程序设计第2章计算机网络.ppt

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1、,计算机网络,网络基础知识,网络硬件和设备,Internet的接入及设置,网络协议和体系结构,Internet的应用,计算机网络: 计算机网络是将分散在不同地理位置的具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下，实现数据通信和资源共享的系统。,资源的共享、信息的交流,什么是计算机网络,给你发E-mail,打印文件mail,共享资源,数据传输,分布式数据处理,我的东西 丢失了！,提高可靠性,没关系！,计算机网络的功能,50年代 计算机-终端,多机系统,计算机网络基础,计算机网络的发展,60年代末 计算机-计算机,典型代表ARPA网,计算机网络基础,计算机网络

2、的发展,开放式标准化网络,为什么需要标准化？ 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力 标准化的时机？ 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础,计算机网络的发展,70年代中期 局域网,80年代局域网迅速发展,90年代网络互连，Internet崛起,计算机网络基础,计算机网络的发展,两台或两台以上的计算机互相连接起来才能形成网络。 网络中的计算机具有独立的功能。 计算机之间的通信必须遵守约定和规则，即必须遵循网络协议。 必须拥有通信线路和设备。 网络的主要目的是资源共享。,计算机网络的特征,计算机网络的组成,负责全网的数据传输,转发及

3、通信处理等工作，提供用户入网接口。,负责数据处理、提供网络资源和网络服务，实现资源共享。,局域网（LAN: Local Area Network ） 采用局域网，传输速率较高，误码率较低。 组网方便，技术简单。 覆盖范围10KM,计算机网络的类型按覆盖范围分类,按覆盖范围分类,城域网（MAN：Metropolitan Area Network ） 在一个特定的范围内（例如校园、社区或城市）将不同的局域网连接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速率比局域网高。覆盖范围100KM,计算机网络的类型按覆盖范围分类,广域网（WAN:Wide Area Network ） 传输距离远，传输速率较低，误

4、码率较高。 机制复杂。覆盖范围100KM,计算机网络的类型按覆盖范围分类,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,城域网,城域网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,广域网,局域网,局域网,校园网,企业网,拓扑是研究点和线组成的几何图形的特性的方法,计算机网络的类型按网络拓扑结构分类,树型,星型,总线型,环型,网状,计算机网络的类型,按通信介质分类： 有线网、无线网 按管理性质分 ： 专用网、公用网 按交换方式分 ： 电路交换网、报文交换网、分组交换网 按通信信道分 ： 广播通信、点到点通信 按信道带宽分 ： 宽带网、窄带网,计算机网络传输介质双绞线,非屏蔽双绞线（UTP）：以箔屏

5、蔽以减少 干扰和串音 和屏蔽双绞线（STP）：双绞线外没有任何附加屏蔽 组网方便，价格最便宜，应用广泛 五类双绞线最大传输率为100Mbps 传输距离小于100米,计算机网络传输介质同轴电缆,同轴电缆 基带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m 宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km 它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆,计算机网络传输介质光纤,多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲 单模光纤：使用激光产生用于传输的光脉冲,计算机网络传输介质无线传输介质,两个地面站之间传送 距离：50 -100 km,地球,地面站之间的直视线路,微波传送塔,22,300 公里,地球

6、,计算机网络传输介质无线传输介质,网络协议 (1) 定义 为在网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定 (2) 组成要素 1) 语法: 信息的结构和格式 2) 语义: 需要作出的动作及响应 3) 时序: 操作的执行顺序,网络协议和体系结构,网络协议和体系结构,社会上存在的邮政系统,网络体系结构 就是对构成计算机网络的各组成部分之间的关系及所要实现功能的一组精确定义。,OSI 模 型,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,网络协议和体系结构,层间的关系： 下一层为上一层服务；上一层依托下一层完成任务。,通信 子网,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,物理层,数据链路层

7、,表示层负责处理不同的数据在表示上的差异及其相互转换 。,提供可靠的端到端的通信。,数据链路层实现数据的可靠传送。功能包括帧定界、差错控制、流量控制、链路管理和寻址。,物理层负责传送二进制比特流，规定了物理连接的机械特性、电气特性、功能特性和规程特性。,提供连接和路由选择，为数据包的传送选择一条最佳路径功能包括路由选择、拥塞控制和透明传输等。,负责建立、管理、拆除进程之间的通信连接。,应用层直接为用户提供各种网络服务，例如访问数据库、电子邮件、文件传输等。,网络协议和体系结构,各层的功能,物理层传送的数据单位： 比特（bit）,数据链路层传送的数据 单位： 帧（frame）,网络层传送的数据单

