1、第9章 计算机网络第9章 计算机网络 9.1 计算机网络与我们的生活计算机网络与我们的生活 9.2 计算机网络基础计算机网络基础 9.3 因特网应用因特网应用 9.4 互联网新发展互联网新发展 9.5 计算机网络应用带来的社会问题计算机网络应用带来的社会问题 第9章 计算机网络 9.1 计算机网络与我们的生活计算机网络与我们的生活9.1.1 网上冲浪网上冲浪大隐隐于深山大隐隐于深山所谓网上冲浪，是指在Internet即互联网上获取各种信息，进行工作、娱乐，也就是现在人们通常所说的上网。在英文中上网是“surfing the Internet”，因“surfing”的意思是冲浪，故称为“网上冲浪
2、”，这是一种形象的说法。网上冲浪使用的主要工具是浏览器，浏览器是一个软件，在浏览器的地址栏上输入URL地址，就可以打开相关Web页面(网页)，在Web页面上可以移动鼠标到不同的地方进行浏览。通过上网,人们可以便利地获取各种信息，这种便利是传统媒体比如书籍、报刊、杂志等无法比拟的。你可以足不出户，手无半页第9章 计算机网络纸，一样可以看书、看新闻、查找各种数据，并且这些数据都是最新的，资料的各种内容与形式也远远比传统媒体丰富。只要你连接了网络，不一定非要居于繁华的大都市，就可以获取各种最新的信息。只要连接了网络，哪怕你在遥远的深山,一样对外面世界所发生的事情了如指掌，因特网(Internet)上
3、有丰富的资源，如果你对新闻感兴趣，你可以立刻找到发生在世界各地的最新新闻；如果你对某个科学问题感兴趣，你能在网上找到它的详细介绍；如果你对体育感兴趣，你能从网上了解到世界各地的赛事和体育明星的趣闻轶事第9章 计算机网络9.1.2 网络社交网络社交虚拟世界虚拟世界网络社交的主要方式是网络聊天，通过网络聊天结交朋友，可以放松心情、缓解压力，更重要的是网络聊天具备一些现实生活中与人直接接触不具备的优点。现实生活中，每个人天生都有表达的欲望，但是有些人看起来却腼腆、沉默寡言，真正原因只不过是没有遇到最合适的听众，而网络提供了这样一个最好的场所，由于没有面对面一个人时的压力,心情不再紧张而变得妙语连珠。
4、网上聊天的真正魅力来源于善于使用文字对情感的渗透。现实生活中我们了解一个人，首先是看见、认识和沟通；网上则不然，由于眼睛看不见对方，也无法直接理性地去认识对面的人，大家相互是通过文第9章 计算机网络字所感受到的。通过思想情感的交流，网络为人们屏蔽了许多现实交往中的不利因素，让一个平时话语不多的人也可以变得滔滔不绝。网上聊天由于看不到对方容貌、不知对方的详细情况，容易将深藏在心底的感情与欲望淋漓尽致地宣泄出来，就连电话中及面对面时不敢说的话，都会一吐而出。第9章 计算机网络但也正是因为网络屏蔽了许多现实交往中的不利因素，也会为不怀好意的人隐藏许多别有用心的目的。网络时代的到来，给人们提供了各种便
5、利，但是其中受非议最多、名声最差的也莫过于网络聊天了。人们从各种报道听说的、与网络聊天有关的事件，许多都是与诈骗、抢劫、杀人等社会丑恶现象联系在一起。通过聊天网络，许多现实生活中难登大雅之堂的信息屡有出现。在网络上，许多人会撒谎，在虚拟面纱的掩护下，顷刻间让很多人都高大起来，神圣起来，每个人都可以变成救世主，都会主动去帮助和理解那些脆弱的孤独者，忘记了自己是谁，忘记了现实生活中自己也很寂寞也需要关心。第9章 计算机网络网络为人们提供了一幅全新的生活画面，其中有阳光灿烂，也有暗夜阴森。因为网络本质是一个虚拟的环境，网友相互之间并没有真正实质性的接触，而且很多人总是倾向于在网上只展示自己优秀的一面
6、，有时又故意装出一副与本人完全不同的面孔出现，因此许多时候我们不可能通过网络认识一个人的真实面目，这样网友会面就潜在着很大的危险性，于是就出现了早期网络刚兴起时流行的一句名言“在互联网上，没人知道你是一条狗”(On the Internet，nobody knows youre a dog)。由于网络的虚拟性，长期处于网络社交中容易使人脱离现实，沉醉于虚幻中，严重的会陷入其中不能自拔，甚至做出一些违反常理的举动，给自己的人生造第9章 计算机网络成不可弥补的损失。互联网是一个虚拟世界，人们可以尽情表达和交流，但也要有安全防范意识。9.1.3 无纸化书信无纸化书信写字差也不怕写字差也不怕尽管现在通
