第四章 计算机网络基础及应用

本章概要 计算机网络技术是现代高科技的重要组成部分，是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。计算机网络技术综合了计算机和通信两方面的新技术，涉及面宽，应用范围广，对信息技术的发展有着深刻的影响。离开计算机网络就谈不上信息化社会。任何企事业单位的信息管理系统、办公自动化系统、商业自动化系统、生产科研系统、金融系统等都离不开计算机网络。

本章主要内容 计算机网络的基本概念 局域网 局域网互连 互联网技术及应用

4.1 计算机网络的基本概念 4.1.1 计算机网络的发展与定义 计算机网络的发展经历了三个阶段 以单机为中心的通信系统 4.1 计算机网络的基本概念 4.1.1 计算机网络的发展与定义 计算机网络的发展经历了三个阶段 以单机为中心的通信系统 一台计算机连接多个终端，在这样的系统中除了中心计算机具有运算功能外，其余的终端都不具备自主处理功能。是为第一代计算机网络，又称面向终端的计算机网络

第一阶段：面向终端的联机系统

美国ARPANET为典型代表，其杰出贡献为： 采用资源子网和通信子网组成的两级网络结构 采用分组交换方式 采用层次结构的网络协议 2. 多台计算机互联的计算机网络 20世纪60年代出现。 这种网络将分散在不同地点的计算机通过通信线路互相连接起来，主机之间无主从关系，网络用户可以共享网络中的软硬件资源。是为第二代计算机网络，也称共享系统资源的计算机网络。 美国ARPANET为典型代表，其杰出贡献为： 采用资源子网和通信子网组成的两级网络结构 采用分组交换方式 采用层次结构的网络协议

第二阶段：计算机互联网络阶段

因特网的前身ARPANET 1962年，MIT教授利克莱德(J.C.R. Licklider)，发表一篇论文，提出「星云网络」（Galactic Network）的概念。在他的笔记，也是最早记载有关互联网络构想的书面文件中，利克莱德提出将全球计算机连结，以便可以从任一节点获取资料的观念。现代的网络思想，可以说是从这篇文章开始萌芽的。

后来，在同一年，利克莱德成为ARPA（美国高等研究计划署，Advanced Research Project Agency）的领导人。为了实现这个把全世界计算机联结起来的构想，利克莱德不但在自己的任期内身体力行，也不断向后继者，如劳伦斯 · 罗伯特（Lawrence G. Roberts）等人鼓吹网络概念的重要性

等到劳伦斯 · 罗伯特成为ARPA的主持人之后，终于在1968年诞生了ARPANET（阿尔帕网）。如同现代计算机起源于二次大战，网络其实是冷战时代的产物。至于美国军方为何会如此支持这个计划，完全是出于战略的考量──将计算机系统与北约串联成一个网络。这样即使任何一个节点遭到苏联炸弹的攻击，连成一气的信息系统也不会因此瘫痪，还是可以绕道传送讯息。在网络上，信息得以以违反数学原则的方式传送。不管路径多么繁复，经过多少国家，能达到目的地就是最好的路径。

分组交换理论的出现   网络发展的实际关键，在分组交换理论（packet switching theory）的出现。MIT的教授李奥纳多·克莱瑞克（Leonard Kleinrock） 曾在1961年发表分组交换理论，并在1964出版最早的一本有关分组交换的书籍，使人类朝向网络之梦迈进了一大步。 用分组交换取代电路交换的方式传递数字信息使网络大大地提高了效率。我们可以说，因为有了分组理论的出现，才促成网络的诞生。

克莱瑞克于1964年说服了ARPA的领导人劳伦斯·罗伯特分组理论的可行性。1966年罗伯特提出「ARPANET」计划，此计画在1967年发表。在这场关键性的会议中，同时有来自MIT、RAND、NPL的团队提出类似的概念。足见一整个时代的科学家在Internet的发展过程中，都被同样的问题所盘绕，并在不知道彼此研究的情况下，往相同的方向寻求突破。最后，该计划在1968年由ARPA顺利执行成功，由于克莱瑞克是最早提出分组构想的人，他在UCLA的研究中心遂成为ARPANET的第一个基地。

电路交换方式 通信过程与话音通信过程相似： 摘机拨号呼叫 建立一条空闲链路，通话 结束挂机，拆线

分组交换 查找路由表 目 的 地 下一跳路由器 查找路由表 目 的 地 下一跳路由器 查找路由表 目 的 地 下一跳路由器 路由器 A 网络 目 的 地 下一跳路由器 查找路由表 目 的 地 下一跳路由器 查找路由表 目 的 地 下一跳路由器 路由器 A 网络 网络 网络 路由器 路由器 网络 网络 路由器 常见的几种计算机网络类型 路由器 网络 路由器 网络 B