8、位： 分组（packet） 也叫数据包或包,传输层传送的数据单位： 数据段（segment）。,协议数据单元(PDU),数据在各层的封装和拆封的过程,网络协议和体系结构,定义了四层协议 Internet采用的协议,应用层Application,传输层transport,网络接口层,网际层Network,1,Internet的体系结构和协议,传输层,会话层,表示层,应用层,网络层,数据链路层,物理层,4 3 2,Internet的体系结构和协议,应用层,传输层,网际层,网络接口层,网络接口层：,负责接收IP数据报，并把数据报发送到指定网络上,网际层：,IP ICMP ARP RARP,应用层,传

9、输层,网际层,网络接口层,网际层的主要协议IP 提供无连接的传输服务（不保证送达，不保证顺序） 解决两个不同IP地址的计算机之间的通信问题,Internet的体系结构和协议,传输层：,TCP UDP,提供了两种传输协议,Internet的体系结构和协议,使源端和目标端主机上的对等实体可以进行会话。 提供了一种可靠的数据传输服务，具有流量控制、拥塞控制、按序递交等特点,应用层,传输层,网际层,网络接口层,文件传输 FTP、TFTP、NFS 电子邮件 SMTP、POP3 WWW应用 HTTP 远程登录 Telnet、rlogin 网络管理 SNMP 域名系统 DNS,应用层,传输层,网际层,网络接

10、口层,应用层： 应用层协议支持文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web浏览等。,Internet的体系结构和协议,局域网协议和体系结构,提供建立和释放数据链路层逻辑连接、提供与高层的接口、差错控制,规定了各种类型局域网的介质接入控制方案,体系结构,1) 覆盖范围小: 房间、建筑物、园区范围； 2）数据通信设备是广义的； 3) 高传输速率:10Mbps1000Mbps， 低误码率: 10-8 10-10 ； 4) 为一个单位所拥有 5) 局域网特性的主要技术要素是：网络拓扑结构、传输介质与介质访问控制方法。,局域网协议和体系结构,局域网特点,局域网协议和体系结构,（1）网络服务器 （2）客

11、户机 （3）网络适配器(网卡) （4）集线器 （5）传输介质,局域网组成,(1) 拓扑结构（逻辑、物理） 总线型、星型、环型 (2) 传输介质 双绞线,同轴电缆 (3) 介质访问控制MAC,局域网协议和体系结构,局域网的关键技术,介质访问控制MAC 1) 局域网使用广播信道，多个站点共享同一信道 2) MAC 协议： 解决广播信道站点对信道争用的协议。 3) 两种MAC 载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD) 令牌传递(Token Passing)： Token Ring、Token Bus、FDDI,局域网协议和体系结构,局域网的关键技术,CSMA/CD介质访问控制协议 工作原理： （

12、1）发送前先监听信道是否空闲 （2）若空闲则立即发送数据 （3）发送时，边发边继续监听。 （4）若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。,局域网协议和体系结构,CSMA/CD流程图,局域网协议和体系结构,计算机网络硬件和设备网卡,功能： 网卡完成OSI物理层和数据链路层的功能。 分类： 有线网卡： 按带宽分、按传输介质分、按总线分 无线网卡： 无线局域网卡 无线广域网卡：GPRS、CDMA、.,计算机网络硬件和设备网卡,网卡与主机的连接,计算机网络硬件和设备网卡,MAC地址 MAC ：Media Access Control 长度：48位二进制数 高24位：

13、厂商编号 低24位：网卡的唯一编号。 保存位置：网卡的ROM中。 查看MAC地址：ipconfig/all,计算机网络硬件和设备,1）中继器 工作在物理层，对信号整形、放大和双向复制转发。 2）集线器 多口中继器 ，工作在物理层。 3）网桥 工作在物理层和数据链路层，用于相同网络或仅在OSI参考模型中物理层和数据链路层实现上有差别的网络之间的互联。 4）交换机 工作在物理层和数据链路层，对数据进行同步、放大、整形，并能有效地过滤短帧、碎片，具有过滤数据的作用,5）路由器 工作在物理层、数据链路层和网络层 ，为两个网络间物理层、数据链路层与网络层提供协议间转换 6）网关 网间协议转换器或高层协议