7、信技术很发达，两个人保持联系的方式有很多，但是很多时候，人们还是需要通过书信交流。在过去，分隔两地人员之间常用的联络方式之一就是写信，对于字体很糟糕的人来说，写信是很头疼的一件事，但是，在今天，字写得差也没关系了，因为可以使用电子邮件，你可以不用写一个字也一样可以发出书信，并且更便捷便宜。第9章 计算机网络电子邮件(E-mail)是网络中直接面向人与人之间信息交流的系统，它的数据发送方和接收方都是人，极大地满足了人与人之间的通信需求。电子邮件是一种用电子手段提供信息交换的通信方式，是互联网应用最广的服务之一。通过网络的电子邮件系统，用户可以用低廉的价格、快速的方式(几秒钟之内)发送到世界上任何
8、指定的目的地，与世界上任何一个角落的联网用户联系。电子邮件内容可以是文字、图像、声音等多种形式。同时，用户可以得到大量免费的新闻、专题邮件，并实现轻松的信息搜索。电子邮件的存在极大地方便了人与人之间的沟通与交流，促进了社会的发展。第9章 计算机网络电子邮件用电子手段传送信件、单据、资料等信息，采用储存-转发方式在网络上逐步传递信息，不像电话那样直接、及时，但费用远比电话低廉。电子邮件综合了传统电话通信和邮政信件的特点，它传送信息的速度和电话一样快，又能像信件一样使收信者收到文字记录。故电子邮件系统又称为基于计算机的邮件报文系统，它参与了从邮件进入系统到邮件到达目的地为止的全部处理过程。电子邮件
9、不仅可使用电话网络，而且可使用其他任何通信网传送，在使用电话网络时，还可以避开通话高峰期传送信息，这对于商业邮件具有特殊价值。第9章 计算机网络9.1.4 足不出户购物足不出户购物隔空取物隔空取物隔空取物是武侠小说中武林高手修炼到极高境界时才能达到的本领，但是在当今人们却是真正可以做到足不出户，隔空千里之外取物，那就是网购。网络购物是指通过网络下单，并由物流发货的购物模式。部分网络店铺专门在互联网上经营，部分则是设有门市，网络店铺分为C2C、B2C和B2B网店。一般来说，网上物品的经营大致可分为两种形态，一种是电子商店，另一种是电子商场。由于信用卡的网络支付更加安全便捷，近年来，中国大陆地区兴
10、起了海外网络购物形式，或称海淘。据维基百科统计，2014年上半年，中国电子商务交易额约为5.66万亿元,第9章 计算机网络同比增长30.1%；网络零售市场交易规模约1.1万亿元，同比增长33.4%；半年度环比增长7.9%，相当于上半年社会消费品零售总额的8.4%。在国内B2C市场，天猫占据51.3%的市场份额，京东占据23.6%的市场份额，第三位的苏宁易购占据了5.2%的市场份额。通过网络，人们不仅可以直接购物，还可以从事更多、更复杂的商务活动，电子商务就是利用计算机技术、网络技术和远程通信技术，实现电子化、数字化、网络化、商务化的整个商务过程。电子商务是以商务活动为主体，以计算机网络为基础，
11、以电子化方式为手段，在法律许可范围内所进行的商务活动交易过程，是一个运用数字信息技术，对企业的各项活动进行持续优化的过程。第9章 计算机网络在发达国家，因为电脑网络比较普及，并且社会的诚信机制比较完善，网络购物十分流行。美国通过网络购物的比例，已经占到社会零售总额的10%以上。中国虽然落后一些，但根据2014年艾瑞咨询发布的2014年中国网络购物市场数据，中国网络购物市场交易规模达到2.8万亿，仍然维持在较高的增长水平。根据国家统计局2014年全年社会消费品零售总额数据，网络购物交易额大致相当于社会消费品零售总额的10.7%，年度线上渗透率首次突破10%。网络购物已经在以势不可挡的发展势头迅速
12、占据社会商业活动中的各个领域。第9章 计算机网络9.1.5 信息包打听信息包打听不懂就问不懂就问同样在武侠小说里，江湖中存在一位或者一类人，称做“包打听”，他们也被称做“无不知”，只要你付得起高额的费用(一般是一大堆银子)，他们可以为你打听到任何你想知道的消息，这是一类神秘而又神通广大的人物。网络科技的发展在今天使得小说中的传说成为现实，在今天的生活中，就存在真正意义上的包打听与无不知，即搜索引擎。第9章 计算机网络搜索引擎(Search Engine)是一个对互联网信息资源进行搜索整理和分类，并储存在网络数据库中供用户查询的系统，包括信息搜集、信息分类、用户查询三部分。从使用者的角度看，搜索
13、引擎提供一个包含搜索框的页面，在搜索框输入关键词(你想搜索的内容)，通过浏览器提交给搜索引擎后，搜索引擎就会返回与用户输入的内容相关的信息列表。在实现技术上，搜索引擎涉及许多领域的理论和技术，如数字图书馆、数据库、信息检索、信息提取、人工智能、机器学习、自然语言处理、计算机语言学、统计数据分析、数据挖掘、计算机网络、分布式处理等。第9章 计算机网络对普通网民而言，搜索引擎的用途仅仅是一种查询工具，作为工具，使用者只需要了解搜索引擎的功用、性能，并掌握基本使用方法和技巧就可以了。对商家来说，搜索引擎是一种可以赢利的产品或服务。作为产品，搜索引擎商要不断研究、改进和革新其搜索技术；作为服务，搜索引
