自考《电子商务网络技术》课件演示文档

.,1,电子商务的网络技术,中国水利水电出版社,主编：石磊,.,2,教学大纲,目的和要求 电子商务是利用计算机网络进行的商务活动，是Internet技术和WWW迅速发展的直接产物。计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的学科，是21世纪信息时代发展的重要基础设施。该课程的内容讲述的是电子商务的网络技术，包含计算机网络基础与电子商务策划与实施两大块内容。通过学习，使学生了解电子商务的网络基础知识及工作原理，以掌握与电子商务密切相关的网络基本原理。 教学内容 网络技术基础、Internet技术、数据通信原理及服务、Intranet技术、电子商务的策划与实施、Internet安全与管理、电子商务金融网络接入方案、电子商务解决方案。,.,3,目 录,第1章 网络技术基础 第2章 Internet基础 第3章 数据通信基础第4章 数据通信服务 第5章 Intranet技术 第6章 电子商务的策划与实施 第7章 Internet安全与管理 第8章 电子商务金融网络接入方案 第9章 电子商务解决方案,.,4,教学日历,共20周总学时：60-80学时,.,5,第一章 网络技术基础,1.1 网络的基本概念1.2 计算机网络分类1.3 网络体系结构与网络协议的基本概念1.4 报文的处理过程1.5 网络互联设备的功能本章小结,.,6,1.1.1 计算机网络的形成与发展 计算机网络涉及的内容比较广泛，它是计算机技术和通信技术密切结合的产物，正在成为迅速发展并在信息社会中得到广泛应用的一门综合性学科。 世界上第一台电子计算机从1946年诞生到现在已经在社会各个领域产生了广泛而深远的影响。1969年12月世界上第一个数据包交换计算机网络ARPANET出现 。纵观计算机网络的发展历史可以发现，它和其他事物的发展一样，也经历了从简单到复杂，从低级到高级的过程。在这一过程中，计算机技术与通信技术紧密结合，相互促进，共同发展，最终产生了计算机网络,1.1 网络的基本概念,.,7,1954年，出现了一种被称作收发器（transceiver）的终端，用户可以在远地的电传打字机上输入自己的程序，而计算机计算出来的结果也可以传送到远地的电传打字机上并打印出来，计算机网络的基本原型就这样诞生了。 由于当初的计算机是为批处理而设计的，因此当计算机和远程终端相连时，必须在计算机上增加一个接口。显然，这个接口应当对计算机原来软件和硬件的影响尽可能小。这样就出现了如图1-1所示的线路控制器（line controller）。图中的调制解调器M是必需的，因为电话线路本来是为传送模拟话音而设计的。计算机线路控制器MM远程终端,.,8,随着远程终端数量的增加，为了避免一台计算机使用多个线路控制器，在20世纪60年代初期，出现了多重线路控制器（multiple line controller）。它可以和多个远程终端相连接，构成面向终端的计算机通信网，如图1-2所示。有人将这种最简单的通信网称为第一代计算机网络。,计算机,线路控制器,M,M,远程终端,图1-1 计算机通过线路控制其余远程终端相连,.,9,图1-2 第一代计算机网络：以主机为中心优点：将一台计算机与多台用户终端相连接，用户通过终端命令以交互的方式使用计算机系统，从而将单一计算机系统的各种资源分散到了每个用户手中。缺点：如果计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；而且单机系统的可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪。,.,10,早期的面向终端的计算机网络是以单个主机为中心的星型网，各终端通过电话网共享主机的硬件和软件资源。但分组交换网则以通信子网为中心，主机和终端都处在网络的边缘，如图1-3所示，主机和终端构成了用户资源子网。用户不仅共享通信子网的资源，而且还可共享用户资源子网的丰富的硬件和软件资源。这种以资源子网为中心的计算机网络通常被称为第二代计算机网络,.,11,图1-3 第二代计算机网络：以通信子网为中心,.,12,国际标准化组织ISO于1977年提出了开放式系统互连参考模型简称OSI，计算机网络发展到第三代如图1-4所示,图1-4 第三代计算机网络：OSI参考模型,第7层,第6层,第4层,第3层,第2层,第5层,第1层,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,.,13,图1-5给出了计算机网络体系结构演变的大致过程,网 络概念萌芽阶段,提出分组交换概念,稳步发展应用,提出OSI参考模型,体系 结构成熟发展,Internet 广泛应用,提出新的体系结构,后TCP/IP时代,20世纪40年代中期,60年代初期,70年代初期,80年代初期,90年代初期,90年代末期,.,14,1.1.2 计算机网络的定义,1计算机网络定义的基本内容 所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。 2计算机网络与分布式系统的区别 两种系统的差别仅在组成系统的高层软件上：分布式系统强调多个计算机组成系统的整体性，计算机网络则以共享资源为主要目的,.,15,1.2 计算机网络分类,1.2.1 网络分类方法按照规模划分广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN），如表1-1所示 表1-1 计算机网络分类分布的距离 覆盖的范围 网络的种类 1公里 房间、建筑物、校园等 局域网 10公里 城市 城域网 100公里 国家 广域网 1000公里 洲或洲际 互联网,.,16,1局域网（LAN） 局域网区别于其他网络主要体现在下面3个方面：网络所覆盖的物理范围；网络所使用的传输技术；网络的拓扑结构。 