第四章 计算机网络.ppt

第4章 计算机网络与因特网,4.1 计算机网络基础4.2 计算机局域网4.3 计算机广域网4.4 因特网的组成4.5 因特网提供的服务4.6 网络信息安全,4.1 计算机网络基础,计算机网络的组成 计算机网络的分类 网络的工作模式 网络提供的服务 网络操作系统,4.1.1 计算机网络的组成与分类,什么是计算机网络？,性质：它是一种通信系统（与电话、电视系统不同，它是一种数据通信系统）它是计算机系统的延伸与扩展（“网络就是计算机”SUN公司）需要使用多种复杂的技术,利用通信设备和网络软件，把位置分散、功能相对独立的多台计算机以相互通信和资源共享为目的连接起来的一个系统,计算机网络的组成,计算机等“智能”设备 数据传输介质：如双绞线、光缆、无线电波等，用于传输数据通信控制设备：如网卡、集线器、交换器、调制解调器、路由器等，确保通信正确、可靠、有效地进行通信协议共同遵循的一组的规则和约定(考点)通信如何开始、如何结束？数据如何表示？命令如何表示？通信对象如何区分？其身份如何鉴别？发生错误如何处理？等等。例如：TCP/IP,HTTP,FTP，POP3等网络操作系统：实现通信协议、管理网络资源等网络应用软件：实现各种网络应用，如浏览器、电子邮件程序、QQ等,计算机组网的目的,（1）数据通信使计算机之间可以相互传送数据，方便地交换信息（2）资源共享用户可以共享网络中其他计算机的软件、硬件和数据资源（3）实现分布式信息处理大型问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成分散在各地各部门的用户通过网络合作完成一项共同的任务（4）提高计算机系统的可靠性和可用性计算机出现故障时，网络中的计算机可以互为后备计算机负荷过重时，可将部分任务分配给空闲的计算机,计算机网络的分类,按使用的传输介质可分为：有线网 无线网按网络的使用性质可分为：公用网 专用网 虚拟专网(VPN)按网络的使用对象可以分为：企业网 政府网 金融网 校园网 按网络所覆盖的地域范围可以分为：（考点）局域网(LAN)：使用专用通信线路把较小地域范围（一幢楼房、一个楼群、一个单位或一个小区）中的计算机连接而成的网络广域网(WAN)：把相距遥远的许多局域网和计算机用户互相连接在一起的网络。广域网有时也称为远程网城域网或市域网(MAN)：作用范围在广域网和局域网之间，其作用距离约为5km50 km，例如一个城市范围的计算机网络,4.1.2 计算机网络的工作模式与网络服务,计算机网络的2种工作模式,资源：硬件、软件、数据都是计算机的资源网络中的计算机可以扮演2种不同的角色：客户机：需要使用其它计算机资源的计算机服务器：提供资源（如数据文件、磁盘空间、打印机、处理器等）给其它计算机使用的计算机每一台联网的计算机，其“身份”或者是客户机，或者是服务器，或者两种身份兼而有之 计算机网络有两种基本的工作模式：（考点）对等（peer-to-peer，简称P2P）模式客户/服务器（Client/Server，简称C/S）模式,对等工作模式（P2P）,网络中每台计算机既可以作为客户机也可以作为服务器例：Windows操作系统中的“网上邻居”、BT、迅雷等,特点：可共享资源主要是文件和打印机，由资源所在计算机自己管理，使用比较简单不需要专门的硬件服务器，也不需要网络管理员效率不高，可靠性、安全性较差,客户/服务器工作模式（C/S）,特点：网络中的计算机有专门分工，有的是客户机，有的是服务器,服务器大多是一些专门设计的性能较高的计算机，并发处理能力强，存储容量大，网络数据传输速率高服务器按用途分为：Web服务器、打印服务器、邮件服务器、文件服务器、数据库服务器等,客户机提出服务请求，使用服务器所提供的资源,服务器用于提供资源，为客户机服务,网络服务之1：文件服务,文件服务(又叫做“共享存储服务”)用户可以使用服务器中可共享的数据文件，使用方法如同使用本地磁盘一样必须在获得服务器授权的情况下进行,(如果是共享服务器中的程序，则一般是将该程序下载到客户机中然后再在客户机中运行，需购买软件的多用户版本和软件许可证),网络服务之2：打印服务,打印服务：共享打印机,打印服务器（管理程序）,共享的打印机,客户机,客户机,打印管理程序的一般原则是先来先服务(排队处理)可以更改打印任务的顺序，也可取消某个正在排队的打印任务,网络服务之3：消息传递服务,1.