14、擎营销商要研究搜索引擎优化和推广。由于利用搜索引擎的目的不同，构成了搜索引擎研究的不同群体和对搜索引擎不同角度不同侧重的研究。当前用得最多的两个搜索引擎是百度与谷歌，百度是目前最大的中文搜索网站(由于一些原因，目前，在中国内地，无法使用谷歌)。使用搜索引擎很简单，要想用搜索引擎找到你要的任何信息，只需打开浏览器输入第9章 计算机网络百度网址，在图9.1所示对话框中输入相应信息，就会返回大量与你所想查找信息相关的链接。图9.1 百度搜索第9章 计算机网络9.1.6 网络游戏网络游戏玩家天堂玩家天堂网络游戏(Online Game)即在线游戏，简称网游，指以网络为传输媒介，以游戏运营商服务器和用户
15、计算机为处理终端，以游戏客户端软件为信息交互窗口，实现娱乐、休闲、交流和取得虚拟成就并具有可持续性的个体性多人在线游戏，一般指多名玩家通过计算机网络进行交互娱乐之电子游戏。以游戏运行软件分类，网络游戏一般包含客户端下载的大型多人在线游戏，不需要客户端的即开即玩网页游戏，以及社交网站游戏等。部分游戏能通过连接网络服务器进行联机对战。网络游戏有战略游戏、动作游戏、体育游戏、格斗游戏、音乐游戏、竞速游戏、网页游戏和角色扮演游戏等多第9章 计算机网络种类型，不过也有少数在线网络单人游戏。网络游戏是区别于单机游戏而言的，是指玩家必须通过网络连接来进行多人游戏；一般是由多名玩家通过计算机网络在虚拟的环境下
16、，对人物角色及场景按照一定的规则进行操作来达到娱乐和互动目的。网络游戏的出现丰富了人们的精神世界和物质世界，让人们的生活品质更高，让人们生活更快乐。第9章 计算机网络网络游戏产业是一个新兴的朝阳产业，它在中国网络经济的发展过程中从无到有，发展到目前成为中国网络经济的重要组成部分。中国的网络游戏产业经历了20世纪末的初期形成期阶段，及近几年的快速发展，现在处在成长期，并快速走向成熟期。网络游戏产业之所以可以打破在原来中国整个网络经济中的平衡，主要缘于在20世纪末中国网络经济泡沫破灭，整个网络经济大受打击的时候，网络游戏却异军突起成为整个网络经济发展的领头羊，得到迅猛的发展。第9章 计算机网络对于
17、网络游戏，尽管有各种好处，但也有让人诟病的一面。提到网游，人们往往会把它和未成年人的健康结合在一起，并把它视为青少年误入歧途的罪魁祸首，这些问题大部分集中在网络游戏造成的负面影响上。许多处于小学、中学、大学阶段的青少年，由于过度沉溺于网络游戏而荒废了学业，因为长时间玩游戏导致身体素质很差，甚至还出现很极端个别人员由于过长时间玩游戏而不休息猝死网吧的恶性事件。当前网络游戏所带来的一系列教育、社会问题已不容等闲视之的，特别是对于青少年的危害要严加提防，要做出合适引导。第9章 计算机网络9.2 计算机网络基础计算机网络基础9.2.1 网络的形成与发展网络的形成与发展网络前世今生网络前世今生1946年
18、第一台电子计算机诞生标志着人类向信息时代迈进，计算机应用领域的推广使得人们需要在计算机之间进行数据交换与资源共享，因此计算机网络出现了。计算机网络从20世纪60年代开始发展，由简单到复杂，由低级到高级，已形成从小型局域网到全球性的广域网的规模。仅在过去的20多年里，计算机技术取得了惊人的发展，处理和传输信息的计算机网络成为了信息社会的基础。在今天，人们日常生活和工作都离不开计算机网络，比如基于资源共享的科学计算、网络教育、电子商务、电子政务、远程医疗、电子邮件、网上娱乐等。第9章 计算机网络网络的出现，就如当时很多发明一样，出于军事目的是主要原因。20世纪60年代末，正处于冷战时期，当时美国军
19、方依托计算机网络建立起了指挥系统以及其他一些应用，为了在计算机网络受到袭击时，即使部分网络被摧毁，其余部分仍能保持通信联系，便由美国国防部的高级研究计划局(ARPA，Advanced Research Projects Agency)建设了一个军用网，叫做阿帕网(ARPAnet)。阿帕网于1969年正式启用，最初只有4个节点(见图9.2)，分布在洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣芭芭拉分校、斯坦福大学、犹他州大学四所大学的4台大型计算机，供科学家们进行计算机联网实验，以现在的技术水平衡量，这个最早的网络显得第9章 计算机网络非常原始，传输速度也慢得让人难以接受，但是，阿帕网的4个节