软件E-mail的出现     1972年10月，ARPANET正式在ICCC（International Computer Communication Conference）对外公开。同年，ARPANET最热门的E-mail软件出现，很快地成为网络的核心价值。当时的E-mail就已具备今天的雏形，有传送、接收、转寄各项功能。值得注意的是原本发展E-mail的动机在于将各地的办公室串联起来工作，后来却演变为兴盛至今的人际沟通接口（people-to-people traffic），开启了人与人之间沟通的无穷的可能性

国际标准化的计算机网络 这种网络具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。其目的是使不同的计算机和计算机网络能方便地互联起来。 目前存在两个标准化的体系结构，一个是国际标准化组织ISO公布的OSI/RM体系结构，它并未获得实际的使用。另一个是并非真正标准却真正被实际广泛使用成为事实上标准的TCP/IP体系结构。

计算机网络的定义 在计算机网络技术发展的不同阶段，人们对计算机网络的定义和理解也有所不同。 本书对计算机网络采用如下定义： 互联起来的且又相互独立的计算机的集合。 计算机网络由通信子网和资源子网组成。

4.1.2 计算机网络分类 分类标准很多，目前比较公认的能反映网络技术本质的分类方法是按计算机网络的分布距离分类，因为在距离、速度、技术细节这三大因素中，距离影响速度，速度影响技术细节。 计算机网络网络按分布距离可分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN）

局域网（Local Area Network） 作用范围小，分布在一个房间、一个建筑物或一个企事业单位。地理范围在10m——1km，传输速率在1Mbps以上。目前常见的局域网的传输率有10Mbps，100Mbps和1000Mbps。局域网技术成熟，发展快，是计算机网络中最活跃的领域。

城域网(Metropolitan Area Network) 作用范围为一个城市，地理范围为5km——10km，传输速率在 1Mbps 以上 广域网（Wide Area Network）作用范围大，可以是一个地区、一个省、一个国家或几个国家，地理范围一般在100km以上，传输速率较低(<0.1Mbps)

4.1.3 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构是指网络结点和通信线路组成的几何排列方式。 4.1.3 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构是指网络结点和通信线路组成的几何排列方式。 1.总线型：在一条单线上连接着所有的工作站（网络上的计算机常称为工作站）和共享设备（文件服务器、打印机等），其特点是结构简单便于扩充。 典型的总线网是以太网。 这种结构的网在过去用得较多，近年来已演化为带集线器的星型网。

（－）总线型拓扑结构 结构形式：所有的站点（计算机或共享设备）都挂在（连接到）一条公共的信道上。

广播式传输 C D A E 匹配电阻（用来吸收总线上传播的信号） 匹配电阻 不接受 接受 B 只有 D 接受 B 发送的数据

2. 星型 以中央结点为中心与各结点连接。其特点是系统稳定性好，故障率低。由于任意两个结点间通信都要经过中央结点，此点一旦出现故障招致全网瘫痪，所以要求中央结点具有很高的可靠性。目前的局域网大多数采用星型结构，其中央结点大多采用可靠性很高的集线器（Hub），结点间则以廉价的双绞线相连。

（二）星型拓扑 结构： 以中央节点为中心，各节点以点到点的链路与中央节点相连。

用途：共享型HUB构成具有星型拓扑结构的以太网。

3.环型 工作站、共享设备通过通信线路将设备连接成一个闭合的环。其特点是信息在网络中沿固定方向流动，两个节点间有唯一的通路，可靠性高。在局域网中常被采用。由于整个网络构成闭合的环，故网络扩充起来不太方便。 典型的环形网是IBM 公司的令牌网（Token Ring）

（三）环型拓扑 结构：各站点经过链路两两互连构成 一个闭合环。

4.网状网 网状结构的网络是由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备连接而成，每两个结点之间的通信链路可能有多条。网状结构的优点是系统可靠性高，缺点是结构复杂。 广域网多采用这种结构。

总线拓扑 星型拓扑 环型拓扑 网状拓扑

4.1.4 计算机网络协议 1. 网络协议 为了使网络中许多互相连接的结点间的数据交换能协调地、有条不紊地进行，每个结点必须遵守一些事前约定好的规则。这些规则规定了数据交换的格式及同步机制。这些为网络进行数据交换而建立的规则、标准或约定叫做网络协议 (Network Protocol) 。

