第7章 计算机网络基础

7.1 计算机网络概述 7.1.1 计算机网络的概念 计算机网络就是利用通信设备和线路把地理上分散的、具有独立功能的多台计算机连接起来，并配以相应的网络软件，从而实现资源共享和信息交换的系统。

7.1.2 计算机网络的功能 计算机网络最重要的三个功能是： 数据通信 资源共享 分布式处理

7.1.3 计算机网络的分类 根据网络覆盖范围的大小，分为三类： (1) 局域网(LAN)。通常在10 km的区域范围内，属一个单位所有。 (2) 城域网(MAN)。通常在10～100 km的区域范围内。 (3) 广域网(WAN)。覆盖全国，甚至全球。

7.2局域网简介

7.2.1局域网的组建 需要：计算机、网卡、网线、交换机等 (1) 计算机。 根据计算机上所安装的操作系统的不同，可分为服务器和工作站。 (2) 网卡。

(3) 网线。 网络传输介质的分类如下所示。

光纤 光纤的优点：体积小，重量轻；传输距离远，可达数百公里；传输速率高，可达1 Gbps以上；采用光传输，不受电磁辐射影响，抗干扰能力强；光在传输过程中不会向外泄露，安全、保密性好。 光纤的缺点：价格较贵。 光纤的应用：远距离的网络连接。

(4)交换机 交换机是局域网的核心部件，交换机有很多端口（如16口、24口等。

7.2.2 Wi-Fi简介 Wi-Fi是当今使用最广的一种无线局域网技术。 计算机无线接入局域网必须满足以下两个条件： 计算机上必须安装有无线网卡，现在笔记本电脑一般都自带有无线网卡； 局域网中必须有无线网络连接设备，如无线路由器（又称无线AP或无线访问接入点，AP是Access Point的简称）

“热点”发射出的电波可以覆盖约100米的区域。 手机用Wi-Fi上网的好处是：可以不通过移动、联通等公司的网络上网，省掉了流量费。

7.3 因特网简介 7.3.1 因特网的发展 因特网即通常所说的Internet，是目前世界上最大的计算机网络，由数以万计的网络互联而成。 因特网起源于美国的ARPANET。ARPANET于1969年问世，初期只有四台主机。

7.3.2 因特网的组成和分组交换技术 1. 因特网的组成 因特网由许多网络通过路由器互连而成 称为“网络的网络”

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

这就是基于存储转发的分组交换 分组从 A 传送到 B 的过程 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 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 路由器 网络 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 这就是基于存储转发的分组交换

7.4 TCP/IP协议 7.4.1 TCP/IP协议简介 因特网是一个庞大、复杂的系统，需解决很多技术问题，如差错控制、路径选择、流量控制等。 为了便于网络的实现和维护，计算机网络都采用了“分层结构”，每层解决部分小问题，并为每一层问题的解决设计了相应的网络协议。 所谓网络协议是指计算机在网络中进行通信时必须遵守的规则或约定。

网络体系结构 网络系统分为多少层，每层采用什么协议，称为网络体系结构。网络体系结构有两种。

TCP/IP协议 TCP/IP协议。它是由美国国防部制定的，是目前因特网中采用的网络体系结构。 任何计算机要想连接上Internet都必须安装TCP/IP协议。

TCP/IP将网络系统分为四层，各层的功能如下： 第一层网络接口层：负责数据包的发送和接收， 通常由网卡及其驱动程序来实现； 第二层网际层：主要功能是实现路由选择，主要 协议是IP协议； 三层传输层：主要功能是进行差错控制和流量控 制，主要协议是TCP协议； 第四层应用层：为用户方便地使用网络提供服务 ，常用的协议有HTTP、FTP、SMTP等。

7.4.3 IP协议 IP协议的主要功能是进行路由选择,要实现路由选择需要先对网络进行编址。 在以TCP/IP为通信协议的网络上，每台主机都有一个唯一的32位的IP地址。如，11000000101010000000000100000010。

为了书写方便，采用点分十进制记法。

IP地址分为网络号和主机号两部分，在同一个局域网内，各计算机IP地址的网络号部分相同，而主机号部分不同。

IP地址中的网络号有什么作用? A 它指定了主机所属的网络 B 它指定了网络上主机的标识 C 它指定了被寻址的子网中的某个节点 D 它指定了设备能够进行通信的网络