20、点及其链接，已经具备网络的基本形态和功能。所以阿帕网的诞生通常被认为是网络传播的“创世纪”，这就是因特网的前身，因特网是Internet的中文译名。第9章 计算机网络图9.2 阿帕网的4个节点第9章 计算机网络到20世纪70年代，ARPAnet已经有好几十个计算机网络，但是每个网络的计算机只能与同一网络内部的计算机进行通信，不同计算机网络之间仍然不能交换数据。为了让不同网络之间的计算机也可以通信，ARPA又设立了新的研究项目，支持学术界和工业界进行有关的研究。研究的主要内容是想用一种新的方法将不同的计算机局域网互联起来，形成互联网络(internetwork)，简称“internet”，一般中
21、文译为互联网络。在这里要注意，“internet”与“Internet”，两者是有区别的，前者是指将多个不同网络连在一起形成的一个网络，是一个通用词，而后者特指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定的计算机网络。在研究实现互联第9章 计算机网络的过程中，计算机软件起了主要的作用。1974年，出现了连接分组网络的协议，其中包括著名的网际互联协议IP和传输控制协议TCP。这两个协议相互配合，其中，IP是基本的通信协议，TCP是帮助IP实现可靠传输的协议。TCP/IP一个非常重要的特点是开放性，即TCP/IP的规范和Internet的技术都是公开的，目的是使任何厂家生产的计算机，只要遵
22、守该规范都能相互通信，使Internet成为一个开放的系统，这正是后来Internet得到飞速发展的重要原因。ARPA在1982年开始使用TCP/IP，1983年，ARPAnet分成两部分：一部分军用，称为MILNET；另一部分仍称ARPAnet，供民用。1986年,美国国家科学基金会(NSF)建立了国家基金网(NSFNET),第9章 计算机网络覆盖了全美主要的大学和研究机构，将分布在美国各地的5个为科研教育服务的超级计算机中心互联，并支持地区网络，形成NSFnet。随着NSFnet主干网速率的不断提高，它成为了Internet的主要组成部分。1988年，NSFnet替代ARPAnet成为In
23、ternet的主干网。NSFnet主干网利用了在ARPAnet中已证明是非常成功的TCP/IP技术，允许各大学、政府或私人科研机构接入网络。1989年，ARPAnet解散，Internet从军用转向民用。Internet的发展引起了商业巨头的极大兴趣，1992年，美国IBM、MCI、MERIT三家公司联合组建了一个高级网络服务公司(ANS)，建立了一个新的网络叫ANSnet，成为Internet的另一个主干网。它与NSFnet不同,第9章 计算机网络NSFnet是由国家出资建立的，而ANSnet则是ANS公司所有，从而使Internet开始走向商业化。1991年以来，Internet不断扩大，
24、各国的大学、研究部门、政府机构、商业组织纷纷接入，尤其英国科学家Tim Berners-Lee发明的WWW(World Wide Web)技术的成熟应用，有力地促进了Internet的推广。现在Internet包括了几十万个全球范围内的局域网，这些局域网通过主干广域网互联起来。1995年4月30日，NSFnet正式宣布停止运作，而此时Internet的骨干网已经覆盖了全球91个国家，主机已超过400万台，在最近几年，因特网更以惊人的速度向前发展，很快就达到了今天的规模。第9章 计算机网络在互联网上，每天增加上百万的新网页，成为现实社会最大的信息公告板。与此同时，电子商务、电子政务的发展，进一步
25、促进了信息技术的应用，通信技术的长足发展与网络技术的紧密结合，使得电信网络、电视网络与计算机网络向着统一的趋势发展。第9章 计算机网络从技术上看，计算机网络的发展主要经历了以下几个阶段：120世纪世纪60年代初：面向终端的以单计算机为中心的年代初：面向终端的以单计算机为中心的联机系统联机系统20世纪60年代初，计算机非常庞大和昂贵。为了共享资源，实现信息采集和处理，相对便宜的远程终端利用通信线路和中央计算机连接起来，形成了面向终端的以单计算机为中心的联机系统，如图9.3所示。美国航空公司订票系统(SABRE-1)就是一个例子。该系统以一台大型计算机作为中央计算机，外联遍布美国各地区的2000多
