第 6 章 计算机网络

1. 第6章　计算机网络

2. 6.1 计算机网络基础 • 6.1.1 计算机网络概述 • 计算机网络的产生与发展 • 第一代计算机网络——以主机为中心的计算机网络 • 第二代计算机网络——以通信子网为中心的计算机网络 • 第三代计算机网络——标准化的计算机网络

3. 计算机网络的基本概念、功能、组成和分类 • 计算机网络的定义 • 计算机网络的功能 • 资源共享 • 信息交换 • 分布处理

4. 计算机网络的组成和分类 （1）按地理范围分 局域网（LAN） 城域网（MAN） 广域网（WAN） （2）按拓扑结构分 总线型的拓扑结构 星型拓扑结构 环型拓扑结构 树型结构 网状型拓扑结构

5. （b）环型 （c）星型 （d）树型 （a）总线型 (e) 网状型

6. （3）按网络的使用目的分 公用网 专有网

7. 6.1.2 网络体系结构与网络软件 • 计算机网络体系结构概述 • 一般我们将网络中的各层和协议的集合，称为网络体系结构。 • 自从IBM公司于1974年提出世界上第一个网络体系结构SNA(System Network Architecture)后，许多公司也纷纷建立自己的网络体系结构。 • 国际标准化组织ISO于1977年提出了开放系统互连参考模型（OSI，Open System Interconnection）

8. 网络体系结构与网络协议 (1) OSI/RM网络模型

9. (2) TCP/IP网络模型

10. 网络软件 1 网络软件分类 ⑴ 网络操作系统 ⑵ 网络协议软件 (3)网络应用软件

11. 2．网络应用软件工作模式 (1)早期阶段是采用以大型机为中心的集中式应用模式 (2)目前比较常用的是客户机/服务器应用模式

12. 6.1.3 局域网与广域网 一、局域网及其组建 • 局域网的组成 (1)服务器 (2)工作站 (3)网络通信设备 • 网络适配器 • 集线器 • 交换机

13. (4) 通信协议 • NetBEUI协议(网上邻居) • IPX/SPX协议（联机游戏） • TCP/IP协议

14. 传输介质 • 双绞线 • 同轴电缆 • 光缆 • 无线传输介质 ：地面微波 ，卫星微波 ，红外传输

15. 局域网技术 （1）以太网 • 在 20 世纪 70 年代研制开发的一种基带局域网技术，是一种总线式局域网（如图6.5所示），以基带同轴电缆作为传输介质，采用CSMA/CD协议。 • 采用“说前先听，边说边听”的工作原理 • 1985年，IEEE 802委员会吸收以太网为802.3标准，并进行了一些修改。802.3标准定义了描述了运行在各种介质上的，数据传输率从1Mbps～10Mbps的所有采用CSMA/CD协议的局域网，包括粗同轴电缆、细同轴电缆、双绞线和光纤等。如今以太网更多的被用来指各种采用 CSMA/CD 技术的局域网，它是目前最常用的局域网技术。

16. （2）令牌环网 • 环网的拓扑结构是所有结点连接而形成的一个封闭环路

17. （3） 令牌总线网 • 综合令牌环网和总线型网（以太网）的优点，在物理总线结构中实现令牌传递控制方法。 • 在令牌总线上，总线上的所有站点构成逻辑环 • 令牌总线网的典型代表是美国Data Point公司研制的ARC（Attached Resource Computer）网络

18. 以太局域网的组建 • 基本硬件设备 • 网线的制作

19. 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 图6.7 直连与交叉双绞线的制作

20. 组网的拓扑结构 • 如果需联网的节点数少于单一集线器／交换机的端口数时，可以使用单一集线器结构----只要将计算机上网卡的RJ-45口与集线器／交换机的端口用直连网线连接起来即可 • 如果需要联网的节点数超过单一集线器的端口数时，通常需要采用多个集线器级联结构。普通的集线器／交换机一般都提供两类端口：一类是用于连接节点的RJ-45端口；另一类端口是向上连接端口，包括连接粗缆的AUI端口、连接细缆的BNC端口或光缆连接端口。

21. 二、广域网 • 广域网概述 • 广域网(Wide Area Network)是在一个很大的地理范围内所建立的计算机通信网，简称WAN，其涉及的范围较大，一般可从几公里到几万公里 • 广域网是由通信子网与资源子网两个部分组成的 • 在实际应用中，局域网可与广域网互联，或通过广域网与位于其它地点的广域网互联，这时局域网就成为广域网上的一个端系统 • 广域网的实现都是按照一定的网络体系结构相应的协议进行的，以实现不同系统的互连和相互协同工作。

