JSJ网络技术基础

JSJ网络技术基础l7.1 计算机网络基础知识l7.2 网络拓扑结构和传输介质 l7.3 数据通信基础知识 l7.4 计算机网络体系结构l7.5 l7.6 网络互联 l7.7 Internet和Intranet JSJ网络技术基础l7.1.1 计算机网络的定义和分类 l7.1.2 计算机网络的发展 l7.1.3 计算机网络的功能 l7.1.4 计算机网络的组成 JSJ网络技术基础l计算机网络的定义凡是将分布在不同地理位置并具有独立功能的多台计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件（网络协议及网络操作系统等）支持下，以实现网络资源共享和数据传输为目的的系统，称为计算机网络。JSJ网络技术基础l计算机网络的分类常用的网络分类是按照计算机网络的规模大小、延伸距离远近和网络的覆盖区域，把计算机网络划分为：l局域网(LAN)：局域网（LAN，Local Area Network）的覆盖范围一般从几十米到几公里，最大距离不超过10公里。l城域网(MAN)：城域网（MAN，Metropolitan Area Network）的覆盖范围在广域网和局域网之间，通常在几公里到100公里之间。l广域网(WAN)：广域网（WAN，Wide Area Network）一般是跨城市、地区、甚至跨国家组建的网络，它的覆盖范围通常从一百公里到数万公里。JSJ网络技术基础l面向终端的计算机网络 l计算机通信网络 l开放式标准化网络体系结构的网络 l计算机网络的互连、高速化阶段 JSJ网络技术基础l资源共享（1）硬件共享（2）软件共享（3）数据共享 l数据通信 l提高系统的可靠性和可用性 l分布式处理 JSJ网络技术基础l共享软件共享硬件共享JSJ网络技术基础计算机网络网络硬件网络软件计算机网络服务器网络工作站网络适配器（网卡）节点处理机（交换机）传输介质（双绞线、同轴电缆、光纤）网络互联设备（中继器、网桥、路由器网络操作系统（Windows2000、linux、网络协议（TCP/IP、IPX/SPX）应用软件（IE、DBMS、）JSJ网络技术基础l7.2.1 计算机网络的拓扑结构 l7.2.2 传输介质 JSJ网络技术基础l何谓拓扑结构 计算机网络拓扑结构是指一个网络的通信链路和节点的几何排列或抽象的布局图形。l常见的局域网的拓扑结构有五种：星形、环形、树形、总线型和网状型结构。JSJ网络技术基础l星型结构是用线路将各个节点和中心节点相连的结构。星型网络结构JSJ网络技术基础l环型结构是网络中的节点通过点到点通信线路连接成闭合环路的结构。l树型结构的特点是节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行，同层次的节点之间很少有数据交换。环型网络结构 树型网络结构JSJ网络技术基础l总线型结构是网络中的各个节点连接在一条公共的通信线路上的结构，数据在总线上双向传输。l网状型结构的特点是网络中的节点之间的连接是任意的，无规律的。总线型网络结构 网状型网络结构JSJ网络技术基础l传输介质是网络中信息传输的物理通道，是网络通信的物质基础之一。传输介质可根据其物理形态分为有线介质和无线介质两大类。JSJ网络技术基础l双绞线（Twisted Pair wire）是综合布线工程中最常用的一种传输介质。双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组成。JSJ网络技术基础l同轴电缆（Coarial Cable）的得名与它的结构相关。同轴电缆也是局域网中最常见的传输介质之一。用来传递信息的一对导体是按照一层圆筒式的外导体套在内导体（一根细芯）外面，两个导体间用绝缘材料互相隔离的结构制造的，外层导体和中心轴芯线的圆心在同一个轴心上，所以叫做同轴电缆。同轴电缆JSJ网络技术基础l光导纤维电缆简称光缆或光纤。光纤的主要作用是引导光在光纤内沿直线或弯曲的途径传播。它是数据传输中最有效的一种传输介质，在现代通信系统和计算机网络中得到了广泛的应用。JSJ网络技术基础l微波通信 微波通信是把微波信号作为载波信号，用模拟信号或数字信号来调制它。l卫星通信 如果将微波中继站放在人造卫星上时，便形成了卫星通信系统，可见，卫星通信是一种特殊的微波中继系统。