计算机网络概述

主要内容 网络基本概念 计算机网络的分类 网络拓扑结构 网络通信协议

网络基本概念 计算机网络的起源与发展 图6.1.1 第一代计算机网络结构示意图

网络基本概念 计算机网络技术的发展 图6.1.2 INTERNET 的发展

网络基本概念 计算机网络的定义 计算机网络是通过通信设施，将地理上分散的具有自治功能的多个计算机系统互连起来，进行信息交换，实现资源共享、互操作和协同工作的系统。 特点： 计算机是一互连的计算机系统的群体，这些计算机系统在地理上是分布的。 这些计算机系统是自治的。 系统互连要通过通信设施来实现。 系统通过通信设施执行信息交换，资源共享，互操作和协作处理，实现各种应用要求。

网络基本概念 计算机网络的组成 图6.1.3 计算机网络的组成

网络基本概念 计算机网络的功能 数据通信 资源共享 提高计算机系统的可靠性和可用性 进行分布处理

网络基本概念 计算机网络的应用 WWW服务 电子邮件服务 FTP服务 数据库服务

计算机网络的分类 计算机网络的分类标准 分类标准 网络名称 传输技术 广播式、点到点式 物理范围 局域网、城域网、广域网 管理方法 基于客户机/服务器的网络、对等网 网络操作系统 Windows网络、Netware网络、UNIX网络 网络协议 NETBEUI网络、IPX/SPX网络、 TCP/IP网络等 拓扑 总线型网络、星型网络、环型网络等 体系结构 以太网、令牌环网、AppleTalk网络等 表6.1.1 网络分类标准

计算机网络的分类 教育网简介 CERNET——中国教育和科研计算机网 表6.1.6 CERNET拓扑图

计算机网络的分类 教育网简介 厦门大学校园网 厦门大学校园网于1995年4月18日加入中国CERNET，入网地区节点是上海交通大学。目前厦门大学校园网上大约有200台左右的服务器，分别为网络中心、各个院系或个人提供BBS、WWW、FTP、E－mail、视音频、游戏、科学计算、文件服务、文献检索、办公辅助、数据库等服务。校园网采用多种服务平台，有Solaris、AIX、Digital Unix、IRIX、Linux、OS/2、Windows NT、NetWare等。

网络拓扑结构 总线型拓扑结构 主机 文件服务器 工作站

网络拓扑结构 星型拓扑结构

网络拓扑结构 环型拓扑结构

网络拓扑结构 网状拓扑结构

网络通信协议 概念 为了使网络中的不同设备能数据通信而预先制定一整套通信双方相互了解和共同遵守的格式和约定。 计算机网络中，协议的定义是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合，它可以使不兼容的系统互相通信。 目前使用最多的网络通讯协议是TCP/IP协议。

网络通信协议 网络协议（简称协议），它是为网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 　　实现计算机之间自动、可靠数据通信的网络协议，一般都极其复杂。借鉴复杂系统的研究方法，就是要进行集合的划分，于是人们将它划分为若干个子集（层次），各层各司其责，从而降低协议设计的复杂性，进而讨论和研究它们。在Internet上，就是通过一个分层的具有不同功能的软件来实现数据交换的。这就像邮寄一个包裹的过程（图2.10），首先将礼物打包，然后送到当地邮局，邮局通过货运公司的交通工具（可能经过若干中转站）将包裹送往目的地，目的地邮局将包裹取出，按照地址送给接收方，接收方打开包裹，取出礼物。这个礼物的运送可以有三个层次来完成：（1）用户层；（2）邮局；（3）货运公司。每一层将下一个较低层当作一种抽象工具使用（不用关心该层的细节）。在这个层次结构中的每一级在源地和目的地都有代表，在目的地的代表会与其在源地的对应代表进行相反的操作。

与此相似的，是控制Internet上通信的软件，其不同之处在于，Internet软件有四个层次，即应用层，传输层，网络层和链路层，每层均有相应的协议进行支撑，每台Internet上的机器都具有这样的软件及层次结构。一条信息在应用层产生，向下通过传输层和网络层的处理，然后通过链路层被传递。这个信息由目的地的链路层接收，通过网络层和传输层的逆操作，最后将信息送到应用层。

应用层包括所有的网络应用，如电子邮件、FTP、WWW等等。这些应用要支持该层相应的协议，如DNS（Domain Name System，域名系统），电子邮件协议（SMTP），文件传输协议（FTP），超文本传输协议（HTTP）等。从应用层产生的信息首先发送到传输层。 传输层从应用层接收信息，并将信息分成小的片断，这些片断被当作单独的单元在Internet上传送。传输层为这些小的片断加上序号以便它们在目的地被重组，然后加上目的地地址。 网络层从传输层接收加上序号的片断（也被称为包），通过处理Internet的拓扑结构，在确定一个包的中间目的地后，将这个地址附加其上再送到链路层。

