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清华大学出版社， 2008.6 主讲：信息工程系网络教研室 毛可洪 联系电话： 13549956114 （内码 666114 ）

清华大学出版社， 2008.6 主讲：信息工程系网络教研室 毛可洪 联系电话： 13549956114 （内码 666114 ） 电子邮箱： maokh@gditt.edu.cn QQ:93637083 祝同学们学习进步，身体健康！. 学习目标： 掌握计算机网络的基础知识 ( 包括 定义、基本组成、分类、拓扑结构、网络参考模型 等 ) 了解 Internet 的起源和在我国的发展状况 了解 Internet 所提供的服务类型 理解并掌握 Internet 的工作原理 ( IP 协议、 TCP 协议、 UDP 协议 )

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清华大学出版社， 2008.6 主讲：信息工程系网络教研室 毛可洪 联系电话： 13549956114 （内码 666114 ）

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  1. 清华大学出版社，2008.6 主讲：信息工程系网络教研室 毛可洪 联系电话：13549956114（内码666114） 电子邮箱：maokh@gditt.edu.cn QQ:93637083 祝同学们学习进步，身体健康！

  2. 学习目标： • 掌握计算机网络的基础知识(包括定义、基本组成、分类、拓扑结构、网络参考模型等) • 了解Internet的起源和在我国的发展状况 • 了解Internet所提供的服务类型 • 理解并掌握Internet的工作原理(IP协议、TCP协议、 UDP协议) • 了解下一代Internet协议——IPv6 第 1 章 Internet入门

  3. 计算机网络基础知识 计算机网络，是指通过数据通信系统把地理上分散的、具有独立功能的多 台计算机通过通信媒介连接在一起，并配以相应的网络软件，以达到数据通 信和资源共享的目的。计算机网络涉及到通信和计算机两大领域。 计算机网络的基本组成 计算机网络系统是一个集计算机硬件设备、通信设施、软件系统及数据处 理能力为—体的能够实现资源共享的现代化综合服务系统。 网络硬件设备 网络协议 网络操作系统 服务器 工作站

  4. 计算机网络从诞生到现在，可以分成4个发展阶段:计算机网络从诞生到现在，可以分成4个发展阶段: 第一代计算机网络：第一代计算机网络大约产生于1954年，当时它只是一种面向终端(用户端不具备数据的存储和处理能力)的计算机网络。 第二代计算机网络：第二代计算机网络出现在1969年。它强调了网络的整体性，用户不仅可以共享主机的资源，而且还可以共享其他用户的软、硬件资源。 第三代计算机网络：第三代计算机网络出现在70年代。它开始实现将不同厂家生产的计算机互联成网。1977年前后，国际标准化组织成立了一个专门机构，提出了一个各种计算机能够在世界范围内互联成网的标准框架，即著名的开放系统互联基本参考模型OSI/RM。简称为OSI。OSI模型的提出，为计算机网络的发展开创了一个新纪元。 第四代计算机网络：第四代计算机网络是在进入20世纪90年代后，随着数字通信的出现而产生的，其特点是综合化和高速化。

  5. 计算机网络的分类 可以从不同的角度对计算机网络加以分类，例如从网络的拓扑结构、应用 环境、数据交换方式、通信的原理，以及网络覆盖的地理范围等。依据计算 机网络覆盖的地理范围，可以将计算机网络分为局域网、城域网和广域网。 从广义上讲，局域网 (Local Area Network，LAN)是 联网距离有限的数据通信系统， 它支持各种通信设备的互连， 并以廉价的媒介提供宽频带的 通信来完成信息交换和资源共享， 而且通常是为用户自己所专有的。 大型局域网、小型局域网 局域网的优势

  6. 城域网(Metropoliatan Area Network，MAN)的作用范围比局域网大得多 (作用距离在5km~50km间)，采用与局域网相同的联网技术，一般能够覆盖 一座城市。城域网的传送速率比局域网高。

  7. 广域网(Wide Area Network，WAN)，也称远程网络。从广义上讲，广域 网是将远距离的网络和资源连接起来的系统。广域网分布的地理范围很广， 它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，它可以是一个地区、一个国家 甚至是全球范围的国际性远程网络。因此，广域网又被称为远程网。Internet就是一个典型的广域网