14、转换器，工作于OSI/RM的所有层。 协议转换、地址格式的转换、控制流量 、包的分隔与重组 。 7）调制解调器 实现数模、模数转换。,计算机网络硬件和设备,ARPA网,Internet,60年代末,90年代初,主要协议：TCP/IP,40多万个网络 近2000万台计算机 1亿多个用户,计算机网络基础,Internet概述,支持资源共享。 采用分布式控制技术。 采用分组交换技术。 使用通信控制处理机。 采用分层的网络通信协议。,1974:出现TCP/IP协议 1982: ARPAnet使用TCP/IP协议 1983:分为两部分 1986:NSFnet形成 1988:NSFnet替代ARPAnet

15、 1989:ARPAnet解散, 军用转向民用 1992:IBM、MCI、MERIT ANSnet 走向商业化 1995:NSFnet停止运作,网络互联,是在各种不同的网络技术之上，再增加一个特殊 的“互联网络协议层，来互联不同的网络。,IP,TCP,应用程序,问题：在局域网中也得采用TCP/IP协议集吗？,因特网的体系结构,网际层,传输层,应用层,网络访问层,IP ICMP ARP RARP,TCP,UDP,Telnet,FTP,HTTP,SMTP,因特网的体系结构,体系结构,TCP/IP协议,因特网的体系结构TCP/IP协议族,1. TCP/IP协议族 是ARP，IP，ICMP，IGMP，

16、UDP，TCP等多个协议的集合。 2. TCP协议和IP协议是最具有代表性，是网络体系结构的关键之一。 3. TCP/IP建立了分组交换(或包交换)的网络.,4. 数据传送过程 1) TCP将数据分组,每个分组分别封装 2) IP将各封装分别选不同路径(路由)传递到目的地 路由:连接各子网的一系列路由器 3) 到达目的后,IP检查是否完整 4) 收到所有分组后,IP组装,交TCP处理,因特网的体系结构TCP/IP协议族,因特网的体系结构TCP协议,位置：工作在运输层 运输层功能：复用和分用 端口及端口编号： FTP用21，Telnet用23， SMTP用25，DNS用53，HTTP用80。 “

17、三次握手”连接过程 ：（TCP采用面向连接的服务） 连接请求 连接确认 对连接确认的确认 正确传输的控制 ：缓存、确认 流量控制策略：由接收端控制发送端的数据发送,因特网的体系结构TCP协议,SYN,SYN-ACK,ACK,客户机,服务器,三次握手,因特网的体系结构IP协议,作用： 通过提供统一的地址格式与数据包格式来消除各网络的差异，使得通信双方可以进行透明的数据传输。 IP地址： IP协议采用一种全局通用的地址格式，为全网的每一网络和每一台主机都分配一个唯一的外网络地址 IP地址格式： IP地址组成：32bit的二进制标识符,连接到Internet上的每台计算机拥有的唯一的地址。,IP格式

18、,nnn.nnn.nnn.nnn,4段，取值0255,IP地址,因特网的地址,32位二进制数,点分十进制数表示,0,1,1,0,1,0,问题：32位的IP地址够用吗？,IP地址的种类,交换机,交换机,子网1,子网2,子网3,子网出现的原因：,更有效地使用地址空间 易于管理网络,划分管理职责 减少网络拥塞 提供额外的安全性,子网与子网掩码,TCP/IP协议使用子网掩码判断目标主机地址 是位于本地子网，还是位于远程子网。 子网掩码格式： 32位二进制数,子网与子网掩码,连续若干位1,连续若干位0,11111111111111111111111100000000,确定子网掩码 例如：将一个B类网络划

19、分为8个子网，子网掩码是什么？ B类网络：网络号位数 主机号位数 子网编号的确定： 子网掩码：1的位数： 0的位数： 子网掩码：,高16位,低16位,3位二进制数，使用主机号高3位,16位网络号+3位子网号,16位主机号-3位子网号,11111111111111111110000000000000,子网与子网掩码,子网掩码的使用 例如：两台主机的IP地址分别是： A: 185.96.69.145 B: 185.96.95.145 子网掩码: 255.255.224.0 判断两台主机是否在同一子网内。 方法： 1）将IP地址及子网掩码转换成二进制形式 2）子网掩码与IP地址进行“按位与”运算 3

20、）运算结果相同，在同一子网 运算结果不同，不在同一子网,子网与子网掩码,IP地址A: 10111001 01100000 01000101 10010001 IP地址B: 10111001 01100000 01011111 10010001 子网掩码：11111111111111111110000000000000 10111001 01100000 01000101 10010001 11111111 11111111 11100000 00000000 10111001 01100000 01000000 00000000 10111001 01100000 01011111 10010

