第6章 计算机网络

6.1 计算机网络概述

6.1.1 计算机网络的定义和功能

    计算机网络是利用通信线路把地理上分散的多台自主计算机系统通过通信设备连接起来，在相应软件（网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等）的支持下实现数据通信和资源（硬件、软件）共享的系统。

    自主计算机：独立处理能力的计算机，可运行各自独立的操作系统

    计算机网络主要功能：

    资源共享：在权限范围内共享网络提供的共享资源，软件设置和硬件设备，不受地理位置的限制

数据传输：计算机网络的基本功能

分布式处理：解决复杂问题的能力

提高信息系统的可靠性：

综合信息服务：集中或分级管理，万维网

   6.1.2 计算机网络的分类及其结构

    可按拓扑结构、网络覆盖范围、信息交换方式、网络使用权限等进行分类。最常用的分类方法是按网络覆盖范围和网络拓扑结构进行分类。

    1. 按网络覆盖范围分类：

    局域网（LAN,Local Area Network）：在一个较小的地理范围内，各种计算机互连一起的网络，范围小，不超过10km距离，速度高，延迟小，成本低，组网方便

    城域网（MAN,Metropolitan Are Networl）：覆盖一个城市，由若干局域网或主机系统通过网络互联设备连接而成

    广域网（WAN,Wide Area Network）：远程网，一个国家或多个国家。利用电话网、公用数据网连接多个城域网、局域网、主机系统，速度低

    2. 按网络拓扑结构分类

    拓扑结构：指网络中各节点（连接到网络中的设备或计算机）的地理分布和互连关系的几何构形。

    星形、总线形、环形、树形、网状等

    1）星形：优点：结构简单、建网容易、容易检测和隔离故障；

    缺点：整个网络依赖于中心节点，成本高

    2）总线型：需要安装终结器

    优点：结构简单、布线容易、可扩充性好、成本低；

    缺点：故障诊断较困难，总线故障将会使整个网络瘫痪

    3）环形结构：通过首尾相连的通信链路连接起来形成的一个闭合环形结构，系统中各工作站地位平等。网络中的信息沿固定方向单向流动。

    优点：易于扩充，便于故障隔离；缺点是对树根节点的依赖性太大

    4）树形结构：是星形结构的扩展，为一种分层结构，具有根节点和各子节点。

    越靠近根节点，网络处理能力越强。结构适用于上下级限，军事单位、政府机构等部门。

    优点：易于扩充，便于故障隔离；缺点：树根节点的依赖性太大

    5）网状结构：分布在不同地点的计算机系统连接而成，形状任意，节点均可相连。

    可靠性高。网络扩充、主机入网灵活；结构复杂，建网难度大，网络控制机制复杂，设备成本高

   6.1.3 计算机网络设备

    为保证网络中的计算机互连、稳定可靠地传输信息、实现底层网络协议的硬件设备。

    1）网卡

    又称网络适配器或网络接口卡，是网上设备（工作站、服务器）到网络传输介质（媒体）的通信枢纽。

    一块插件版，插在计算机工作站上的扩展槽中，是计算机中的一种通信接口设备

    2）网关

    网关（Gate Way）是配备了专门软件的用于网络互连的专用计算机。能使具有不同通信协议的网络互相进行通信。

    3）网桥

    网桥（Bridge）是一种局域网数据存储转发设备，两种用途：扩展网络和通信分段。

    可在各种传输介质中转发数据信息，扩展网络距离。

    选择地将数据从一段传输介质传输到另一段传输介质，有效地限制两段介质系统中的无关通信，从而有效减轻网络负载

    4）中继器

    中继器（Repeater）是一种介质连接设备，用于同类型网段互连。实际上是一种信号再生放大器，驱动长距离通信，接受到的弱信号数据提出，经方法产生与原来的信号完全相同、但强度大大提高的新信号

