲际间建立的网络均属于广域网。城域网城域网MAN MAN 和和 广域网广域网WANWAN计算机基础根据信息交换方式分类1.电路交换网：如电话网2.报文交换网：如点报网3.分组交换网：如X.25网4.混合交换网：同事采用电路和分组的网络如帧中继网5.信元交换网：如ATM网计算机基础按网络的适用范围分类公用网专用网计算机基础3、网络的拓扑结构、网络的拓扑结构 网网络络的的拓拓扑扑结结构构是是指指网网络络中中计计算算机机和和其其他他硬硬件件的的物物理理布布局局，最最基基本本的的网网络络拓拓扑扑结构有以下几种：结构有以下几种：（1）总线型拓扑结构总线型拓扑结构 （2）星型拓扑结构星型拓扑结构 （3）环型拓扑结构环型拓扑结构 （4）树型拓扑结构树型拓扑结构 （5）网状型拓扑结构网状型拓扑结构计算机基础 T型电缆分接头型电缆分接头 终结器终结器 优优点点：该结构简单、灵活；其结点设备的增加和拆除方便；网络响应速度快、成本低、共享资源能力强。可用中继器扩展总线网络，中继器能放大信号，使信号在更长距离内传输。缺点：网络的故障诊断和隔离较困难，任何故障都会造成整个网络运行不正常，网络负载过重时会降低网络的传输速度。总线型结构总线型结构总线拓扑结构总线拓扑结构：该网络结构通常采用一条长电缆（总线或主干）作传输媒介，通过T型电缆分接头将许多短电缆（分支）直接连接到总线上计算机基础该结构采用一中心设备为主结点与各从结点连接组成。其中心设备叫集线器集线器或交换机交换机或多口中继器多口中继器。优点：再配置容易，故障排除方便，网络易于扩展和维护。且HUB可再进行级联.缺点：要求中央节点的可靠性高，需要电缆数量多，媒介的安装较困难。中心设备HUB星形拓扑结构计算机基础 它是一个点到点首尾相连点到点首尾相连的闭合环路。环路中的信息是顺着某个方向从一台设备传到另一台设备（每台设备均包括有接受器和发送器，信号在每台设备中都能被重复或放大），当某个结点的地址与信息流的目的地址相吻合时，信息便被该接结点接收。网络结构如下图所示:优点：电缆故障易予排除，回路有很高的容错能力。缺点：安装和再配置较总线拓扑结构难；传输线路上的任何故障都会导致网络完全瘫痪。环形拓扑结构环形拓扑结构计算机基础任何两个用户都不能形成回路，每条通信线路都必须支持双向传输。在树型结构中，有一个根结点，根结点下是枝结点和叶结点，组成特点类似于星型结构的级联，网络结构如下图所示:优点：容易添加新的分支和结点；一个结点或线路故障，不影响整个系统，该结点会从整个系统中隔离出来。缺点：对根结点依赖较大。若根结点故障，则全网络瘫。树型拓扑结构树型拓扑结构HUBHUB计算机基础 这种结构又叫分分布布式式结结构构，任一结点都至少有两条线路与其他结点相连。如果某一结点或线路发生故障，也不会影响整个网络的正常工作。网络结构如下图 所示:优点：故障的排除和故障点的隔离较容易，可靠性高，容错能力较强。缺点：随着网络中设备数量的增加，安装和再配置特别困难。网状拓扑结构网状拓扑结构计算机基础4.4.网络的功能：网络的功能：1 1、信信息息交交换换：计计算算机机之之间间和和计计算算机机用用户户之之间间的的相相互通信交往。互通信交往。2 2、资资源源共共享享：包包含含计计算算机机硬硬件件资资源源，软软件件资资源源和和数据与信息资源共享。数据与信息资源共享。计计算算机机之之间间要要实实现现信信息息交交换换和和资资源源共共享享就就必必须须要要遵遵守一定的协议，如守一定的协议，如TCP/IPTCP/IP协议协议计算机基础计算机网络的工作模式1对等式网络（p2p）方式计算机地位平等，没有从属关系，也没有服务器和客户机，资源分散在每台计算机上，因此，每台计算机可以做服务器也可以做客户机，自己管理资源，满足一般数据传输的需要，小型单位在计算机数量较少时可以选择，对等网机构计算机基础2客户机/服务器（c/s模式）服务器为客户机提供服务，还可以认证用户和密码，确保授权用户访问网络资源。