JSJ网络技术基础l7.3.1 数据通信的基本概念l7.3.2 数据传输同步方式l7.3.3 差错控制l7.3.4 数据交换方式JSJ网络技术基础l通信系统常用术语模拟通信系统/数字通信系统信道/传输介质 调制解调器 数据传输速率 误码率 信号带宽/信道带宽 JSJ网络技术基础l串行通信/并行通信 数据通信发送数据通信发送装置装置数据通信接数据通信接收装置收装置0101001ASSCII码字符T 串行通信l单工/双工通信 单工方式 半双工方式 全双工方式 双全工通信方式JSJ网络技术基础l计算机通信系统中提供两种同步方式，这就是异步传输和同步传输。l异步传输 异步传输是以字符为单位的数据传输。这是通信系统中最早采用的同步措施，也是最简单的一种同步措施。l同步传输 同步传输是以数据块为单位的数据传输。它是通信系统中另一种同步方式的传输，称为位同步。一个位块一般包括1000多个字符，每个字符不需要起始位和停止位。JSJ网络技术基础l传输差错是指数据通过信道的传输后，接收方收到的数据与发送方不一致的现象，简称为差错。l检错码与纠错码 纠错码方案虽然有其优越之处，但实现方法复杂，造价高，一般很少采用。在通信系统中广泛得到应用的是检错码。目前常用的检错码有两类：奇偶检验码和循环冗余码（Cyclic Redundancy Code，CRC）。JSJ网络技术基础l通信系统中存在两种截然不同的联系方式：线路交换和存储转发交换。l线路交换 线路交换就是通信时才建立起一条直通线路。数据传输完毕，由任一主机发出拆线指令（电话通信时挂机），沿通路各个线路段将予以拆除，使各个线路段成为可用资源。l报文交换 存储转发方式不要求交换网为通信的双方预先建立一条专用的数据通道。任何时刻一份报文只在一个线路段上传输，每一个线路段对报文的可靠性负责。l分组交换 分组交换与报文交换依据完全相同的机理，唯一的区别在于参与交换（即存储/转发）的数据单元的长度不同。分组交换的数据单元不再是一份完整的报文，而称为分组（Packet）或包。JSJ网络技术基础l7.4.1 协议和网络体系结构的概念l7.4.2 开放系统互联参考模型l7.4.3 TCP/IP协议 JSJ网络技术基础l计算机网络由许多互连的节点组成，其目的是要在节点之间不断地交换数据，即所谓共享资源。网络上的多个结点间不断地交换着数据信息和控制信息，在交换信息时，网络中的每个结点都必须遵守一些事先约定好的共同的规则。这些规则明确规定交换数据时数据的格式，传输时的时间顺序、纠正错误的方法等。为网络数据交换而制定的规则、约定和标准统称为网络协议（Protocol）。JSJ网络技术基础l国际标准化组织（International Standards Organization，ISO）于1981年提出了一个网络体系结构的开放系统互联参考模型（Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM）。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层层层7接口接口654321交换单元的名字交换单元的名字APDUPPDUSPDUTPDU资源资源/通信子网边界通信子网边界分组帧比特应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层OSI参考模型JSJ网络技术基础lTCP/IP协议是一个协议集，其中最重要的是TCP协议与IP协议，因此通常将这诸多协议统称为TCP/IP协议集，或叫TCP/IP协议。应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层物理链路层OSI参考模型 TCP/IP参考模型OSI与TCP/IP参考模型对照关系JSJ网络技术基础l7.5.1 局域网的特点和体系结构 l7.5.2 局域网协议标准l7.5.3 以太网和快速以太网 l7.5.4 现代局域网技术 JSJ网络技术基础l局域网的特点 覆盖的地理范围较小，通常为一个单位所拥有。数据传送速率较高（1100Mbps）。传送误码率较低（一般为10-8到10-11之间）。网络结构比较规范（有星型、总线型和环型等几种连接方法）。具有较低的时延。l局域网的体系结构局域网作为一种计算机通信网络应包括OSI的低三层，但由于局域网的拓扑非常简单，不需要进行路由选择。局域网不存在网络层。因此，局域网的通信子网只包括物理层和数据链路层。JSJ网络技术基础l局域网的访问控制方式 介质访问控制方法是指控制多个节点利用公共传输介质发送和接收数据的方法。目前常用的介质访问方法有以下两种：带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）和令牌环（Token Ring）方法。