局域网有不同的拓扑结构。图1-6给出了两种不同的典型的网络拓扑结构的示意图,（a）总线结构 （b）环状结构图1-6 局域网的两种拓扑结构,电缆,计算机,.,17,2城域网（MAN） 城域网作为一种标准名称为分布式队列双总(Distributed Queue Dual Bus ，DQDB)，其对应的国际标准编号为IEEE 802.6， DQDB采用两条单向总线，如图1-7所示,1,2,到节点,总线B的数据流向,总线A上的数据流向,总线B,总线A,N,.,18,3广域网（WAN）广域网（Wide Area Network，WAN）通常跨接很大的物理范围。广域网包含很多用来运行用户应用程序的机器集合，通常把这些机器叫作主机（host）；把这些主机连接在一起的是通信子网（communication subnet）,IMP,通信子网,图1-8 广域网物理结构,.,19,广域网最初只是为使物理上广泛分布的计算机能够进行简单的数据传输。主要用于交互终端与主机的连接、计算机之间文件或批处理作业传输以及电子邮件传输等在广域网中，重要的设计问题是IMP互连的拓扑结构。图1-9展示了几种可能的网络拓扑结构。除了有线方式互连之外，广域网的组网方式还可以采用卫星或地面无线电网,图1-9 广域网拓扑结构,（a）星型 （b）树型 （c）环型 （d）全互连,.,20,网络拓扑结构是指用传输媒体互联各种设备的物理布局。如果一个网络只连接几台设备，最简单的方法是将它们都直接相连在一起a，这种连接称为点对点连接。用这种方式形成的网络称为全互联网络，如图1-10所示,图1-10 全互联网络结构,PC,1.2.2 计算机网络分类按照网络拓扑结构,.,21,目前大多数网络使用的拓扑结构有3种：星型拓扑结构、环型拓扑结构和总线型拓扑结构1星型拓扑结构 图1-11为目前使用最普遍的以太网（Ethernet）星型结构，处于中心位置的网络设备称为集线器（HUB）,图1-11 星型网络拓扑结构,PC,HUB,.,22,2环型拓扑结构 环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有端用户连成环型，如图1-12所示。环型结构的特点是，每个端用户都与两个相邻的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作,图1-12 环型网络拓扑结构,N+1,N,4,2,3,1,PC,环形网,.,23,3总线型拓扑结构 总线型结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，如图1-13所示。目前广泛采用的是CSMA/CD机制，它是一种在总线共享网络使用的访问方法，其含义是带有碰撞检测的载波侦听多路访问。,图1-13 总线型网络拓扑结构,PC,PC,PC,PC,PC,.,24,1.2.3 计算机网络分类按照网络协议或网络标准,根据网络所遵守的协议或标准，可以把网络分成不同的类型。例如，国际电气和电子工程师协会（IEEE）的802委员会为局域网制定了各种标准，例如以太网遵循的是IEEE 802.3标准，令牌网遵循的是IEEE 802.5标准。关于IEEE 802标准，见第4章,.,25,1.3 网络体系结构与网络协议的基本概念,1.3.1 网络体系结构的基本概念 网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。广泛采用的是国际标准化组织（ISO）在1979年提出的开放系统互连（OSI，Open System Interconnection）的参考模型。目前常见的网络体系结构有FDDI、以太网、令牌环网和快速以太网等。从网络互连的角度看，网络体系结构的关键要素是协议和拓扑。OSI参考模型就是分层模型，OSI参考模型用物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层7个层次描述网络的结构，它的规范对所有的厂商是开放的，具有指导国际网络结构和开放系统走向的作用，它直接影响总线、接口和网络的性能,.,26,1.3.2 ISO/OSI参考模型,OSI参考模型是把开放式系统连接起来的标准,它将计算机网络分为7层，如图1-14所示,图1-14 ISO/OSI参考模型,APDU,PPDU,SPDU,TPDU,报文,帧,比特,数据单位,层,主机B,主机A,7,6,5,4,3,2,1,物理层协议,数据链路层协议,网络层协议,传输层协议,会话层协议,表示层协议,应用层协议,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,数据链路层,网络层,传输层,会话层,表示层,应用层,物理层,.,27,1物理层 物理层（physical layer）的主要功能是完成相邻节点之间原始比特流的传输 物理层的设计主要涉及物理层接口的机械、电气、功能和过程特性，以及物理层接口连接的传输介质等问题。还涉及到通信工程领域内的一些问题2数据链路层 数据链路层（data link layer）的主要功能是如何在不可靠的物理线路上进行数据的可靠传输。数据链路层完成的是网络中相邻节点之间可靠的数据通信。为了保证数据的可靠传输，发送方把用户数据封装成帧（frame），并按顺序传送各帧,.,28,3网络层 网络层（network layer）的主要功能是完成网络中主机间的报文传输，其关键问题之一是使用数据链路层的服务将每个报文从源端传输到目的端 4传输层 传输层（transport layer）的主要功能是完成网络中不同主机上的用户进程之间可靠的数据通信。 传输层要决定对会话层用户及最终对网络用户应提供什么样的服务。最好的传输连接是一条无差错的、按顺序传送数据的管道，即传输层连接是真正端到端的 5会话层 会话层（session layer）允许不同机器上的用户之间建立会话关系。