如，多媒体教学系统，ERP系统3.专用服务器结构有明确的服务分工，跟C/S模式差不多，由若干工作站与一台或者多台专门的服务器，通过通信线路连接，共享存储设备。如，文件打印服务，WEB，邮件，DNS计算机基础 传输介质把网络中的各种设备互连在一起，是数据在网络上传输的通路。网络的常用传输介质可分为有线介质和无线介质。有线介质有同轴电缆、双绞线、光缆等；无线介质时利用无线电波在自由空间的传播，实现多种通信，主要有微波通信、卫星通信等。5、网络的传输介质、网络的传输介质计算机基础开放式系统互连开放式系统互连参考模型参考模型OSIOSI 目的：目的：为了规范异种网络和不同机型的互连，由国际标准化组织（ISO）和国际电信联盟（ITU-T）联合开发了网络的体系结构标准开放式系统互连(Open Systems Interconnection 缩写为OSI 参考模型。OSI 模型将网络划分为功能上相对独立的七个层：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层及物理层。其主要作用是帮助用户理解所开发的功能和通信软件的流程，并且明确了在每一层通信中所用到的规则即协议。6 6、网络模型、网络模型计算机基础网络协议构成要素语法:用户数据域控制信息的结构与格式语义：需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应时序：对事件实现的顺序的详细说明计算机基础网络体系结构计算机网络的各层协议的集合网络协议层次式的好处1.各层之间独立2.灵活性好3.结构上课分割开来4.易于实现和维护5.能促进标准化工作计算机基础OSI七层模型各层设备：1、物理层：各种传输媒体（光线、网线），各类物理设备（如：计算机、HUB），各类插槽、插座。2、数据链路层：分为两个子层：逻辑链路控制层（LLC）和媒体访问控制层（MAC）。网卡、网桥和二层交换机3、网络层：路由器、网关和三层交换机4、传输层：四层交换机5、会话层：五层交换机6、表示层：六层交换机7、应用层：计算机、负载均衡和七层交换机计算机基础中间设备又称为中间系统或中继(relay)系统。物理层中继系统：转发器(repeater)。数据链路层中继系统：网桥或桥接器(bridge)。网络层中继系统：路由器(router)。网络层以上的中继系统：网关(gateway)。计算机基础OSI七层模型各层协议(了解性内容)1、物理层：IEEE802.32、数据链路层：PPP、FR、HDLC、VLAN、MAC3、网络层：IP、IPX、OSPF、RIP、IGRP、ICMP、ARP、RARP4、传输层：TCP、UDP、SPX5、会话层：NFS、SQL、NETBIOS、RPC6、表示层：JPEG、MPEG、ASII7、应用层：Telnet、HTTP、FTP、WWW、NFS、SMTP计算机基础TCP/IP四层模型各层的协议：1、网络接口层：HDLC（高级链路控制协议）、PPP（点对点协议）、SLIP（串行线路接口协议）2、网络互联层：IP（网际协议）、ICMP（网际控制消息协议）、ARP（地址解析协议）、RARP（反向地址解析协议）3、传输层：TCP（控制传输协议）、UDP（用户数据报协议）4、应用层：FTP（文件传输协议）、HTTP（超文本传输协议）、DNS（域名服务器协议）、SMTP（简单邮件传输协议）、NFS（网络文件系统协议）计算机基础OSI七层模型和TCP/IP四层模型的区别：OSI七层模型和TCP/IP四层模型最大的区别在于：OSI七层模型是一个理论上的网络通信模型，而TCP/IP四层模型则是实际运行的网络协议。计算机基础各层的功能物理层物理层：该层是OSI参考模型的最低层，直接和网络硬件打交道，传输线路可以是同轴电缆、光缆、卫星以及普通的电话。