第6章計算機網(wǎng)絡基礎第一頁，共186頁。6.1計算機網(wǎng)絡的發(fā)展機器之間的信息傳輸是一個復雜的過程，它體現(xiàn)了大問題的復雜性，需要建立一些簡化的模型，將復雜的大問題分解成一些能夠理解和控制的層次和模塊，然后用系統(tǒng)化的方法進行解決。復雜性：對方開機了嗎？怎樣找到對方？如何對話？信號丟失怎樣辦？。。。解決方法：建立模型+分解層次+系統(tǒng)化2第二頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型1．計算機網(wǎng)絡的基本定義計算機網(wǎng)絡是利用通信設備和傳輸介質(zhì)，將分布在不同地理位置上的具有獨立功能的計算機相互連接，在網(wǎng)絡協(xié)議控制下進行信息交流，實現(xiàn)資源共享和協(xié)同工作。網(wǎng)絡三要素通信對象：計算機、網(wǎng)絡設備傳輸介質(zhì)：通信線路控制機制：網(wǎng)絡協(xié)議3第三頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型網(wǎng)絡功能信息交流：網(wǎng)頁，博客，聊天，郵件等資源共享：網(wǎng)絡存儲，資源下載，云計算等協(xié)同工作：遠程服務，網(wǎng)絡游戲等4第四頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型網(wǎng)絡互聯(lián)

硬件設備之間的互聯(lián)傳輸介質(zhì)之間的互聯(lián)網(wǎng)絡協(xié)議之間的互聯(lián)網(wǎng)絡軟件之間的互聯(lián)5第五頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型網(wǎng)絡協(xié)議為數(shù)據(jù)通信而建立的規(guī)則、標準或約定。資源共享硬件資源：如計算機、交換設備、路由設備、存儲設備、網(wǎng)絡服務器等軟件資源：如網(wǎng)站服務（Web）、文件傳輸服務（FTP）、郵件服務（E-mail）等信息資源：網(wǎng)頁、數(shù)據(jù)庫、音頻、視頻文件等6第六頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型2.計算機網(wǎng)絡的基本類型IEEE對計算機網(wǎng)絡的分類局域網(wǎng)（LAN）城域網(wǎng)（MAN）廣域網(wǎng)（WAN）7第七頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型（1）局域網(wǎng)在一幢建筑物內(nèi)或相鄰幾幢建筑物之間。網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單，應用廣泛。光通信技術(shù)的發(fā)展，使局域網(wǎng)覆蓋范圍越來越大，往往將直徑達數(shù)千米的一個連續(xù)的園區(qū)網(wǎng)（如大學校園網(wǎng)、智能小區(qū)網(wǎng)）歸納到局域網(wǎng)范圍。8第八頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型（1）局域網(wǎng)企業(yè)局域網(wǎng)9第九頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型（2）城域網(wǎng)覆蓋區(qū)域為數(shù)百平方千米的一座城市內(nèi)。城域網(wǎng)由許多大型局域網(wǎng)組成。城域網(wǎng)主要為個人用戶、企業(yè)局域網(wǎng)提供網(wǎng)絡接入，將用戶信號轉(zhuǎn)發(fā)到因特網(wǎng)中。城域網(wǎng)結(jié)構(gòu)復雜，組網(wǎng)成本較高。10第十頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型11第十一頁，共186頁。6.1.1網(wǎng)絡的功能與類型（3）廣域網(wǎng)覆蓋范圍通常在數(shù)千平方公里以上，一般為多個城域網(wǎng)的互連。如ChinaNet（中國公用計算機網(wǎng)），GERNET（教育網(wǎng)），Internet（因特網(wǎng)）等廣域網(wǎng)能實現(xiàn)大范圍的資源共享。廣域網(wǎng)采用光纖進行信號傳輸，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率非常高，結(jié)構(gòu)復雜。12第十二頁，共186頁。4.1.1網(wǎng)絡的功能與類型廣域網(wǎng)案例GERNET（中國教育網(wǎng)）13第十三頁，共186頁。6.1.2全球因特網(wǎng)的發(fā)展1.因特網(wǎng)基本概念互聯(lián)網(wǎng)（internet）由多個計算機網(wǎng)絡相互連接而成，它是不論采用何種通信協(xié)議與技術(shù)的網(wǎng)絡。因特網(wǎng)（Internet）由采用TCP/IP協(xié)議族的眾多計算機網(wǎng)絡相互連接，相互通信的最大的開放式計算機網(wǎng)絡。如果不做嚴格區(qū)分，它們沒有太大的區(qū)別。14第十四頁，共186頁。6.1.2全球因特網(wǎng)的發(fā)展2.因特網(wǎng)的發(fā)展1969年美國國防部建設了一個ARPANET（阿帕網(wǎng)），當時僅連接了數(shù)臺遠程計算機，這是因特網(wǎng)的前身。1983年，ARPANET采用TCP/IP協(xié)議為標準通信協(xié)議，形成了因特網(wǎng)的雛型。15第十五頁，共186頁。6.1.2全球因特網(wǎng)的發(fā)展ARPANET設計草圖(1969)16第十六頁，共186頁。6.1.2全球因特網(wǎng)的發(fā)展1991年，美國政府將因特網(wǎng)的經(jīng)營權(quán)轉(zhuǎn)交給商業(yè)公司。提供因特網(wǎng)接入服務的商業(yè)公司稱為ISP（因特網(wǎng)服務提供商）?，F(xiàn)在因特網(wǎng)已經(jīng)成為世界上規(guī)模最大和增長速度最快的計算機網(wǎng)絡。17第十七頁，共186頁。全球互聯(lián)網(wǎng)骨干線路示意圖18第十八頁，共186頁。6.1.3我國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.