登录到即时通信服务器,3.给在线的伙伴发消息,4.消息由服务器立即转发给您的伙伴,5.您的伙伴立即就能看到您发的消息,消息传递服务：实现用户间的相互通信，如电子邮件、QQ、短信息、IP电话、视频会议等。,例：QQ的工作过程,网络服务之4：应用服务,例：银行ATM自动柜员机的工作过程:ATM机是金融计算机网络上的客户机，它是一台嵌入式计算机，供存款、取款、查询等使用服务器在银行的计算中心，它是一台大(巨)型计算机，具有一个非常庞大的账目数据库,应用服务(application service)：完成的某项任务完全由网络中的应用服务器完成,Client/Server的管理 网络操作系统,网络操作系统(Network operating system,NOS)是指运行在服务器上的操作系统，有时也称之为“服务器操作系统”网络操作系统的责任是：支持大量客户机同时发出服务请求并快速作出响应管理并协调资源的分配与共享管理、监测与记录客户机的操作(记录用户每一次登录和退出的时间，以及每一次使用服务器资源的情况)数据保护和错误处理 等,当前使用的主流网络操作系统,主流网络操作系统：UNIX系统，稳定性和安全性好，可用于大型网络微软公司的Windows系统服务器版（如Windows NT Server、Windows 2000 Server，Windows Server 2003 R2等，一般用于中低档服务器）Linux，源代码开放，可免费得到许多应用软件网络管理员(超级用户)的职责：为用户建立账号(开户)、分配资源使用权限、撤销账号(销户)、维护网络正常工作和保证信息安全,4.1习题解析,有一个口号叫做“网络就是计算机”，其内涵就是：计算机网络用户原理上可以共享网络中其他计算机的软件和硬件资源，就好象使用自己计算机一样方便。计算机网络中，数据传输速率是一个重要的性能指标，它是指单位时间内有效传输二进制的数目，下面计量单位中1.kb/s，2.MB/s，3.Mb/s，4.Gb/s，其中常用的是。下列关于计算机网络的叙述，错误的是。A.有了主机和通信子网，就可以构成一个计算机网络 B.当网络中某些计算机负荷过重时，可将一部分任务分配给较空闲的计算机去完成 C.局域网中可以共享光驱、打印机及硬盘等设备 D.计算机、手机、电视机顶盒、智能家电等设备都可以接入计算机网络,134,A,在客户/服务器模式的网络中，性能高的计算机必定是服务器，性能低的计算机必定是客户机。下列关于网络对等工作模式的叙述，正确的是。A.可以没有专门的服务器，也可以没有管理员 B.FTP是因特网上对等工作模式的典型实例 C.每台计算机要么是服务器，要么是客户机，角色是固定的 D.对等工作模式适用于大型网络，安全性高以下关于网络OS中叙述正确的是。A.广义而言，接入网络的每一台计算机都必须安装网络操作系统 B.若一台计算机安装了网络操作系统，那么该计算机只有在接入网络的情况下才能够正常工作 C.网络中的所有计算机安装的网络操作系统必须是相同的 D.按客户/服务器模式工作的计算机，Windows XP既可安装在服务器上，也可以安装在客户机上,A,A,4.2 计算机局域网,4.2.1 局域网的特点与组成4.2.2 常用局域网介绍,4.2.1 局域网的特点与组成,计算机局域网(LAN)的特点,为一个单位所拥有，地理范围有限(1km或几km)使用专门铺设的传输介质进行连网数据传输速率高(10Mbps1Gbps)、延迟时间短可靠性高、误码率低(10-810-11),局域网的组成,网络上的每个节点都装有网络接口卡(NIC,简称网卡)，网卡通过传输介质把节点相互连接起来,双绞线、同轴电缆、光纤或者无线电波,网络上的每台设备(如工作站、服务器、打印机等)都称为是网络中的 一个“节点”,局域网由网络硬件系统和软件系统共同组成。