    5）集线器

    集线器（Hub）特殊中继器。作为网络传输介质间的中央节点，突破了介质单一的道路限制，用于连接多个非屏蔽双绞线电缆段

    6）路由器及交换机

    路由器（Router）是一种配备了专门软件的用于网络互连的专用计算机，将数据从一个网络传输到另一个网络。（两台不同网络，中间跨越多个网络）

    交换机（Switch）计算机联网设备，类似集线器，使网络采用电路交换技术。以计算机存储程序控制代替常规硬件逻辑，使系统具有更强的智能与更大的灵活性。

    7）调制解调器

    调制解调器（Modem）可将模拟信号转换为数字信号，将数字信号转换为模拟信号。作为网络设备与电信通信线路的接口，用于在电话线上传递数字信息，通过电话线实现计算机的长距离互连

    8）传输介质

    是数据传输系统中发送装置与接收装置之间的物理媒体。数据传输依靠传输介质按一定顺序传输的。双绞线、同轴电缆、光纤、电话线等

   6.1.4 网络协议和网络参考模型

1. 网络协议

    双方遵从的规则。

    是计算机通信时所使用的一种通用语言，确保网络上通信双方的设备正确通信，为通信信息的内容、格式、顺序等制定一套规则、标准、约定。

    2. 网络参考模型

    复合方式：层次方式

    用户的程序作为最高层；物理通信线路作为最底层；期间的协议处理分为若干层

    1）ISO/OSI参考模型

    国标标准化组织（ISO）1987年提出开放系统互联参考模型，即OSI（Open System Interconnecion）参考模型。

    分为7层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层

    2）TCP/IP参考模型

    能将各不相同类型的计算机和局域网统一起来，TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)

    包含100多个协议。最重要的两个协议是传输控制协议TCP和网与网之间（网际）协议IP。

    IP负责信息的实际传输，TCP则保证所传输的信息都正确。

    4个层次：应用层、传输层、网络层、物理链路层。去掉了OSI参考模型很少用的表示层和会话层，且将数据链路层和物理层合在一起

6.2 Internet

6.2.1 Internet的基本概念

    1. 什么是Internet

    因特网或国际互联网。由各种不同网络按某种协议连接起来的网络，是一个使世界上不同蕾西的计算机能交换各种数据的通信媒介。

    可连接各种各样的计算机系统和计算机网络。只要遵守TCP/IP，就可加入到Internet中。Internet是由通信线路连接的、基于同一的通信协议TCP/IP、由众多网络互连而成，建立在网络之上的网络，资源共享的集合体。

    2. IP地址

    TCP是建立在IP之上的一个可靠的服务协议，确保所有的资料都能送到对方的系统

    IP制定了网络上传送数据资料的格式和规则

    一个IP地址对应一台主机。

    IPV4：32位二进制数；4组每组8个二进制数；范围0~255；

    IPV6：（IETF互联网工程任务组设计）128为二进制数；

    IP地址不是随机的。

    3. 域名

    域名是Internet上主机的符号化名字。

    主机名.网络名.机构名.最高域名

    最高域名分为机构域名和地区域名两类

    机构域名：提供该主题所属的机构性质。

    地域名：指示了该域名源自的国家

    4. Internet地址

    又称网址，统一资源定位符。组成：协议和主机名（域名）。

    5. E-mail地址

    用户ID@主机域名

    地址部分的组成：第一部分即@符号左边的部分称为用户ID标识，标识了一个网络系统内的某个用户名；第二部分即@符号右边称为域或宿主名，标识了该用户ID所属的网络机构或网络服务提供者。

    6.2.2 Internet的基本服务

    广域计算机网络。互联了数目极多的主机系统和网络系统，分别属于不同的组织和机构。用于各种软、硬件资源。

    1. 电子邮件（E-mail）

    发送、接收

    电子邮件协议：SMTP协议、POP3协议、MIME协议、IMAP协议

    SMTP协议：接力方式传送邮件。2种情况：电子邮件从客户机传输到服务器；二是从某一个服务器传输到另一个服务器。是一种请求/响应协议，监测25号端口。2种工作模式：发送SMTP和接收SMTP。