26、台终端。为了让中央计算机更好地发挥效率，通信任务从中央计算机中分离出来，形成了通信处理机或称为前端处理机。第9章 计算机网络图9.3 集中式系统第9章 计算机网络220世纪世纪60年代末期：计算机年代末期：计算机-计算机网络及分组交换计算机网络及分组交换网阶段网阶段随着计算机技术和通信技术的进步，形成了将多个单处理机联机终端网络互连，以多处理机为中心的网络，这种网络称为计算机-计算机网络，简称计算机网络，如图9.4所示。在这一阶段，由美国国防部高级计划属(ARPA)建成了分组交换网ARPAnet。该网络横跨美国东、西部地区，主要连接政府机构、科研教育及金融财政部门，并通过卫星与其他国家实现网际
27、互联。ARPAnet网的主要技术创新体现在分组交换技术的应用及连接节点都是独立的计算机系统，而且信道采用宽带传输，网络作用范围大，拓扑结构灵活。第9章 计算机网络图9.4 计算机-计算机网络第9章 计算机网络320世纪世纪70年代：计算机网络体系结构标准化与局域年代：计算机网络体系结构标准化与局域网研发阶段网研发阶段在这个时期，各计算机厂商制定自己的网络技术标准，并最终形成了计算机网络体系结构的国际标准。IBM公司提出了系统网络体系结构(System Network Architecture，SNA)标准，DEC公司提出了数字网络体系结构(Digital Network Architectur
28、e，DNA)标准，随后，国际标准化组织ISO成立了计算机与信息处理标准化委员会(TC97)下的开放系统互连分技术委员会(SC16)，并于1981年制定了“开发系统互连参考模型(OSI/RM)”计算机网络的一系列国际标准。作为国际标准，OSI规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议，为计算机网络互联的发展打下了基础。第9章 计算机网络420世纪世纪80年代：局域网标准化和发展阶段年代：局域网标准化和发展阶段个人计算机及通信技术的进步推动了部门和单位内部网络的发展。这样的网络地理范围通常在10 km以内，称为局域网。在这一时期，美国3大公司Xerox、DEC和Intel联合公布了局域网的DIX标准
29、以太规范。美国电子与电气工程师协会(IEEE)计算机学会的802局域网委员会成立，并相继提出了IEEE 802.1802.14等局域网标准，成为局域网国际标准。同时，随着光纤技术的发展以及通信业务的多媒体化，使宽带通信业务得到迅猛的发展，出现了光纤分布式数据接口(FDDI)的高速局域网技术，也推动了分布式队列双总线(DQDB)和多兆位数据交换服务(SMDS)等城域网技术的开发。第9章 计算机网络520世纪世纪90年代：年代：Internet蓬勃发展阶段蓬勃发展阶段互联网(internet)是泛指由多个计算机网络互联而成的计算机网络，它使得互相连接的计算机用户可以进行通信，即从功能上和逻辑上看，
30、这些机器互联在一起，组成一个网络系统。当前世界最大的、开放的互联网是因特网(Internet)，是由众多网络相互联接而成的特定的计算机网络，采用TCP/IP协议族。Internet使得世界各地的计算机用户通过高速网络共享信息资源。图9.5所示为各个时期网络连接状态。第9章 计算机网络图9.5 各个时期网络连接状态第9章 计算机网络9.2.2 网络通信基础网络通信基础大地母亲大地母亲计算机网络是一种将地理位置不同的、具有独立功能的自主计算机通过通信设备和线路连接起来，按照网络协议进行通信，以实现信息传递和资源共享的系统。计算机网络是一个复杂的系统。从逻辑上，计算机网络被划分为通信子网和资源子网，
31、如图9.6所示。由通信处理机、通信线路和其他通信设备构成的通信子网实现了数据的传输，由主机及与主机相联的终端及其他外设、各种软件资源和信息资源构成的资源子网负责数据处理，为网络用户提供网络服务。通信处理机也称为网络中间节点或网络节点，通常由网络互连设备如路由器等组成。网络中的主机可以是大型机、小型机、服务器、工作站和个人计算机。第9章 计算机网络图9.6 计算机网络的构成第9章 计算机网络从计算机网络的实现上，它由网络硬件和网络软件构成。1.网络硬件网络硬件网络硬件指网络连接设备及实现数据传输和处理的硬件，包括网络互连设备、联网部件、传输介质、服务器及客户机(工作站或个人计算机)等。常用的网络
32、互连设备包括网桥、交换机(见图9.7)、路由器(见图9.8)和网关。根据网络互连的不同层次，使用不同的网络互连设备。这些设备构成了网络的中间节点，实现不同网络节点间数据的存储和转发。第9章 计算机网络图9.8 路由器图9.7 交换机第9章 计算机网络图9.9所示为计算机网络组成。图9.9 计算机网络第9章 计算机网络联网部件主要包括网卡或适配器、调制解调器、连接器、收发器等。例如，通过局域网接入Internet必须使用网卡，通过电话线接入Internet必须使用调制解调器(Modem)。图9.10所示为网卡、集成网卡及RJ45接口的外形图。图9.10 网卡、集成网卡以及常用网线RJ45接口的外