中國主要互聯(lián)網(wǎng)服務提供商（ISP）中國公用計算機互聯(lián)網(wǎng)（Chinanet，中國電信經(jīng)營）中國聯(lián)通計算機互聯(lián)網(wǎng)（UNInet，聯(lián)通公司經(jīng)營）中國教育和科研計算機互聯(lián)網(wǎng)（CERnet，教育部管理）中國科技網(wǎng)絡（CSTnet，中科院管理）等19第十九頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展Chinanet網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)20第二十頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展互聯(lián)網(wǎng)國際出口帶寬21第二十一頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2.中國互聯(lián)網(wǎng)普及率截至2012年1月，中國網(wǎng)民人數(shù)5.13億，互聯(lián)網(wǎng)普及率達到38.3%，超過世界平均水平。2012年，網(wǎng)民平均每周上網(wǎng)時長18.7小時。截至2011年12月底，中國網(wǎng)頁數(shù)量為866億個，國內(nèi)網(wǎng)站230萬個。22第二十二頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展23第二十三頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展寬帶上網(wǎng)網(wǎng)民達到3.82億人手機上網(wǎng)網(wǎng)民達到3.56億人中國互聯(lián)網(wǎng)國際出口帶寬1389Gbit/s中國互聯(lián)網(wǎng)普及水平居發(fā)展中國家前列24第二十四頁，共186頁。6.1.3中國互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展3.中國互聯(lián)網(wǎng)的主要應用2011年，即時通信、搜索引擎、網(wǎng)絡音樂成為三大應用。25第二十五頁，共186頁。6.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展1.物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2005年，ITU提出物聯(lián)網(wǎng)（IOT）概念。ITU指出：無所不在的“物聯(lián)網(wǎng)”時代即將來臨，世界上所有物體，都可以通過互聯(lián)網(wǎng)進行交換。RFID技術(shù)、傳感器技術(shù)、納米技術(shù)、智能嵌入技術(shù)，將得到更加廣泛的應用。26第二十六頁，共186頁。6.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)關鍵技術(shù)27第二十七頁，共186頁。6.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展2.物聯(lián)網(wǎng)的應用前景IBM公司認為：IT產(chǎn)業(yè)下一階段的任務是把新一代IT技術(shù)充分運用在各行各業(yè)之中。具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，并且被普遍連接，形成物聯(lián)網(wǎng)。目前物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)有成功的應用案例，只是沒有形成大規(guī)模應用。28第二十八頁，共186頁。4.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展29第二十九頁，共186頁。6.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展3.物聯(lián)網(wǎng)的定義物聯(lián)網(wǎng)定義

將物品通過射頻識別信息、傳感設備與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)物品的智能化識別和管理。簡單理解：

物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。30第三十頁，共186頁。6.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的三個特征互聯(lián)網(wǎng)特征，聯(lián)網(wǎng)的物品能夠?qū)崿F(xiàn)互聯(lián)互通。識別與通信特征，“物體”具備自動識別與物物通信功能。智能化特征，網(wǎng)絡系統(tǒng)具有自動化，自我反饋與智能控制的特點。31第三十一頁，共186頁。4.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展32第三十二頁，共186頁。4.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展33第三十三頁，共186頁。4.1.4物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展34第三十四頁，共186頁。6.2數(shù)據(jù)通信基本方法6.2.1數(shù)據(jù)通信概述1.數(shù)據(jù)通信的基本概念（1）信號信號是數(shù)據(jù)在傳輸過程中的電磁波或光波的物理表現(xiàn)形式。（2）模擬信號模擬信號是在各種傳輸介質(zhì)中連續(xù)變化的電磁波或光波。35第三十五頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述（3）數(shù)字信號數(shù)字信號是傳輸介質(zhì)中的電壓脈沖序列或光波脈沖序列。優(yōu)點：傳輸速率高，成本低，對噪聲不敏感。缺點：信號容易衰減。36第三十六頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述（4）網(wǎng)絡帶寬在頻帶（模擬信號）通信中，帶寬指信號頻率的上下邊界之差，以Hz（赫茲）為單位。在基帶（數(shù)字信號）通信中，往往將數(shù)據(jù)最大傳輸速率稱為帶寬，單位為bit/s（比特每秒）。傳輸速率大于2Mbit/s的網(wǎng)絡稱為寬帶網(wǎng)絡。37第三十七頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述2．