（1）网络硬件系统：,（2）软件系统：主要包括网络操作系统及各种应用程序软件。,局域网的拓扑结构,(令牌网、FDDI),(交换式以太网),(共享总线以太网),(千兆/万兆以太网),不同局域网采用不同的拓扑结构，小型局域网大多采用单一的拓扑结构，大型局域网多半为混合型的拓扑结构。,局域网的数据传输方法,网络上的每个节点（如工作站、服务器、打印机等），都是数据传输的“源”或者“目的地”介质访问地址(MAC地址)：为了相互区别，局域网中的每个节点都有一个惟一的地址，称为MAC地址（MAC地址是一个48位的二进制数）（考点）数据传输方法：采用时分多路复用技术，多个节点共享传输介质（考点）不允许任何节点连续传输任意长的数据，必须把要传输的数据分成小块（称为“帧”，frame），每个节点每次只传输一个帧，确保任何节点都有传输数据的机会（考点）,局域网数据帧的格式,发给哪一台计算机？,校验信息随同数据一起进行传输，供接收节点在收到数据之后验证数据传输是否正确,哪一台计算机发送的数据帧,需要传输的数据，如程序、邮件、MP3音乐等,什么是网卡（网络接口卡）？,网卡就是计算机的网络通信控制器主要功能：实现节点之间的数据通信，收发数据帧,网络中每个节点(工作站或服务器)都必须安装网卡，不同类型的局域网，数据帧的格式各不相同，需安装使用不同类型的网卡（要点）由于芯片组集成度的提高，现在网卡的功能大多已集成在芯片组中，即所谓的“集成网卡”,每块网卡均由生产厂家分配一个全球惟一的MAC地址，该地址就是使用这块网卡的节点MAC地址（要点）,4.2.2 常用局域网介绍,常用局域网之1：总线式以太网,以总线式集线器(hub)为中心，每个节点通过以太网卡和双绞线连接到集线器的一个端口，通过集线器与其他节点相互通信,集线器,A,B,C,D,把一个端口接收到的帧向所有端口分发出去，并对信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用,常见局域网之2：交换式以太网,以交换式集线器(switch hub)为中心构成交换式集线器是一种高速电子交换器，连接在交换器上的所有节点均可同时相互通信,考点,常见局域网之3：千兆位以太网,其中，底层(工作组、部门)的交换器以10Mbps或100Mbps的速度与高层的中央交换器连接，中央交换器以每秒千兆位的速率与网络服务器连接，传输介质(光纤)的长度可达几公里,交换式集线器可以按层次方式互相连接起来，构成工作组部门公司(单位)的多层次的局域网,1000Mbps,小结：以太网的优缺点,优点：增删节点容易成本低维护方便轻负载时效率高（节点少，或者信息发送不频繁）缺点：重负载情况下网络性能将急剧下降，不适合实时性要求较高的环境，特别是总线式以太网,光纤传输线,常见局域网之4：光纤分布式数字接口网(FDDI),FDDI拓扑结构：环型，双环结构，每个设备可以挂接到两个环路结点上（要点）环上的结点依次获得对环路的访问权。为提高可靠性，FDDI采用双环结构(分别称为主/副环)，主环支持正常情况下的数据传输工作，副环作为种冗余设施，保证在主环故障或者结点故障时环路仍然可以正常地工作。,FDDI的帧格式和其他常用局域网的帧格式不同，因此与其他局域网进行互连时，需要通过网关或路由器才能实现。,常见局域网之4:无线局域网,特点：使用S频段(2.4G2.4835GHz)无线电波作为传输介质，对人体没有伤害具有灵活性，相对于有线网络，它的组建、配置和维护较为容易使用扩频方式通信时，具有抗干扰、抗噪声、抗衰减能力，通信比较安全，不易偷听和窃取，具有高可用性无线局域网通过无线网卡、无线hub、无线网桥等设备进行组网,无线网卡,无线局域网通信协议,802.11标准(Wi-Fi),其中：802.11a:25Mbps802.11g:54Mbps802.11b(传输速率能根据环境变化)，最大可达11 Mbps蓝牙（bluetooth）（考点）近距离无线数字通信的标准，是802.11的补充最高数据传输速率可达1Mbps(有效传输速率为721kbps)传输距离为10cm10m适合于办公室或家庭环境的无线网络,无线局域网的特点（考点）,优点具有很好的灵活性最大通信范围可达几公里甚至几十公里组网、配置和维护较容易缺点还不能完全脱离有线网络，只是有线网络的补充产品比较贵传输速度较慢,4.2习题解析,下列关于局域网的叙述，错误的是。