大学计算机第8章.pptx
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1、大学计算机大学计算机贝依林贝依林教学内容8.1 计算机网络简介 8.2 计算机网络硬件基础知识 8.3 Internet基础知识 8.4 Windows 7的网络功能 8.5 WWW与IE浏览器 8.6 电子邮件 8.7 其它Internet服务 第第8 8章章 计算机网络基础计算机网络基础计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物,是随着社会对信息共享和信息传递日益增强的需求而发展起来的。计算机网络的诞生,促进了经济的发展和社会的进步。计算机网络在当今社会中起着非常重要的作用,对人类的生产、经济、生活、学习等各方面都产生了巨大的影响。第第8 8章章 计算机网络基础计算机网络基础48.1
2、8.1 计算机网络简介计算机网络简介 8.1.1 计算机网络的概念 8.1.2 计算机网络的分类8.1.3 计算机网络的分类8.1.4 计算机网络的功能8.1.5 网络协议与网络体系结构 58.1.18.1.1 计算机网络的概念计算机网络的概念计算机网络是指利用通信设备及传输媒体将处于不同地理位置的多台具有独立功能的计算机连接起来,在通信软件(网络协议、网络操作系统等)的支持下,来实现计算机间资源共享、信息交换或协同工作的系统。6计算机网络发展历史计算机网络发展历史计算机网络研究始于20世纪60年代,世界上最早的计算机网络是美国的ARPAnet,由美国国防部高级研究计划局(ARPA,Advan
3、ced Research Projects Agency)于1968年主持研制。计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机网络的发展经历了从简单到复杂,从低级到高级的过程,这个过程可分为四个阶段:具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机系统、体系结构标准化的计算机网络、以Internet为核心的第四代计算机网络。71以数据通信为主的第一代计算机网络1954 年,美国军方的半自动地面防空系统将远距离的雷达和测控器所探测到的信息,通过通信线路汇集到某个基地的一台 IBM 计算机上进行集中的信息处理,再将处理好的数据通过通信线路送回到各自的终端设备。这种以单个计算机为中心、面向终端设
4、备的网络结构,实现了主机系统和远程终端之间的数据通信,是计算机网络的雏形,一般称之为第一代计算机网络。这样的系统中除了一台中心计算机之外,其余终端不具备自主处理功能,网络中的用户只能共享中心计算机上的软件、硬件资源。计算机网络发展历史计算机网络发展历史82以资源共享为主的第二代计算机网络这一阶段研究的典型代表是美国国防部高级研究计划局(Advanced Research Projects Agency,ARPA)的 ARPAnet(通常称为ARPA网)。第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络,它与第一代计算机网络的区别在于以下两点:一是网络中通信双方都是具有自主能力的计算机,而不是终
5、端机;二是计算机网络功能以资源共享为主,而不是以数据通信为主。计算机网络发展历史计算机网络发展历史93体系结构标准化的计算机网络20 世纪 70 年代,不少计算机公司为了霸占市场,采用自己独特的技术并推出了自己的网络体系结构,其中最著名的有 IBM 公司的 SNA(System Network Architecture,系统网络体系统结构)和 DEC 公司的 DAN(Digital Network Architecture,数字网络体系统结构)。随着社会的发展,需要将各种不同体系结构的网络进行互连,但是由于不同体系结构的网络是无法互连的,因此国际标准化组织(ISO)在1977年设立了一个分委员
6、会,专门研究网络通信的体系结构。1983 年该委员会提出的开放系统互连参考模型OSI/RM(Open Systems Interconnection Reference Model,OSI)各层的协议被批准为国际标准,并于 1984 年正式颁布,给网络的发展提供了一个共同遵守的规则,使不同公司的设备和协议都能达到全网的互连,因此把体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算机网络。计算机网络发展历史计算机网络发展历史104以Internet为核心的第四代计算机网络进入 20 世纪 90 年代,Internet 的建立将分散在世界各地的计算机和网络连接起来,形成了覆盖世界的大网络。第四代计算机网络是