通信過程中存在的問題和解決方法人類通信是一個充滿了智能化的過程。計算機之間的數(shù)據(jù)傳輸是一個復雜的通信過程。？38第三十八頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述3.數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型數(shù)字通信系統(tǒng)的基本模型分為四大部分：信源、信道、信宿和噪聲。39第三十九頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述4.并行通信與串行通信（1）串行通信串行通信是數(shù)據(jù)在一條信道上一位（bit）一位按順序傳送的通信方式。40第四十頁，共186頁。6.2.1數(shù)據(jù)通信概述（2）并行通信并行通信是數(shù)據(jù)以成組的方式（1至多個字節(jié)）在多個信道上同時進行傳輸。并行通信不適用于長距離（2米以上）傳輸。41第四十一頁，共186頁。6.2.2同步與異步1．異步通信的基本方法異步通信是一種基于字符的通信方式。異步通信中，每個字符都獨立傳送，而且每兩個字符之間的間隔時間不固定。42第四十二頁，共186頁。6.2.2同步與異步【例6-1】：畫出用異步通信方式傳送字符“E”的波形圖，要求增加1位起始位，1位停止位和1位奇校驗位。查表字符“E”的ASCII碼為B；按低位先傳的通信規(guī)范，信號傳輸順序為：“”；如果在信號高位加上1位起始位“0”，低位加上1位停止位“0”和1位奇校驗位“1”，則信號傳輸順序為：；43第四十三頁，共186頁。6.2.2同步與異步字符“E”的串行異步傳送波形圖44第四十四頁，共186頁。6.2.2同步與異步2．同步通信的基本方法同步通信是一種基于數(shù)據(jù)幀的通信方式。通信的接收方與發(fā)送方在時間基準上保持一致（1）同步通信的特點同步通信傳輸效率高，適合于快速、大量數(shù)據(jù)的傳送。45第四十五頁，共186頁。6.2.2同步與異步外同步：在發(fā)送數(shù)據(jù)之前向接收端發(fā)送一串時鐘脈沖，接收端按這個時鐘頻率調(diào)整自己的時序，使接收時鐘頻率鎖定在接收到的時鐘頻率上，并作為同步時鐘來接收數(shù)據(jù)。內(nèi)同步：接收端從接收到的數(shù)據(jù)幀中提取同步時鐘信號。46第四十六頁，共186頁。6.2.2同步與異步異步通信與同步通信的區(qū)別數(shù)據(jù)幀47第四十七頁，共186頁。6.2.3編碼與解碼信息表示為計算機能夠識別的二進制編碼的過程稱為“信源編碼”，解碼（也稱譯碼）是編碼的一個逆過程。48第四十八頁，共186頁。6.2.3編碼與解碼不同信息的編碼方法文字信息利用ASCII標準進行編碼網(wǎng)頁采用HTML進行編碼模擬音頻信號利用PCM技術(shù)進行編碼視頻信號利用MPEG標準進行壓縮編碼49第四十九頁，共186頁。6.2.3編碼與解碼2.通信過程中的信道編碼為了提高信息傳輸?shù)臏蚀_性，必須在通信系統(tǒng)中采用專門的檢錯和糾錯的信道編碼。信道解碼是利用校驗關系進行檢錯或糾錯。50第五十頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯差錯控制編碼類型：檢錯碼、糾錯碼編碼方法數(shù)據(jù)位向信道發(fā)送前，按照某種關系附加一定的冗余位，構(gòu)成一個校驗碼后再發(fā)送。接收端收到校驗碼后，檢查信息位與校驗碼之間的關系，確定傳輸過程中是否有差錯發(fā)生。差錯控制編碼提高了通信的可靠性，但是它降低了通信系統(tǒng)的效率。51第五十一頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯1.通信過程中差錯的控制方法ARQ（自動請求重發(fā)）FEC（前向糾錯）ARQ采用出錯重傳的設計思想大部分網(wǎng)絡協(xié)議采用ARQ差錯控制方式52第五十二頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯ARQ出錯重傳算法流程53第五十三頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯ARQ出錯重傳處理過程54第五十四頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯在FEC通信方式中，接收端不但能發(fā)現(xiàn)差錯，而且能自動糾正碼元錯誤。糾錯編碼效率低，而且電路復雜，多用在單向傳輸或?qū)崟r要求特別高（如衛(wèi)星通信）的場合。糾錯碼既可用硬件實現(xiàn)，也可用軟件實現(xiàn)。55第五十五頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯2.通信中的奇偶校驗方法奇偶校驗分為奇校驗或偶校驗。奇偶校驗可以發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸錯誤，但是它不能糾正數(shù)據(jù)錯誤?！纠?-2】：字符A的ASCII碼為，其中有兩位碼元為“1”。如果采用奇校驗編碼，這個字符的7位代碼中有偶數(shù)個“1”，所以校驗位的值為“l(fā)”，其8位組合編碼為：，前7位是信息位，最低位是校驗碼。56第五十六頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯3.CRC校驗的基本算法思想計算機網(wǎng)絡廣泛使用CRC（循環(huán)冗余校驗碼）編碼?！纠?-3】：如圖6-10（左）所示，假設發(fā)送端A有“12”和“34”兩個數(shù)據(jù)需要傳送給接收端B。57第五十七頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯如果接收端B通過奇偶校驗發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)“36”在傳輸過程中發(fā)生了錯誤，最簡單的處理方法就是通知發(fā)送端重新傳送出錯的數(shù)據(jù)（34），但是這樣會降低傳輸效率。如果在發(fā)送端將兩個原始數(shù)據(jù)相加（12+34），得出一個錯誤校驗碼ECC（ECC=12+34=46），然后將原始數(shù)據(jù)和校驗碼ECC一起傳送到接收端。