会话层允许进行类似传输层的普通数据的传送，在某些场合还提供了一些有用的增强型服务。允许用户利用一次会话在远端的分时系统上登录，或者在两台机器间传递文件。,.,29,6 表示层 表示层（presentation layer）完成某些特定的功能，对这些功能人们常常希望找到普遍的解决办法，而不必由每个用户自己来实现。表示层服务的一个典型例子是用一种大家一致选定的标准方法对数据进行编码。另外，表示层还涉及数据压缩和解压、数据加密和解密等工作7应用层 应用层（application layer）包含大量人们普遍需要的协议 这个协议主要处理文件名、用户许可状态和其他请求细节的通信。远程计算机上的文件传输进程使用其他特征来传输文件内容。由于每个应用有不同的要求，应用层的协议集在ISO/OSI模型中并没有定义，但是，有些确定的应用层协议，包括虚拟终端、文件传输和电子邮件等都可作为标准化的候选,.,30,1.3.3 TCP/IP参考模型与协议,TCP/IP协议即传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是一组协议，它是为跨越局域网和广域网环境的大规模互联网络而设计的。TCP/IP参考模型是计算机网络的祖先ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。当无线网络和卫星出现以后，现有的协议在和它们相连的时候出现了问题，所以需要一种新的参考体系结构。这个体系结构在它的两个主要协议出现以后，被称为TCP/IP参考模型（TCP/IP reference model）。TCP/IP参考模型是在它所解释的协议出现很久以后才发展起来的，更重要的是，由于它更强调功能分布而不是严格的功能层次的划分，因此它比OSI模型更灵活。TCP/IP参考模型和OSI模型之间的关系如图1-15所示,.,31,TCP/IP分层模型（TCP/IP layering model）也被称为互联网分层模型（Internet Layering Model）或互联网参考模型（Internet Reference Model），包括了五层。TCP/IP参考模型中有四层对应于ISO参考模型中的一层或多层，但ISO模型没有互联网层。下面概述每一层的目的。,图1-15 OSI参考模型和TCP/IP参考模型比较,.,32,1基本网络硬件: 如同ISO七层参考模型一样。2网络接口层 该层协议规定了怎样把数据组织成帧及计算机怎样在网络中传输帧，类似于ISO七层参考模型的第二层。3互联网层 该层协议规定了互联网中传输的包格式及从一台计算机通过一个或多个路由器到最终目标的包转发机制。它的功能是使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传向目标（可能经由不同的网络）。互联网层定义了正式的分组格式和协议，即IP协(Internet Protocol)。互联网层的功能就是把IP分组发送到应该去的地方。分组路由和避免阻塞是这里主要的设计问题。TCP/IP互联网层和OSI网络层在功能上非常相似。,.,33,4传输层 该层协议像ISO七层参考模型的第四层一样，规定了怎样确保可靠性传输。它的功能是使源端和目标主机上的对等实体可以进行会话。在这一层定义了两个端到端的协议。一个是传输控制协议TCP（transmission control protocol），它是一个面向连接的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往另一台机器。另一个协议是用户数据报协议UDP（user datagram protocol），它是一个不可靠的、无连接的协议，用于不需要TCP排序和流量控制能力而是自己完成这些功能的应用程序5应用层 该层协议对应于ISO七层参考模型的第六层和第七层。第五层协议规定了应用程序怎样使用互联网。 在TCP/IP模型的最上层是应用层（Application layer），它包含所有的高层协议,.,34,1.3.4 Internet网络协议制定机构及网络的标准化,IAB组织包括两个主要的工作组：Internet研究部（Internet Research Task Force，IRTF）和Internet工程部（Internet Engineering Task Force，IETF）。IETF致力于短期或中期工程问题。这个组织是一个拥有众多成员的组织，这些成员同步研究许多问题。IRTF协调有关TCP/IP协议或一般互联结构的研究活动。但是IRTF现在是一个规模比较小并且不太活跃的工作组。实际上，大部分研究工作都是由IETF完成。在Internet协议中，有关Internet工作的文档、有关新协议或修订过的协议的建议以及TCP/IP协议标准都出现在一系列技术报告中，这些报告称为Internet RFC（Internet Request For Comment）或RFC。RFC系列是以RFC的年代顺序进行编号的。每个新的或修订过的RFC被分配一个新编号，所以读者一定要拿到文档的最高编号的版本。,.,35,1.3.5 现行IP协议的缺陷和发展方向,现有的互联网主要是基于IPv4协议的。随着互联网用户数量不断增长以及对互联网应用的要求不断提高，IPv4的不足逐渐凸现出来。其中最尖锐的问题就是不断增长的对互联网资源的巨大需求与IPv4地址空间不足的先兆，目前可用的IPv4地址已经分配了70%左右，其中，B类地址已经耗尽。另外，由于IPv4地址方案不能很好地支持地址汇聚，现有的互联网正面临路由表不断膨胀的压力；同时，对服务质量、移动性和安全性等方面的需求都迫切要求开发新一代IP协议。为了彻底解决互联网的地址危机，IETF早在20世纪90年代中期就提出了拥有128位地址的IPv6互联网协议，并在1998年进行了进一步的标准化工作。