    POP3协议：采用客户机/服务器工作模式。客户端与POP3服务器建立TCP连接，经过POP3协议的3种工作状态：首先认证过程，确认客户机提供的用户名和密码；转入处理状态；完成响应客户机发出QUIT命令。

    IMAP协议：IMAP与POP3对应的一种协议。离线阅读、摘要浏览等

    2. 远程登录（Telnet）

    为用户使用别的主机上的信息、软件、硬件资源提供服务。可以使能力较弱的用户利用功能强大的异地主机。

    3. 文件传输（FTP）

    FTP使用TCP/IP实现远程登录，用户可以直接和远程主机进行交互，传输存储的数据。（文本、程序、多媒体信息）

    4. 超文本链接与WWW

    超文本：是一个包含与其他文件链接的文本格式文本

    超文本连接：与其他文件的链接

    5. 网络新闻组（Usenet）

    世界范围论坛

    6. 电子公告栏系统（BBS）

    社区服务

    7. 即时通信（IM）

    终端连接即时通信网络服务。

   6.2.3 Inter连接

    单机用户通过ISDN方式入网。

    1. 上网的硬件和软件条件

    2. 安装网卡或Modem

    安装网卡：网卡插入主板上的网卡插槽，启动计算机时，自动寻找并安装网卡的驱动程序

    通过电话线上网，安装Modem，操作步骤：

    ① 按调制协调器说明书将Modem与计算机和电话线连接妥当

    ② 控制面板->调制解调器->安装所选Modem驱动程序

    ③ 调制解调器属性->常规->拨号属性

    3. 建立Internet连接

    计算机设备接入到Internet方式：宽带、基带、有线、无线。

    接入服务：Internet服务商ISP提供；接入Internet服务、信息服务

    6种连接服务

    1）通过Modem拨号接入Internet

    用户通过Modem连接公用电话网络->连接ISP->ISP的主机接入Internet

    拨号上网方式的用户在建立拨号前，需向SOP申请拨号连接的使用权，获得账户和密码。

    在上网之后被动态地分配一个合法的IP地址。用户和ISP之间要采用专门的通信协议SLIP或PPP

    适用一般家庭及个人用户；速度慢

    2）通过ISDN接入Internet

    ISDN（Intergrated Service Digital Network）综合业务数字网络。数字电话网络国际标准，典型的电路交换网络系统。端到端的数字网络连接。打电话、可视电话、数据通信、电视会议、电话、传真、数据、图像通信综合在一个统一的数字网络中进行传输和处理。

    网络终端NT、用户终端、ISDN终端适配器TA等通过电话网络连接到ISP。

    在电话线上传输的是数字信号。线路抗干扰能力强、传输质量高、速度快。

    3）通过DDN专线接入Internet

    DDN（Digital Data Network）数字数据网。利用铜缆、光纤、数字微波、卫星等数字传输通道，提供永久或半永久连接电路，以传输数字信号为主的数字传输网络。

    DDN专线连接ISP，ISP连接到Internet。

    局域网提供DDN专线连接ISP，要使用基带调制解调器、路由器。

    DDN提供点到多点的连接：广播发送信息，也可用于集中控制等业务，适用于大型企业。

    DDN优点：数字电路、传输质量高，时延小、通信速率可根据需要选择；自动迂回，可靠性高

    4）通过DSL接入Internet

    DSL（Digital Subscriber Loop，数字用户线路），利用双绞线高速传输数据。

    DSL技术：HDSL、ADSL、VDSL、SDSL等

    中国电信：HDSL、ASDL

    ADSL（非对称式数字用户线路）：采用数字处理技术，将上传频道、下载频道、语言频道频段分开，可在一条电话线上同时传输3种不同频段的数据，且能够实现数字信号与模拟信号同时在电话线上传输