链路层负责处理通信的细节，每次传送包时，包都由接收机器的链路层负责接收，并将包传给接收机器的网络层处理。若包不为最终目的地的网络层，则接收机器的网络层就在包上附加一个新的中转站地址，再将包返回链路层继续传送，直到网络层确定到达的包已经送到了最后的目的地，它便将包送到传输层。当传输层从网络层接收包以后，就将包打开，并通过序号将这些信息恢复成原来的样子，最后送到应用层。

网络通信协议 TCP/IP协议 TCP/IP协议使用范围极广，是目前异种网络通信使用的唯一协议体系，适用于连接多种机型，既可用于局域网，又可用于广域网，许多厂商的计算机操作系统和网络操作系统产品都采用或含有TCP/IP协议。TCP/IP协议已成为目前事实上的国际标准和工业标准。 TCP/IP也是一个分层的网络协议，不过它与OSI模型所分的层次有所不同。TCP/IP从底至顶分为链路层、网际层、传输层、应用层等4个层次。其相应功能分别是：链路层：负责接收和发送物理帧；网络层：负责相邻节点之间的通信；传输层：负责起点到终端的通信；应用层：提供诸如文件传输、电子邮件等应用程序。

网络通信协议 OSI（Open Systems Interconnection Reference Model）参考模型

协议例子：握手问题 Andrew S. Tanenbaum在《计算机网络》（Computer Networks，潘爱民等译，清华大学出版社2004年8月第4版）一书中介绍了一个与网络协议有关的著名问题两军问题，用来说明协议设计的微妙性和复杂性。

两军问题可以这样描述：一支白军被围困在一个山谷中，山谷的两侧是蓝军。困在山谷中的白军人数多于山谷两侧的任一支蓝军，而少于两支蓝军的总和。若一支蓝军对白军单独发起进攻，则必败无疑；但若两支蓝军同时发起进攻，则可取胜。两支蓝军希望同时发起进攻，这样他们就要传递信息，以确定发起攻击的具体时间。假设他们只能派谴士兵穿越白军所在的山谷（惟一的通信信道）来传递信息，那么在穿越山谷时，士兵有可能被俘，从而造成消息的丢失。现在的问题是：如何通信，以便蓝军必胜。下面我们进行设计：

假设一支蓝军指挥官发出消息：“我建议在明天拂晓发起进攻，请确认”，如果消息到达了另一支蓝军，其指挥官同意这一建议，并且他的回信也安全送到，那么能否进攻呢？不能。这是一个两步握手协议，因为该指挥官无法知道他的回信是否安全送到了，所以，他不能发起进攻。 改进协议，将两步握手协议改为三步握手协议，这样，最初提出建议的指挥官必须确认对该建议的应答信息。假如信息没有丢失，并收到确认消息，则他须将收到的确认信息告诉对方，从而完成三步握手协议。然而，这样他就无法知道消息是否被对方收到，因此，他不能发起进攻。 那么现在采用四步握手协议会如何呢？结果仍是于事无补。

结论是：不存在使蓝军必胜的通信约定（协议）。 所以，在实际的实现中，往往使用三次握手协议。

网络通信协议 IP地址 TCP/IP网络上的每一台计算机都被指定一个唯一的IP地址。 IP地址在逻辑上被分为两部分：前部分为网络ID，表示本计算机在哪一个网络；后部分为主机ID，即本计算机在本网络的序号。

网络通信协议 IP地址的分类 为了充分利用IP地址空间，Internet委员会定义了五种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类至E类，其中A、B、C三类由InterNIC（Internet网络信息信心）在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。

网络通信协议 域名和域名服务器 Internet允许为计算机命名，从而使计算机得到一个名字，这个名字Internet上称之为域名。例如使用library.xmu.edu.cn字符串代表具体IP地址210.34.4.20。 域名服务器（DNS）则是用来将便于我们记忆的域名，解析成Internet可以识别的IP地址。

网络通信协议 IP路由 路由是数据从一个节点传输到另一个节点的过程。在TCP/IP网络中，不同网络区段中的计算机要相互通信，必须借助于IP路由。 在TCP/IP网络中，IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。每一网关都有一组定义好的路由表，指明网关到特定目的地的路由。网关不可能知道每一个IP地址的位置，因此网关也有自己的网关，通过不断转发、寻找路径，直到数据报到达目的地为止。

局域网

主要内容 概述 局域网的组成 Windows XP网络管理 常用的网络命令

概述 局域网（Local Area Network, 简称LAN）是一种在有限的地理范围内将大量PC机及各种设备连在一起实现数据传输和资源共享的计算机网络。是处于同一建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用网络。 局域网的特征 LAN的覆盖范围比较小，这意味着即使是在最坏情况下其传输时间也是有限的，并且可以预先知道传输时间。 传统的LAN速度为10Mb/s～100/Mb/s，传输延迟低，并且出错率低。新的LAN运行速度更高，可达每秒数万兆位。 常见的LAN拓扑结构有总线型和环型。