  8. 计算机网络的拓扑结构 网络拓扑结构是指用传输介质连接各种设备的布局，也就是局域网中多个 计算机或设备之间的连接所形成的结构。拓扑结构是区分局域网类型和特性 的一个很重要的因素。不同拓扑结构的局域网中所采用的信号技术、协议以 及所能达到的网络性能，会有很大的差别。 总线型拓扑结构 环型拓扑结构 星型拓扑结构 在这3种基本结构的基础上可以拓展出树型拓扑结构、网状型拓扑结构 等。虽然将局域网中的各种设备用传输介质连接在一起有多种方法，但在实 际应用中，用户可能只用到其中的一种，现在局域网中使用最多的是星型拓 扑结构。 Next

  9. 总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都通过相 应的硬件接口直接连接到一根中央主电缆上。任何一个节点的信息都可以沿 着总线向两个方向传输扩散，并且能够被总线上任何一个节点所接受，其传 输方式类似于广播电台，因而总线网络也称为广播式网络。 Return

  10. 环型拓扑结构是一个像环一样的闭合链路，在链路上有许多中继器和通过 中继器连接到链路上的节点。也就是说，环型拓扑结构网络是由一些中继器 和连接到中继器的点到点链路组成的一个闭合环。在环型网中，所有的通信 共享一条物理通道，即连接网中所有节点的点到点链路。 其中，每个中继器通过单向传输链路连接到另外两个中继器，形成单一的 闭合通路，所有的工作站都可通过中继器连接到环路上。任何一个工作站发 送的信号，都可以按照事先约定的方向，从一个节点单向传送到另一个节 点，没有路径的选择问题。 Return

  11. 星型拓扑结构是以中央节点为中心与各节点连接组成的，各节点与中央节 点通过点到点的方式连接。 星型拓扑结构中，中央节点为集线器(HUB)，其他外围节点为服务器或工 作站；通信介质为双绞线或光纤。由于所有节点的往外传输都必须经过中央 节点来处理，因此，对中央节点的要求比较高。 Return

  12. 计算机网络的体系结构 计算机网络体系结构，是指从体系结构的角度来研究和设计计算机网络系 统，其核心问题是网络系统的逻辑构造和功能分配，即确定管理和实现不同 计算机系统之间互连和通信的方法和结构。现代计算机网络用层次清晰的结 构化设计方法，将计算机网络按功能划分为若干层，形成层次化网络体系结 构。 OSI参考模型

  13. TCP/IP参考模型 TCP/IP也是一个分层的网络协议，不过它与OSI模型所分的层次有所不 同。TCP/IP从底至上分为网络接口层、网络层、传输层、应用层等4个层次 OSI参考模型和TCP/IP协议大致相似，也各具特色。虽然TCP/IP在目前 的应用中占了统治地位，在下一代网络中也有强大的发展潜力。但是OSI作 为一个完整、严谨的体系结构，也有它的生存空间，它的设计思想在许多系 统中得以借鉴，同时随着它的逐步改进，必将得到更广泛的应用。 TCP/IP目前面临的主要问题有地址空间问题、QoS问题、安全问题等。 地址问题有望随着IPV6的引入而得到解决，QoS和安全问题也正在研究，并 取得了不少的成果。因此，TCP/IP在一段时期内还将保持它强大的生命力。 OSI的缺陷在于太理想化，不易适应变化与实现。如果在这些方面做出适 当的调整，也还是会有自己的发展机会。

  14. Internet概述 Internet是全球最大的计算机互联网络，又称为网际网或互联网。它连接 了来自不同国家和地区的不计其数的计算机、网络或网络群体，实现了信息 的有效、快速传播和共享。Internet的发展不断改变着人们的工作、生活方 式和思想观念，已经成为现代社会的重要组成部分。 Internet的产生与发展 Internet诞生于20世纪60年代，它的前身是ARPAnet。 1980 年，ARPA 投资把TCP/IP加入到UNIX内核中，此后TCP/IP即成为UNIX系统的标准通信模块。到了 1983 年，ARPA 把 TCP/IP 正式作为 ARPAnet 的标准协议。 NSFnet的形成与发展 最后在世界各国本地网络的基础上形成了Internet

