计算机与信息技术应用基础 计算机中心

第3章 网络技术与应用

导学 一、学习目标 二、重点、难点 掌握网络的组成与拓扑结 构；了解七层OSI参考模型 的名称和作用; 了解C/S结构和B/S结构。 了解局域网的概念；掌握局 域网常用的传输介质。 了解Internet基础知识。 了解物联网的基本概念；了 解物联网技术的运用与案 例。 二、重点、难点 重点：局域网、互联网、物联网 的基本概念；网络的组成与拓扑 结构； 难点:OSI参考模型。

3.1计算机网络基础 3.1.1 网络的基本概念 计算机网络是利用通信设备和通信 线路，将地理位置分散的、具有独 立功能的多个计算机系统互连起来， 通过网络软件实现网络中资源共享 和数据通信的系统。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 凝聚更多人的智慧 包括硬件资源和软件资源的共享 共 享 极大地扩展了信息交流的时域与空域 信息的交流传播至关重要 通 信

3.1计算机网络基础 3.1.2 OSI参考模型 OSI（Open System Interconnect），即开放式系统互 联，ISO（国际标准化组织）组 织在1985年研究的网络互联模 型。该体系结构标准定义了网络 互连的七层框架，如右图所示。 在这一框架下进一步详细规定了 每一层的功能，以实现开放系统 环境中的互连性、互操作性和应 用的可移植性。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 （1）物理层是整个OSI参考模型的最低层，它的任务就是提供网络的物理连接。物 理层是建立在物理介质上，它提供的是机械和电气接口，主要包括电缆、物理端口 和附属设备等。 （2）应用层是OSI参考模型的最高层，它直接面对用户的具体应用。应用层包含用 户应用程序执行通信任务所需要的协议和功能，如电子邮件和文件传输等。

3.1计算机网络基础 3.1.3网络组成与拓扑结构 1.网络的组成 按照计算机网络的系统功能，网络可分为“资源子 网”和“通信子网”两大部分。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 （1）资源子网。 由网络中所有的计算机系统、存储设备和存储控制器、软件和可共享的数据库组成。 （2）通讯子网。 它主要包括通信控制处理机、通信线路（即传输介质）和其它通信设备组成。

3.1计算机网络基础 3.1.3网络组成与拓扑结构 2.网络的拓扑结构 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.1计算机网络基础 3.1.4 计算机网络的分类 （1） 按地理范围分类 局域网LAN(Local Area Network) ：范围一般几百米到10km之内，小范围内的连网。如Novell网是目前最流行的局域网。 广域网WAN(Wide Area Network)：范围一般在几千公里左右，属于大范围连网。几个城市，一个或几个国家，能实现大范围的资源共享。如国际性的Internet网络、Chinanet网就是典型的广域网。 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.1计算机网络基础 3.1.4 计算机网络的分类 （2）按传输速度分类 传输速率的单位是b/s(每秒比特数，英文缩写为bps)。一般将传输速率在Kb/s—Mb/s范围的网络成为低速网，在Mb/s—Gb/s范围的网络称为高速网。 （3）按传输介质分类 传输介质是指数据传输系统中发送装置和接受装置间的物理媒体，可以划分为有线和无线两大类。 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.1计算机网络基础 3.1.4 计算机网络的分类 （4）按访问结构分类 ① C/S结构 ② B/S结构 概念：Client/Server(客户机/服务器)结构。客户端需要安装专用的客户端软件及相应环境后，才能访问服务器（胖客户端）。 缺点：由于没能提供用户真正期望的开放环境，C/S结构的软件需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件，已经很难适应百台电脑以上局域网用户同时使用，而且代价高，效率低。 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 ② B/S结构 概念：Browser/Server（浏览器/服务器模式）结构。客户机上只要安装一个浏览器（瘦客户端)，示意图如右图。 优点：统一了客户端，将系统功能实现的核心部分集中到服务器上，简化了系统的开发、维护和使用，节约了开发成本。 B/S结构示意图