21、001 11111111 11111111 11100000 00000000 10111001 01100000 01000000 00000000,运算结果：相同 结论：在同一个子网内 思考： 若子网掩码是： 255.255.240.0 两个主机是否在同一子网,子网与子网掩码,某校X系位于A楼，有100台主机，Y系位于B楼，有100台主机。现申请了一个C类的网络地址222.97.255.0。设计子网划分方案，为每个系分配IP范围，并求出对应的子网掩码。 若分为四个子网，子网掩码是什么？ 各子网IP范围是什么？,子网与子网掩码,相关问题 某网络的子网掩码为255.255.255.248，每个

22、网段最多可容纳多少台主机。 子网掩码为255.255.254.0，判断IP地址188.188.0.111与188.188.5.222是否在同一网段？ 如果将一个C类网络222.97.255.0分为4个子网，写出四个子网的IP地址范围。 如果将一个C类网络分为8个子网，写该网络子网掩码的点分十进制形式。,子网与子网掩码,DNS采用层次结构，入网的每台主机 都可以有一个类似下面的域名：,主机名.机构名.二级域名.顶层域名,从左到右，域的范围变大,具有实际含义，比IP地址好记,E,域名系统DNS,国家顶级域名 国际顶级域名 国际性组织,类别域名 行政区域名,域名服务器：通过DNS域名服务协议，将登记

23、注册的域名转换为对应的IP地址。,com 商业机构 edu 教育 gov 政府机构 org 非盈利性机构 mil 军事机构 net 网络资源或组织,因特网域名,rec 娱乐休闲资源 info 信息服务 store 商场 arts 文化艺术团体 nom 个人 地区标识 cn，de, ca, sg，fr 等,因特网域名,如何接入因特网,(1) 使用modem拨号 通过modem经过电话线与ISP连接 理论上最高传输速率56Kbit/s (2) ISDN(上网不影响打电话) 对电话网进行数字化改造,将电话、传真、数字通信等业务全部通过数字化的方式传输 速率可达128 kbit/s (3) ADSL(

24、上网不影响打电话) 上行速率（家庭到路由器），最高1Mbit/s 下行速率（路由器到家庭），最高8Mbit/s,如何接入因特网家庭用户的接入,如何接入因特网家庭用户的接入,数据线路：PCADSL Modem分离器入户接线盒 语音线路：话机分离器入户接线盒 个人应用图例,如何接入因特网家庭用户的接入,硬件准备 创建连接 开始”“程序”“附件”“通讯”“新建连接向导” 在 “网络连接类型”窗口选择: “连接到 Internet”选项 在“准备好 此向导准备设置您的 Internet连接”窗口中: “手动设置我的连接”选项 在“您想怎样连接到Internet？”窗口中选择: “用要求用户名和密码的宽

25、带连接来连接”选项 输入用户名和密码即可,(1)局域网方式(集中用户) 路由器将本地LAN作为一个子网连接到Internet LAN中每个主机都有IP地址 (2) DDN、X.25、帧中继等专线方式 通过支持TCP/IP的路由器连接主机和ISP,如何接入因特网单位用户的接入,用无线电波连接移动 端系统和ISP的基站,如何接入因特网移动用户的接入,因特网,基站,移动主机,不同类型的用户访问因特网,LAN,家庭用户,因特网,MODEM,PSTN,PC,LAN,PSTN,ISDN、ADSL DDN、FR,路由器,MODEM,共享器,基站,企业用户,移动用户,1）到网管中心申请IP地址 需要MAC地址

26、 网管中心反馈五个信息： IP地址 子网掩码 网关IP 首选DNS的IP 备用DNS的IP 2）配置IP 操作流程：P 3）测试,在学校如何入网,ISP ：提供Internet接入服务的机构 Internet Service Provider，ISP 中国网通 中国电信 ICP: 提供信息服务的机构 Internet Content Provider 新浪 搜狐 Yahoo ,ISP与ICP,局域网中的资源共享,创建一个共享文件夹 创建一个文件夹 设置文件夹的共享属性 添加共享文件 将文件复制到共享文件夹中 通过“网上邻”居共享资源 打开桌面上的“网上邻居”窗口 单击“网络任务”栏的“查看