除了对地址空间的扩展以外，还对IPv6地址的结构重新做了定义，采用了与IPv4中使用的无类型域间选路（CIDR）类似的方法分配地址。IPv6还提供了自动配置以及对移动性和安全性的更好支持等新特性,.,36,1.4 报文的处理过程,在多个数据终端设备（DTE）之间，为任意两个终端设备建立数据通信临时互连通路的过程称为数据交换。数据交换可以分为：电路交换、报文交换和分组交换。电路交换原理与电话交换原理基本相同。报文交换的原理是当发送方的信息到达报文交换用的计算机时，先存放在外存储器中，待中央处理机分析报头，确定转发路由，并选到与此路由相应的输出电路上进行排队，等待输出。分组交换也是一种存储转发交换方式，但与报文交换不同，它是把报文划分为一定长度的分组，以分组为单位进行存储转发。关于数据交换的详细内容，见第3章,.,37,1.5 网络互联设备的功能,1.5.1 网络互联设备概述 计算机与计算机或工作站与服务器进行连接时，除了使用连接介质外，还需要一些中介设备。 网络互联时，有如下一些问题：在物理上如何把两种网络连接起来，一种网络如何与另一种网络实现互访与通信，如何解决它们之间协议方面的差别，如何处理速率与带宽的差别等等。这些都需要各种各样的网络互联设备加以解决,.,38,1.5.2 网络互联设备的分类及其功能,根据网络互联设备在计算机网络中所起的作用和所处的位置，将互联设备分为网络传输介质互联设备、网络物理层互联设备、数据链路层互联设备、网络层互联设备、应用层互联设备。所有这些设备共同承担起了同一网络内的通信以及不同网络之间的互访与通信。下面将简要介绍各种互联设备。,.,39,1.5.3 网络传输介质互联设备,网络线路与用户节点具体衔接时，可能遇到以下几种情况： (1)T型连接器；(2)收发器；(3)屏蔽或非屏蔽双绞线连接器RJ-45；(4)RS-232接口（DB-25）；(5)DB-15接口；(6)VB35同步接口；(7)网络接口单元；(8)调制解调器。 调制解调器（Modem）的功能是将计算机的数字信号转换成模拟信号或反之，以便在电话线路或微波线路上传输。调制是把数字信号转换成模拟信号；解调是把模拟信号转换成数字信号，它一般通过RS-232接口与计算机相连。,.,40,1.5.4 网络物理层互联设备,1中继器 由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把所接收到的弱信号离，并再生放大以保持与原数据相同。2集线器 集线器（Hub）可以说是一种特殊的中继器，作为网络传输介质间的中央节点，它克服了介质单一通道的缺陷。以集线器为中心的优点是：当网络系统中某条线路或某节点出现故障时，不会影响网上其他节点的正常工作。集线器可分为无源（Passive）集线器、有(Active)集线器和智能（Intelligent）集线器。 随着计算机技术的发展，Hub又分为切换式、共享式和可堆叠共享式三种。,.,41,集线器产品发展较快，局域网集线器通常分为五种不同的类型，它将对LAN交换机技术的发展产生直接影响。（1）单中继网段集线器。在硬件平台中，第一类集线器是一种简单中继LAN网段，最好的例子是叠加式以太网集线器或令牌环网多站访问部件（MAU）。 （2）多网段集线器。多网段集线器是从第一类集线器直接派生而来的，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。多网段集线器的主要技术优点是可以将用户分布于多个中继网段上，以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。（3）端口交换式集线器。端口交换式集线器是在多网段集线器基础上将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵（PSM）来实现的。其主要优点就是实现移动、增加和修改的自动化。,.,42,（4）网络互联集线器。端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间实际上提供一些类型的集成连接。这可以通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。目前，这类集线器通常都采用机箱形式。（5）交换式集线器。目前，集线器和交换机之间的界限已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且混合的（中继/交换）集线器很可能在以后几年控制这一市场。应该指出，集线器和交换机之间的特性几乎没有区别。,.,43,1.5.5 数据链路层互联设备,1网桥 网桥（Bridge）是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于数据链路层的一种设备，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。网桥可分为本地网桥和远程网桥。网桥工作在数据链路层，将两个LAN连接起来，根据MAC（Medium Access Control）地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。,.,44,一个网桥应具备以下的一些功能：（1）源地址跟踪（2）帧的转发和过滤。有三种基本类型：目的地址过滤，源地址过滤，协议过滤 （3）生成树功能 生成树（Spanning Tree）算法可以防止网上产生回路，因为回路会使网络发生故障。生成树有两个主要功能：在任何两个局域网之间仅有一条逻辑路径；在两个以上的网桥之间用不重复路径把所有网络连接到单一的扩展局域网上。（4）协议转换（5）分帧和重组（6）网桥的管理功能,.,45,2交换器网络交换技术是近几年发展起来的一种结构化的网络解决方案，是计算机网络发展到高速传输阶段而出现的一种新的网络应用形式。