22. 公用数据通信网 • 公用电话交换网 • 公用数据分组交换网 • 数字数据网 • 帧中继网 • 综合业务数据网

23. 6.2 Internet基础 在现代社会中，Internet已经越来越与人们的工作与生活密不可分了。成千上万的人几乎每天都在使用通过Internet提供的各种服务，如新闻浏览、信息搜索、邮件互通、游戏娱乐、购物聊天、远程教育和股票买卖等。本节主要介绍Internet及其相关的基础知识。

24. 6.2.1 概述 • 一、什么是Internet 简单地讲，Internet 是一个连接网络的网络，又称互联网或英特网。它是一个全球性的巨大的计算机网络体系，它把全球大量的，不同类型的计算机网络连接起来，包含了难以计数的信息资源，向全世界提供各种信息服务。 • 二、Internet的起源与发展

25. 6.2.2 Internet的地址系统 • 一、IP地址 • 1. IP地址概述 从整体上看，IP地址由两部分组成：网络地址和主机地址。网络地址用来标识主机所在的物理网络，而主机地址是主机在物理网络中的编号。一般情况下，Internet上不允许有两个具有相同网络地址的网络存在，在同一个网络中也不允许有两台主机具有相同的主机地址，这样就保证了任何一台连入Internet的主机都具有一个唯一的IP地址。

26. 2. IP地址的分类与格式 TCP/IP规定用32位二进制数表示一个IP地址。如何将这32位合理划分为网络地址和主机地址呢？考虑到物理网络规模的差异（例如有的网络可能只需包含几百台甚至几十台主机，有些可能要包含上万台甚至几万台主机，而有些可能更多），IP地址被分为三个基本类地址（简称A类、B类和C类地址）、一个组播类地址（简称D类地址）和一个备用类地址（简称E类地址）。

27. 为了方便使用和记忆，在计算机系统中一般用4个十进制数（每两个数之间用一个小数点“.”分隔）来表示一个IP地址，这种格式称为点分十进制表示。通常，为了能通过域名地址访问Internet主机，我们需要在操作系统的网络连接中设置域名解析服务器的IP地址，这个IP地址就常用点分十进制表示，如61.153.34.28。那么点分十进制表示的IP地址与32位二进制数表示的IP地址之间如何转换呢？其具体对应关系及地址类型含义如下图所示。为了方便使用和记忆，在计算机系统中一般用4个十进制数（每两个数之间用一个小数点“.”分隔）来表示一个IP地址，这种格式称为点分十进制表示。通常，为了能通过域名地址访问Internet主机，我们需要在操作系统的网络连接中设置域名解析服务器的IP地址，这个IP地址就常用点分十进制表示，如61.153.34.28。那么点分十进制表示的IP地址与32位二进制数表示的IP地址之间如何转换呢？其具体对应关系及地址类型含义如下图所示。

28. 3. 特殊用途的IP地址 除了D类和E类地址外，还有一些IP地址从不分配给任何主机，只用于网络中的特殊用途，这些特殊的IP地址主要有以下几类。 • （1） 主机地址每一位都为“0”的IP地址，称为网络地址，用来表示整个物理网络，它指的是物理网络本身而不是连接到该物理网络上的一台计算机，如129.45.0.0就是一个B类网络地址。 • （2） 主机地址每一位都为“1”的IP地址，称为广播地址，当一个包被发送到某个物理网络的广播地址时，这个包将送达该网络上的每一台主机，如129.45.255.255就是一个B类广播地址。 • （3）形如127.*.*.*的IP地址保留给诊断用，如127.0.0.1用于回路测试。 • （4）还有一些IP地址用于私有网络，如1个A类地址10.0.0.0—10.255.255.255、16个连续的B类地址172.16.0.0—172.31.255.255和255个连续的C类地址192.168.0.0—192.168.255.255。

29. 4. 子网掩码 • 子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码只有一个作用，就是将某个IP地址划分成网络地址和主机地址两部分。与IP地址相同，子网掩码的长度也是32位，左边是网络地址位，用二进制数字“1”表示；右边是主机地址位，用二进制数字“0”表示。 • 子网掩码对于采用TCP/IP协议的网络来说非常重要，只有通过它，才能表明一台主机所在的子网与其他子网的关系，使网络正常工作。