  15. Internet在我国的发展 我国是第71个加入Internet的国家，Internet在我国的发展可分为两个阶 段：第一阶段是1987年至1993年，我国的一些科研部门通过与Internet 联网，与国外的科技团体进行学术交流和科技合作，主要用于收发电子 邮件；第二阶段是1994年至今，以中科院、北大、清华为核心的中国国家计 算机网络设施(NCFC)通过TCP/IP 协议和Internet全面连通，从而获得了 Internet的全功能服务。 目前，我国有4大网络：中国科学技术网(CASNET)、中国教育和科研计 算机网(CERNET)、中国公用计算机网(ChinaNET)和国家公用经济信息通信 网络(ChinaGBN)。

  16. Internet提供的服务类型 Internet借助于现代通信手段和计算机技术实现全球信息传递。在 Internet上，有各种虚拟的图书馆、商店、文化站、学校等，用户可以通过 Internet方便地获得或传送各种形式的信息。 WWW服务 E-Mail服务 Telnet服务 FTP服务 新闻组

  17. Internet的工作原理 要准备理解并掌握Internet的工作原理，就必须先理解并掌握Internet自 己的语言——TCP/IP协议。 IP协议 IP协议规定了数据传输时的基本单元和格式。如果比作货物运输，IP协议 规定了货物打包时的包装箱尺寸和包装的程序。除了这些以外，IP协议还定 义了数据包的递交办法和路由选择。同样用货物运输作比喻，IP协议规定了 货物的运输方法和运输路线。 IP地址(理解域名及其与IP地址的联系) 子网地址与子网掩码 IP数据包 Next

  18. 在网络中，我们经常会遇到IP地址这个概念，这也是网络中的一个重要的 概念。所谓IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配一个在全世界范 围内唯一的32位地址。IP地址的结构使我们可以在Internet上很方便地 寻址。IP地址通常用以圆点分隔的4个十进制数字表示，每一个数字对应于8 位二进制的比特(Bit)串，如某一台主机的IP地址为：128.20.4.1。 Internet IP地址由Inter NIC(Internet网络信息中心)统一负责全球地址的 规划、管理；同时由Inter NIC、APNIC、RIPE三大网络信息中心具体负责 美国及其他地区的IP地址分配。通常每个国家需成立一个组织，统一向有关 国际组织申请IP地址，然后再分配给客户。 Return

  19. 为了提高IP地址的使用效率，可再对一个网络划分出子网：采用借位的方 式，从主机位最高位开始借位变为新的子网位，所剩余的部分则仍为主机 位。这使得IP地址的结构分为3部分：网络位、子网位和主机位。 引入子网概念后，网络位加上子网位才能全局唯一地标识一个网络。把所 有的网络位用1来标识，主机位用0来标识，就得到了子网掩码。子网掩码使 得IP地址具有一定的内部层次结构，这种层次结构便于IP地址分配和管理。 Return

  20. 数据包的结构非常复杂，在这里我们主要了解一下它的关键构成就可以 了，这对于理解TCP/IP协议的通信原理是非常重要的。数据包主要由目标IP 地址、源IP地址、净载数据等部分构成 数据包的结构与我们平常写信非常类似，目标IP地址是说明这个数据包是 要发给谁的，相当于收信人地址；源IP地址是说明这个数据包是发自哪里 的，相当于发信人地址；而净载数据相当于信件的内容。 正是因为数据包具有这样的结构，安装了TCP/IP协议的计算机之间才能 相互通信。我们在使用基于TCP/IP协议的网络时，网络中其实传递的就是数 据包。理解数据包，对于网络管理的网络安全具有至关重要的意义。 Return

  21. 1．IP地址分类

  22. 2．子网和子网掩码 • 在计算机网络规划中，通过子网技术将单个大网划分为多个子网，并由路由器等网络互联设备连接。 • 子网掩码的作用是屏蔽IP地址的一部分，以区分网络地址和主机地址。