2. 网络分层 对于复杂系统采用分层结构进行分层处理可分解处理的难度。网络协议的设计也不例外。一般的分层原则为： 各层相对独立，某一层的内部变化不影响另一层。 层次数量适中，不应过多也不宜太少 每层具有特定的功能，类似功能尽量集中在同一层。 每层对高层提供的服务与低层如何完成无关 相邻层之间的接口应有利于标准化

网络的体系结构（Architecture） 计算机网络的分层及其协议的集合称为网络的体系结构。它是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。世界上著名的网络体系结构有： ARPANET 美国ARPA创建于1969年 SNA 美国 IBM 公司于1974年公布 DNA 美国 DEC 公司于1975年提出 OSI ISO 于1983年形成正式文件

4. OSI参考模型 缘起：不同厂商生产的不同类型的计算机网络使用不同的硬件，具有不同的网络体系结构，它们之间很难实行互联。为了解决这种异构网的互联，要求有一个公共的标准，只要按此标准生产，其产品就能实现相互通信。在此情况下OSI参考模型应运而生。

ISO于1983年正式发布了ISO7498国际标准，称为开放系统互联参考模型，记为 OSI/RM (Open System Interconnection / Reference Model), 其中的“开放”是指无论哪家厂商只要遵循OSI标准，一个系统就可以和其他任何地方的遵循同一标准的系统互相通信。 OSI参考模型在逻辑上将整个网络的通信功能划分为7个层次。

OSI参考模型及协议 传输

主机A与主机B之间的同一层次称为对等层。双方对等层之间的通信规则称为协议。 主机A和主机B之间通信，实际的信息传递顺序为：主机A的应用层→表示层→会话层→传送层→网络层→数据链路层→物理层→主机B的物理层→数据链路层→网络层→传送层→会话层→表示层→应用层。

需要指出的是：OSI模型的制定虽然获得了一些理论研究的成果，但在市场化方面却失败了，至今市场上几乎找不到有什么厂家生产出符合OSI标准的商用产品。

4.1.5 计算机网络安全简介 网络安全是指网络系统的硬件、软件以及系统中的数据受到保护，使之不因偶然的或是恶意的原因而遭到破坏、更改、泄露，使网络系统连续可靠正常地运行，从而保证网络服务不中断。

从实用的角度看，网络安全技术大体包含以下内容： 实时硬件安全技术 软件系统安全技术 数据信息安全技术 网络站点安全技术 病毒防治技术 防火墙技术 其核心技术是：数据加密技术、病毒防治技术和防火墙技术

加密是指对数据进行编码，使它成为一种不可理解的形式，即密文。解密是将密文还原成原来可理解的形式。 1.数据加密技术 加密是指对数据进行编码，使它成为一种不可理解的形式，即密文。解密是将密文还原成原来可理解的形式。 加密E 解密D 明文M 密文C Ke 加密密钥 Kd 解密密钥

病毒防治技术 计算机病毒及其特征 计算机病毒是一种入侵程序，它可以通过插入自我复制的代码副本来感染计算机，并删除重要文件、修改系统或执行某些其它操作，从而造成对计算机中的数据或计算机本身的损害。其特征为 隐蔽性 欺骗性 执行性 感染性和传播性 可触发性 破坏性

计算机病毒的防范 对新购置的计算机软硬件系统进行测试，确保无病毒后才使用。 再确保硬盘无病毒的情况下，计算机应尽量使用硬盘启动。并在启动前将软盘从软驱中取出。 重要数据文件要有备份，避免计算机遭病毒破坏时，受到损失。

防火墙是指两个网络之间执行访问控制策略（允许、拒绝、检测）的一系列部件的组合，包括硬件和软件，目的是保护网络不被他人侵扰。 防火墙技术 什么是防火墙 防火墙是指两个网络之间执行访问控制策略（允许、拒绝、检测）的一系列部件的组合，包括硬件和软件，目的是保护网络不被他人侵扰。 防火墙 网络1 网络2

防火墙的功能 安全策略的检查站 有效防止内部网络的相互影响 网络安全的屏障 对网络存取和访问进行监控审计

4.2 局域网 4.2.1 局域网特点及分类 1. 局域网的特点 连网范围较小。一般距离在几百米到几公里，如公司、校园、厂区或一个建筑物等。 4.2 局域网 4.2.1 局域网特点及分类 1. 局域网的特点 连网范围较小。一般距离在几百米到几公里，如公司、校园、厂区或一个建筑物等。 传输速率高。传输速率范围为0.1Mbps—1000Mbps 误码率低。低至10-8—10-11。 保密性好，可靠性高，便于安装和维护