30. 如下图，在Windows XP的本地连接中设置一台主机IP地址为“202.192.160.69”，子网掩码为“255.255.255.0”。这说明这个IP地址的前24位是网络地址，后8位是主机地址。若两台主机的网络地址相同，表示它们在同一个子网中，它们之间可以不通过路由直接通信。若一台主机要与不在同一子网中的另一台主机通信，并且源主机没有目标主机的特定路由，则其IP报文要通过默认网关（一般是一个路由器）转发，再经过一系列路由到达目标子网，并分发给目标主机。

31. 二、域名地址 理论上讲，人们可以通过IP地址与Internet上的任何一台计算机通信，但是无论是二进制表示的IP地址，还是用点分十进制表示的IP地址都不利于记忆和使用。为此引进了域名地址的概念。 • 1. 域名系统DNS • 域名系统的设立，使得人们能够通过一个简单的字符串来代替难以记忆和使用的IP地址，例如可以使用字符串“www.zjnu.edu.cn”来表示浙江师范大学WWW服务器主机的IP地址61.153.34.3，这种用字符串表示的地址就是域名地址。 • 为了保证其唯一性，域名地址必须由专门的机构负责管理，并按照一定的规范书写。按照Internet上的域名管理系统规定，在域名系统中，域名采用分层结构，如下图所示。

32. 一般地，Internet上的一台主机的域名地址由代表该主机的主机名和该主机所在子域到顶级域路径上的所有域的域名组成，主机与域名之间、子域名与父域名之间均用小数点“.”分隔。一般地，Internet上的一台主机的域名地址由代表该主机的主机名和该主机所在子域到顶级域路径上的所有域的域名组成，主机与域名之间、子域名与父域名之间均用小数点“.”分隔。

33. 部分国际通用顶级域名 • 2. 域名的管理 • 域名的管理一般采用逐级授权的管理原则，即由互联网名称与数字地址分配机构 ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）负责管理国际通用顶级域名，并授权：（1）各国（地区）的网络信息中心NIC负责管理其相应的国家地区顶级域名；（2）国际通用顶级域名下的二级域名拥有机构负责管理其下的二级域名。二级域名管理机构又可以授权其下的三级域名由相应的三级域名拥有机构负责管理，依次类推。 部分国家地区顶级域名

34. 3. 域名地址与IP地址的转换 • 域名地址只是帮助人们记忆和识别，Internet上真正用于通信的仍然是IP地址，为此需要一种将域名地址翻译成IP地址机制，这一过程叫做域名解析，实现这一机制的软件称为域名系统或DNS（Domain Name System）。DNS的功能相当于电话号码簿，已知一个域名地址就可以查找出IP地址来，也可从IP地址反向查出域名地址，运行DNS的主机叫做域名服务器（6.3节将做更详细的介绍）。 • 4. 网络实名 • 网络实名是新一代的网络访问技术。通过这种技术，用户只要一个简单的“名字”就可以代替复杂的域名地址访问到相应的网站。 • 网络实名提供了四种访问方式：（1）中文网址：输入企业、产品的全称或简称即可直达目标，如“ 平安保险 ”；（2）英文网址：输入“SINA ”即可访问新浪网；（3）拼音网址：输入拼音、拼音字头如“pabx ”也可访问平安保险的网站；（4）数字网址：输入企业的电话号码、股票代码即可直达。

35. 6.2.3 Internet的接入方式 • Internet提供许多的接入方式，供不同的用户选择。个人用户可以选择经济，但带宽较小的接入方式，而企业用户一般选择带宽较高，传输稳定，但费用相对较贵的接入方式。下面介绍几种近年来比较流行的接入方式。 一、电话拨号接入 二、ISDN接入 三、DDN专线接入 四、ADSL接入 五、Cable-Modem接入 六、LAN接入 七、无线接入

36. 6.2.4 Internet应用 • Internet提供了多种服务，其中人们比较常用的有WWW服务、电子邮件服务、FTP服务、DNS服务、DHCP服务、Telnet服务（6.3节将介绍其中的一些服务）等。这一小节主要介绍用户如何使用这些Internet提供的服务。 • 一、Web浏览与IE浏览器 • 1. Web浏览 WWW采用的是客户机/服务器结构，服务器将各种文本、声音、动画、图像和视频等多媒体信息通过一组相互关联的超文本文件集成在一起，这些超文本文件就是网页（6.4节将介绍如何制作这些网页），而一组相关网页集合在一起就构成了一个网站。

37. 2. IE浏览器的使用 一般Internet用户要使用Web提供的功能，必须通过一个客户端软件，这个软件叫做网页浏览器。目前常见的网络浏览器有微软的Internet Explorer（简称IE）、网景的Netscape Browser、Mozilla的Firefox、Maxthon的Maxthon Browser和Opera的Opera Web Browser。这些浏览器在使用上大同小异，下面以IE为例介绍其使用。 • 浏览网页 • 收藏夹 • 保存网页内容 • Internet选项 • 3. 搜索引擎 • 全文搜索引擎 • 目录索引

