项目一认识计算机网络

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项目一认识计算机网络 • 基本要求： • 掌握计算机网络的定义 • 了解计算机网络的拓扑机构 • 熟悉计算机网络的组成和计算机网络的分类， • 掌握网络模型及TCP/IP协议 • 掌握计算机网络的主要功能和应用 • 掌握网络操作系统的类型 • 掌握上网浏览器和搜索引擎的使用技巧

课前思考 • 1. 什么是计算机网络？它由什么组成的？ • 2. 计算机网络组成的三要素是什么？ • 3. 什么是网卡？如何安装、查看和配置网卡？ • 4.计算机网络通信协议的作用是什么？TCP/IP协议包括哪些内容？ • 5. 网络操作系统有哪些？ • 6. 简述你知道的网络名词 • 7. 不能上网、网速很慢的时候如何处理？ • 8. 计算机重名或IP地址相同可以上网吗？

第1章计算机网络基础 • 1.1 计算机网络的定义 • 1.2 网络拓扑结构 • 1.3 计算机网络的分类 • 1.4 计算机网络的组成 • 1.5 网络模型与协议 • 1.6 计算机网络的功能和应用 • 1.7 认识网络操作系统 • 1.8 网站的浏览 • 习题

主机主机终端通信线路通信设备主机主机通信子网终端终端资源子网 1.1 计算机网络的定义 • 1.1 计算机网络的定义 • 所谓计算机网络就是通过线路互连起来的，自治的计算机集合，确切地讲，就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。

1.1 计算机网络的定义 • 让我们看一下如图所示的一个简单的计算机网络。

在这个网络中，有两台分别装有Windows 2000 操作系统的可以独立工作的计算机，它们通过连接在集线器上的两条电缆线连接在一起，两台计算机之间可以互相通信，互相使用对方的软驱、光驱和各自磁盘上的软件资源，可以安装一个网络游戏两人共同娱乐。一台计算机如果要拷贝另一台计算机上的容量约10MB的数据，只需要仅仅几秒钟的时间。

某校园网结构图

1.1 计算机网络的定义 • 概括起来说，一个计算机网络必须具备以下3个基本要素： • ① 至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间有相互共享某种资源的需求。 • ② 两个独立的计算机之间必须有某种通信手段将其连接。 • ③ 网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确认的规范标准或协议。 • 以上三条是组成一个网络的必要条件，三者缺一不可。

可独立自主工作的计算机，是指装有操作系统的完整的计算机系统。如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不认为它是独立自主的。可独立自主工作的计算机，是指装有操作系统的完整的计算机系统。如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不认为它是独立自主的。 • 介质可以是电缆、光缆或无线电波。 • 通信协议可以理解为一种通信双方预先约定的共同遵守的格式和规范，同一网络中的两台设备之间要通信必须使用互相支持的共同协议。如果任何一台设备不支持用于网络互联的协议，它就不能与其它设备通信。

可以将人的语言理解为人们互相通信的一种协议，左图中的两个不懂外语的外国人谈话相互都听不懂。右图中两台计算机使用不同的协议相互不能通信。

1.2 网络拓扑结构 • 计算机网络的物理连接方式叫做网络的拓扑结构。按照网络的拓扑结构可分为：总线型、星型和环型等拓扑结构。

1.2 网络拓扑结构 • 如果网络上的所有计算机都通过一条电缆相互连接起来，这种拓扑结构就称为总线型拓扑结构，如图所示。

1.2 网络拓扑结构 • 总线型拓扑结构是最简单的局域网结构，因为其中不需要插入任何其他的连接设备。网络中任何一台计算机发送的信号都沿一条共同的总线传播，而且能被其他所有计算机接收。有时又称这种网络结构为点对点拓扑结构。 • 总线型结构的网络的优点是：连接简单、易于维护、成本费用低。

1.2 网络拓扑结构 • 环型拓扑结构中，每台计算机都与相邻的两台计算机相连，从而构成一个封闭的环状，整个网络结构既没有起点也没有终点，如图所示。

1.2 网络拓扑结构 • 星型拓扑结构如图所示。在星型拓扑结构中，每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。中心节点控制全网的通信，任何两个节点的相互通信，都必须经过中心节点。