58第五十八頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯如果接收端通過奇偶校驗檢查沒有發(fā)現(xiàn)錯誤，就丟棄校驗碼ECC（46）；如果接收端通過奇偶校驗發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)“34”出錯了，可以利用校驗碼ECC（46）減去另外一個正確的原始數(shù)據(jù)（12），可以得出正確的原始數(shù)據(jù)（46-12=34），不需要發(fā)送端重傳數(shù)據(jù)。59第五十九頁，共186頁。6.2.4檢錯與糾錯CRC編碼的主要思想：在發(fā)送端根據(jù)要傳送的k位二進制碼序列，利用多項式為k個數(shù)據(jù)位產(chǎn)生r位監(jiān)督碼（CRC校驗碼），附在原始數(shù)據(jù)位后邊，構(gòu)成一個新的二進制碼序列數(shù)（共k+r位），然后發(fā)送出去。在接收端，根據(jù)原始數(shù)據(jù)位與CRC校驗碼之間所遵循的規(guī)則進行檢驗，以確定傳送中是否出錯。60第六十頁，共186頁。6.3計算機網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)6.3.1網(wǎng)絡通信協(xié)議計算機網(wǎng)絡中，用于規(guī)定信息格式，以及如何發(fā)送和接收信息的一系列規(guī)則或約定稱為網(wǎng)絡協(xié)議。網(wǎng)絡協(xié)議三要素：語法、語義和時序。61第六十一頁，共186頁。6.3.1網(wǎng)絡通信協(xié)議語法規(guī)定通信時，數(shù)據(jù)的傳輸和存儲格式，以及控制信息，它解決“怎么講”的問題。語義規(guī)定控制信息的具體內(nèi)容，以及發(fā)送主機或接收主機所要完成的工作，它解決“講什么”的問題。時序規(guī)定網(wǎng)絡操作的執(zhí)行順序，以及通信中的速度匹配，它解決“順序和速度”問題。62第六十二頁，共186頁。6.3.1網(wǎng)絡通信協(xié)議打電話的人工協(xié)議與網(wǎng)絡協(xié)議的對比63第六十三頁，共186頁。6.3.2網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)1．層次結(jié)構(gòu)的案例貨物運輸中層與層之間的關系64第六十四頁，共186頁。6.3.2網(wǎng)絡層次結(jié)構(gòu)2．網(wǎng)絡協(xié)議“層次結(jié)構(gòu)”的基本方法各層之間相互獨立，高層不必關心低層的實現(xiàn)細節(jié)，可以做到各司其職；某個網(wǎng)絡層次的內(nèi)部變化不會對其他層次產(chǎn)生影響，有利于網(wǎng)絡的維護和管理；分層結(jié)構(gòu)提供了標準接口，使開發(fā)商易于提供網(wǎng)絡軟件和網(wǎng)絡設備；分層結(jié)構(gòu)的適應性強，只要服務和接口不變，層內(nèi)的實現(xiàn)方法可靈活改變。65第六十五頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互聯(lián)模型1.OSI/RM網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡協(xié)議的層次化結(jié)構(gòu)模型和通信協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。常見計算機網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)OSI/RM（開放系統(tǒng)互連參考模型）TCP/IP（傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議）66第六十六頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型OSI/RM的七個層次物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、網(wǎng)絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。由于各方面的原因，OSI/RM網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)并沒有在計算機網(wǎng)絡中得到實際應用，它往往作為一個理論模型進行網(wǎng)絡分析。67第六十七頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型OSI/RM協(xié)議層次模型應用層物理層

數(shù)據(jù)鏈路層網(wǎng)絡層傳輸層會話層表示層7654321二進制位流傳輸：激活和維持系統(tǒng)間的物理鏈路介質(zhì)訪問控制：提供介質(zhì)傳輸控制，如差錯控制尋址和路由：確定數(shù)據(jù)從一處傳輸?shù)搅硪惶幍淖罴崖窂蕉说蕉诉B接：數(shù)據(jù)流分段和重組，提供可靠的端到端傳輸主機間通信：建立、維持和管理應用系統(tǒng)之間的會話數(shù)據(jù)表示：提供數(shù)據(jù)表示、代碼格式和語法協(xié)商網(wǎng)絡應用：為應用系統(tǒng)提供網(wǎng)絡服務68第六十八頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型2.TCP/IP網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)TCP/IP由IETF（因特網(wǎng)工程任務組）推出的網(wǎng)絡互連協(xié)議族，它在因特網(wǎng)中得到了廣泛應用。TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議的4個層次網(wǎng)絡接口層、網(wǎng)絡層、傳輸層和應用層。69第六十九頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型TCP/IP協(xié)議層次結(jié)構(gòu)模型和主要協(xié)議應用層協(xié)議應用層協(xié)議TCPUDPIPIEEE802ITU-T802.3802.1802.11有線AN無線ANIEEEITUIETF局域網(wǎng)廣域網(wǎng)城域網(wǎng)網(wǎng)絡接口層網(wǎng)絡層傳輸層應用層70第七十頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型（1）網(wǎng)絡接口層主要功能為網(wǎng)絡提供物理連接，將數(shù)據(jù)包按比特（bit）一位一位地從一臺主機（計算機或網(wǎng)絡設備），通過傳輸介質(zhì)（雙絞線或光纖）送往另一臺主機，實現(xiàn)主機之間的比特流傳送。