    主机通过DSL Modem先连接电话线->连接ISP->Internet

    ADSL下载传输为8MB/S、上传64~1Mb/s的宽带网络。

    与拨号上网、ISDN相比，减轻了电话交换机的负载，不需要拨号，属于专线上网

    5）通过电缆调制解调器接入Internet

    电缆调制解调器（Cable Modem）把网络的信号转化成计算机网络数据信息。有线电视网传输的是模拟信号，通过Cable Modem把数字信号转换成模拟信号，与电视信号一起通过有线电视网传输；用户端：使用电缆分线器将电视信号和数据信号分开。

    速率高、成本低、非对称的连接；与DSL一样，用户不需要拨号，提供永久型连接；不受距离限制。缺点：有线电视是一种广播服务，同一信号发向所有用户，有很多网络安全问题。共享信道，某一地方用户较多，数据传输速率受影响。

    6）无线接入

    2种：通过手机开通数据功能，计算机通过手机或无线上网卡达到无线上网，速度由技术、终端支持速度、信号强度共同决定；

    通过无线网络设备（无线AP、无线网卡）以传统局域网为基础，实现网线上网

    7）其他接入Internet

    电力网络接入等

  6.3 网上漫游

6.3.1 基础知识

    1. 网页文件

    网页文件时超文本标记语言HTML编写。扩展名.htm或.html。标记可由浏览器解释和显示。一个网页可包含多个文件，包括嵌入在其中的图像、动画、视频、声音、流媒体等

    2. 统一资源定位符（URL）

    网页唯一名称标识，称为URL（统一资源定位符）地址。地址可是本地磁盘，也可是局域网上的某一台计算机、Internet的站点。URL就是Web地址。

    URL格式由资源类型、存放资源的主机域名、资源文件名3个部分组成。

    传送协议://主机名[:端口号]/路径/[参数][?查询]#信息片段

    方括号可省略。主机名不可缺少，其他都可以使用默认。

    3. 浏览器

    可以显示网页服务或文件系统的HTML格式文件内容，并让用户与此交互。

    浏览器通过HTTP协议与网页服务器交互并获取网页。

    其他URL类型及协议：FTP、Gopher、HTTPS(HTPP协议加密版本)

   6.3.2 Internet Explorer使用

    1. 认识IE

    1）地址栏

    2）工具按钮

    3）收藏按钮

    4）菜单栏

    2. 设置主页

    工具->Internet选项->常规->主页->输入地址

    或 单击使用当前页 或 使用 默认值 或 使用新选项卡

    ->应用->确定

    3. 安全设置

    Internet选项->安全

    级别越高，对病毒越有效

    4. 高级设置

    Internet选项->高级->设置->

    4. 网上浏览

    输入地址->选择链接->快捷按钮->保存当前页面HTML文本->保存图像资料

  6.4 电子邮件

   6.4.1 客户端程序配置

   电子邮件系统遵循简单的邮件传输协议(SMTP)，采用客户机/服务器模式，由传输代理程序（服务方）和用户代理程序（客户方）两个基本程序协同工作完成邮件的传输。

    不同系统上提供的用户代理程序不同，所有用户代理程序都要遵守SMTP，传输代理程序遵守POP（邮局协议）

    开始->所有程序->Microsoft Office->Microsoft Outlook 2010；

    文件->信息->添加账户->添加新账户；

    选中电子邮件账户->下一步->自动账户设置->姓名、电子邮件地址、密码->下一步；

   6.4.2 收发电子邮件

    1. 编辑电子邮件

    开始->新建组->新建电子邮件->邮件；

    收件人、抄送框、主题框、正文框

    2. 发送邮件

    3. 接受邮件

    4. 在邮件中插入链接、图片、附件