它不是一项新的网络技术，而是现有网络技术通过交换设备提高性能。由于交换机市场发展迅速，产品繁多，而且功能上越来越强，所以用企业级、部门级、工作组级、交换机到桌面进行分类。,.,46,1.5.6 网络层互联设备,路由器（Router）是一种典型的网络层设备。在OSI/RM之中被称为中介系统，完成网络层中继或第三层中继的任务。路由器负责在两个局域网的网络层间传输数据，转发帧时需要改变帧中的地址。1路由器的原理与作用路由器用于连接多个逻辑上分开的网络。所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。路由器具有判断网络地址和选择路径的功能，它能在多网络互联环境中建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接收源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。它不关心各子网使用的硬件设备，但要求运行与网络层协议相一致的软件。路由器的主要工作是为经过路由器的每个数据帧寻找一条最佳传输路径，并将该数据有效地传送到目的站点。由此可见，选择最佳路径的策略即路由算法是路由器的关键,.,47,路由器的优缺点：（1）优点适用于大规模的网络； 复杂的网络拓扑结构，负载共享和最优路径；能更好地处理多媒体； 安全性高；隔离不需要的通信量； 节省局域网的频宽；减少主机负担。（2）缺点不支持非路由协议；安装复杂；价格高。,.,48,2路由器的功能（1）在网络间截获发送到远地网段的报文，起转发的作用（2）选择最合理的路由，引导通信（3）路由器在转发报文的过程中，为了便于在网络间传送报文，按照预定的规则把大的数据包分解成适当大小的数据包，到达目的地后再把分解的数据包包装成原有形式（4）多协议的路由器可以连接使用不同通信协议的网络段，作为不同通信协议网络段通信连接的平台（5）路由器的主要任务是把通信引导到目的网络，然后到达特定的节点站地址。后一个功能是通过网络地址分解完成的。,.,49,1.5.7 应用层互联设备,在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关的功能体现在OSI模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。由于协议转换是一件复杂的事，一般来说，网关只进行一对一转换，或是少数几种特定应用协议的转换，网关很难实现通用的协议转换。用于网关转换的应用协议有电子邮件、文件传输和远程工作站登录等。网关和多协议路由器（或特殊用途的通信服务器）组合在一起可以连接多种不同的系统。和网桥一样网关可以是本地的，也可以是远程的。目前，网关已成为网络上每个用户都能访问大型主机的通用工具。,.,50,本章小结,计算机网络就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大、功能强的网络系统，从而使众多的计算机可以方便地互相传递信息，共享硬件、软件、数据信息等资源。按照网络的规模将计算机网络分为三类：广域网（WAN）、城域网（MAN）和局域网（LAN）。按照拓扑结构分一般有星型拓扑结构、环型拓扑结构、总线型拓扑结构。根据网络所遵守的协议或标准，也可以把网络分成不同的类型。网络体系结构是指通信系统的整体设计，它为网络硬件、软件、协议、存取控制和拓扑提供标准。网络的连接离不开各种底层的硬件支持，网络传输介质、中继器、网桥、路由器、网关等一系列网络互联设备使得网络的互联和通信变成现实。,.,51,第2章 Internet基础,2.1 Internet的形成与发展2.2 Internet的概念和特征2.3 Internet的重要作用和提供的服务功能 2.4 TCP/IP基础 2.5 World Wide Web 2.6 Internet在企业中的应用 2.7 提高网络性能的方法 本章小结,.,52,2.1 Internet的形成与发展,2.1.1 Internet的发展历程Internet的起源和发展主要经历了以下几个阶段：1969年，美国国防部高级研究计划署（Advanced Research Projects Agency，ARPA）就开始建立ARPANET20世纪80年代初期，TCP/IP诞生了，它是一种通信协议，TCP/IP协议把不同网络连接在一起1985年，美国国家科学基金会NSF(National Science Foundation)建立了NSNET网络1989年，MILNET（由ARPANET分离出来）实现和NSFNET连接后，就开始采用Internet这个名称从20世纪90年代开始，Internet以极为迅猛的速度发展着，席卷了全世界几乎所有的国家，一个全球性的信息高速公路已经初步形成,.,53,现在Internet已发展为多元化系统，不仅仅单纯为科研服务，正逐步进入到日常生活的各个领域。近几年来，Internet在规模和结构上都有了很大的发展，已经发展成为一个名副其实的“全球网”。网络的出现，改变了人们使用计算机的方式；而Internet的出现，又改变了人们使用网络的方式。Internet使计算机用户不再被局限于分散的计算机上，同时，也使他们脱离了特定网络的约束。任何人只要进入了Internet，就可以利用网络中和各种计算机上的丰富资,.,54,2.1.2 Internet在中国的发展,Internet在中国发展的历史，大致可划分为两个阶段第一阶段为19861993年，这个阶段的特征是：通过X.25线路实现和Internet电子邮件系统的互联。 第二阶段从1994年开始，这个阶段的特征是：通过与Internet的TCP/IP连接，实现了Internet的全功能服务。 