71第七十一頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型（2）網(wǎng)絡層主要功能為網(wǎng)絡內(nèi)任意兩臺主機之間的數(shù)據(jù)交換提供服務，并進行路由選擇和流量控制。網(wǎng)絡層傳輸?shù)男畔⒁詧笪姆纸M為單位網(wǎng)絡層接收到主機報文后，把它們轉(zhuǎn)換為分組，然后根據(jù)路由協(xié)議（如OSPF），確定送到指定目標主機的路由；當分組到達目標主機后，再還原成報文。72第七十二頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型（3）傳輸層主要功能提供端到端的數(shù)據(jù)包傳輸服務。傳輸層主要協(xié)議TCP（傳輸控制協(xié)議）提供可靠傳輸服務，但傳輸性能較低，如網(wǎng)頁傳輸采用TCP協(xié)議；UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）提供不可靠傳輸服務，但傳輸性能較高，如網(wǎng)絡視頻采用UDP協(xié)議。73第七十三頁，共186頁。6.3.3網(wǎng)絡互連模型（4）應用層主要功能負責兩個應用程序進程之間的通信，即為網(wǎng)絡用戶之間的通信提供專用的應用程序。應用層服務繁多，網(wǎng)絡協(xié)議也非常多。HTTP：網(wǎng)頁傳輸SMTP：郵件傳輸FTP：文件下載DNS：域名查詢等74第七十四頁，共186頁。6.3.4網(wǎng)絡服務模型1．客戶端/服務器模型客戶端和服務器指通信中所涉及的兩個應用程序進程，客戶端指網(wǎng)絡服務請求方，服務器指網(wǎng)絡服務提供方?？蛻舳?服務器模型中，客戶端主動地發(fā)起通信，服務器被動地等待通信的建立。75第七十五頁，共186頁。6.3.4網(wǎng)絡服務模型客戶端/服務器模型服務軟件運行在強大的專用商業(yè)計算機上客戶端運行在普通個人計算機上76第七十六頁，共186頁。6.3.4網(wǎng)絡服務模型2.對等網(wǎng)絡模型對等網(wǎng)絡（P2P）是一種分布式網(wǎng)絡P2P網(wǎng)絡的所有參與者都提供和共享一部分資源（如帶寬等）。這些共享資源能被P2P網(wǎng)絡中的其它節(jié)點直接訪問，無需經(jīng)過中間的服務器。P2P網(wǎng)絡中的參與者既是資源提供者（服務），又是資源獲取者（客戶）。77第七十七頁，共186頁。6.3.4網(wǎng)絡服務模型客戶端/服務器模型與對等網(wǎng)絡模型78第七十八頁，共186頁。6.3.4網(wǎng)絡服務模型P2P的應用文件下載：eMule（電驢），迅雷等；多媒體：PPLive（網(wǎng)絡視頻）等；實時通信：QQ、MSNMessenger等。P2P的缺點缺乏管理；容易傳輸計算機病毒、色情內(nèi)容等。79第七十九頁，共186頁。6.4計算機網(wǎng)絡組成6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)1．網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的類型將復雜的網(wǎng)絡系統(tǒng)，抽象成為由點和線組成的幾何圖形，稱為網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡基本拓撲結(jié)構(gòu)80第八十頁，共186頁。6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)2.星形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)每個節(jié)點都有一條單獨的鏈路與中心節(jié)點相連，所有數(shù)據(jù)都要通過中心節(jié)點進行交換，中心節(jié)點是星形網(wǎng)絡的核心。81第八十一頁，共186頁。6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)星形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡采用廣播通信技術(shù)中心節(jié)點設備通常采用交換機。星形以太網(wǎng)在物理上呈星形結(jié)構(gòu)，但邏輯上仍然是總線形結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，建設和維護費用少。中心節(jié)點集中了信號流量，提高了鏈路利用率。82第八十二頁，共186頁。6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)3.環(huán)形網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)在環(huán)網(wǎng)中，各個節(jié)點通過環(huán)接口，連接在一條首尾相接的閉合環(huán)形通信線路中。環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)：單環(huán)，多環(huán)，環(huán)相切，環(huán)內(nèi)切，環(huán)相交，環(huán)相連等。83第八十三頁，共186頁。6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)84第八十四頁，共186頁。6.4.1拓撲結(jié)構(gòu)環(huán)網(wǎng)節(jié)點之間的信號，沿環(huán)路順或逆時針方向傳輸。環(huán)網(wǎng)缺點：節(jié)點過多時，會產(chǎn)生較大的信號延時；建設成本較高，不適用于多用戶接入。環(huán)網(wǎng)主要用于城域網(wǎng)和國家骨干傳輸網(wǎng)。85第八十五頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)1.雙絞線雙絞線由多根絕緣銅導線相互纏繞成為線對，雙絞線絞合的目的是為了減少對相鄰導線的電磁干擾。雙絞線最大傳輸距離一般為100m，傳輸速率為10Mbit/s～10Gbit/s。86第八十六頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)雙絞線87第八十七頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)2.同軸電纜同軸電纜由銅質(zhì)芯線、絕緣層、網(wǎng)狀編織屏蔽層以及保護塑料外層組成。