3.1计算机网络基础 3.1.5 网络安全 1.网络安全的威胁 网络基础 局域网 （1）人为失误：安全配置不当造成的安全漏洞，安全意识不强，口令选择不慎，账号随意转借或共享等都会对网络安全带来威胁。 互联网 物联网 （2）恶意攻击：这是计算机网络所面临的最大威胁，黑客的攻击和计算机犯罪就属于这一类。比如网络钓鱼，是近年来兴起的一种新型网络攻击手段，黑客建立一个网站，通过模仿银行、购物网站、炒股网站、彩票网站等，诱骗用户访问。 知识 拓展 网络钓鱼示意图 （3）网络软件的漏洞和“后门”：网络软件本身存在的缺陷和漏洞，这些漏洞和缺陷恰恰是黑客进行攻击的首选目标。软件的“后门”都是软件公司的设计编程人员为了方便自己而设置的，一般不为外人所知，一旦“后门”泄漏，将会造成严重后果。

3.1计算机网络基础 3.1.5 网络安全 2.网络的安全策略 安装杀毒软件和个人防火墙，并及时升级； 局域网 互联网 安装杀毒软件和个人防火墙，并及时升级； 把个人防火墙设置好安全等级，防止未知程序向外传送数据； 使用安全性比较好的浏览器和电子邮件客户端工具； 不要执行任何来历不明的软件； 不要随意打开邮件附件； 对系统的各个账号要设置口令，及时删除或禁用过期账号； 经常升级系统和更新病毒库。 物联网 知识 拓展

3.2局域网概述 3.2.1局域网的组成 局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。 网络硬件主要有：服务器、工作站（终端）、传输介质和网络连接部 件（交换机）等。 网络软件包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议 软件、网络应用软件等。 下图是一种比较常见的局域网结构。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.2局域网概述 3.2.2 局域网传输介质 局域网常用的传输介质有同轴电缆、双绞线和光缆， 以及在无线局域网情况下使用的辐射媒体。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 双绞线示意图 光缆示意图 RJ45接头示意图

3.2局域网概述 3.2.3 局域网络连接部件 电脑与局域网相互连接的设备 网卡 交换机 网络基础 网卡 电脑与局域网相互连接的设备 局域网 互联网 交换机 （Switcher） 支持端口工作站之间的多个并发连接，实现多个工作站之间数据的并发传输。 物联网 知识 拓展 路由器 （Router） 连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号。

3.2局域网概述 3.2.5 无线局域网基础 1. 概念 无线局域网（Wireless local－area network，简称WLAN） 就是在不采用传统电缆线的同时，提供传统有线局域网的 所有功能，无线局域网示意图如下图所示。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.2局域网概述 3.2.5 无线局域网基础 2.无线局域网接入方法 WiFi接入方式 移动接入 最大优点就是传输速度较高 网络基础 局域网 互联网 WiFi接入方式 最大优点就是传输速度较高 WiFi技术的优势在于不需要布线，符合移动办公用户的需要。 物联网 知识 拓展 移动接入 采用无线上网卡接入互联网，无线上网卡的作用功能相当于调制解调器。 它可以在拥有无线手机信号覆盖的任何地方

3.3 互联网概述 3.3.1 Internet的起源与发展 1969年 1983年 1986年 1990年 美国国防部成立的高级研究计划局 网络基础 局域网 美国国防部成立的高级研究计划局 组建的ARPAnet 1969年 互联网 物联网 知识 拓展 1983年 TCP/IP成为ARPAnet的协议 1986年 NSFnet（Internet早期框架）建成 先进网络和科学公司ANS建立一个全美范围的T3级主干网。 1990年

3.3 互联网概述 3.3.1 Internet的起源与发展 Internet在我国的发展相对晚一些，大致经历了两个阶段： 网络基础 Internet在我国的发展相对晚一些，大致经历了两个阶段： 局域网 1987--1993 1994年以后 互联网 以拨号上网的方式进行 Internet电子邮件收发， 主要应用在科研领域。 标志性事件是： 1987年，建立第一个 与世界互通的网络， 中国学术网（CANET）。 物联网 我国实现与Internet 的TCP/IP连接，从而 实现了与Internet的 全面开通，开启了 Internet在中国普及 的新局面。 知识 拓展 起步 阶段 全面展开阶段