A.计算机接人不同类型的局域网需使用不同类型的网卡 B.局域网以帧为单位进行数据传输，不同类型局域网的帧格式相同 C.局域网的数据帧中包含源计算机的MAC地址和目的计算机的MAC地址 D.现在广泛使用的局域网是以太网局域网中的主机都可以连接到一个共享的传输介质上，因此网络中任一台计算机的硬件和软件资源都是可以给网络中的其他计算机用户共享使用。,B,下列关于局域网的叙述，错误的是。A.共享式以太网使用集线器作为中心连接设备 B.交换式以太网使用交换机作为中心连接设备 C.计算机从共享式以太网转入交换式以太网需更换网卡 D.共享式以太网通常同一时刻只允许一对计算机通信为实现局域网中两个节点相互通信，节点必须具备的最基本地址信息是。以交换式集线器为中心构造的以太网的拓扑结构是。是一种短距离、低速率、低成本的无线通信技术，是个人无线区域网协议(802.15)的基础。,星型结构,MAC,C,蓝牙,以太网中的集线器既能接收信息帧也能发送信息帧，因此集线器也是一个节点。以太网是一种使用的最广泛的局域网，下面关于以太网叙述中，正确的是。（多选）A.以太网中的节点每次只能发一帧的信息 B.以太网中的每个节点都有一个惟一的地址，每发送一帧数据的时候，都必须包含自己的发送地址和接收的地址，这个地址就是IP地址 C.以太网的数据传输为10Mbps100Mbps，甚至更快 D.以太网大多使用集线器组网，网络中的每一个节点通过网卡和双绞线与集线器连接,ACD,在局域网中，每台计算机都必须有一个MAC地址，以便相互区别，实现计算机之间的通信。计算机局域网采用的是频分多路复用技术共享传输介质。,4.3 计算机广域网,4.3.1 专用广域网4.3.2 公用数据网,广域网的有关知识,什么是计算机广域网？,广域网（WAN）是跨越很大地域范围（从几十公里到几千公里）并包含大量计算机的一种计算机网络特点：远距离：需要使用远程数字通信线路进行通信大规模：网络中包含大量的网络（子网）和计算机，数量几乎不受限制异构性：进行互连的局域网有多种不同类型从功能来说，广域网与局域网并无本质区别，只是由于数据传输速率相差很大，一些在局域网上能够实现的功能在广域网上可能很难完成,广域网的分类,按用途分：专用广域网：由机构或组织自行构建，用于处理特定事务（如政府网、金融网、教育网、军事网等）公用数据网：由网络服务提供商（如电信局、有线电视台）构建，用于为社会公众提供数据通信服务按技术分：X.25网（低速）帧中继网（中速）ATM网（中高速）不同局域网、广域网互联而成的广域网,4.3.1 专用广域网,政府网、金融网、科技网、教育网等一些系统和行业性的专用广域网，其主干部分和接入部分一般都使用电信部门提供的传输线路和网络设备构建而成，很少有单位全部自行建设。,使用电话网连接远程计算机,适合家庭用户、外出公干人员和企事业单位的外地分支机构联网 可用技术：电话拨号ADSLISDN,必须使用调制解调器把数字信号调制成模拟音频信号进行传输,缺点：线路利用率低，数据传输速度慢，通信质量不稳定，费用较高（特别是长途通信）,使用(远程数字通信)专线连接,应用：用作政府网、金融网、科技网等广域网中的主干线路 优点：实现每周7天、每天24小时的不间断通信可根据需要租用不同的远程数字通信线路（PDH或SDH）缺点：租用专线的费用较高,虚拟专网（VPN）,构建在帧中继网、ATM网等公用数据网的基础上，也可以构建在因特网平台之上，是一种逻辑上的专用网络，不必租用专线，但效果如同租用专线一样采用隧道技术以及加密、身份鉴别等方法，信息安全可以得到保证优点：节省费用、运行灵活、易于扩展、易于管理虚拟专网应用前景广阔，具体实施也不困难,4.3.2 公用数据网,什么是公用数据网？