其中CSMA/CD用于总线拓扑网络，Token-Ring用于环型拓扑网络。lIEEE 802标准 IEEE是通信领域的一个国际标准化组织，这个标准化组织有一个802委员会，专门研究和制定有关局域网的各种标准，目前已经制定出12个标准。JSJ网络技术基础l目前应用最广泛的一类局域网是以太网Ethernet。Ethernet是典型的总线型局域网，它的传输速率为10Mbps。l快速以太网可以看作第二代以太网。介质访问控制方法仍然采用CSMA/CD，只是所使用的传输介质与信号编码方法与传统以太网不尽相同。快速以太网是10M双绞线以太网的扩展。10M传输速率的双绞线以太网可以很容易地升级为100M的快速以太网；快速以太网卡有很强的调节性，可以自动识别与它通信的网卡工作在10Mbps模式下还是工作在100Mbps模式下，然后将自身的传输速率调整为与对方相当的速率，而且快速以太网中允许有10M的网卡存在。JSJ网络技术基础l光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI）光纤分布式数据接口是目前在主干网中使用比较普遍的一种高速局域网。从它的名称可以看出，这种网络以先进的传输介质光纤作为传输介质，传输速率为100Mbps，能互连高达1000台设备，覆盖范围可达100km。FDDI接口JSJ网络技术基础lATM的基本思想是，所有的信息都放在固定长度的小分组中进行传输，这样的分组也称为信元（Cell）。每个信元共53字节长，其中包含5字节的头和48字节的有效载荷。lATM有自己的参考模型，既不同于OSI模型，也不同于TCP/IP模型。它包括三层：物理层、ATM层和ATM适配层。JSJ网络技术基础l虚拟局域网简称虚网或者VLAN。关于它的定义比较流行的有两种：一、虚拟局域网是一个根据作用、计划组、应用等进行逻辑划分的交换式网络，它与用户的物理位置没有关系。二、虚拟局域网是一个可以被划分为多个逻辑独立的广播域的物理网络。l虚拟局域网是一种软技术，常见的虚拟局域网分类有三种：基于端口、基于MAC地址、基于网络层。JSJ网络技术基础l多层交换技术就是：“第二层交换技术第三层转发技术”。l目前主要的第三层交换技术有：Ipsilon IP交换，Cisco标签交换，3Com Fast IP，IBM ARIS（Aggregate Route-based IP Switching），MPOA（Multi-Protocol Over ATM）。JSJ网络技术基础l无线局域网是计算机网络与无线通信技术相结合的产物。从专业角度讲，无线局域网利用了无线多址信道的一种有效方法来支持计算机之间的通信，并为通信的移动化、个性化和多媒体应用提供了可能。l无线局域网就是在不采用传统缆线的同时，提供以太网或者令牌网络的功能。JSJ网络技术基础l7.6.1 网络连接设备l7.6.2 公用传输网络 JSJ网络技术基础l网络适配器（Network Interface Card，NIC）网络适配器又称网卡或网络接口卡，它是使计算机联网的设备。l集线器（HUB）集线器（HUB）是对网络进行集中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分枝的汇集点。JSJ网络技术基础l中继器是连接网络线路的一种装置，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。JSJ网络技术基础l网桥的功能是：网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据帧的终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。JSJ网络技术基础l路由器是用来实现路由选择功能的一种媒介系统设备。所谓路由就是指通过相互联接的网络把信息从源地点移动到目标地点的活动。路由器JSJ网络技术基础l与网桥一样，交换机按每一个包中的MAC地址相对简单地决策信息转发。而这种转发决策一般不考虑包中隐藏的更深的其他信息。与网桥不同的是交换机转发延迟很小，操作接近单个局域网性能，远远超过了普通桥接互联网络之间的转发性能。交换机JSJ网络技术基础l网关又叫协议转换器，是一种复杂的网络连接设备，可以支持不同协议之间的转换，实现不同协议网络之间的互连。网关的连接操作是在OSI模型的传输层以上，用于连接使用不同通信协议或结构的网络。