3.3 互联网概述 3.3.2 Internet基础知识 ⒈超文本标记语言:HTML（Hyper Text Mark-up Language）是一种文档 结构的标记语言。它使用一些约定的标记对页面上各种信息（包括文 字、声音、图形、图像、视频等）、格式以及超级链接进行描述。 ⒉超文本:包含文本信息、图形图像、视频和语音等多媒体信息，其中 的文字包括有可以链接到其它文档的超文本链接，允许从当前正在阅 读的文本的某个位置切换到超文本链接所指向的另一个某个位置。 ⒊WWW: World Wide Web的简称，译为万维网，是一个基于超文本方 式的信息查询方式。WWW提供了一个友好的图形化界面，它是具有开 放性、交互性、动态性并可在交叉平台上运行等特征的基于因特网的 在全球范围内分布的多媒体信息系统。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.3 互联网概述 3.3.2 Internet基础知识 4. TCP/IP协议 网络协议：网络中传递、管理信息的一些规范。如同人与人之间相 互交流是需要遵循一定的规矩一样，计算机之间的相互通信需要共 同遵守一定的规则，这些规则就称为网络协议。 TCP/IP（传输控制协议/网间协议）INTERNET的基础协议，它规范 了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数 据往来格式以及传送方式。 IP(网际协议)：是Internet 上的一个关键的低层协议，其目的就是在 全球范围唯一标志一块网卡地址及实现不同类型、不同操作系统的 计算机之间的网络通信。 TCP(传输控制协议)：位于IP协议的上层，是为了解决IP数据包在传 输过程可能出现的丢失或顺序错乱等问题的一种端对端协议，提供 可靠的、无差错的通信服务。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.3 互联网概述 3.3.2 Internet基础知识 5. IP地址 IP地址用来唯一标志一台计算机的网络地址。 网络基础 局域网 IP地址用来唯一标志一台计算机的网络地址。 目前因特网使用的地址是IPv4地址，由32位二进制数组成,按8位一组分成4组,组与组之间用小数点隔开，每组的数值范围是0~255。例如210.47.247.10就是网络上一台计算机的IP地址。 目前全球IPv4地址资源即将全部耗尽，全球互联网市场极力倡导使用IPv6。IPv6地址的长度为128位,也就是说可以有2的128次方的IP地址。 互联网 物联网 知识 拓展

3.3 互联网概述 3.3.2 Internet基础知识 6. 域名地址 网络基础 局域网 互联网 域名地址的信息存放在一个叫域名服务器（DNS，Domain Name Server）的主机内。 域名的层次结构：计算机主机名.机构名.网络名.最高层域名 物联网 知识 拓展 域名 含义 com 商业机构 edu 教育机构 gov 政府部门 mil 军事机构 net 网络组织 int 国际机构（主要指北约） org 其他非盈利组织 常见的域名及其含义

3.3 互联网概述 3.3.3 Intranet基本概念 Intranet称为企业内部网，或称内部网、内联网、内网，它通常建立在 一个企业或组织的内部并为其成员提供信息的共享和交流等服务。 网络基础 局域网 互联网 Intranet与Internet的区别：Internet是面向全球的网络，而Intranet则是Internet技术在企业机构内部的实现。 物联网 Intranet的结构： 知识 拓展 服务器端是一组Web服务器，用以存放Intranet上共享的HTML标准格式信息以及应用；客户端则为配置浏览器的工作站，用户通过浏览器以HTTP协议提出存取请求。 考虑到安全性，可以使用防火墙将Intranet与Internet隔离开来。右图为XX电力公司企业内部Intranet网络结构。

3.3 互联网概述 3.3.4“互联网+”基本概念 “互联网+”就是“互联网+各个传统行业”，如下图所示，比如滴滴打 车，就是互联网和传统的出租车行业相结合诞生的新型的出租车行 业。但这并不是简单的两者相加，而是利用信息通信技术以及互联网 平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 互联网+各个传统行业