IP地址中的主机号有什么作用? A 它标识了某网络上的主机 B 它指定了被寻址的子网中的某个节点 C 它指定了主机所属的网络 D 它指定了设备能够进行通信的网络

那么一个IP地址中哪些位代表主机号，哪些位代表网络号呢？ 这就需要用到子网掩码。

子网掩码 子网掩码的长度也是32位，里面有多少个1，就代表网络号占多少位。1所对应的位就是网络号的位 设某台计算机中IP地址的主机号占8位，则该计算机的子网掩码的二进制表示为( ) A）11111111111111111111111100000000 B）11111111111111111111111111111111 C）11111111111000000001111111111111 D）00000000111111111111111111111111

网络地址与主机地址 例如，IP地址为192.168.1.2，子网掩码为：255.255.255.0，求该IP地址中的网络号和主机号。 主机号是将掩码取反再与网络地址做“与”

假设一个IP主机地址为192.168.5.121而子网掩码为255.255.255.248，那么该主机的网络号为多少? A 192.168.5.12 B 192.169.5.121 C 192.169.5.120 D 192.168.5.120

IP 地址的作用 连接在因特网的每一台计算机都有一个 IP 地址。这个 IP 地址在世界范围内必须是惟一的。

每个分组的首部都有 IP 地址信息 根据目的 IP 地址 查找路由表 查出下一跳路由器的地址 根据目的 IP 地址 查找路由表 网络 路由器 网络 常见的几种计算机网络类型 路由器 网络 路由器 网络 路由器

当部分结点或链路被摧毁时 分组交换仍可保持网络畅通 IP 网络 路由器

个人用户怎样获得 IP 地址？ 向某个本地因特网服务提供者 ISP 注册申请，并按月交付费用。 购买某个 ISP 的上网卡。 ISP (Internet Service Provider)已经向有关机构申请到了批量的 IP 地址（相当于批发商） 购买某个 ISP 的上网卡。

ISP 向用户 PC 机提供临时 IP 地址 （以拨号上网为例） 调制 解调器 调制 解调器 IP 地址1 市 话 交 换 机 用户线 路由器 IP 地址2 至因特网 … 若同一时间拨号上网用户数 超过 ISP 所能提供的 IP 地址数， 则有部分用户将得不到 IP 地址。 IP 地址n ISP 把 IP 地址 临时租给用户使用 …

中国的单位用户怎样获得 IP 地址？ 长期使用大量 IP 地址（例如，几千个） 长期使用少量 IP 地址 向中国互联网络信息中心 CNNIC 申请购买 CNNIC 的网址：www.cnnic.cn 长期使用少量 IP 地址 向就近的本地因特网服务提供者 ISP 申请购买

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

2. 常用的三种类别的 IP 地址 IP 地址的使用范围 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 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 16,383(214  1) 128.1 191.255 65,534 C 2,097,151 (221  1) 192.0.1 223.255.255 254 课件制作人：谢希仁

7.4.2 传输层与TCP协议 TCP协议的主要功能是进行差错控制，确保将数据包从起点准确无误地传送到终点。 下面分出错和丢失两种情况进行介绍。

1．出错处理 发送数据时，TCP协议需要在数据包中添加校验位，即 传输数据＝信息位＋校验位 比较简单的错误检测方法是奇/偶校验，奇/偶校验分为奇校验和偶校验两种，通信双方应事先约定是采用奇校验还是偶校验。

奇/偶校验 1 校验位为一个比特，如果采用奇校验，则校验位的取值应使传输数据中1的个数为奇数。 信息位 奇校验 偶校验 校验位 传输数据 1101001 1 11010011 11010010 1 11010011 11010010

假设采用奇校验。接收方将检测收到的数据中“1”的个数，如果是奇数，则表示传送正确，否则表示传送错误。 例如，如果接收方收到如下数据：10010011，判定数据传输是否出错？

2．丢失处理 如果发送方发送的数据包在传输过程中丢失了，会出现什么问题？ 一种可行的解决方法是：发送方每发送完一个数据包，就启动一个计时器开始计时，如果在规定的时间内没有收到任何回复，则认为数据包已经丢失，自动重传。

从以上通信过程可以看出，即使传输过程中由于外界干扰导致数据包发生错误或丢失现象，但通过错误检测和重传机制也能最终保证接收方正确收到数据。 TCP协议会自动进行差错控制。

 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

7.4.4 TCP/IP协议的配置 依次点击：“开始”→“控制面板”→“网络和Internet” →“网络和共享中心” →“更改适配器设置”

应用层协议 HTTP:网页（WWW）服务 FTP:文件传输服务 SMTP:邮件服务 为用户方便地使用网络提供各种服务，常用的协议有HTTP、FTP、SMTP等。 HTTP:网页（WWW）服务 FTP:文件传输服务 SMTP:邮件服务