33、形图 网卡 集成网卡 RJ45接口 第9章 计算机网络传输介质也称为通信媒体，主要有同轴电缆、双绞线、光纤及微波、无线电、红外线等。它们构成通信双方的通信介质，实现数据的传输。图9.11为同轴电缆、双绞线及光纤的外形图。服务器是为客户端(网络用户)计算机提供各种服务的高性能计算机。根据其用途不同，可以分为WWW服务器、邮件服务器、文件传输服务器等。客户机是指网络用户方计算机，可以是工作站、个人计算机，甚至是终端。第9章 计算机网络图9.11 同轴电缆、双绞线及光纤第9章 计算机网络2.网络软件网络软件网络软件指网络协议、网络操作系统及其他应用软件。网络协议是网络中实体之间通信的规则和标准。大多
34、数网络协议都是分层实现的，每一层的协议定义了该层通信双方的通信规则，并向它的上一层提供透明服务。常见的网络协议如TCP/IP协议族、IPX/SPX等。第9章 计算机网络9.2.3 通信协议通信协议团结力量大团结力量大1网络协议网络协议网络协议是网络上所有设备(网络服务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等)之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。通俗地说，网络协议就是网络各种设备之间沟通、交流的桥梁，只有使用相同网络协议的计算机才能进行信息的沟通与交流，是这些设备进行信息交换时所使用的语言，这就好比人与人之间交流所使用的各种语言，只有使用相同语言才能顺利进行交流。第
35、9章 计算机网络网络协议很复杂，为了减少网络设计的复杂性，人们在制定协议的时候把协议分成很多小块，每一个小块主要负责解决一类问题，这些小块之间是由一定顺序配合起来完成计算机通信的任务，于是每一个小块人们就把它称做一层。大多数网络都采用分层的体系结构，每一层都建立在它的下层之上，向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一服务的细节对上一层加以屏蔽。一台设备上的第n层与另一台设备上的第n层进行通信的规则就是第n层协议。在网络的各层中存在着许多协议，接收方和发送方同层的协议必须一致，否则一方将无法识别另一方发出的信息。网络协议使网络上各种设备能够相互交换信息。常见的协议有TCP/IP、IPX/SP
36、X、NetBEUI等。第9章 计算机网络为了让不同体系结构的网络互联，国际标准化组织ISO(不要与OSI搞混)于1981年制定了开放系统互连参考模型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)。这个模型把网络通信的工作分为七层，它们由低到高分别是物理层(Physical Layer)、数据链路层(Data Link Layer)、网络层(Network Layer)、传输层(Transport Layer)、会话层(Session Layer)、表示层(Presentation Layer)和应用层(Application Layer
37、)。第一层到第三层属于OSI参考模型的低三层，负责创建网络通信连接的链路；第四层到第七层为OSI参考模型的高四层，具体负责端到端的数据通信。每层完成一定的功能，每层都直接为其上层提供服务，并且所有第9章 计算机网络层次都互相支持，而网络通信则可以自上而下(在发送端)或者自下而上(在接收端)双向进行。当然，并不是每一通信都需要经过OSI的全部七层，有的甚至只需要双方对应的某一层即可。物理接口之间的转接，以及中继器与中继器之间的连接就只需在物理层中进行即可；而路由器与路由器之间的连接则只需经过网络层以下的三层即可。总的来说，双方的通信是在对等层次上进行的，不能在不对等层次上进行通信。OSI 标准制
38、定过程中采用的方法也是将整个庞大而复杂的问题划分为若干个容易处理的小问题，即分层的体系结构办法。为方便记忆，人们将七层从高到低总结为一句话：All People Seem To Need Data Processing。每一个大写字母与七层名称头一个字母相对应。第9章 计算机网络图9.12所示为OSI参考模型。图9.12 OSI参考模型第9章 计算机网络在OSI出现之前，计算机网络中存在众多的体系结构，其中以IBM公司的SNA(系统网络体系结构)和DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)数字网络体系结构最为著名。TCP/IP协议(Transmission