7、随着数字通信的出现和光纤的接入而产生的,快速网络接入Internet的方式也不断地诞生,如 ISDN、ADSL、DDN、FDDI 和ATM 网络等。局域网成为计算机网络结构的基本单元。网络技术正向着综合化、宽带化、智能化和个人化的方向发展。计算机网络发展历史计算机网络发展历史杂乱无章,一头雾水现实现实中我们看到的计算机网络中我们看到的计算机网络8.1.2 8.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络从逻辑功能上可分为资源子网:是对数据信息的收集和处理;通信子网:专门负责信息的传输。8.1.2 8.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络从物理功能上可分为:主机终端联网部件通
8、信介质主机主机是网络中的主要资源,也是数据资源和软件资源的拥是网络中的主要资源,也是数据资源和软件资源的拥有者,可以是大型机、小型机或局域网中的微型计算有者,可以是大型机、小型机或局域网中的微型计算机,其任务是进行信息的采集、存储和加工处理。机,其任务是进行信息的采集、存储和加工处理。终端终端是用户访问网络的直接界面,可以是由键盘和显示器是用户访问网络的直接界面,可以是由键盘和显示器组成的简单终端,也可以是微型计算机系统。组成的简单终端,也可以是微型计算机系统。8.1.2 8.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成联网部件联网部件是为网络中的计算机提供通信功能的设备。联网部件包是为网络中的计
9、算机提供通信功能的设备。联网部件包括网卡、调制解调器、括网卡、调制解调器、ADSLADSL设备、集线器、交换机、路设备、集线器、交换机、路由器、中继器、网桥、网关等。由器、中继器、网桥、网关等。4.1.2 4.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成8.1.2 8.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成通信介质通信介质是指在网络中负责通过各种信号为计算机传输数据是指在网络中负责通过各种信号为计算机传输数据的媒体,包括有线和无线两种。有线介质包括电话的媒体,包括有线和无线两种。有线介质包括电话线、双绞线、同轴电缆、光纤等;无线介质包括无线、双绞线、同轴电缆、光纤等;无线介质包括无线电、红外线、
10、微波、卫星等。线电、红外线、微波、卫星等。8.1.2 8.1.2 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络的分类按网络覆盖范围可分为:按网络的使用性质可分为:8.1.3 8.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类局域网城域网广域网公用网公用网专专用网用网计算机网络的分类按网络的拓扑结构分类拓扑结构:通常把网络中的计算机等设备抽象为点,网络中的通信媒体抽象为线,就形成了由点和线组成的几何图形,即用拓扑学方法抽象出的网络结构,我们称之为网络的拓扑结构。8.1.3 8.1.3 计算机网络的分类计算机网络的分类总线形结构环形结构星形结构网状结构树形拓扑1.无线广域网 1G网络:主要提供一般的语音通
11、话服务;2G网络:有GSM和CDMA2000,数字语音通话网络,主要承载语音或低速通信服务;2.5G网络,语音为主兼顾数据的通话网络;3G网络:有CDMA2000,WCDMA,TD-SCDMA等,数字语音和数据网络,能够处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式,提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息的网络服务;4G网络:有LTE、HSPA+和WiMax等,能够以100Mbps的速度下载,上传的速度也能达到20Mbps,预期能满足几乎所有用户对无线服务的需求。2.无线局域网:WiFi技术、蓝牙技术机器网络之计算机组网与连接II-互联网与国际互联网(2)无线网络?8.1.3 8.1.3 计算机
12、网络的分类计算机网络的分类计算机网络的功能数据通信用于实现计算机之间的信息传送。在计算机网络中,传递文字、图像、声音、视频等信息。资源共享共享数据和软硬件资源。提高系统可靠性如利用多台主机进行冗余备份,出现故障不影响正常使用,并可及时恢复。易于进行分布处理利用网络技术可将许多小型机或微型机连成具有高性能的分布式计算机系统,使它具有解决复杂问题的能力,而费用大为降低。8.1.4 8.1.4 计算机网络功能计算机网络功能信源(信息的发送者)载体(传送信息的媒体)或者信道信宿(信息的接收者)编解码器(编码/解码,发送/接收,存储/转发)编解码器(发送/接收,编码/解码,存储/转发)机器网络之网络通信
13、基础(1)计算机连接与信息传输?信号的编码-发送-传输-接收-解码,存储/转发(再编码-再发送)分组信息交换-化整为零和还零为整让我们先看看网络是如何连接起来的?8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 有线载体无线载体机器网络之网络通信基础(4)如何保证信息传输的正确性-协议?什么情况接收什么情况接收什么情况接收什么情况接收?什么情况转发什么情况转发什么情况转发什么情况转发?向向向向哪台计算机转发哪台计算机转发哪台计算机转发哪台计算机转发?信息怎样拆分信息怎样拆分信息怎样拆分信息怎样拆分?怎样打包怎样打包怎样打包怎样打包?怎样选择路径传送怎样选择路径传送怎样选择路