局域网的组成 传输介质 双绞线：用作计算机网卡到集线器的连接。 屏蔽双绞线的结构 非屏蔽双绞线的结构

局域网的组成 传输介质 同轴电缆：具有高带宽、及好的噪声抑制性 同轴电缆的结构

局域网的组成 传输介质 光纤：光导纤维的简称，数据传输率高，传输距离远。 光纤通信系统的基本构成

局域网的组成 服务器 网络使用一个专门的结点共享外围设备，该结点为网上所有的用户所共知，具有固定的地址，并为网上用户提供服务。这种提供服务的结点称为服务器（Server）。服务器是整个网络系统的核心，在其上运行的操作系统是网络操作系统。 分为： 文件服务器：文件服务器能将大量的磁盘存贮区划分给网络上的合法用户使用，接收客户机提出的数据处理和文件存取请求，给用户提供了操作系统中文件系统的各种功能。 打印服务器： 打印服务器接有打印机，接收客户机提出的打印要求，及时完成相应的打印服务。 通信服务器又称为终端集中器：通信服务器负责局域网与局域网之间的通信连接功能。

局域网的组成 工作站 工作站又称为客户机。工作站是一台连接到局域网上的计算机。 工作站对操作该工作站的用户提供服务，是用户和网络的接口设备，用户通过它可以与网络交换信息，共享网络资源。 工作站通过网卡、通信介质以及通信设备连接到网络服务器。 工作站只是一个接入网络的设备，它的接入和离开对网络不会产生多大的影响。

局域网的组成 通信设备 网络适配器（Network Interface Card）：俗称的网卡。是构成计算机局域网络系统中最基本的、最重要的和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入局域网络。网卡除了起到物理接口作用外，还有控制数据传送的功能。

局域网的组成 通信设备 集线器：俗称HUB，把来自不同的计算机网络设备的电缆集中配置于一体，是多个网络电缆的中间转接设备，是对网络进行集中管理的主要设备。

局域网的组成 通信设备 路由器：路由器用来连接两个以上的不同的网络，具有选择路由的功能。当两个局域网的工作站之间传递信息时可能有多条路径可走，路由器能选择一条最短路径。另外，当一条路径阻塞时，它会选择另一条路径。

Windows XP网络管理 局域网的用户管理 分为两种：集中管理的域方式和分散管理的工作组方式。 在按域方式组织的网络中，所有的用户以及安全设置数据都集中保存在“主域控制器”（primary domain controller, PDC）的计算机目录数据库中。域管理员管理域中服务器的资源，用户通过自己的用户ID和密码，即可登录网络。 工作组是一组由网络连接起来的计算机，工作组中的每一台计算机可以扮演服务器的角色，也可以扮演工作站的角色。通过适当的权限设置，每一台计算机都可以访问其他计算机上的资源，也可以提供资源给其他计算机使用。

Windows XP网络管理 共享资源：本机的文件资源提供给网络上的其他计算机使用，有以下三种方式： 网络邻居 通过“运行”命令 通过映射驱动器

Windows XP网络管理 远程桌面连接：通过本计算机连接到远程计算机的桌面，从而操作远距离的计算机。被远程操作的计算机被称为服务器端，操作远程计算机的本地计算机称为客户端。 远程桌面设置 远程桌面连接

常用的网络命令 ping——TCP/IP测试工具 可以用如下步骤对本机的网络设置进行检测 ping 127.0.0.1——测试本机TCP/IP协议是否正常运作 ping 本机IP地址——测试本机的网络装置是否正常设定。 ping 默认网关——测试内部网络与对外联网的路由器是否正常，即是否能够出网。 ping 因特网上的计算机IP地址——测试本机IP设置是否全部正常。 ping 因特网上的计算机网址——测试本机的DNS设置无误。

常用的网络命令 ipconfig——查看TCP/IP网络配置工具 tracert命令 使用ipconfig /all命令将获得一个详细的配置报告信息。 tracert命令 tracert是用来跟踪本地主机和目标主机之间连接的工具。它可以显示数据包到达目标主机所经过的路径，并显示到达每个节点的时间。命令功能同ping类似，但它所获得的信息要比ping命令详细得多，它把数据包所走的全部路径、节点的IP以及花费的时间都显示出来。该命令比较适用于大型网络。

常用的网络命令 net send命令 netstat命令 用来实现局域网内的消息传递。这个命令的具体 格式为： net send {name | * | /domain[:name] | /users} message netstat命令 帮助网络管理员了解网络的整体使用情况。它可以显示当前正在活动的网络连接的详细信息，例如显示网络连接、路由表和网络接口信息，可以统计目前总共有哪些网络连接正在运行。