常用传输介质 双绞线 根据有无屏蔽可分为非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP。既可以传输模拟信号也可以传输数字信号。传输速率可达100Mbps—155Mbps，甚至1000Mbps的局域网也可用双绞线。它安装方便，价格便宜。 光纤 特点是传输率高，可达几百Mbps甚至更高。没有电磁干扰，传输损耗小。 无线介质 利用电磁波进行信号的传输。无线局域网近年来得到大力推广，网内各工作站通过基站或无线宽带路由器相互进行通信，从而避免了累赘的导线连接，尤其方便了可移动的笔记本电脑，使其在无线局域网作用范围内可以随处联网工作。

非屏蔽双绞线UTP

屏蔽双绞线 STP

光纤

4.2.2 Ethernet 网络 1.什么是以太网（Ethernet） 以太网由美国施乐公司于1975年研制成功，它是众多局域网类型中的一种，是应用最为广泛的一种局域网。至20世纪90年代，以太网在局域网市场中已取得了垄断地位，并且几乎成了局域网的代名词。以太网的技术规范仅支持物理层和数据链路层的协议。

以太网是一个中等区域范围内实现计算机通信的技术规范，其数据传输速率为10 Mbps—1000 Mbps，采用 CSMA/CD 介质访问控制。

其工作过程可简单地概括为四点：先听后发，边听边发，冲突停止，随机重发。

10 BASE-T 网络 表示10Mbps的传输率，基波传输，传输介质为非屏蔽双绞线。使用集线器（Hub），拓扑结构为星型。主机和Hub 之间的最大距离为100米。双绞线两端使用RJ-45接口，一端接主机，一端接Hub

⑴ 10BASE-T 的组网规则 通过Hub可以扩展网络，Hub之间可以级连，构成树状结构的网络 ⑵ 10BASE-T 的特点 安装容易。 任何连接上出的问题只会影响某一个设备或某一个网络分段，不影响整个网络的运行，增强了网络的适应性，简化了网络故障的检测工作。 容易移动和改变网络连接。

100BASE-T 网络 与10BASE-T结构相同，传输率提高到100Mbps。用户需改用100Mbps的网卡，并使用100Mbps的集线器。 5. 1000 BASE-T 网络 大大提高数据传输率，使用6类双绞线。

4.2.3 网络互连 1. 互连的意义 网络互连就是把网络和网络连结起来，在用户之间实现跨网络的通信与操作的技术。网络互连可使用户不但可使用本网络内的资源，还可访问其他网络的资源。

4.2.3 网络互连 2. 互连的类型 ⑴ 局域网—局域网互连 ⑵ 局域网—广域网互连 ⑶ 局域网—广域网—局域网互连 4.2.3 网络互连 2. 互连的类型 ⑴ 局域网—局域网互连 ⑵ 局域网—广域网互连 ⑶ 局域网—广域网—局域网互连 ⑷ 广域网——广域网互连

网络互连的实例

⑴ 局域网—局域网互连 同种局域网网段的互连：使用中继器或网桥。 两个局域网相连：通过路由器 ⑵ 局域网—广域网互连 一个局域网中的主机要和广域网中的主机互相通信。 使用路由器或网关

⑶ 局域网—广域网—局域网互连 一个局域网经由广域网和另一个局域网相连。 通过路由器或网关 ⑷ 广域网——广域网互连

4.2.3 网络互连 3. 互连设备 ⑴ 中继器 (Repeater) ⑵ 集线器 (Hub) ⑶ 网桥 (Bridge) 4.2.3 网络互连 3. 互连设备 ⑴ 中继器 (Repeater) ⑵ 集线器 (Hub) ⑶ 网桥 (Bridge) ⑷ 交换机 (Switcher) ⑸ 路由器 (Router) ⑹ 网关 (Gateway)

网络互联的实例

中继器（Repeat） 中继器的工作原理：中继器工作在物理层，用于互连两个相同类型的网段（例如：两个以太网段），主要功能是延伸网段和改变传输媒体，从而实现信息的转发。

中继器应用实例

集线器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。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器。 集线器工作原理 集线器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。HUB是一个共享设备，其实质是一个中继器。

应用实例

网桥是在数据链路层上连接两个网络段的网络设备。主要功能有：过滤通信量、扩大网络的物理范围等。 网桥工作原理 网桥是在数据链路层上连接两个网络段的网络设备。主要功能有：过滤通信量、扩大网络的物理范围等。

应用实例 网桥连接两个局域网段

本地网桥和远地网桥的使用

路由器 路由器工作原理 路由器在网络层一级工作，互连两个或多个独立的相同类型或不同类型的网络：局域网与广域网的互连，局域网与局域网的互连。路由器的主要功能就是进行路由选择。