14、径传送怎样选择路径传送?怎样接收怎样接收怎样接收怎样接收?怎样合并怎样合并怎样合并怎样合并?怎样保证信息传送正确性怎样保证信息传送正确性怎样保证信息传送正确性怎样保证信息传送正确性?怎样处理线路拥堵怎样处理线路拥堵怎样处理线路拥堵怎样处理线路拥堵?8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 连接过程需要解决什么问题?8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 网络互联的层次?3层次互联:是指在两个物理设备之间至少存在一个在物理上连接的线路,它为两个网络的数据交换提供了物理基础和可能性,如何保证不同底层介质互联?互通:是指两个网络之间可以交换数
15、据。如何屏蔽网络的物理差异性,保证互连的不同网络中的计算机之间能够进行数据交换?互操作:是指网络中不同的计算机系统之间具有透明地访问对方资源的能力。如操作系统不同,如何解决两个OS差异问题?计算机网络协议概念网络协议是指计算机网络中相互通信的对等实体之间交换数据或通信时所必须遵守的通信规程或标准的集合。协议的组成语法:数据与控制信息的结构或格式;语义:需要发出何种控制信息,完成何种动作以及作出何种应答;时序:规定动作的时间、速度匹配和事件发生的顺序等。8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 (做什么)(如何做)(实现顺序)协议分层对于结构复杂的网络协议,最好的组织
16、方式是层次结构,计算机网络协议就是分层的,各层之间相对独立,完成特定的功能,每层都为上层提供服务,最高层为用户提供网络服务。协议分层的优点有助于网络的实现和维护有助于网络技术发展和网络产品的生产 能促进标准化工作 8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 复杂问题模块化、简单化计算机网络体系结构概念我们将网络层次结构模型与计算机网络各层协议的集合称为网络的体系结构。OSI体系结构物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,ISO于1977年推出。8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 TCP/IP协议是1974年由Vin
17、ton Cerf和Robert Kahn开发的,随着Internet的飞速发展,TCP/IP协议现已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。如图所示。TCP/IP参考模型及各层对应的协议参考模型及各层对应的协议 8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 OSIOSI参考模型参考模型 8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 应用层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层组织成标准的传输数据串(帧)解析信息传输的源和目的地址机电信号的传输与控制硬件实现OSI与TCP/IP之对比:相
18、同之处都采用了层次结构的概念。差异之处OSI参考模型概念清晰,但结构复杂,实现起来比较困难,特别适合用来解释其他的网络体系结构。TCP/IP参考模型容易实现,但在服务、接口与协议的区别尚不够清楚,难以把功能与实现方法有效地分开,增加了TCP/IP协议利用新技术的难度。现状经过30多年的发展,TCP/IP赢得了大量的用户和投资,伴随着Internet的发展而成为目前公认的工业标准。尽管如此,OSI参考模型仍然具有重要的指导意义。OSIOSI和和TCP/IPTCP/IP的比较的比较8.1.5 8.1.5 网络协议与网络体系结构网络协议与网络体系结构 308.2 8.2 计算机网络硬件基础知识计算机
19、网络硬件基础知识计算机网络的硬件是由传输介质(连接电缆、连接器等),网络连接设备(网卡、中继器、收发器、集线器、交换机、路由器、网桥等)和资源设备(服务器、工作站、外部设备等)构成。了解这些设备的作用和用途,对认识、组建一个简单的计算机网络大有帮助。318.2.1 8.2.1 网络传输介质网络传输介质传输介质也称为传输媒质或传输媒介。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。通常,对于一种传输介质性能指标的评价包括以下几个方面:传输距离:数据的最大传输距离。抗干扰性:传输介质防止噪声干扰传输数据的能力。带宽:即信道所能传送的信号的频率带宽,也就是可传达信号的最高频率