四大骨干网络: 中国科学技术计算机网(CSTNET) 中国公用计算机互连网(CHINANET) 中国教育科研互连网(CERNET) 国家公用经济信息通信网(GBNET),.,55,2.2 Internet的概念和特征,2.2.1 什么是InternetInternet是一个全球性的计算机互联网络，它是将不同地区且规模大小不一的网络互相连接而成。对于Internet中各种各样的信息，可以通过网络的连接来共享和使用。把Internet看作一个计算机网络，甚至是一群相互连接的计算机网络是不全面的。计算机网络只是简单地传输信息的媒体，而Internet的优越性和实用性则在于信息本身。Internet不仅是一个计算机网络，更重要的是它是一个庞大的、实用的、可享受的信息源；同样也可以把Internet当作一个面向芸芸众生的社会来理解。 Internet远非一个计算机网络或者一种信息服务所能比拟。 计算机的重要性在于它能完成大量的数据远程传输并能远程索取信息。Internet是第一个全球论坛，第一个全球性图书馆。,.,56,2.2.2 Internet的构成和主要的组成部分,通信线路是Internet的基础设施，它将Internet中的路由器与主机连接起来 。常用的媒体有同轴电缆、双绞线和光缆，以及在无线情况下使用的辐射媒体路由器是Internet中最重要的设备之一，它将Internet中的各个局域网或广域网连接起来主机是Internet中不可缺少的成员，它是信息资源与服务的载体作为Internet的用户，接触最多的是Internet中的主机。 信息资源是用户最关心的问题，它影响到Internet受欢迎的程度网络最主要的作用之一是实现信息资源的共享，而现在的Internet之所以流行，很大程度上是由于它实现了全球范围内的资源共享,.,57,2.3 Internet的重要作用和提供的服务功能,2.3.1 Internet的重要作用 1丰富的信息资源 2便利的通信服务 3快捷的电子商务,.,58,信息资源的共享是网络，当然也是Internet的主要功能之一。Internet上的信息资源可以说是包罗万象的，商业的活动、金融的动态、科技的发展、政府的策略、媒体的新闻等不胜枚举。Internet上的URL是统一资源定位，特别在Web页上得到了很好的体现，它通过包含在页面上的超链接将整个世界的Web信息连接在一起。Internet提供的通信服务是非常重要的一个服务功能。最早的通信是邮件服务，邮件服务的出现才让人真正体会到了Internet带给人们的通信便利。当然通信服务形式是多种多样的，现在应用非常广泛的要算即时通信技术了，最典型的即时通信软件有OICQ、QQ、UC、MSN等，这些工具一般既是通信工具又可以进行数据文件的传输。,.,59,电子商务源于英文Electronic Business，简写为EB。顾名思义，其内容包含两个方面，一是电子方式，二是商贸活动。电子商务指的是利用简单、快捷、低成本的电子通讯方式，买卖双方不谋面地进行各种商贸活动，典型的就是在Internet上实现电子商务可以通过多种电子通讯方式来完成。但目前所探讨的电子商务主要是以EDI（电子数据交换）和Internet来完成的。尤其是随着Internet技术的日益成熟，电子商务真正的发展将是建立在Internet技术上的，所以电子商务也被简称为IC（Internet Commerce）Internet上的电子商务可以分为三个方面：信息服务、交易和支付、配送。主要内容包括：电子商情广告；电子选购和交易、电子交易凭证的交换；电子支付与结算、实物配送以及网上售后服务等。典型的交易类型有企业与个人的交易（B2C方式）和企业之间的交易（B2B方式）等,.,60,电子商务中不同于普通Internet的安全考虑包括如下内容：（1）有效性。电子商务信息以电子形式取代了纸张。如何保证这种电子形式的贸易信息的有效性是开展电子商务的前提（2）机密性。电子商务作为贸易的一种手段，其信息直接代表着个人、企业的商业机密（3）完整性。电子商务简化了贸易过程，减少了人为的干预，同时也带来维护贸易各方商业信息的完整、统一的问题（4）可靠性。电子商务可能直接关系到贸易双方的商业交易。如何确定要进行交易的贸易方，这一问题是保证电子商务顺利进行的关键（5）审查性。根据机密性和完整性的要求，应对数据审查的结果进行记录,.,61,2.3.2 Internet提供的基本服务功能,1电子邮件服务 2远程登录服务 3文件传输服务 4WWW服务系统 5搜索引擎,.,62,1电子邮件服务简单邮件传输协议（Simple Mail Transfer Protocol，SMTP）是电子邮件的Internet标准，很多人每天都使用这个协议但并不真正了解它。SMTP常常和其他协议和服务相伴而生，如POP3和IMAP4，这些协议和服务允许用户在邮件服务器上操作邮件并将邮件下载到本地计算机上阅读SMTP是应用层协议，通过TCP/IP网络处理消息服务，由互联网工程任务组于1982年定义，目前在RFC 821和822中详述。SMTP使用TCP端口25,.,63,虽然SMTP是最流行的电子邮件协议，但它缺少像X.400那样丰富的特性。标准SMTP的主要缺陷是不支持非文本消息。多用途网际邮件扩展协议（Multipurpose Internet Mail Extensions，MIME ）扩展了SMTP，它实现了在标准SMTP消息中封装多媒体（非文本）消息的功能。MIME使用Base 64编码方案将复杂文件转化为ASCII。MIME在RFC 2045-2049中描述S/MIME是新的MIME规范，它支持加密消息。S/MIME基于公钥加密机制（RSA）并可有效防止消息被中途截取或伪造,.,64,2远程登录服务Telnet是登录远程主机的标准互联网应用协议，它提供编码规则和其他必要的服务以便用户系统与远程主机连接。