应用实例：用路由器实现网络连接

网关工作原理 此设备属于网络层以上的互连设备，用于实现不同协议的网络间的通信

应用实例

4.3 局域组网（略） 4.3.1 双机互连网络的组建 最小规模的网络 硬件连接方法 安装和协议配置 网络连接状态检测 连通性测试 4.3 局域组网（略） 4.3.1 双机互连网络的组建 最小规模的网络 硬件连接方法 安装和协议配置 网络连接状态检测 连通性测试 4.3.2 用集线器组建局域网 用集线器组网的特点与应用 单一集线器组网 多集线器级联组网

4.3.3 对等网组网 对等网的概念 对等网的配置 共享文件夹的配置 访问共享文件夹 4.3.4 小型无线局域网的组建 无线局域网的特点 组建无线局域网

对等网的概念 局域网络按其工作模式来分，主要有对等模式和客户机/服务器（C/S）模式。 对等网上各台计算机无主从之分，网上任意节点计算机既可以作为网络服务器，为其他计算机提供资源，也可以作为工作站，以分享其他服务器的资源。 对等网除了共享文件外，还可以共享打印机资源。

4.4 互联网技术及应用 4.4.1 互联网概述 出于冷战的需要，美国拟建一个计算机网络，网上各主机独立、平等地工作，使得任何一台主机或一条线路遭到破坏，不会影响到其它部分的工作和通信。 因特网的基础结构大体上经历了三个阶段的演进。但这三个阶段在时间划分上并非截然分开而是有部分重叠的，这是因为网络的演进是逐渐的而不是突然的。

因特网发展的第一阶段 单个网络ARPANET向互连网发展 1966年美国ARPA提出ARPANET计划 1969年ARPANET研制成功。第一个分组交换网 ARPANET 最初只是一个单个的分组交换网，而非互连网。 1972年ARPANET正式对外公开。 1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议。 同年，ARPANET分解成两个网络： ARPANET——进行实验研究用的科研网 MILNET——军用计算机网络 1983~1984 年，形成了因特网 Internet(两网互连)。 1990 年 ARPANET 正式宣布关闭(实验任务完成)。

因特网发展的第二阶段 建成三级结构的因特网 1986 年，NSF 建立了国家科学基金网。 NSFNET。它是一个三级计算机网络： 主干网 地区网 校园网 1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。 1993 年因特网主干网的速率提高到 45 Mb/s（T3 速率）。

三级结构的因特网 各网络之间需要使用路由器来连接。 有时在结构图中可不画出路由器。 路由器 国家主干网 地区网 地区网 地区网 校园网

三级结构的因特网 主机到主机的通信可能要经过多种网络。 国家主干网 地区网 地区网 地区网 校园网 校园网 校园网 校园网 校园网 校园网

因特网发展的第三阶段 从1993年开始，由美国政府资助的 NSFNET逐渐被若干个商用的 ISP 网络所代替。 1994 年开始创建了 4 个网络接入点 NAP (Network Access Point)，分别由 4 个电信公司经营。 NAP 就是用来交换因特网上流量的结点。在NAP 中安装有性能很好的交换设施。到本世纪初，美国的 NAP 的数量已达到十几个。 从 1994 年到现在，因特网逐渐演变成多级结构网络。

多级结构的因特网 主机到主机的通信可能经过多种 ISP。 大公司 大公司 地区 ISP 网络接入点 NAP （对等点） 网络接入点 NAP 主干服务 提供者 地区 ISP 地区 ISP 地区 ISP 大公司 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 公司 校园网 校园网 校园网 校园网 校园网

计算机网络在我国的发展 (1) 中国公用计算机互联网 CHINANET (2) 中国教育和科研计算机网 CERNET (3) 中国科学技术网 CSTNET (4) 中国联通互联网 UNINET (5) 中国网通公用互联网 CNCNET (6) 中国国际经济贸易互联网 CIETNET (7) 中国移动互联网 CMNET (8) 中国长城互联网 CGWNET（建设中） (9) 中国卫星集团互联网 CSNET（建设中）

分组交换(packet switching)的出现 ARPANET一开始就采用分组交换的通信技术，原因是： 电话网是为电话通信设计的。电路交换的电话网很适合于电话通信。 但计算机数据具有很大的突发性。使用电路交换会导致网络资源严重浪费。 计算机逐渐增多，连网的需求日益迫切，计算机网络需要使用更加有效的连网技术。 这就导致分组交换的问世。

美国军方促进了计算机网络的发展 20 世纪 60 年代美苏冷战激烈。 美国军方要研制一种生存性很强的新型分布式网络。 即使少数结点或链路被摧毁，整个网络仍保持畅通。 这种新型的计算机网络就是采用分组交换的、基于存储转发计算机网络。