同軸電纜目前廣泛用于有線電視網(wǎng)絡。88第八十八頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)3.光纖光纖由纖芯、包層、涂層、表皮等部分組成，多條光纖制作在一起時稱為光纜。89第八十九頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)光纖通信通原理激光以特定角度射入光纖；光脈沖信號在纖芯內(nèi)反射前進；發(fā)送端在電脈沖的作用下產(chǎn)生出光脈沖信號；光纖中有光脈沖時為“1”，沒有光脈沖為“0”。90第九十頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)優(yōu)點：通信容量大（單根光纖理論容量可達20Tbit/s以上，目前達到了6.4Tbit/s）保密性好（不易竊聽）抗電磁輻射干擾，防雷擊傳輸距離長（信號不中繼放大可傳輸200km）缺點：連接困難成本較高91第九十一頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)4.微波微波通信廣泛用于無線移動電話網(wǎng)和無線局域網(wǎng)。優(yōu)點：通信容量大、見效快、靈活性好等；缺點：受障礙物和氣候干擾，保密性差，使用維護成本較高等。92第九十二頁，共186頁。6.4.2傳輸介質(zhì)微波通信93第九十三頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備1.網(wǎng)卡網(wǎng)卡用于計算機與網(wǎng)絡的互連。目前的計算機主板都集成了標準的以太網(wǎng)卡，不需要另外安裝網(wǎng)卡。在服務器、防火墻等網(wǎng)絡設備內(nèi)，網(wǎng)卡還有它獨特的作用。94第九十四頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備網(wǎng)卡95第九十五頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備2.交換機交換機是一種網(wǎng)絡互聯(lián)設備，它不但可以對數(shù)據(jù)的傳輸進行同步、放大和整形處理，還提供數(shù)據(jù)的完整性和正確性的保證。96第九十六頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備交換機及由交換機組成的小型局域網(wǎng)97第九十七頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備3.路由器路由器是網(wǎng)絡層的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設備，路由器通過轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包實現(xiàn)網(wǎng)絡互連，雖然路由器支持多種網(wǎng)絡協(xié)議，但是絕大多數(shù)路由器運行TCP/IP協(xié)議。路由器是一臺專用計算機。98第九十八頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備路由器產(chǎn)品及在網(wǎng)絡中的應用99第九十九頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備4.防火墻防火墻的主要功能是防止網(wǎng)絡的外部入侵與攻擊。防火墻可以用軟件或硬件實現(xiàn)，用軟件實現(xiàn)時升級靈活，但是運行效率低，客戶端計算機一般采用軟件實現(xiàn)；硬件防火墻運行效率高，可靠性好，一般用于網(wǎng)絡中心機房。硬件防火墻是一臺專用計算機。100第一百頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備硬件防火墻軟件防火墻101第一百零一頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備5.服務器主機服務器是運行網(wǎng)絡服務軟件，在網(wǎng)絡環(huán)境中為客戶端提供各種服務的計算機系統(tǒng)。目前服務器主機大部分為PC服務器。102第一百零二頁，共186頁。6.4.3網(wǎng)絡設備服務器主機103第一百零三頁，共186頁。6.4.4網(wǎng)絡構(gòu)建1．計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成計算機系統(tǒng)通信線路和設備網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡軟件104第一百零四頁，共186頁。6.4.4網(wǎng)絡構(gòu)建計算機網(wǎng)絡提供的各種功能稱為服務網(wǎng)頁服務即時通信服務郵件服務數(shù)據(jù)庫服務電子商務服務信息管理服務等105第一百零五頁，共186頁。6.4.4網(wǎng)絡構(gòu)建2.校園網(wǎng)構(gòu)建案例106第一百零六頁，共186頁。6.5因特網(wǎng)基本服務6.5.1網(wǎng)絡地址互聯(lián)網(wǎng)中計算機尋址的困難計算機數(shù)量巨大（數(shù)十億臺）；傳輸距離變化很大（幾米到數(shù)萬公里）；網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)復雜（網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)等）；網(wǎng)絡服務繁多（網(wǎng)頁、即時通信、郵件等）；使用方法靈活（多業(yè)務、突發(fā)性、實時性等）。網(wǎng)絡地址是解決網(wǎng)絡尋址的基本方法。107第一百零七頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址1．計算機的物理地址每臺計算機都有一個全球唯一的物理地址，這個地址又稱MAC地址。MAC地址為48位，固化在計算機網(wǎng)卡中。MAC案例：00-24-1D-D1-32-F9108第一百零八頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址2．IP地址因特網(wǎng)上的每臺主機，都分配有一個全球唯一的IP地址。IP地址是一個32位的標識符；IP地址采用“點分十進制”表示，如6IP地址分為：A、B、C、D、E五類，其中A、B、C是主類地址，D類為組播地址，E類地址保留給將來使用。