27、工作组计算机”链接 找到同组中的某计算机并打开 使用共享资源,WWW（World Wide Web），即Web，称为全球信息网或万维网。WWW是基于Internet的信息服务系统，它向用户提供一个以超文本技术为基础的多媒体的全图形浏览界面。,WWW基本知识,组成： 浏览器、Web服务器、HTTP协议 结构：客户机/服务器（C/S）,服务器,功能： 功能提供网络信息浏览服务。整理和储存各种WWW资源，并响应客户端软件的请求，把客户所需的资源传送到客户计算机上。 信息的基本单位是网页（Web Page）。,网页 ( Web Page ),主页 ( Home Page ),万维网中文件信息被称作页面

28、,WWW服务器上第一个页面,一个网站是由众多的网页组成的， 它们存储在某一个Web服务器上。,网站 ( Home Page ),网页、主页、网站,超连接,超链接： 指从一个网页指向一个目标的连接关系。 超文本文件：用超链接的方法，将各种不同空间的文字信息组织在一起的网状文本。超文本文件由超文本标注语言（HTML)写成。 超媒体：超文本与多媒体一起构成。 HTML: 是一种规范，一种标准，它通过标记符号来标记要显示的网页中的各个部分。,WWW,Browser,浏览器,浏览器（Browser）：Web客户端程序，进行WWW访问的必须工具,HyperText Transmit Protocol 特点

29、,Web服务器,基于TCP/IP的一个应用层的协议 典型的C/S结构的工作方式 可以传输任意类型的数据对象 HTTP会话过程：连接，请求，应答，关闭,超文本传输协议HTTP,http:/ :80 /docs/cindex.html,URL ( Uniform Resource Locator ),协议: /主机地址: 端口号/路径/文件名,统一资源定位器URL,任务栏上单击,桌面上双击,在URL中输入 http:/ 网址,如 http:/ ,超级链接跳转到其他网页(中国教育科研网),全球信息网WWW,IE 浏览器的使用,前后翻页,前后翻页,工具 |Internet选项,关于Cookie(s),

30、Cookie(s) 指某些网站为了辨别用户身份、进行session跟踪而储存在用户本地终端上的数据（通常经过加密）。 Cookie由服务器端生成，发送给浏览器，浏览器会将Cookie的key/value保存到某个目录下的文本文件内，下次请求同一网站时就发送该Cookie给服务器 网站可以利用cookies跟踪统计用户访问该网站的习惯，提供个性化服务 Cookie(s)设置：6个级别,选中需要内容,编辑,Windows的剪贴板,复制,文件,另存为,输入文件名,右击链接,目标另存为,保存为HTML,输入文件名,将 Web 页中的信息复制到文档,保存 Web 页的信息,保存链接,目标另存为,文件,打

31、印,查看,源文件,HTML源代码,右击图片,输入文件名,保存图片,查看当前页的 HTML 源文件,打印 Web 页,电子邮件（Electronic Mail）系统功能：,邮件制作与编辑 信件发送 收信通知 信件阅读与检索 信件回复与转发 信件管理,用户名电子邮件服务器,,电子邮件系统的构成,客户机,电子服务器,客户机,信箱,SMTP,POP3,信封 收件人地址 liming ,消息 发件人地址 zhangxm263,net 发信日期 邮件标题 邮件具体内容,,liming,E-mail的两种方法： WWW方式： 登录邮件服务器 收发邮件 邮件客户端程序方式： 安装客户端软件 设置邮件服务器及邮

32、箱信息 收发邮件,E-mail的两种方法,电子邮件服务器,SMTP服务器,信箱,信箱,信箱,电子邮件 服务器,地址解析,电子邮件的发送,SMTP服务器,SMTP服务器,发送方,接收方,电子邮件的接收,SMTP服务器,信箱,信箱,信箱,接收方,信头 发送者 接收者 标题 邮戳 信体 正文部分 署名 附件,邮件的组成,免费电子信箱的申请, SMTP发信，POP3收信 SMTP发信，POP3收信 www. WWW收发信 SMTP发信，POP3收信 SMTP发信，POP3收信 SMTP发信，POP3收信,FTP,FTP的主要作用 让用户连接上一个远程计算机（这些计算机上运行着FTP服务器程序）察看远程计算机有哪些文件，然后把文件从远程计算机上拷到本地计算机，或把本地计算机的文件送到远程计算机去。 协议：FTP（File Transfer Protocol） 工作方式： WWW方式或FTP客户端程序方式,