计算机基础有关信号的几个基本概念单向通信（单工通信）只能有一个方向的通信而没有反方向的交互。双向交替通信（半双工通信）通信的双方都可以发送信息，但不能双方同时发送(当然也就不能同时接收)。双向同时通信（全双工通信）通信的双方可以同时发送和接收信息。计算机基础导向传输媒体双绞线同轴电缆光缆计算机基础1.双绞线也称为双扭线。把两根互相绝缘的铜导线并排放在一起，然后用规则的方法绞合(twist)起来就构成了双绞线。绞合可减少对相邻导线的电磁干扰。模拟传输和数字传输都可以使用双绞线，其通信距离一般为几到几十公里。距离太长时就要加放大器以便将衰减了的信号放大到合适的数值（对于模拟传输），或者加上中继器以便将失真了的数字信号进行整形（对于数字传输）。导线越粗，其通信距离就越远，但导线的价格也越高。计算机基础2.同轴电缆同轴电缆有内导体铜质芯线（单股实心或多股绞合线）、绝缘层。网状编织的外导体屏蔽层（也可以是单股的）以及保护塑料外层所组成。由于外导体屏蔽层的作用，同轴电缆具有较好的抗干扰特性，被广泛用于传输较高速率的数据。计算机基础3.光缆光纤通信就是利用光导纤维传递光脉冲来进行通信。有光脉冲相当于1，没光脉冲相当于0。由于可见光的频率非常高，约为108MHz的量级，因此一个光纤通信系统的传输带宽远远大于目前其他各种传输媒体的带宽。计算机基础数据链路层：数据链路层：它提供点对点的数据传输，并保证信息在线路中可靠传输。如地址识别、差错控制等。计算机基础零比特填充PPP协议用在SONET/SDH链路时，是使用同步传输（一连串的比特连续传送）。这时PPP协议采用零比特填充方法来实现透明传输。在发送端，只要发现有5个连续1，则立即填入一个0。接收端对帧中的比特流进行扫描。每当发现5个连续1时，就把这5个连续1后的一个0删除，计算机基础网络层：网络层：网络层又称通信子网层。它负责路由的选择分段和重组。计算机基础网际层的IP协议及配套协议各种应用层协议网络接口层(HTTP,FTP,SMTP等)物理硬件传输层TCP,UDP应用层ICMPIPRARPARP与各种网络接口网络层（网际层）IGMP计算机基础分类IP地址每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号host-id，它标志该主机（或路由器）。两级的IP地址可以记为：IP地址:=,:=代表“定义为”计算机基础net-id24位host-id24位net-id16位net-id8位IP地址中的网络号字段和主机号字段0A类地址host-id16位B类地址C类地址01 1host-id8位D类地址 1110多播地址E类地址保留为今后使用111101计算机基础传输层：传输层：传输输层的主要任务是建立、拆除和管理传送站。它还有一个重要的功能是可对传送的信息进行差错检测。会话层：会话层：当信息传送到会话层时，两个用户（实际上是两对应表示层）的对话就已经建立起来了。会话层的任务就是严格管理两个应用进程间的通信。表示层：表示层：表示层对两个通信的应用进程间要传送的数据类型进行处理。如实现不同信息格式和编码之间的转换、数据压缩与解压缩、数据加密与解加密。有了表示层提供的服务才使得在开放系统互连中的各应用。计算机基础应用层：提供用户和网络之间的应用接口。实体间可以通信计算机基础万维网的工作方式万维网以客户服务器方式工作。浏览器就是在用户计算机上的万维网客户程序。万维网文档所驻留的计算机则运行服务器程序，因此这个计算机也称为万维网服务器。客户程序向服务器程序发出请求，服务器程序向客户程序送回客户所要的万维网文档。在一个客户程序主窗口上显示出的万维网文档称为页面(page)。计算机基础万维网必须解决的问题(1)怎样标志分布在整个因特网上的万维网文档？使用统一资源定位符URL(UniformResourceLocator)来标志万维网上的各种文档。