109第一百零九頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址IP地址的分類110第一百一十頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址IP地址的結(jié)構(gòu)111第一百一十一頁，共186頁。4.5.1網(wǎng)絡地址計算機中設置的IP地址112第一百一十二頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址IP地址的分配機構(gòu)113第一百一十三頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址IPv4有232＝42億個IP地址，由于分配不合理，目前可用的IPv4地址已經(jīng)基本分配完了。為了解決IP地址不足的問題，IETF先后提出了多種技術(shù)解決方案。114第一百一十四頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址3.IPv6網(wǎng)絡地址IPv6地址為128位，地址空間為：3.4×1038，是IPv4的296倍；IPv6與IPv4不兼容；IPv6簡化了協(xié)議，提高了網(wǎng)絡服務質(zhì)量。115第一百一十五頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址IPv6將地址寫成四位十六進制數(shù)，兩組間用冒號分隔，地址中的前導0可不寫。例如：69DC：8864：FFFF：FFFF：0：1280：8C0A：FFFF由于IPv6與IPv4協(xié)議互不兼容，因此從IPv4到IPv6需要很長一段時間。116第一百一十六頁，共186頁。4.5.1網(wǎng)絡地址中國IPv6骨干網(wǎng)117第一百一十七頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址4．網(wǎng)絡中信息尋址的基本方法（1）域名尋址例如：（2）端口號尋址例如：網(wǎng)頁服務的端口號為80（3）進程尋址（4）局域網(wǎng)主機尋址采用物理地址進行主機定位118第一百一十八頁，共186頁。6.5.1網(wǎng)絡地址（5）廣域網(wǎng)主機尋址采用IP地址進行網(wǎng)絡和主機定位（6）全球定位采用GUID（全局惟一標識符）技術(shù)例如：21EC202-8B66-D213-B42D-00C35FC762FF任何兩臺計算機都不會生成重復的GUID值119第一百一十九頁，共186頁。6.5.2域名系統(tǒng)1.域名系統(tǒng)（DNS）DNS是一個主機信息數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)DNS采用客戶端/服務器工作模式DNS基本任務：將域名翻譯成IP地址格式，這個過程稱為域名解析。域名格式：節(jié)點名.三級域名.二級域名.頂級域名例如：120第一百二十頁，共186頁。6.5.2域名系統(tǒng)域名系統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)121第一百二十一頁，共186頁。6.5.2域名系統(tǒng)2.頂級域名頂級域名由國際因特網(wǎng)信息中心控制122第一百二十二頁，共186頁。6.5.2域名系統(tǒng)3．域名遞歸解析算法思想從根服務器開始，自頂向下一級一級解析，直到找到相應的IP地址為止。123第一百二十三頁，共186頁。4.5.2域名系統(tǒng)域名遞歸解析過程124第一百二十四頁，共186頁。6.5.2域名系統(tǒng)4．域名迭代解析算法思想DNS服務器收到客戶端的DNS查詢請求后，如果在本地DNS服務器中沒有查到所需數(shù)據(jù)，DNS服務器會代替客戶端到另外一臺DNS服務器上查詢；如果還是找不到，再向更高一層的DNS查詢，直至最后找到請求域名及相應的IP地址為止。125第一百二十五頁，共186頁。4.5.2域名系統(tǒng)域名迭代解析過程126第一百二十六頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務1．網(wǎng)頁服務（WWW）WWW（萬維網(wǎng)）信息資源主要采用網(wǎng)頁的形式進行信息描述和組織，網(wǎng)站是多個網(wǎng)頁的集合。（1）超文本特點內(nèi)容包括：文字，圖片，音頻，視頻，超鏈接等超文本采用超鏈接的方法，將不同位置的內(nèi)容組織在一起，構(gòu)成一個龐大的網(wǎng)狀文本系統(tǒng)。127第一百二十七頁，共186頁。128第一百二十八頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務（2）超鏈接超鏈接是指向其他網(wǎng)頁的一個“指針”。超鏈接允許用戶從當前閱讀位置直接切換到網(wǎng)頁超連接所指向的位置。129第一百二十九頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務超鏈接超鏈接130第一百三十頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務（3）網(wǎng)頁的描述和傳輸網(wǎng)頁采用HTML（超文本標記語言）進行描述；網(wǎng)頁采用HTTP（超文本傳輸協(xié)議）在因特網(wǎng)中傳輸。131第一百三十一頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務HTTP工作過程132第一百三十二頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務2．全球統(tǒng)一資源定位（URL）URL完整格式：protocol://hostname[:port]/path/[;parameters][?query][#fragment]協(xié)議類型://主機名[:端口號]/路徑/[;參數(shù)][?查詢][#信息片段]【例6-7】：///訪問百度搜索引擎網(wǎng)站//133第一百三十三頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務3.電子郵件（E-mail）服務電子郵件服務可以將用戶郵件發(fā)送到收信人的郵箱中，收信人可隨時進行讀取。電子郵件不僅能傳送文字信息，還可以傳送圖像、聲音等多媒體信息。