JSJ网络技术基础l公用电话交换网（Public Switched Telephone Network，PSTN）l分组交换网 lDDN（Digital Data Network）l帧中继（Frame Relay）lISDN（Integrated Service Digital Network，综合业务数字网）JSJ网络技术基础l7.7.1 Internet概述l7.7.2 IP地址和域名l7.7.3 Internet的接入方式 l7.7.4 Internet的使用 l7.7.5 Internet的发展 l7.7.6 Intranet JSJ网络技术基础lInternet的历史 ARPANET网络与Internet的由来。80年代中期的NSFNET，NSFNET采取的是一种层次结构，分为主干网、地区网与校园网。各主机联入校园网，校园网联入地区网，地区网联入主干网。90年代，商业机构介入Internet，带来Internet的第二次飞跃 JSJ网络技术基础l电子公告板（Bulletin Board System，BBS）l远程登录（Telnet）l电子邮件（E-mail）l文件传输（FTP）lWorld Wide Web（简称WWW）l新闻组（News）JSJ网络技术基础lInternet上的IP地址 IP地址是一个32位二进制数，即四个字节，方便起见，通常将其表示为的形式。例：某台机器的IP地址为：11001 00100则写成点分十进制表示形式是：202.202.32.33 JSJ网络技术基础lA类地址 A类IP地址的最高位为0，其前8位为网络地址，是在申请地址时由管理机构设定的，后24位为主机地址，可以由网络管理员分配给本机构子网的各主机。lB类地址 B类IP地址的前16位为网络地址，后16位为主机地址，且第一位为1，第二位为0。B类地址的第一个十进制整数的值在128191之间。lC类地址 C类IP地址的前24位为主机地址，最后8位为主机地址，且第一位、第二位为1，第三位为0。C类地址的第一个整数值在192223之间。JSJ网络技术基础l每个独立的子网有一个子网掩码。子网掩码的表示形式与IP地址相似。如果一个子网的网络地址占n位（当然它的主机地址就是32-n位），则该子网的子网掩码的前n位为1，后32-n位为0。l例主机的IP地址为，目的地址为，子网掩码是，判断主机与目的地址是否在同一子网的运算过程如下：异或运算结果地址目的与运算结果第一步：与运算地址主机子网掩码第一步：与运算00010100000000000000000000000000IP0000101000111001001000101100011100000000111111111111111111111111IP0000101000111001001000101100011100000000111111111111111111111111JSJ网络技术基础l网络中使用的命名方案称为域名系统（Domain Name System，DNS）。语法上，每台计算机名称均由一系列以点分隔的字母数字段组成。l例如，重庆邮电学院的域名如下：JSJ网络技术基础域含义域含义域含义au澳大利亚gb英国nl荷兰br巴西hk香港nz新西兰ca加拿大in印度pt西班牙cn中国jp日本se瑞典de德国kr韩国sg新加坡es西班牙lu卢森堡tw台湾fr法国my马来西亚us美国JSJ网络技术基础lISP：因特网服务供应商（Internet Service Provider，ISP），是广大用户进入因特网的一扇大门。接入服务商（Internet Access Provider，IAP）内容服务商（Internet Content Provider，ICP）应用服务提供商（Application Service Provider，ASP）因特网数据中心（Internet Data Center，IDC）JSJ网络技术基础l如果要上网的主机已经是局域网的一员，可采取局域网接入方式来连接Internet。l共享IP地址 l独享IP地址 JSJ网络技术基础l通过电话线拨号上网。是目前个人及家庭用户接人因特网时最简便的方式。JSJ网络技术基础lISDN接入 使用ISDN技术接入Internet时就像普通拨号上网要使用Modem一样，用户使用ISDN也需要专用的终端设备，主要由网络终端和ISDN适配器组成。lADSL接入 ADSL（Asymmetrical Digital Subscriber Line，非对称数字用户环路）是一种能够通过普通电话线提供宽带数据业务的技术，也是目前极具发展前景的一种接入技术。l代理服务器 代理服务器英文全称是Proxy Server，其功能就是代理网络用户去取得网络信息。