Telnet使用可靠的TCP传输机制以维护可靠、稳定的连接。Telnet可以以多种方式运行：半双工方式（已经很久不用了）字符方式行方式线性方式,.,65,伴随着Telnet技术，出现了网络虚拟终端的概念。由于用户使用多种不同类型的计算机，而每种类型的计算机有着不同的输入设备（如键盘）和输出设备（如显示器），输入输出设备和计算机使用各种各样的计算机语言，从ASCII码到各种EBCDIC方言，这使计算机间的交流十分困难。网络虚拟终端（NVT ）的作用主要是简化计算机间的交流。客户服务器间的通信面向该虚拟终端。NVT接收来自客户系统的输入并将它转化为通用语言。在主机上的NVT接收通用语言并将它转化为主机可理解的特定语言。NVT允许任意属性的客户与任意属性的主机，反之亦然。,.,66,3文件传输服务FTP（File Transfer Protocol，文件传输协议）是用于通过Internet传输文件的服务和协议，它也是一种早期协议，可以追溯到1971年。FTP现在最常用于公共文件共享（通过匿名FTP服务），FTP操作在TCP端口21上，RFC 959对其进行了详细说明在万维网（WWW）出现以前，用户使用命令行方式传输文件，最通用的应用程序是FTP。虽然目前大多数用户选择使用Email和Web传输文件，以代替命令行方式的接口，但是FTP仍然被使用。FTP是TCP/IP应用，位于OSI和TCP模型的应用层。FTP使用TCP传输，而不是UDP。FTP使得用户可以在某个系统上工作，而将文件存储在别的系统,.,67,4. WWW服务系统WWW（World Wide Web）的含义是“环球网”，也称为“万维网”、3W、Web，是由欧洲粒子实验室（CERN）的物理学家Tim Berners-Lee和Robert Calliau于1989年首先提出的。 WWW是一个基于超文本（Hypertext）方式的信息检索服务工具。WWW采用客户/服务器体系结构，客户和服务器间使用HTTP（Hyper Text Transfer Protocol）协议进行通信，该协议速度快，可解决不同类型的文件在传输中产生的问题，而且还支持FTP、Telnet、NETNEWS、Gopher等服务WWW的成功在于它制定了一套标准的、易为人们掌握的超文本开发语言HTML、信息资源的统一定位格式URL和超文本传输通信协议HTTP,.,68,5搜索引擎搜索引擎使用某些软件程序（如robots，spiders或crawlers）把Internet上的所有信息归类，有时也人为地把某些数据归入某类别 使用连线查询达到最高效率有两个步骤：首先，选择合适的搜索引擎是最重要的一步，然后要建构搜索叙述，让最符合所要寻找资料的网页浮现在搜索结果的最前面搜索引擎可分为两类：分类式和索引式。例如YAHOO网站（http:/www.yahoo.com）是分类式，而Excite（http:/www.excite.com）和AltaVista（http:/www.altavista.digital.com）是索引式搜索引擎,.,69,2.3.3 Internet的接入服务,1通过电话网接入Internet现在很多单个的用户都是通过电话线接入ISP的，这需要中间的信号转换。计算机识别的是数字信号，而电话网只能传递模拟信号，如图2-1所示是信号的转换过程。,数字信号,数字信号,Modem,Modem,计算机,计算机,PSTN,模拟信号,.,70,2通过局域网接入Internet,（1）使用代理服务器接入Internet（2）使用路由器接入Internet（3）选择两种接入方式的比较 从整体上说，使用路由器可以获得的好处更多，主要有以下几点：功能强大接入方式的选择多种多样。网络整体性能优于使用代理服务器可以方便用户发布WWW信息整体投资不是很高,.,71,2.3.4 网络互联,由于互联网络的规模不一样，网络互联有以下几种形式：（1）局域网的互联（2）局域网与广域网的互联 （3）广域网与广域网的互联,.,72,2.4 TCP/IP基础,2.4.1 TCP/IP的概念TCP/IP（通常它是指传输控制协议/网际协议，Transmission Control Protocol/Internet Protocol）是发展至今最成功的通信协议，它被用于当今所构筑的最大的开放式网络系统Internet之上就是其成功的证明由于TCP/IP提供了Internet所需要的可靠性，因此研究者和工程师开始在TCP/IP族中增加协议和工具。FTP、Telnet和SMTP在一开始就很流行，新版的TCP/IP工具还包括IMAP、POP，当然还有HTTP,.,73,2.4.2 IP地址,基本的I P地址是分成8位一个单元（称为8位位组）的32位二进制数IP地址通常采用点分十进制记法来书写，这时32位的IP地址中每8位使用0255之间的一个十进制数表示，相互之间用点（.）隔开32位的IP点-十进制数表示的IPv4地址分成五类，以适应大型、中型、小型的网络。这些类的不同之处在于，用于表示网络的位数与用于表示主机的位数之间的差别。IP地址分成五类，用字母表示： A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址每一个IP地址包括两部分：网络地址和主机地址，上面五类地址对所支持的网络数和主机数有不同的组合。,.,74,1A类地址设计IPv4 A类地址的目的是支持巨型网络一个A类IP地址仅使用第1个8位位组表示网络地址，剩下的3个8位位组表示主机地址。A类地址的第一个位总为0 ，这一点在数学上限制了A类地址的范围小于127，127 是64+32+16+8+4+2+1的和。最左边位表示128，在这里空缺，因此仅有127个可能的A类网络A类地址后面的24位（ 3个点-十进制数）表示可能的主机地址， A类网络地址的范围从1.0.0.0到126.0.0.0。