,电信部门的传统业务：电话、电报和传真20世纪80年代以来开展的新业务：组建公用数据网，向公众提供数据通信服务，如公用电子信箱、电子数据交换（EDI）和因特网业务等公用数据网是国家的公用通信基础设施之一，由国家统一建设、管理和运营。数据通信网的主要特点：传输的是数字信息采用数字传输技术而非模拟传输技术采用分组交换技术而非电路交换技术(电话网),电路交换（考点）,通话前经过拨号接通双方的线路，通信完毕释放链路。特点：在通话的全部时间内用户始终占用信道 效率低、速度慢，适合批量数据传输。,分组交换(Packet Switching)（重要考点）,分组交换的要点：被传输的数据必须划分为若干“分组”(packet,简称“包”)进行传输每个分组中必须包含收发双方的地址每个分组由分组交换机进行处理、存储和转发才能送达目的地每个分组的格式如下：,分组交换示意：,分组交换的优点和技术基础,优点：可同时处理许多不同的传输任务，线路利用率较高收发双方不必同步工作，当接收方忙时，数据可留在分组交换机中缓冲可以给数据建立优先级，使得重要的数据能优先传送实现分组交换的条件“分组交换机”（考点）分组交换机的任务是：负责包的转发实现分组交换的原理是：存储转发+路由选择分组交换机有许多端口，用来连接计算机和远程数字通信线路分组交换机可以互连，以扩大网络的规模和任意延伸网络的连接距离,使用分组交换机构建广域网,计算机的编址方案使用两个整数表示：第1个数表示分组交换机号，第2个数表示计算机连接到该交换机上的端口号（考点）,分组交换机有许多端口，低速端口用来连接计算机，高速端口则通过远程数字通信线路连接另一交换机,每个端口既可输入也可输出,常用的几种公用数据网,为适应不同应用的需要，常用的公用数据网有：低速：X.25公共分组交换网（传输速率仅64kbps）利用公共电话网以分组交换方式进行数据传输中速：使用光纤作为传输介质帧中继交换网（传输速率可达2Mbps）中高速：使用光纤作为传输介质SMDS（交换多兆位数据服务网）ATM 广域网(155Mbps或者更高),4.3习题解析,广域网是一种跨越很大地域范围的计算网络下列关于广域网的叙述，正确的是。A.广域网是一种公用计算机网，所有计算机可以无条件地接入广域网 B.广域网像很多局域网一样按广播方式进行通信 C.广域网使用专用的通信线路，数据传输速率很高 D.广域网能连接的计算机数目几乎不受限恻，也能将相距任意距离的计算机互相连接起来 在广域网中，连接在网络中的主机发生故障不会影响整个网络通信，但若一台节点交换机发生故障，整个网络将陷入瘫痪。,D,F,下列关于分组交换技术的叙述，错误的有。(多选)A.计算机传送数据具有突发性，采用分组交换技术可提高线路利用率 B.数据包到达接收端的顺序和发送端的发出顺序一致 C.数据包中包含额外的头部信息，会产生一定的额外开销 D.若发现某个数据包丢失，则需要重传所有数据包 要将分散在不同城市和地区子公司的计算机连接成一个公司的内部专用网，可以通过在公用数据网上构建虚拟的专用网络VPN来实现。分组交换机本身也是一种专用计算机，它的基本工作模式是。,BD,存储转发,在广域网中，计算机需要传输的信息预先都分成若干组，然后以 为单位在网上传输。A.文件 B.记录 C.字节 D.数据包 下列关于分组交换机的叙述，错误的是。A.分组交换机有多个输出端口，每个端口连接到不同的网络 B.分组交换机根据内部的转发表决定数据的输出端口 C.转发表是网络管理人员根据网络的连接情况预先输入的 D.数据包在转发时，会在缓冲区中排队，从而产生一定的时延,C,D,4.4 因特网的组成,4.4.1 网络分层结构与TCP/IP协议4.4.2 IP协议与路由器4.4.3 因特网的发展及其结构4.4.4 因特网的接入,4.4.1 网络分层结构与 TCP/IP协议,（1）网络的分层结构（2）TCP/IP协议(栈),