lCATV接入和电力线接入 CATV网是高效廉价的综合网络，它具有频带宽，容量大，多功能、成本低、抗干扰能力强、支持多种业务的优势，它的出现为信息高速公路的发展奠定了基础。将电力线作为近距离高速数据传输的媒介是一种新型的网络接入方式。l无线接入技术 该接入方式是通过无线电波作为传输介质进行数据传输的，无线基站是用户与网络连接的直接途径。JSJ网络技术基础lWWW服务 World Wide Web，简称WWW、Web、W3、万维网等，是Internet上最方便和最受用户欢迎的信息浏览方式。l超文本和链接的概念 超文本是一种通过文本之间的链接将多个分立的文本组合起来的一种格式。lWeb页面 World Wide Web中，浏览环境下的超文本就是通常所说的Web页面。l统一资源定位符 统一资源定位符（Uniform Resource Locator，URL）是指向Internet上使用的，用以指定Web页面等其它资源的一个地址。例如是重庆邮电学院主页的URL 超文本标记语言：超文本是用超文本标记语言（Hyper Text Markup Language，HTML）来实现的，HTML文档本身只是一个文本文件，只有在专门阅读超文本的程序中才会显示成超文本格式。JSJ网络技术基础l用户计算机中进行Web页面浏览的客户程序称为Web浏览器。目前比较流行的浏览器有网景公司的Netscape Navigator和微软公司的Internet Explorer（简称IE）。在IE浏览器的地址栏中输入URL，相应的Web页面会出现在主窗口中。JSJ网络技术基础l设置浏览器主页 每次重新启动IE时，浏览器会自动下载并显示出一个默认页面，这个页面称为浏览器的主页。l管理临时文件 每次下载一个新的页面时，页面自动保存在“Windows”文件夹下的“Temporary Internet Files”文件夹中。当新的页面被下载时，会把旧的页面信息从“Temporary Internet Files”文件夹中冲掉。“Temporary Internet Files”文件夹起着一个临时缓冲区的作用。用户可以根据自己的需要对其进行设置。JSJ网络技术基础l电子邮件（E-mail）是Internet上使用得最多和最受用户欢迎的一种应用服务。电子邮件将邮件发送到收信人的电子邮箱（Electronic Mailbox）中，收信人可随时进行读取。l邮件服务器 l用户邮箱和E-mail地址 用户电子邮箱的地址称为E-mail地址，其一般格式如下：用户标识ID主机域名例如：l电子邮件管理软件 用户在收、发电子邮件时，通常要启动一个称为“邮件管理程序”的客户端软件。例如Netscape Communicator，Outlook Express等。电子邮件的传输协议 简单邮件传输协议（Simple Mail Transmission Protocol，SMTP）是TCP/IP协议族中关于邮件交换的标准。邮局协议（Post Office Protocol，POP）可以理解为邮件读取协议。JSJ网络技术基础JSJ网络技术基础l最广泛应用的Internet文件传输服务是文件传输协议（Protocol，FTP）。FTP具有上述讨论的文件传输服务所需的许多功能。FTP允许任意文件的传输，包括对有所属权和存取权限控制的文件的传输。lFTP允许使用交互式或批处理模式传递文件，也支持断点续传。JSJ网络技术基础lIPv6 IPv6设计时保留了使IPv4获得成功的许多设计特点：IPv6也是面向无连接的每个数据报中含有一个目的地址，每个数据报都被独立地路由；数据报头含有数据报在被抛弃之前所能经过的最大的转发次数。更重要的是，IPv6保留了由IPv4选项提供的大部分常用工具。lInternet II Internet II的基本目的是开发先进的Internet技术和应用，满足高等学校进行网上科学研究和教学的需要。它其中一个关键任务就是加速先进的Internet技术的推广普及。Internet II的应用前景包括医疗保健、国家安全、远程教学、能源研究等现代社会的所有领域。JSJ网络技术基础lIntranet概述 内部网络是连接企业内部各个部门的信息基础设施，也是企业与外界进行交流的重要渠道。随着信息社会的来临和市场经济的发展。企业网络对于增强企业竞争力的作用己被越来越多的人所认识。JSJ网络技术基础l立足于Internet技术 l以内部WEB服务器为核心，实现企业员工的信息共享 l严格的安全技术，是确保Intranet正常运行的前提