使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符URL。计算机基础万维网必须解决的问题(2)用何协议实现万维网上各种超链的链接？在万维网客户程序与万维网服务器程序之间进行交互所使用的协议，是超文本传送协议HTTP(HyperTextTransferProtocol)。HTTP是一个应用层协议，它使用TCP连接进行可靠的传送。计算机基础万维网必须解决的问题(3)怎样使各种万维网文档都能在因特网上的各种计算机上显示出来，同时使用户清楚地知道在什么地方存在着超链？超文本标记语言HTML(HyperTextMarkupLanguage)使得万维网页面的设计者可以很方便地用一个超链从本页面的某处链接到因特网上的任何一个万维网页面，并且能够在自己的计算机屏幕上将这些页面显示出来。计算机基础统一资源定位符URL统一资源定位符URL是对可以从因特网上得到的资源的位置和访问方法的一种简洁的表示。URL给资源的位置提供一种抽象的识别方法，并用这种方法给资源定位。只要能够对资源定位，系统就可以对资源进行各种操作，如存取、更新、替换和查找其属性。URL相当于一个文件名在网络范围的扩展。因此URL是与因特网相连的机器上的任何可访问对象的一个指针。计算机基础URL的一般形式由以冒号隔开的两大部分组成，并且在URL中的字符对大写或小写没有要求。URL的一般形式是：:/:/ftp文件传送协议FTPhttp超文本传送协议HTTPNewsUSENET新闻计算机基础电子邮件地址的格式TCP/IP体系的电子邮件系统规定电子邮件地址的格式如下：收件人邮箱名邮箱所在主机的域名(6-1)符号“”读作“at”，表示“在”的意思。例如，电子邮件地址邮箱所在的主机的域名在全世界必须是唯一的 这个用户名在该域名的范围内是唯一的。计算机基础OSI的七层协议体系结构的概念清楚，理论也比较完整，但它复杂且不实用。得到广泛应用的TCP/IP是四层的体系结构：应用层、传输层、网际层和网络接口层。在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。IEEE802标准为局域网规定了一种48位的全球地址。该地址为局域网上的每一台计算机中固化在适配器ROM中的地址。计算机基础从计算机本身发展以及从因特网规模和网络传输速率来看，现在IPv4已很不适用。最主要的问题就是32位的IP地址不够用。要解决IP地址耗尽的问题的措施：采用无类别编址CIDR，使IP地址的分配更加合理。采用网络地址转换NAT方法以节省全球IP地址。采用具有更大地址空间的新版本的IP协议IPv6。IPv6将地址从IPv4的32位增大到了128位。计算机基础网络安全问题概述计算机网络面临的安全性威胁计算机网络上的通信面临以下的四种威胁：(1)截获从网络上窃听他人的通信内容。(2)中断有意中断他人在网络上的通信。(3)篡改故意篡改网络上传送的报文。(4)伪造伪造信息在网络上传送。截获信息的攻击称为被动攻击，而更改信息和拒绝用户使用资源的攻击称为主动攻击。计算机基础防火墙(firewall)防火墙是由软件、硬件构成的系统，是一种特殊编程的路由器，用来在两个网络之间实施接入控制策略。接入控制策略是由使用防火墙的单位自行制订的，为的是可以最适合本单位的需要。防火墙内的网络称为“可信赖的网络”(trustednetwork)，而将外部的因特网称为“不可信赖的网络”(untrustednetwork)。防火墙可用来解决内联网和外联网的安全问题。计算机基础防火墙的功能防火墙的功能有两个：阻止和允许。“阻止”就是阻止某种类型的通信量通过防火墙（从外部网络到内部网络，或反过来）。“允许”的功能与“阻止”恰好相反。防火墙必须能够识别通信量的各种类型。不过在大多数情况下防火墙的主要功能是“阻止”。