39、Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/互联网络协议)是Internet最基本的协议，它常被通称为TCP/IP协议族(TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols)，简称TCP/IP。因为这个协议家族的两个核心协议TCP(传输控制协议)和IP(网际协议)，为这个家族中最早通过的标准，在Internet没有形成之前，世界各地已经建立了很多小型网络，但这些网络存在不同的网络结第9章 计算机网络构和数据传输规则，要将它们连接起来互相通信，就好比要让使用不同语言的人们交流一样，需要建立一种大家都听得懂的语言，而TCP/IP就
40、能实现这个功能，它就是Internet上的“官方语言”。TCP/IP协议是网络的基础，是Internet的语言，可以说没有TCP/IP协议就没有Internet的今天。图9.13所示为OSI参考模型和TCP/IP模型的对比图。第9章 计算机网络图9.13 两种模型对比第9章 计算机网络2数据交换技术数据交换技术电路交换(Circuit Switching)是通信网中最早出现的一种数据交换方式，也是应用最普遍的一种交换方式，如图9.14所示，主要应用于电话通信网中，完成电话交换，已有100多年的历史。图9.14 电路交换示意图第9章 计算机网络打电话过程是：首先摘机，听到拨号音后拨号，交换机寻找
41、被叫，向被叫振铃同时向主叫送回铃音，此时表明在电话网的主、被叫之间已经建立起双向的话音传送通路；当被叫摘机应答，即可进入通话阶段；在通话过程中，任何一方挂机，交换机会拆除已建立的通话通路，并向另一方发送忙音提示挂机，从而结束通话。从电话通信过程的描述可以看出，电话通信分为三个阶段：呼叫建立、通话、呼叫拆除。因此，类似电话通信的过程，相应的电路交换基本过程可分为连接建立、信息传送和连接拆除三个阶段。第9章 计算机网络在采用电路交换方式交换信息时，整个通信过程中双方一直占用该电路，它的特点是实时性强、时延小、交换设备成本较低。但缺点是线路利用率低、电路接续时间长、通信效率低、不同类型终端用户之间不
42、能通信等。电路交换比较适用于信息量大、长报文、经常使用的固定用户之间的通信。存储转发(Store and Forward)是目前计算机网络领域使用得最为广泛的技术之一，以太网交换机的控制器先将从输入端口进来的数据包缓存，然后检查数据包是否正确，过滤掉有错无效数据。确定所接受包没有错误后，从数据包取出目的地址，通过查找表找到想要发送的输出端口地址，然后将该包发送出去。采用存储转发方式的优点是可以对进入交换机第9章 计算机网络的数据包进行错误检测，并且能支持不同速度的输入/输出端口间的交换，可有效地改善网络性能，它的另一优点就是这种交换方式支持不同速度端口间的转换，保持高速端口和低速端口间协同工作
43、，实现的办法是将10 Mb/s低速包存储起来，再通过100 Mb/s速率转发到端口上。但是，由于存储转发需要将数据包暂时保留在交换设备中，存在数据处理时延时大的缺点。报文交换是将要传输的所有数据形成一个报文，在两个相邻的节点间一次性传送完整个报文，一个节点接收整个报文后，检查目标节点地址，然后根据网络中的传输情况在适当的时候转发到下一个节点。经过多次的存储转发，最后到达目的节点。在报文交换网络，其中的交换节点要有足够第9章 计算机网络大的存储空间(一般是磁盘)，用以缓冲收到的长报文。交换节点对各个方向上收到的报文排队，对照下一个转节点，然后再转发出去，这些都会带来排队等待延迟。报文交换的优点是
44、不建立专用链路，线路利用率较高。将用户的报文存储在交换机的存储器中。当所需要的输出电路空闲时，再将该报文发向接收交换机或终端，它以“存储-转发”方式在网内传输数据。报文交换的优点是中继电路利用率高，可以多个用户同时在一条线路上传送，可实现不同速率、不同规程的终端间互通。但它的缺点也是显而易见的，以报文为单位进行存储转发，网络传输延时大，且占用大量的交换机内存和外存，不能满足对实时性要求高的用户。报文交换适用于传输的报文较短、实时性要求较低的网络用户之间的通信，如公用电报网。第9章 计算机网络分组交换技术(Packet switching technology)也称包交换技术，是将用户传送的数据