分组交换 发送端 发 送 发 送 发 送 接收端 11010011101 • • • • • • • • 00101001110 在发送端把要发送的报文分隔为较短的数据块 每个块增加带有控制信息的首部构成分组（包） 依次把各分组发送到接收端 接收端剥去首部，抽出数据部分，还原成报文 11010011101 • • • • • • • • 00101001110 报文 发送端 数 据 数 据 数 据 首部 首部 首部 分组 分组 分组 发送 在前 发 送 发 送 发 送 数 据 首部 数 据 首部 数 据 首部 数 据 数 据 数 据 接收端 11010011101 • • • • • • • • 00101001110

4.4.2 因特网的服务功能 因特网有很多应用服务，最主要的是： 远程登录 Telnet 文件传输 FTP 电子邮件 E-mail 万维网 WWW 新闻组 Usenet 电子公告板 BBS

远程登录 所谓远程登录是指一台本地的计算机通过因特网登录到远程的另一台计算机上，运行远程计算机系统的应用程序。本地计算机犹如远程计算机的一个终端，用户感到自己的键盘和显示器就直接连接在远程的计算机上工作。 使用协议名称：Telnet

文件传输 FTP 这一功能使用户可以从本地计算机连接到远程计算机上，查看远程计算机中有哪些文件，然后将自己需要的文件从远程计算机复制到本地计算机（下载）；也可将本地计算机中的文件传送到远程计算机中（上传）。 使用协议：FTP （File Transfer Protocol)

3. 电子邮件 是因特网最受欢迎的应用 电子邮件大大方便了人们的生活、工作和学习。 电子邮件也改变了人们生活、工作和学习的方式。 电子邮件地址格式： 用户名 @ 主机名

POP3 (Post Office Protocol version 3) 发送邮件使用的协议——简单邮件传送协议 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 接收邮件使用的协议——邮局协议版本3 POP3 (Post Office Protocol version 3) sina.com mail.cctv.com 发送端 ISP 接收端 ISP 使用 SMTP 协议 使用 POP3 协议 接收方 发送方 使用 SMTP 协议 因特网 用户邮箱 邮件缓存 邮件服务器 邮件服务器 发信人地址：xyz5678@sina.com 收信人地址：ab30@mail.cctv.com 用户名 （用户邮箱） 读作 “at” 邮件服务器的域名 邮件的传送仍然要使用 IP 和 TCP 协议

电子邮件的优点与缺点 优点： 快捷 价廉 不打断对方工作或休息 缺点 有时邮件很慢或甚至丢失 对垃圾邮件尚无有效对策

WWW 服务 WWW（World Wide Web）也称Web，中文译名万维网。 1989年3月由在日内瓦的欧洲高能粒子研究委员会（CERN）的科学家Tim Berners-Lee 提出。开发万维网的初衷是使分布在欧洲12个国家的物理学家们能方便地通过因特网交换各种报告、图片资料。 1990年出现第一个WWW服务器，并开发出第一个非图形界面的浏览器。 1993年2月第一个图形界面的浏览器开发成功。

正是由于万维网的出现，使因特网从仅仅由少数计算机专业人员使用变为普通百姓也能利用的信息资源。据统计，在1998年，万维网的通信量已超过整个因特网上通信量的75%。万维网的出现是因特网发展中一个非常重要的里程碑。 使用协议：HTTP （HyperText Transfer Protocol）

URL 与信息定位 统一资源定位符 URL（Uniform Resource Locator）用来标识万维网上的信息资源，使每一个信息资源能被唯一地区别开来。URL描述了网上资源的访问方式（传输协议类型）和所在的位置。一个典型的URL格式为： http://home.microsoft.com.cn/tutorial/default.htm 协议类型 资源所在主机 目录名 文件名

统一资源定位符 URL (Uniform Resource Locator)

URL 的格式 举例： http :// www.cctv.com /news/china/index.shtml 浏览器 与服务器 进行交互 所使用 的协议 CCTV 的 网站服务器 在因特网上 使用的域名 所要浏览的文件名 （包含路径）

4.4.3 TCP/IP 协议 什么是TCP / IP 协议 早在20世纪60年代后期，研究开发 ARPANET时期就开发了这一协议。目前是因特网上计算机之间进行通信的协议。 TCP/IP 是一个协议族的总称，除了TCP（传输控制协议）和 IP（互联网协议）两个协议外，还包括了上百个其它的协议。