38. 二、电子邮件和Outlook Express 电子邮件，又称Email，是Internet上最早出现的应用之一，也是迄今为止Internet提供和使用最广泛的服务之一。与其它通信手段相比，Email具有快捷、方便和经济等特点。无论对方在世界上的哪个角落，也不论其居住地址有何变化，只要知道其Email地址，就可以很快与其取得联系。 • 1. Email地址 要收发Email，就要拥有一个Email地址，这个地址实际上代表一个唯一的接收电子邮件的信箱，或称电子邮箱。 • 2. 发送、接收电子邮件 • 3. Internet上的免费邮箱 • 4. Outlook Express使用简介 • （1）设置帐户信息 • （2）发送和接收邮件 • （3）选项设置

39. 三、文件传输 文件传输是指在Internet上把任意格式的文件从一台计算机传送到另一台计算机上。Internet上最常见用于文件传输的协议是FTP。为了用FTP协议实现文件传输，必须要有一个FTP服务器（6.3节将介绍如何构建一个简单的FTP服务器），其它的计算机可以用FTP客户端软件进行文件的上传与下载。目前在Internet上，许多组织和个人都建有自己的专门或公共的FTP服务，供相关人员共享资料和软件，下面是其中的一些站点的URL： 微软的FTP服务器 ftp://ftp.microsoft.com 红帽子（Redhat）公司FTP服务器 ftp://ftp.redhat.com 清华大学FTP服务器 ftp://ftp.tsinghua.edu.cn

40. 四、博客 最近几年，Blog（博客或网上日志）在Internet上十分流行。它是继Email、BBS、IM之后出现的第四种网络交流平台。 • 博客的使用 现在许多名人都拥有自己的Blog，他（她）们的Blog往往保持着较高的访问量。其实，每个人都很容易拥有自己的Blog，只要在Blog服务提供商的网站上为自己申请一个的Blog，就你可以成为一名Blogger了。下面是国内一些常见提供免费Blog服务的网站。 中国博客网（http://www.blogcn.com） 博客中国（http://www.blogchina.com） 中文博客联盟（http://blogger.org.cn） 新浪博客（http://blog.sina.com.cn） 博客园（http://www.cnblogs.com） 要在Blog上发布帖子，你不需要掌握任何繁琐复杂的技术，也不需要非得了解艰涩难懂的程序代码，你要做的可能简单到只需要敲几个你想发布的文字而已。

41. 五、其它应用 • 1. 远程登录 • 2. Usenet • 3. BBS • 4. IP电话 • 5. 即时通讯

42. 6.2.5 IPv6与下一代互联网 • 下一代互联网（简称NGI）的提出主要针对目前互联网技术体系中存在的诸多先天缺陷。这些缺陷已经导致了互联网高速发展中的一系列严峻问题，并且很难在现有技术体系下通过有限的改良得到解决。因此，NGI的实质是通过一些革命性的技术发展，解决目前互联网在管理、安全、服务质量以及规模和性能可扩展性方面存在的问题。与互联网发展过程中涌现出的其他技术概念相比，IPv6遇到的争议可以说是最少的，人们早已形成共识，那就是IPv6最终取代IPv4是大势所趋，成为下一代互联网的核心技术。 • 一、IPv4与IPv6 • IPv6的全称是"互联网协议第6版"。目前互联网协议为IPv4，其地址为32位编码，可提供的IP地址大约为40多亿，而且由美国掌握绝对控制权，许多IP地址处于空闲但不能使用状态，目前全球已经越来越面临严重的IP地址枯竭的危机。 • 随之，以IPv6为核心的下一代互联网被提上议事日程。IPv6的地址则是128位编码，能产生2的128次方个IP地址。IPv6地址资源极端丰富，甚至有人比喻，如果使用IPv6，世界上的每一粒沙子都会有一个IP地址。 • 除此之外，IPv6还具备其他重要的优点，例如它支持规模更大的网络结构，改进了安全性和数据的完整性，具有自动配置、移动计算、数据组播和更有效的网络路由聚合等。应用IPv6后，互联网的使用将变得更加简化，将能为用户提供更高效的服务质量。