45、划分成一定的长度，每个部分叫做一个分组，通过传输分组的方式传输信息的一种技术(见图9.15)。它是通过计算机和终端实现计算机与计算机之间的通信，在传输线路质量不高且网络技术手段比较单一的情况下产生的一种交换技术。每个分组数据的前面有一个分组头(目的地址)，用以指明该分组发往何地址，交换机根据每个分组的地址标志，将他们转发至目的地，这一过程称为分组交换。第9章 计算机网络图9.15 分组交换示意图第9章 计算机网络分组交换网是继电路交换网和报文交换网之后一种新型交换网络，它主要用于数据通信。分组交换是一种存储转发的交换方式，它将用户的报文划分成一定长度的分组，以分组为单位存储转发。它比电路交换的
46、线路利用率高，比报文交换的延时要小，而具有实时通信的能力。图9.16所示为电路交换、报文交换和分组交换对比示意图。第9章 计算机网络图9.16 三种数据交换对比示意图第9章 计算机网络3IP地址地址IP是英文Internet Protocol的缩写，意思是“网络之间互连的协议”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。在因特网中，它是能使连接到网上的所有计算机网络实现相互通信的一套规则，规定了计算机在因特网上进行通信时应当遵守的规则。任何厂家生产的计算机系统，只要遵守IP协议就可以与因特网互连互通。正是因为有了IP协议，因特网才得以迅速发展成为世界上最大的、开放的计算机通信网络。因此，
47、IP协议也可以叫做因特网协议。第9章 计算机网络连接到因特网上的计算机，已经超过上亿台，要保证这些计算机相互之间要进行通信，首要的问题是每台计算机要有一个独一无二的标识进行身份区分，如果计算机之间没有身份标识，则对于网络中的一条数据将会不知道是谁发出的，也不知道这条数据要发给谁。IP地址就是分配给Internet上电脑的一个编号，日常使用中每台联网的PC上都需要有IP地址才能正常通信。在电话通信中，电话用户是靠电话号码来识别的，同样，在网络中为了区别不同的计算机，也需要给计算机指定一个联网专用号码，这个号码就是IP地址。IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要发送快递给一个人，你就要知道他(
48、她)的地址，这样快递员才能把货物送第9章 计算机网络到。计算机发送信息就好比是快递员，它必须知道唯一的“家庭地址”，才能不至于把货物送错，只不过我们的地址是用文字来表示的，计算机的地址用二进制数字表示。IP地址(Internet Protocol Address)是一种在Internet上的给主机编址的方式，也称为网际协议地址，常见的IP地址分为IPv4与IPv6两大类。第9章 计算机网络Internet上的每台主机(Host)都要有一个唯一的IP地址，IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是Internet能够运行的基础。IPv4地址的长度为4个字节(共有232个IP地址)，分为4段
49、，每段8位，一般用十进制数字表示，每段数字范围为0255,段与段之间用句点隔开,例如159.226.1.1,这种表示方法称作点分十进制，IP地址可以视为网络标识号码与主机标识号码两部分，因此IP地址可分两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E五类，它们适用的类型分别为大型网络、中型网络、小型网络、多目地址、备用，常用的是B和C两类。第9章 计算机网络最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码(ID)，即网络ID和主机ID。同一个物理网络上的所有主机都使用同一个网络ID，网络上的一个主机(包括网络上工作站、服务器和路由器
50、等)有一个主机ID与其对应。Internet委员会定义了5种IP地址类型以适合不同容量的网络，即A类E类。其中A、B、C三类(见表9-1)由InternetNIC在全球范围内统一分配，D、E类为特殊地址。表表9-1 A、B、C类类IP地址类型地址类型第9章 计算机网络现有的互联网是在IPv4协议基础上运行，IPv4核心技术属于美国。IPv4使用4字节编址，从理论上讲，可以编址1600万个网络、40亿台主机。但采用A、B、C三类编址方式后，可用的网络地址和主机地址的数目大打折扣，IP地址已于2011年2月3日分配完毕，其中北美占有3/4，约30亿个，而人口最多的亚洲只有不到4亿个，中国截至201