浏览器向服务器发出请求 服务器向浏览器返回所请求的文档 用户 PC机 服务器 浏览器程序 服务器 我要浏览文档 ABC  ABC 服务器 服务器程序 服务器 服务器 服务器 服务器 服务器 服务器 因特网 这里同样要用到 IP 和 TCP 协议

含有超链接的文档-超文本

HTTP 超文本传送协议 (HTTP-Hypertext transfer protocol) 定义了浏览器（即万维网客户进程）怎样向万维网服务器请求万维网文档，以及服务器怎样把文档传送给浏览器的规则。

页面的标识 当我们需要获取因特网中的某一页面时，如何精确标识页面的位置呢？ 采用URL (Uniform Resource Locator)，即统一资源定位符。

http://www.tsinghua.edu.cn/netresources/dianqi/jsj.htm中，( )代表服务器名 A）http B）www.tsinghua.edu.cn C）netresources/dianqi D）dianqi/jsj.htm

2．FTP FTP规定文件传输规则。 例如，输入ftp://192.168.9.211后，将显示该FTP服务器上包含的文件和目录。

3．E-mail (1) 什么是电子邮件信箱？ 电子邮件信箱实质上就是邮件服务器向你提供的一定容量的硬盘空间，用来存放用户邮件。

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 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

用名字表示 IP 地址—域名 IP 地址难记忆 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。

因特网的域名举例 www.ctgu.edu.cn 中国 ←顶级域名 教育机构 ←二级域名 三峡大学 ←三级域名 网站服务器的计算机名字 ←四级域名

DNS 路由器只能根据IP地址进行路由选择。这样当用户通过域名访问因特网中的主机时，必须先将域名转换成它所对应的IP地址，这一转换过程由DNS服务器完成。 DNS服务器上保存有域名和IP地址的对应表。

分布在因特网中 DNS 服务器 可将名字转换为 IP 地址 www.cctv.com 的 IP 地址？ 不知道 DNS 服务器 DNS 服务器 不知道 因特网 DNS 服务器 DNS 服务器 常见的几种计算机网络类型 不知道 www.cctv.com 的 IP 地址是 202.108.249.206 DNS 服务器 DNS 服务器 查到了 DNS 服务器

2. DNS DNS(Domain Name System)服务器又称域名解析服务器。 域名：IP地址是数字，不便于使用和记忆，因此，Internet中的计算机除IP地址外，还有另一种表示方法——域名 域名由代表一定意义的英文单词的缩写构成。

7.3.4 Internet的接入方式 目前Internet常用的接入方式主要有四种： ADSL拨号接入 专线接入 有线电视网接入 3G接入

1．ADSL拨号接入 ADSL是家庭用户上网的主要方式。 拨号上网的条件是：一根电话线、一台ADSL调制解调器(也称为ADSL Modem)、一台计算机。

为什么需要Modem呢？ 通常计算机发出的是“数字信号”，而普通电话线只能传输“模拟信号”，需要进行信号转换。

现在许多家庭有多台计算机和笔记本电脑，如何通过一台ADSL调制解调器实现这些设备的因特网接入呢？

拨号方式设置 如果用户计算机采用拨号方式（如ADSL）接入Internet，则应设置为“自动获得IP地址”和“自动获得DNS服务器地址”。 因为采用拨号方式时，用户计算机的IP地址、子网掩码、默认网关和DNS服务器地址是由网络中的DHCP服务器自动分配的。

2．专线接入 是指用户使用ISP服务商提供的、接入到因特网的独享专用线路接入因特网。

专线接入设置 如果用户计算机连接在局域网上，局域网再通过专线接入因特网中。应设置为“使用下面的IP地址”和“使用下面的DNS服务器地址”。

3．有线电视网接入 是家庭用户上网的方式之一，但目前仅上海、广州、无锡等部分城市开通了此项业务。 利用有线电视网接入时，需要用到的接入设备是电缆调制解调器，即Cable Modem，其接入方法与ADSL Modem相似。

4．3G接入 3G接入是智能手机用户通常采用的上网方式。

7.5 网络测试 依次执行“开始”→“所有程序”→“附件”→“命令提示符”，进入命令提示符环境，然后输入网络测试命令进行测试。 ipconfig/all。 ping 目标计算机的IP地址或域名。

7.6 网络信息检索 1. 搜索引擎 目前因特网上最常用的全文搜索引擎有Baidu（百度）、Google（谷歌）等。 百度的网址是：http://www.baidu.com Google的网址是：http://www.google.com.hk

2. 文献搜索 目前国内最著名的数字出版平台是“中国知网”。 其网址是：http://www.cnki.net/。 中国知网的主要数据库包括：中国期刊全文数据库、中国博士学位论文数据库、中国优秀硕士学位论文全文数据库等。