  23. 子网划分与网络管理示例

  24. 3 域名地址 • DNS域名系统就是一种帮助人们在Internet上用名字来惟一标识自己的计算机，并保证主机名（域名）和IP地址一一对应的网络服务。

  25. 代码 机构名称 代码 国家名称 Com 商业机构 CN 中国 EDU 教育机构 JP 日本 GOV 政府机构 HK 香港 Int 国际组织 UK 英国 Mil 军事机构 CA 加拿大 Net 网络服务机构 DE 德国 org 非赢利机构 FR 法国 常用类别名称所代表的意义

  26. 4 IP地址与网卡物理地址的区别 • 网卡地址是由全球惟一的一个固定组织来分配，未经认证或授权的厂家无权生产网卡。 • 每块网卡都有一个固定的卡号，并且任何一块网卡的卡号都不相同。 • 一般网卡上都直接标明了该网卡所拥有的网卡地址，一般为一组十二位的十六进制数，其中前六位代表网卡的生产厂商，后六位是由生产厂商自行分配给网卡的惟一号码。

  27. 键入“ipconfig/all”，然后按Enter键，屏幕上显示该计算机上的网卡地址。

  28. TCP协议 尽管计算机通过安装IP协议保证了计算机之间可以发送和接收数据，但IP 协议还不能解决数据分组在传输过程中可能出现的问题。因此，若要解决可 能出现的问题，连上 Internet 的计算机还需要安装TCP协议来提供可靠的并 且无差错的通信服务。 TCP协议被称作是一种端对端协议。这是因为它为两台计算机之间的连接 起了重要作用：当一台计算机需要与另一台远程计算机连接时，TCP协议会 让它们建立一个连接、发送和接收数据以及终止连接。 IP协议只保证计算机能发送和接收分组数据，而TCP协议可提供一个可靠 的、可控的、全双工的信息流传输服务。 虽然IP和TCP这两个协议的功能不尽相同，也可以分开单独使用，但它们 是在同一时期作为一个协议来设计的，并且在功能上也是互补的。只有两者 的结合，才能保证 Internet 在复杂的环境下正常运行。凡是要连接到 Internet 的计算机，都必须同时安装和使用这两个协议，因此在实际中常把 这两个协议统称作TCP/IP协议。

  29. UDP协议 UDP协议即用户数据报协议(UDP，User Datagram Protocol)，是一个 无连接无状态协议。它是为小的传输和不需要可靠传输的情况而设计的，主 要特点如下： 非可靠的和无连接的 UDP的包可能丢失、重复或不按顺序发送。对于可靠性和流控制来说，应用程序使用UDP是可靠的。在定义源和目标端口号时，UDP可以使用应用程序直接访问网络层。 非确认的 UDP不需要接收主机来确认传输。因此，UDP是非常高效的。UDP常被高速应用程序使用。使用UDP，应用程序接受全部的处理响应，包括信息丢失、重复、错误顺序和连接失败。

  30. 信息在Internet中的传输过程

  31. 下一代Internet协议——IPv6 IPv6是下一代的Internet协议，它的提出最初是因为随着Internet的迅速 发展，IPv4定义的有限地址空间将被耗尽，地址空间的不足必将妨碍 Internet的进一步发展。另外，随着移动Internet的发展，要享受移动 Internet上的各种服务，IPv6是关键。当每个人都携带一个或多个移动终端 时，IPv6将为所有的移动终端提供唯一的IP地址。 IPv6与IPv4的比较 在IPv6的设计过程中除了一劳永逸地解决了地址短缺问题外，还考虑了 在IPv4中解决不好的其他问题，主要有端到端IP连接、服务质量(QoS)、安 全性、多播、移动性、即插即用等。 更小的路由表 增强的组播(Multicast)支持以及对流的支持(Flow-control) 加入了对自动配置(Auto-configuration)的支持 更高的安全性 IPv6同时改进和提高了IP包的基本报头格式

  32. IPv6的应用和发展前景 随着IPv6标准化进程的加快，以及具有IPv6特性的网络设备和网络终端 以及相关硬件平台的推出，IPv6技术在以下关键领域将很快或已经得到 应用： 3G业务 IP电信网 个人智能终端 家庭网络 在线游戏

  33. 本章小结 1. 计算机网络的基础知识 2. Internet的起源以及在我国的发展情况 3. Internet的工作原理和相关协议 4. IPv6的知识和应用前景 课后练习：P17 填空题 选择题 作业：P17 简答题 9. 和 10.

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