每一个A类地址能支持16777214个不同的主机地址，这个数是由224-2得到的。减2是必要的，因为IP把全0保留为表示网络，而全1表示网络内的广播地址,.,75,2B类地址设计B类地址的目的是支持中到大型的网络。B类网络地址的范围从128.1.0.0到191.254.0.0。一个B类IP地址使用两个8位位组表示网络号，另外两个8位位组表示主机号。B类地址的第1个8位位组的前两位总置为10 ，最后的16位（2个8位位组）标识可能的主机地址。每一个B类地址能支持64534个惟一的主机地址，这个数由216-2得到。B类网络仅有16382个 3C类地址C类地址用于支持大量的小型网络。 C类地址使用3个8位位组表示网络地址，仅用1个8位位组表示主机号。 C类地址的前3位数为110，C类网络地址的范围从192.0.1.0至223.255.254.0 192.0.0.0至223.255.255.255。每一个C类地址理论上可支持最大256个主机地址（0255），但是仅有254个可用，因为0和255不是有效的主机地址。可以有2097150个不同的C类网络地址,.,76,4D类地址D类地址用于在IP网络中的组播（ multicasting，又称为多目广播）。一个组播地址是一个惟一的网络地址，它能指导报文到达预定义的IP地址组。D类地址的前4位恒为1110，因此D类地址空间的范围从224.0.0.0到239.255.255.254 239.255.255.255。D类地址用于在一个私有网中传输组播报文至IP地址定义的端系统组中，因此没有必要把地址中的8位位组或地址位分开表示网络和主机。相反，整个地址空间用于识别一个IP地址组（A、B或C类）。现在，提出了许多其他的建议：不需要D类地址空间的复杂性就可以进行IP组播 5E类地址E类地址虽被定义但却为IETF保留作研究之用，因此Internet上没有可用的E类地址。E类地址的前4位恒为1，因此有效的地址范围从240.0.0.0至255.255.255.255，E类地址一般仅在IETF内部使用,.,77,2.4.3 子网地址与子网掩码,子网和主机地址是由原先IP地址的主机地址部分分割成两部分得到。因此，用户分子网的能力依赖于被子网化的IP地址类型。IP地址中的主机地址位数越多，就能分得更多的子网和主机。然而，子网减少了能被寻址主机的数量。实际上，是把主机地址的一部分拿走用于识别子网号。子网由伪IP地址（也称为子网掩码）标识子网掩码是可用点-十进制数格式表示的32位二进制数，掩码告诉网络中的端系统（包括路由器和其他主机）IP地址的多少位用于识别网络和子网，这些位被称为扩展的网络前缀。剩下的位标识子网内的主机，掩码中用于标识网络号的位置为1，主机位置为0,.,78,2.4.4 IP数据报,一个IP数据报是由一个IP头部和一个正文部分构成。头部格式如图2-2所示 图2-2 IP数据报的头部格式,.,79,2.4.5 IPv6,现有的互联网是在IPv4 协议的基础上运行。IPv6是下一版本的互联网协议，也可以说是下一代互联网的协议。它的提出最初是因为随着互联网的迅速发展，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互联网的进一步发展。为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间。IPv4采用32位地址长度，只有大约43亿个地址，估计在2005年至2010年间将被分配完毕，而IPv6采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供地址。按保守方法估算IPv6实际可分配的地址，整个地球的每平方米面积上仍可分配1000多个地址。在IPv6的设计过程中除一劳永逸地解决了地址短缺问题以外，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,.,80,IPv6之所以能解决这些问题是因为它有以下的优势： （1）扩大了地址空间，采用128位地址长度，几乎可以不受限制地提供IP地址，从而确保了端到端连接的可能性（2）提高了网络的整体吞吐量（3）服务质量得到很大改善 （4）安全性有了更好的保证（5）支持即插即用和移动性 （6）更好地实现了多播功能,.,81,1IPv6的地址长度 IPv6的128位地址长度形成了一个巨大的地址空间。在可预见的很长时期内，它能够为所有可以想象出的网络设备提供一个全球惟一的地址2自动配置 ：IPv6的另一个基本特性是它支持无状态和有状态两种地址自动配置的方式3服务质量 4移动性 移动IPv6（MIPv6）在新功能和新服务方面可提供更大的灵活性。每个移动设备设有一个固定的家乡地址，这个地址与设备当前接入互联网的位置无关。基于移动IPv6协议集成的IP层移动功能具有很重要的优点。尽管IPv4中也存在一个类似的移动协议，但二者之间存在着本质的区别：移动IPv4协议不适用于数量庞大的移动终端，移动IP需要为每个设备提供一个全球惟一的IP地址，而IPv4没有足够的地址空间可以为在公共互联网上运行的每个移动终端分配一个这样的地址,.,82,5内置的安全特性 IPv6协议内置安全机制，并已经标准化。它支持对企业网的无缝远程访问。在安全性方面，IPv6同IP安全性（IPSec）机制和服务一致 6从IPv4到IPv6的演进 从IPv4到IPv6的演进是一个逐渐演进的过程，而不是彻底改变的过程。一旦引入IPv6技术，要实现全球IPv6互联，仍需要一段时间使所有服务都实现全球IPv6互联 7过渡技术的概述与现状 如何完成从IPv4到IPv6的转换是IPv6发展需要解决的第一个问题。目前，IETF已经成立了专门的工作组，研究IPv4到IPv6的转换问题，提出很多方案，主要包括以下类型： （1）双协议栈技术（2）隧道技术（3）网络地址转换/协议转换技术,