1.2 计算机网络的分类 • 1. 按网络的覆盖范围划分 • 根据计算机网络所覆盖的地理范围、信息的传递速率及其应用目的，计算机网络通常被分为接入网(AN)、局域网(LAN)、城域网(MAN) 等。这种分类方法也是目前较为流行的一种分类方法。

1.2 计算机网络的分类 • ⑴ 广域网（WAN：Wide Area Network） • 广域网指的是实现计算机远距离连接的计算机网络，可以把众多的城域网、局域网连结起来，也可以把全球的区域网、局域网连接起来。广域网涉辖的范围较大，一般从几百公里到几万公里，用于通信的传输装置和介质一般由电信部门提供，能实现大范围内的资源共享。 • ⑵ 城域网（MAN：Metropolitan Area Network） • 有时又称之为城市网、区域网、都市网。城域网介于LAN和WAN之间，其覆盖范围通常为一个城市或地区，距离从几十公里到上百公里。城域网通常采用光纤或微波作为网络的主干通道。

1.3 计算机网络的分类 • ⑶ 局域网（LAN：Local Area Network） • 局域网也称局部网，是指将有限的地理区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。较低速的局域网传输数据的速度大约为10Mb/s～100Mb/s, 较高速的局域网传输数据的速度可达1000Mb/s目的而组建的计算机网络～10Gb/s。其覆盖范围一般不超过几十公里，通常将一座大楼或一个校园内分散的计算机连接起来构成LAN。

右边上图所示的是一组相对功能较强的局域网交换机。右边上图所示的是一组相对功能较强的局域网交换机。 • 下图所示的是一个WAN示意图。

目前LAN的主要用途有： • （1）共享局域网中的资源，如打印机、绘图仪等。 • （2）共享服务器上数据库中的数据。 • （3）共享服务器上的多媒体数据，如音乐、电影等。 • （4）向用户提供电子邮件等服务。 • （5）用户间的数据拷贝与存储。

组建局域网使用的主要设备的图标 • 组建局域网使用的主要设备为，集线器、交换机、路由器和ATM交换机等，如图所示。

组建广域网使用的主要设备为，调制解调器、广域网交换机、接入服务器、路由器和防火墙等，如图所示。组建广域网使用的主要设备为，调制解调器、广域网交换机、接入服务器、路由器和防火墙等，如图所示。

带宽指在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量，通常用bps、kbps和mbps表示，有时也用BPS、KBPS和MBPS表示。带宽指在一定时间范围内数据从网络的一个节点传送到任意节点的容量，通常用bps、kbps和mbps表示，有时也用BPS、KBPS和MBPS表示。 • 以太网带宽有10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s等，电话拨号上网带宽通常为56kbps，ADSL带宽通常为500Kbps～8Mbps。

1.3 计算机网络的分类 • 2. 按数据传输方式分类 • 根据数据传输方式的不同,计算机网络又可以分为“广播网络”和“点对点网络”两大类。 • 广播网络（Broadcasting Network）中的计算机或设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有节点都能收到任何节点发出的数据信息。广播网络中的传输方式目前有以下3种方式： • 单播（Unicast）发送的信息中包含明确的目的地址，所有节点都检查该地址。如果与自己的地址相同，则处理该信息，如果不同，则忽略。 • 组播（Multicast）将信息传送给网络中部分节点。 • 广播（Broadcast）在发送的信息中使用一个指定的代码标识目的地址，将信息发送给所有的目标节点。当使用这个指定代码传输信息时，所有节点都接收并处理该信息。

1.3 计算机网络的分类 • 点对点网络（Point to Point Network）中的计算机或设备以点对点的方式进行数据传输，两个节点间都可能有多条单独的链路。这种传播方式应用于广域网中。 • 以太网和令牌环网都属于广播网，而ATM和帧中继网都属于点对点网。

1.3 计算机网络的分类 • 3. 按通信传输介质划分 • 可分为有线网络和无线网络。 • 4. 按使用网络的对象分类 • 可分为专用网和公用网。

1.3 计算机网络的分类 • 5. 按网络组件的关系分类 • 按照网络中的各组件的功能来划分，常见的有两种类型的网络：对等网络和基于服务器网络。 • 1)对等网络模式 • 在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分故又称为对等网络（Peer to Peer network）。它们能够相互共享资源，每台计算机都能以同样方式作用于对方。 • 2)客户机／服务器网络 • 客户机／服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。在基于服务器的网络中，不必将工作站计算机的硬盘与他人共享。共享数据全部都集中存放在服务器上。客户机／服务器的一个典型应用就是数据库的应用。