43. 二、下一代互联网的特点 • 1. 更大的IP地址空间 下一代互联网将逐渐放弃IPv4，而启用IPv6地址协议，IP地址将从2的32次方增加到2的128次方，从而彻底解决了IP地址不足的问题。 • 2. 更快的访问速度 在下一代互联网，高速强调的是端到端的绝对速度，至少100兆。至于能高到什么程度，这有赖于传输技术的不断发展。 • 3. 更安全的网络 目前的计算机网络因为种种原因，在体系设计上有一些不够完善的地方，下一代互联网将在建设之初就从体系设计上充分考虑安全问题，使网络安全的可控性，可管理性大大增强。

44. 三、中国下一代互联网研究现状 • 与发达国家相比，中国在研究下一代互联网方面起步的并不晚。1998年，中国开始了这方面的研究工作。当时，中国教育和科研计算机网牵头建设了国内第一个IPv6试验床，2000年开始分配地址，同时中国第一个下一代互联网试验网络NSFCNET开始建设，2001年7月通过了验收，我国第一次实现了与下一代互联网Internet2的互联，其意义一点不亚于当初互联网进入中国。 • 在2004中国国际教育科技博览会暨中国教育信息化论坛开幕仪式上，中国第一个下一代互联网主干网——CERNET2试验网正式宣布开通并提供服务。该试验网目前以2.5G的速度连接北京、上海和广州三个CERNET2核心节点，并与国际下一代互联网相连接，开始为清华大学、北京大学、上海交通大学等一批高校提供高速IPv6服务。它的开通，标志着中国下一代互联网研究取得重要进展。

45. 6.3 Internet信息服务 • 一、WWW服务 WWW 是 World Wide Web （万维网）的缩写，也可以简称为 Web，它是Internet提供的最常见的服务，我们每天用网页浏览器在浏览各种信息时，就是在使用WWW提供的服务功能。 • 1. WWW服务的工作原理 WWW服务是按客户机/服务器模式工作的。Web服务器上运行着WWW服务器程序，它们是信息资源的提供者，用户计算机上运行的是WWW客户机程序（如微软的IE浏览器），用来帮助用户完成信息的查询与浏览。

46. 2. 在Windows XP上安装IIS Windows XP中默认是不安装IIS，安装步骤如下： • （1）打开“控制面板”，选择“添加/删除程序”，在对话框中选择“添加/删除Windows组件”。 • （2）单击选中“Internet信息服务(IIS)”，再单击“详细信息”按钮，选中“万维网服务”后按“确定”按钮。 • （3）单击“下一步”，即会开始IIS的安装，安装过程中可能会提示插入WindowsXP光盘。安装完成后，就可以开始WWW服务的配置了。

47. 3. 配置WWW服务 假设我们将WWW服务安装在一台IP地址为192.168.1.5的局域网计算机上，计算机名为RHYE。下面是具体的配置过程： （1）打开“控制面板”中的“管理工具”，通过选择“Internet 信息服务”打开Internet信息服务管理器。 （2）单击计算机名（如RHYE）前的“+”号，如果的默认网站显示为停止状态，在 “默认网站”上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，选择“启动”来启动Web服务。 （3）在 “默认网站”上单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中，选择“属性”打开“默认网站　属性” 对话框，打开“网站”选项卡，在“描述”文本框中填上网站描述，其余保持默认即可，如果本机的80端口已经被别的软件占用，则可以选择一个别的TCP端口，如8080。 （4）打开“主目录”选项卡，选中“此计算机上的目录”单选按钮，表示WWW服务提供的信息内容在配置此Web站点的计算机上，在“本地路径”文本框中填上计算机上作为Web站点的目录，IIS默认的目录是C:\inetpub\wwwroot，此目录一般用于存放WWW服务提供的网页文件。 （5）作为最简单的Web站点配置，“默认网站　属性” 对话框中的别的选项都可以使用默认值，要了解和配置这些选项可以参考微软提供的有关IIS的资料。

48. 4. Web站点测试 为了测试以上配置的Web站点是否已经成功，我们先要建一个网页文件。网页文件本质上是一个用HTML语言写的一个文本文件。测试网页文件的内容如图6.28所示，这是一个十分简单的网页。将该文本文件以default.htm为文件名保存到Web站点配置时输入的本地路径中（如C:\Inetpub\wwwroot）就可以了。

49. 接着打开局域网中任何一台计算机中的IE浏览器，在地址栏中输入“http:// 192.168.1.5”，如你看到了如下图所示的页面结果，说明你的Web站点已经可以正常工作。

50. 二、FTP服务 • 1. FTP工作原理 FTP采用“客户机/服务器”方式，FTP客户端向FTP服务端发出各种命令，服务端则响应这些命令。