目前尚没有一个公认的分层模型来描述TCP/IP的网络体系结构，本书采用四层结构模型，这四层是 应用层 传输层 网络层 网络接口层

OSI 与 TCP/IP 体系结构的比较 应用层 运输层 网络层 表示层 会话层 数据链路层 物理层 7 6 5 4 3 2 1 网络接口层 网际层 IP (各种应用层协议如 TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层(TCP 或 UDP) TCP/IP 的体系结构

TCP/IP 四层协议 的表示方法举例 应用层 运输层 网际层 网络 接口层 主机A 主机B 路由器 网络 2 网络 1 4 3 2 1

为了说明TCP/IP 的设计思想，下面比较一下传统电信网络和分组交换网的不同思路。

传统的电信网 在电信网中，通信的可靠性主要靠电信网的质量来保证： 电信网向用户（即电话机）提供的服务质量有保证。 连接在电信网上的电话机几乎没有智能，因此全部的服务质量由电信网完成。

电路交换的电信网 电信网向用户电话机提供可靠交付 电信网

因特网的设计思路 通信必须是可靠的。但应当由谁负责可靠交付？因特网和传统电信网的思路不同。 严格地讲，计算机通信是在计算机上运行的程序之间的通信。所以实现可靠通信最终应当是让计算机程序之间的通信可靠。 因特网认为，IP 协议没有必要提供可靠服务（这样做可以使网络简单、灵活性好、价格便宜）。在计算机中增加 TCP 协议就可以实现计算机程序之间的可靠通信。

分组交换的因特网 带有 TCP 协议的计算机 向用户程序提供可靠交付 TCP 协议 分组交换的因特网 不保证可靠交付 丢弃 丢弃 丢弃

TCP 协议的用途 TCP 是 Transmission Control Protocol 的缩写，中文译名是传输控制协议。

TCP 协议的主要功能 TCP 给要传送的每一个字节的数据都进行编号。 接收端在收到数据后必须向发送端发送确认信息。 若发送端在规定的时间内没有收到对方的确认，就重传这部分数据。 当网络中的通信量过大时，TCP 就告诉发送端要放慢发送数据。这叫做流量控制。

核心协议 TCP/IP 因特网使用的协议很多，但其中最为重要的协议就是 IP 和 TCP。 通常用 TCP/IP 这样的记法表示以 TCP 和 IP 为核心的协议族。

 最重要的两个协议：IP 和 TCP TCP 协议保证了 应用程序之间的可靠通信 应用 程序 因特网 IP 协议控制分组在因特网的传输 但因特网不保证可靠交付

因特网的网际协议 IP 网际协议 IP 是 TCP/IP 体系中两个最主要的协议之一 。与 IP 协议配套使用的还有四个协议： 地址解析协议 ARP (Address Resolution Protocol) 逆地址解析协议 RARP (Reverse Address Resolution Protocol) 因特网控制报文协议 ICMP (Internet Control Message Protocol) 因特网组管理协议 IGMP (Internet Group Management Protocol)

网际协议 IP 及其配套协议 各种应用层协议 应用层 (TELNET, FTP, SMTP 等) 运输层 TCP, UDP ICMP IGMP 网际层 IP RARP ARP 与各种网络接口 网络接口层 物理硬件

2. IP 地址 IP 地址就是给每个连接在因特网上的主机（或路由器）分配一个在全世界范围是惟一的 32 bit 的标识符。 IP 地址现在由因特网名字与号码指派公司ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers)进行分配

IP 地址 IP 地址分为5类，每一类地址都由两个固定长度的字段组成，其中一个字段是网络号 net-id，它标志主机（或路由器）所连接到的网络，而另一个字段则是主机号 host-id，它标志该主机（或路由器）。 IP 地址的结构： 网络号 主机号

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 A 类地址 net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit A 类地址的网络号字段 net-id 为 1 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit B 类地址的网络号字段 net-id 为 2 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit C 类地址的网络号字段 net-id 为 3 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit A 类地址的主机号字段 host-id 为 3 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit B 类地址的主机号字段 host-id 为 2 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节 A 类地址 net-id 8 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit C 类地址的主机号字段 host-id 为 1 字节 D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 D 类地址是多播地址 A 类地址 net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit D 类地址是多播地址 host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

IP 地址中的网络号字段和主机号字段 E 类地址保留为今后使用 A 类地址 net-id 8 bit host-id 24 bit net-id 8 bit host-id 24 bit B 类地址 1 net-id 16 bit E 类地址保留为今后使用 host-id 16 bit C 类地址 1 1 net-id 24 bit host-id 8 bit D 类地址 1 1 1 0 多 播 地 址 E 类地址 1 1 1 1 0 保 留 为 今 后 使 用