3.4物联网概述 3.4.1物联网基础 概念：物联网，也叫传感网，通过射频识别（RFID）、红外感应器、 全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何 物品与互联网相连接，进行通信和信息交换，以实现智能化识别、跟 踪、定位、监控和管理的一种网络概念。 实质：物联网是互联网的应用拓展，与其说物联网是网络，不如说物 联网是业务和应用。主要解决物品与物品(Thing to Thing，简称T2T)， 人与物品 (Human to Thing，简称H2T)，人与人(Human to Human，简称 H2H)之间的互连。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 物联网示意图

3.4物联网概述 3.4.2物联网技术与架构 1. 关键技术 （1）传感器技术：物联网需要依靠传感技术进行采集并且将采集到的 信息转变成数字信号进行传输。传感技术是物联网最前端的感觉细胞， 将收集到的信息传递给大脑进行分析，然后再处理大脑反馈的信息。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 （2）RFID标签：无线通信技术，可以通过无线电讯号识别特定目标并读写 相关数据，而无需识别系统与特定目标之间建立机械或者光学接触。也就 是说物联网将传感器作为感知设备，将RFID标签作为被识别的电子标识。 这样就可以组成一套完整的感知与识别系统。 （3）嵌入式系统技术：是综合了计算机软硬件、传感器技术、电子应用技 术、集成电路技术为一体的复杂技术。

3.4物联网概述 3.4.2物联网技术与架构 2. 应用模式 对象智能标签 对象智能控制 网络基础 局域网 对象智能标签 通过RFID、二维码、NFC等技术标识特定的对象，用于区分对象个体，例如在生活中我们使用的各种智能卡，条码标签的基本用途就是用来获得对象的识别信息。 互联网 物联网 知识 拓展 对象智能控制 物联网基于云计算平台和智能网络，可以依据传感器网络用获取的数据进行决策，改变对象的行为进行控制和反馈。例如根据光线的强弱调整路灯的亮度，根据车辆的流量自动调整红绿灯间隔等。

3.4物联网概述 3.4.2物联网技术与架构 3.体系架构 自下而上分别是感知层、网络层和应用层三层，如下图所示。 网络基础 局域网 互联网 知识 拓展

3.4 物联网概述 3.4.4 物联网技术的运用领域与案例 1. 医学 医学物联网，就是将物联网技术应用于医疗、健康管理、 老年健康照护等领域。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

3.4 物联网概述 3.4.4物联网技术的运用领域与案例 2. 安防 3. 污水处理行业 4. 其他 无锡传感网中心的传感器产品已经成功应用在上海世博会和上海 浦东国际机场被。 国家民航总局正式发文要求，全国民用机场都要采用国产传感网 防入侵系统。 3. 污水处理行业 武汉市污水处理综合运营管理平台，依托云计算技术构建、利用 互联网将各种广域异构计算资源整合，再通过互联网向用户按需 提供计算能力、存储能力、软件平台和应用软件等服务。 4. 其他 物联网把新一代IT技术充分运用在各行各业之中，具体地说，就 是把感应器嵌入和装备到电网、桥梁、隧道、铁路、公路、建筑、 供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与 现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展

知识拓展 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 移动互联技术：通过移动IP技术实现的，一般分为IPv4中的移动IP和IPv6中的移动IP两种类别。任何情况下，移动IP都应支持节点从一个网络向另一个网络移动，即“宏观移动性”，而不仅仅是支持“微观移动性” 。 网格计算:即分布式计算，是一门计算机科学。它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终结果。 网络基础 局域网 互联网 物联网 知识 拓展 知识拓展 全光网络:(AON All Optical Network)是指信号只是在进出网络时才进行电/光和光/电的变换，而在网络中传输和交换的过程中始终以光的形式存在。因为在整个传输过程中没有电的处理，提高了网络资源的利用率。 无线自组织网络：是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。

本章小结 通过本章的学习，要求读者掌握网络、局域网、 互联网、“互联网+”、物联网的基本概念和基础 知识；掌握七层OSI参考模型的名称和作用、网络 的组成与拓扑结构；掌握局域网、广域网、城域 网的概念和区别；了解物联网的技术与架构。