134第一百三十四頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務電子郵件傳輸過程135第一百三十五頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務4.即時通信（IM）服務即時通信可以在因特網(wǎng)上進行即時的文字信息、語音信息、視頻信息、電子白板等方式的交流，還可以傳輸各種文件。即時通信軟件：我國騰訊公司的QQ美國微軟公司的MSN136第一百三十六頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務即時通信客戶端軟件137第一百三十七頁，共186頁。4.5.3因特網(wǎng)服務企業(yè)即時通信服務端軟件138第一百三十八頁，共186頁。6.5.3因特網(wǎng)服務5.搜索引擎服務搜索引擎是網(wǎng)上查找信息的程序搜索引擎一般采用關鍵詞進行搜索常用搜索引擎百度谷歌139第一百三十九頁，共186頁。6.5.4HTML語言1．HTML（超文本標記語言）HTML是制作網(wǎng)頁的標準化語言設計網(wǎng)頁的方法：直接使用HTML語言制作網(wǎng)頁通過Dreamweaver等軟件設計網(wǎng)頁HTML文件以.htm或.html為擴展名。HTML是一種文本文件。140第一百四十頁，共186頁。6.5.4HTML語言Dreamweaver網(wǎng)頁設計軟件141第一百四十一頁，共186頁。6.5.4HTML語言2．利用HTML建立簡單網(wǎng)頁142第一百四十二頁，共186頁。6.5.4HTML語言3．腳本語言腳本（Script）是一種簡單編程語言，網(wǎng)頁腳本語言一般嵌入在網(wǎng)頁的HTML語句之中，完成一些判斷和計算工作，增強對網(wǎng)頁的控制功能。常用網(wǎng)頁腳本語言JavaScriptVbscriptPHP等。143第一百四十三頁，共186頁。6.5.4HTML語言腳本編程語言144第一百四十四頁，共186頁。6.6網(wǎng)絡安全與防范6.6.1入侵形式1.黑客攻擊的形式IATF標準指出的5類攻擊形式：被動攻擊主動攻擊物理臨近攻擊內(nèi)部人員攻擊分發(fā)攻擊145第一百四十五頁，共186頁。6.6.1入侵形式被動攻擊是指對信息的保密性進行攻擊。例如：分析通信流，監(jiān)視沒有保護的通信，破解弱加密通信，獲取口令等。主動攻擊是指篡改信息來源的真實性，信息傳輸?shù)耐暾院拖到y(tǒng)服務的可用性。例如：試圖阻斷或攻破安全保護機制，引入惡意代碼，偷竊或篡改信息等。146第一百四十六頁，共186頁。6.6.1入侵形式物理臨近攻擊指未被授權(quán)的個人，在物理意義上接近網(wǎng)絡系統(tǒng)或設備，試圖改變和收集信息，或拒絕他人對信息的訪問。例如：未授權(quán)使用計算機，復制U盤數(shù)據(jù)等。

內(nèi)部人員攻擊指內(nèi)部人員對信息的惡意破壞或不當使用，或使他人的訪問遭到拒絕。147第一百四十七頁，共186頁。6.6.1入侵形式分發(fā)攻擊指在工廠生產(chǎn)或分銷過程中，對硬件和軟件進行惡意修改。例如：手機中的后門程序等。148第一百四十八頁，共186頁。6.6.1入侵形式2.計算機病毒《中華人民共和國計算機信息系統(tǒng)安全保護條例》第二十八條明確指出：計算機病毒是指編制或者在計算機程序中插入的破壞計算機功能或者破壞數(shù)據(jù)，影響計算機使用并且能夠自我復制的一組計算機指令或者程序代碼。149第一百四十九頁，共186頁。6.6.1入侵形式誰在做計算機病毒？150第一百五十頁，共186頁。6.6.1入侵形式計算機病毒的最大特點是具有“傳染性”。殺毒軟件組成：病毒代碼庫（經(jīng)過篩選的各種特定字符串）掃描程序151第一百五十一頁，共186頁。6.6.1入侵形式計算機病毒案例152第一百五十二頁，共186頁。6.6.1入侵形式3.惡意軟件惡意軟件定義：在未明確提示用戶或未經(jīng)用戶許可的情況下，在用戶計算機或其他終端上安裝運行，侵害用戶合法權(quán)益的軟件。153第一百五十三頁，共186頁。4.6.1入侵形式IE瀏覽器中的眾多惡意軟件154第一百五十四頁，共186頁。6.6.1入侵形式惡意軟件特征：強制安裝難以卸載瀏覽器劫持（打開瀏覽器后強制進入某一網(wǎng)頁）廣告彈出垃圾郵件惡意收集用戶信息其他侵害用戶的惡意行為155第一百五十五頁，共186頁。6.6.2預防攻擊1.造成網(wǎng)絡不安全的主要因素操作系統(tǒng)網(wǎng)絡協(xié)議數(shù)據(jù)庫等軟件自身設計的缺陷人為因素產(chǎn)生的各種安全漏洞。156第一百五十六頁，共186頁。6.6.2預防攻擊軟件設計缺陷產(chǎn)生的安全漏洞157第一百五十七頁，共186頁。6.6.2預防攻擊2.黑客攻擊網(wǎng)絡的一般過程（1）信息的收集（2）系統(tǒng)安全弱點的探測（3）進行模擬攻擊（4）實施網(wǎng)絡攻擊158第一百五十八頁，共186頁。6.6.2預防攻擊黑客攻擊過程159第一百五十九頁，共186頁。6.6.2預防攻擊黑客攻擊案例160第一百六十頁，共186頁。6.6.2預防攻擊3.DDOS攻擊與防范（1）DoS（拒絕服務）攻擊攻擊者向服務器不斷發(fā)送大量虛假連接請求，使服務器呈現(xiàn)滿負載狀態(tài)，直到服務器因過載而拒絕提供服務。DDoS（分布式拒絕服務）攻擊：攻擊者動員了大量“無辜”的計算機，向目標網(wǎng)站共同發(fā)起攻擊，最終使網(wǎng)絡因過載而崩潰。161第一百六十一頁，共186頁。4.6.2預防攻擊DOS攻擊原理162第一百六十二頁，共186頁。6.6.2預防攻擊DDoS攻擊163第一百六十三頁，共186頁。6.6.2預防攻擊4.提高網(wǎng)絡安全的主要技術(shù)（1）數(shù)據(jù)加密（2）身份認證（3）訪問控制（4）審計（5）入侵檢測（6）其他安全防護措施164第一百六十四頁，共186頁。6.6.3信息加密1.加密技術(shù)原理加密技術(shù)的基本思想是偽裝信息，使非法獲取者無法理解信息的真正含義。偽裝就是對信息進行一組可逆的數(shù)學變換。偽裝前的原始信息為明文，經(jīng)偽裝的信息為密文，偽裝的過程為加密。加密/解密算法的關鍵信息稱為密鑰。165第一百六十五頁，共186頁。6.6.3信息加密數(shù)據(jù)加密模型166第一百六十六頁，共186頁。6.6.3信息加密2.加密系統(tǒng)的組成軟件組件加密算法協(xié)議密鑰加密算法的強度和加密密鑰長度是衡量加密系統(tǒng)功能強弱的重要指標。167第一百六十七頁，共186頁。6.6.3信息加密3.古典密碼算法棋盤密碼凱撒密碼（循環(huán)移位密碼）代碼加密替換加密變位加密一次性密碼簿等。168第一百六十八頁，共186頁。6.6.3信息加