20、和最低频率之差。衰减性:信号在传输过程中会逐渐减弱,衰减越小,不加放大的传输距离就越长。性价比:是衡量网络建设整体成本的重要指标。321有线传输介质有线传输介质指用来传输电或光信号的导体或光纤。有线介质技术成熟,成本较低,性能稳定,是目前局域网中使用最多的介质。有线传输介质分为双绞线、同轴电缆和光纤三类。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。8.2.1 8.2.1 网络传输介质网络传输介质338.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备计算机或终端实现与网络的互连除传输媒质外还需要一些专用的互连设备,这些设备包括用于局域网的网卡、集线器、交换式集线器
21、(Switch,又称交换机)、路由器(Router)、收发器等等网络设备。341网卡网卡,又叫网络适配器或网络接口卡(Network Interface Card,NIC),是计算机网络中必须的连接设备之一。网卡一般集成到主板上,网线则接在网卡上。独立的网卡一般插在机器内部的总线槽上,现在已经很少见到。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备351网卡(1)网卡的作用代表固定的网络地址。每个网卡上都有一个固定的全球唯一地址,又称网卡的物理地址。通过网卡才能区分出数据是从哪个计算机出来的,到那台计算机去。因此,所有厂商生产的所有网卡,其物理地址绝对不会相同。接收网线上传来的数据,并把数据
22、转换为本机可识别和处理的格式,通过计算机的总线传输给本机。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。通过传输介质传送到网上。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备361网卡(2)网卡的分类按网卡的总线类型划分,常见的有:ISA接口网卡PCI接口网卡PCI-X接口网卡PCMCIA接口网卡USB接口网卡8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备371网卡(2)网卡的分类按网卡支持的传输速率来分,目前主流的网卡主要有四类:10Mbps网卡、100Mbps以太网卡、10Mbps/100Mbps自适应网卡、1000Mbps千兆以太网卡。无线网卡按照接口的不同可
23、以分为多种:一种是台式机专用的PCI接口无线网卡。一种是笔记本电脑专用的PCMCIA接口网卡。一种是USB无线网卡。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备381网卡(2)网卡的分类按网卡的接口类型划分,主要分为:RJ-45接口(水晶头,双绞线以太网接口)RJ-11接口(Modem接口)SC光纤接口FDDI接口(光纤分布式数据接口,用在千兆交换机)AUI接口(粗同轴电缆)BNC接口(细同轴电缆)Console接口(配置交换机接口)由于目前的主流介质仍是双绞线,因此,RJ45接口的网卡更为普遍。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备392集线器(HUB)(工作在物理层)工作在物
24、理层)集线器又称为集中器或HUB,主要提供信号放大和中转的功能。可分为独立式、叠加式、智能模块化集线器,有8端口、16端口、24端口(传输率为:10Mbps或100Mbps)多种规格。3以太网交换机(工作在数据链路层)(工作在数据链路层)以太网交换机把要传输的信息送到符合要求的相应路由,主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控等。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备404路由器(工作(工作在在网络网络层层)路由器是实现异构网络互连的设备。实现路由选择、多路重发以及错误检测等功能。5网关(工作(工作在传输层或者更高层)在传输层或者更高层)网关又称作协议转换器,主要用于连接不同结
25、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模型的传输层和更高层,在所有网络互连设备中最为复杂,多用软件实现。网关没有通用产品,必须是具体的某两种网络互联的网关。8.2.2 8.2.2 常用连接设备常用连接设备418.2.3 8.2.3 常用资源设备常用资源设备资源设备又称网络的主体设备,包括连在网络上的所有存储数据、提供信息、使用数据信息和输入输出数据的设备。常用的有服务器、工作站、数据流磁带机、光盘子系统(光盘塔)、网络打印机等。421服务器(Server)服务器是指提供共享资源设备。按服务器所提供的功能不同又分为:文件服务器(Fi1e Server)和应用服务器(Appli
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