1.4 计算机网络的组成 • 从资源构成的角度讲，计算机网络是由硬件和软件组成的。硬件包括各种主机、终端等用户端设备，以及交换机、路由器等通信控制处理设备，而软件则由各种系统程序和应用程序以及大量的数据资源组成。 • 从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。如图1.5所示给出了典型的计算机网络结构。其中，资源子网负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源和网络服务。资源子网主要由主机、终端以及相应的I/O设备、各种软件资源和数据资源构成。 • 通信子网主要由通信控制处理机、通信链路及其他设备如调制解调器等组成。通信链路是用于传输信息的物理信道以及为达到有效、可靠的传输质量所必需的信道设备的总称。

资源子网 通信子网通信处理机图1.5 计算机网络的基本结构 1.4 计算机网络的组成

1.4 计算机网络的组成 • 在现代的广域网结构中，随着使用主机系统用户的减少，资源子网的概念已经有了变化。目前，通信子网由交换设备与通信线路组成，它负责完成网络中数据传输与转发任务。交换设备主要是路由器与交换机。随着微型计算机的广泛应用，连入局域网的微型计算机数目日益增多，它们一般通过路由器将局域网与广域网相连结。

1.4 计算机网络的组成 • 当前网络主流的操作系统为Microsoft Windows 2003操作系统，主要有四个版本: • Windows 2003 Professional 客户机的操作系统 • Windows 2003 Server 部门或中小企业服务器操作系统 • Windows 2003 Advanced Server 大型企业服务器操作系统 • Windows 2003 Data center Server 数据服务器操作系 • 思考：除了微软windows，你还知道其他什么操作系统吗？

1.5 网络模型与协议 • 1977年，国际标准化组织（ISO）成立了一个专门机构，提出了各种计算机能够在世界范围内互连成网络的标准框架，即著名的开放系统互联基本参考模型，简称OSI模型。

1.5 网络模型与协议 下图为OSI七层模型功能图。

1.5 网络模型与协议 • 下图为七层模型对应层通信示意图，每一层利用下一层提供的服务与对等层通信，每一层都使用自己的协议。

1.5 网络模型与协议 • TCP／IP协议是一组协议的集合，由四层组成：应用层、传输层、网络层、网络接口层。每层又包括若干小协议，如图所示。

1.5 网络模型与协议 • T C P / I P 成为当今I n t r a n e t 主选协议的三个因素：价格、速度、可扩展性。 • T C P / I P 使跨平台，或称为异构的网络互联成为可能。 • T C P / I P也有如下的特性： • 好的破坏恢复机制。 • 能够在不中断现有服务的情况下加入网络。 • 高效的错误率处理。 • 平台无关性。 • 低数据开销。

1.5 网络模型与协议 • 1）网络接口层：负责将帧放入线路或从线路中取下帧。 • 2）网际层：Internet协议将数据包封装成Internet数据包并运行必要的路由算法。 • 4个协议是：IP,ICMP,ARP,IGMP。 • ARP的功能是地址解析，将IP地址映射到硬件地址，它使用本地广播得到硬件地址，并将地址映射存储在缓存中以备将来使用； • ICMP发送消息并且汇报数据包投递的有关错误，常用于诊断实用程序中，如p i n g 和T R A C E RT ；

1.5 网络模型与协议 • IP是一个无连接的协议，主要负责在主机与网络之间寻址和选择路径。I P 是一种使T C P / I P 可用于网络连接的子协议，即T C P / I P 可跨越多个局域网段或通过路由器跨越多种类型的网络。 • IP协议中最重要的部分是数据帧中的IP地址。网络上的每一台设备为了与网络上的其它设备区别，都必须有自己唯一的IP地址。