点分十进制记法 10000000000010110000001100011111 机器中存放的 IP 地址 是 32 bit 二进制代码 10000000 00001011 00000011 00011111 每隔 8 bit 插入一个空格 能够提高可读性 将每 8 bit 的二进制数 转换为十进制数 128 11 3 31 采用点分十进制记法 则进一步提高可读性 128.11.3.31

常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围 A类网络：第一段取值为1~126 B类网络：第一段取值为128~191 网络 最大 第一个 最后一个 每个网络 类别 网络数 可用的 可用的 中最大的 网络号 网络号 主机数 A 126 (27 – 2) 1 126 16,777,214 B 16,384 (214) 128.0 191.255 65,534 C 2,097,152 (221) 192.0.0 223.255.255 254 为方便记忆，采用“点分十进制”表示法：将IP地址分为4段 A类网络：第一段取值为1~126 B类网络：第一段取值为128~191 C类网络：第一段取值为192~223

一些特殊的IP地址(全0表示“this”） 网络号全0，主机号为0表示“本网络”上的“本主机”； 网络号全0，主机号不为0，表示“本网络”上的某台主机。 网络号和主机号全为1表示在“本网络”上广播；网络号不为0，主机号全1，表示在某网络上广播 A类地址中，网络号为127，用于测试和诊断 例：B类地址 128.7.255.255 表示 “在网络128.7 上的所有主机”。A类地址 0.0.0.35 表示 “在这个网络上的主机 35”

IP 地址的一些重要特点 IP 地址是一种分等级的地址结构。分两个等级的好处是： 第一，IP 地址管理机构在分配 IP 地址时只分配网络号，而剩下的主机号则由得到该网络号的单位自行分配。这样就方便了 IP 地址的管理。 第二，路由器仅根据目的主机所连接的网络号来转发分组（而不考虑目的主机号），这样就可以使路由表中的项目数大幅度减少，从而减小了路由表所占的存储空间。

IP 地址的一些重要特点 当一个主机同时连接到两个网络上时，该主机就必须同时具有两个相应的 IP 地址，其网络号 net-id 必须是不同的。这种主机称为多接口主机(multihomed host)。 由于一个路由器至少应当连接到两个网络（这样它才能将 IP 数据报从一个网络转发到另一个网络），因此一个路由器至少应当有两个不同的 IP 地址。

IP 地址的一些重要特点 用转发器或网桥连接起来的若干个局域网仍为一个网络，因此这些局域网都具有同样的网络号 net-id。

路由器转发分组的步骤 先按所要找的 IP 地址中的网络号 net-id 把目的网络找到。 当分组到达目的网络后，再利用主机号host-id 将数据报直接交付给目的主机。 按照整数字节划分 net-id 字段和 host-id 字段，就可以使路由器在收到一个分组时能够更快地将地址中的网络号提取出来。

3.域名 IP 地址既难记忆，又很难从键盘输入。 一个事实： 因此想到把 IP 地址变成名字。 因特网设立专门的机构管理名字： 人不擅长于记忆长串数字， 但记忆名字却比较容易。 因此想到把 IP 地址变成名字。 因特网设立专门的机构管理名字： 采用分级管理名字的方法。 每一级的名字都是各不相同的。

因特网的域名 域名其实就是名字。只是因为使用分级管理，因特网使用多级的域，因此就出现了“域名”这个名词。 因特网的域名分为： 顶级域名 二级域名 三级域名 四级域名 ……

因特网的域名举例 中央电视台向因特网提供万维网服务的计算机的域名是： www.cctv.com 三级域名.二级域名.顶级域名 意思是： 提供万维网服务的计算机名 中央电视台 商业机构 意思是： ←顶级域名 ←二级域名 ←三级域名

因特网的域名举例 清华大学向因特网提供网站服务的计算机的域名是： www.tsinghua.edu.cn 四级域名.三级域名.二级域名.顶级域名 清华大学向因特网提供网站服务的计算机的域名是： www.tsinghua.edu.cn 网站服务器的计算机名字 ←四级域名 意思是： 清华大学 ←三级域名 教育机构 ←二级域名 中国 ←顶级域名

机构域名有些约定，以区分组织或机构的性质。常用的有： edu 教育机构 com 商业机构 mil 军事部门 gov 政府机构 net 大型网络 org 组织机构 在美国外的其它国家则用代表国家和地区的两个字母作为最后一个域名，如： cn 中国 uk 英国 ca 加拿大 it 意大利 hk 香港 jp 日本 de 德国 au 澳大利亚

4.4.4 互联网接入 PSTN 公共电话网 ISDN 综合业务数字网 ADSL 非对称数字用户线路 DDN 专线 卫星接入 光纤接入 无线接入 Cable Modem接入