1.5 网络模型与协议 • 3）传输层：传输协议在计算机之间提供通信会话。两个传输协议是：TCP(Transfer Control Protocol), UDP(User Data Protocol) • UDP提供无连接的通信，并不保证数据包被发送。使用UDP的典型应用程序是即时传输少量数据。 • U D P 是一种无连接的传输服务，它不保证数据包以正确的序列被接收，不保证数据包的接收，而且，它不提供错误校验或序列编号。

1.5 网络模型与协议 • .TCP是一个可靠的、连接定向的发送服务，数据分段传送。连接定向意味着在主机交换数据之前必须建立会话；

关于“网络端口” • 计算机之间通信是通过端口(port)进行的，例如你访问一个网站时，Windows就会在本机开一个端口（例如1025端口），然后去连接远方网站服务器的一个端口，别人访问你时也是如此。电脑在Internet上相互通信需要使用TCP/IP协议，根据TCP/IP协议规定，电脑有256×256（65536）个端口，这些端口可分为TCP端口和UDP端口两种。如果按照端口号划分，它们又可以分为以下两大类： • 1.系统保留端口（从0到1023）

2.动态端口（从1024到65535） • 当你需要与别人通信时，Windows会从1024起，在本机上分配一个动态端口，如果1024端口未关闭，再需要端口时就会分配1025端口供你使用，依此类推。 • 但是有个别的系统服务会绑定在1024到49151的端口上，例如3389端口（远程终端服务）。从49152到65535这一段端口，通常没有捆绑系统服务，允许Windows动态分配给你使用。

二、如何查看本机开放了哪些端口 • 在默认状态下，Windows会打开很多“服务端口”，如果你想查看本机打开了哪些端口、有哪些电脑正在与本机连接，可以使用以下两种方法。 • 1.利用netstat命令 • Windows提供了netstat命令，能够显示当前的 TCP/IP 网络连接情况，注意：只有安装了TCP/IP协议，才能使用netstat命令。 • 操作方法：单击“开始→程序→附件→命令提示符”，进入DOS窗口，输入命令 netstat -na 回车，于是就会显示本机连接情况及打开的端口，如图2。其中Local Address代表本机IP地址和打开的端口号（图中本机打开了135端口），Foreign Address是远程计算机IP地址和端口号，State表明当前TCP的连接状态，图中LISTENING是监听状态，表明本机正在打开135端口监听，等待远程电脑的连接。 • 如果你在DOS窗口中输入了netstat -nab命令，还将显示每个连接都是由哪些程序创建的。上图2中本机在135端口监听，就是由svchost.exe程序创建的，该程序一共调用了5个组件（WS2_32.dll、RPCRT4.dll、rpcss.dll、svchost.exe、ADVAPI32.dll）来完成创建工作。如果你发现本机打开了可疑的端口，就可以用该命令察看它调用了哪些组件，然后再检查各组件的创建时间和修改时间，如果发现异常，就可能是中了木马。

2.使用端口监视类软件 • 与netstat命令类似，端口监视类软件也能查看本机打开了哪些端口，这类软件非常多，著名的有Tcpview、Port Reporter、绿鹰PC万能精灵、网络端口查看器等，推荐你上网时启动Tcpview，密切监视本机端口连接情况，这样就能严防非法连接，确保自己的网络安全。

1.5 网络模型与协议 • 基于TCP/IP协议的主要服务和端口： • FTP 21, Telnet 23, SMTP:25, DNS:53,HTTP:80, • POP3:110, NetBIOS:139 • UDP端口： • Domain 53 • TFTP:69 • SNMP 161 • 用户一上网就打开了PORT139，用Netmeeting聊天就打开了port 1503,1730,1731，登入及聊天就是打开port 1720,1730，OICQ端口是5000。

1.5 网络模型与协议 • 4）应用层 • 文件传输：TFTP, FTP, NFS • 文件传输协议（F T P ）：一种借助T C P / I P 协议进行发送和接收文件的协议。是一种客户机/服务器协议。 • 电子邮件：SMTP:简单邮件服务 • 远程登录： • Te l n e t ：一种终端仿真协议。用于通过T C P / I P 协议群登录到远程主机上。 • 网络管理：SNMP • 名字管理: DNS

1.5 网络模型与协议 • 相关的Windows命令检测网络状态 • IPCONFIG • PING • ARP • NETSTAT • 等等

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