Internet應(yīng)用技術(shù)與實踐編者：張浩平

南京林業(yè)大學(xué)信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院2011年基礎(chǔ)篇第一章、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)第二章、計算機局域網(wǎng)第三章、Internet基礎(chǔ)第四章、Internet的接入第五章、網(wǎng)絡(luò)安全第一章、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)1.1、計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.2、計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.3、計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.4、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.1計算機網(wǎng)絡(luò)概述1.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史1946以后，計算機系統(tǒng)是高度集中的，所有的設(shè)備安裝在單獨的機房中，為了提高計算機的利用率，出現(xiàn)了批處理和分時系統(tǒng)，分時系統(tǒng)所連接的多個終端連接著主計算機（如圖）。20世紀50年代中后期，將地理上分散的多個終端通過通信線路連接到一臺中心計算機上，出現(xiàn)了以單個計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)——“第一代計算機網(wǎng)絡(luò)”。20世紀60年代出現(xiàn)了大型主機，以程控交換為特征的電信技術(shù)的發(fā)展為多個主機通過通信線路互聯(lián)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。1969年美國國防部高級研究計劃局（DARPA）建成的ARPAnet實驗網(wǎng)——真正意義上的計算機網(wǎng)絡(luò)。開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型ISO1977年國際標準化組織ISO組織的TC97信息處理系統(tǒng)技術(shù)委員會SC16分技術(shù)委員會開始著手制定開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型。試圖提出一個使各種計算機在世界范圍內(nèi)互連為網(wǎng)絡(luò)的標準框架。簡稱OSI。20世紀90年代初，Internet開始大規(guī)模應(yīng)用在商業(yè)領(lǐng)域。人類社會從工業(yè)社會過渡到信息社會。Internet變成了一個開發(fā)和使用信息資源的覆蓋全球的信息海洋。1992年，當時的參議員、后任美國副總統(tǒng)的阿爾·戈爾提出美國信息高速公路法案。

信息高速公路是指數(shù)字化大容量光纖通信網(wǎng)絡(luò)或無線通信、衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)與各種局域網(wǎng)絡(luò)組成的高速信息傳輸通道，用交互方式傳輸數(shù)據(jù)、電視、話音、圖像等多種形式信息的高速數(shù)據(jù)網(wǎng)。1.1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的定義首先、組成計算機網(wǎng)絡(luò)的每臺計算機都是獨立的。其次、建立計算機網(wǎng)絡(luò)的目的是資源共享。最后、計算機網(wǎng)絡(luò)為分布在各地的用戶提供了強有力的通信手段。

計算機網(wǎng)絡(luò)沒有一個權(quán)威的、標準的定義，較為普遍的定義是：將處于不同地理位置的相互獨立的計算機，借助通信線路和通信設(shè)備連接起來，以達到資源共享和信息交流為目的的計算機互連系統(tǒng)。1.1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用（1）信息資源檢索與共享

（2）快捷通訊（3）辦公自動化

（4）電子商務(wù)（5）企業(yè)信息化

（6）遠程教育（7）娛樂消遣

（8）國防軍事（9）證券交易

（10）工業(yè)控制（11）網(wǎng)絡(luò)視頻

（12）醫(yī)療（13）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)（物聯(lián)網(wǎng)）（14）智能大廈1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類

1.2.1按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類

1.局域網(wǎng)（LAN：LocalAreaNetwork）

(一般來說可以是幾米至10公里以內(nèi))2.城域網(wǎng)（MAN：MetropolitanAreaNetwork）(10－100公里)3.廣域網(wǎng)（WAN：WideAreaNetwork）(連接多個城市或國家，或橫跨幾個洲)1.2.2按網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)分類

計算機網(wǎng)絡(luò)是由許多計算機按照一定的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相互連接在一起組成的，這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)被稱為“拓撲結(jié)構(gòu)”。

1、總線型拓撲總線結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，無需電源，成本低。（2）收發(fā)的計算機直接相連，不需要轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，信息傳輸?shù)臅r延小。（3）易于擴充，增減計算機比較容易，某個節(jié)點失效不會影響到其他節(jié)點。總線結(jié)構(gòu)的缺點：（1）總線長度有一定限制，一條總線連接的節(jié)點數(shù)量有限。（2）同一時刻只能有一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)（3）當兩個或多個節(jié)點同時發(fā)送數(shù)據(jù)時，會發(fā)生沖突而導(dǎo)致發(fā)送失敗2、環(huán)型拓撲環(huán)形網(wǎng)的缺點：（1）由于環(huán)路封閉故擴充不方便。（2）當網(wǎng)絡(luò)中的任意一個節(jié)點或一條傳輸介質(zhì)出現(xiàn)故障都將導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)故障，而且故障難以檢測。（3）令牌控制協(xié)議較復(fù)雜。例如令牌丟失的話，處理起來就比較困難。環(huán)形網(wǎng)的優(yōu)點：（1）由于采用令牌機制，保證每次只能有一個節(jié)點發(fā)送信息，因此，不會發(fā)生沖突，當網(wǎng)絡(luò)負載較大時，環(huán)形網(wǎng)的傳輸穩(wěn)定性要比總線網(wǎng)優(yōu)秀。（2）當網(wǎng)絡(luò)節(jié)點確定時，其延時是固定的，實時性強。（3）能夠提供優(yōu)先權(quán)服務(wù)，即需要時某個節(jié)點可優(yōu)先獲得令牌3、星型拓撲星型拓撲的缺點：（1）中央節(jié)點復(fù)雜，成本高。（2）如果中心節(jié)點出現(xiàn)故障，將會導(dǎo)致整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓。星型拓撲的優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，可靠性較高，抗故障性能好。（2）增減計算機比較容易，某個節(jié)點失效不會影響到其他節(jié)點。（3）中央節(jié)點采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的交換機，不會象總線網(wǎng)那樣產(chǎn)生沖突4、網(wǎng)形拓撲網(wǎng)形拓撲的優(yōu)點：（1）網(wǎng)絡(luò)可靠性高，一般通信子網(wǎng)中任意兩個節(jié)點交換機之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑，這樣，當一條路徑發(fā)生故障時，還可以通過另一條路徑把信息送至目標節(jié)點。（2）網(wǎng)絡(luò)可組建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。（3）可改善線路的信息流量分配。網(wǎng)形拓撲的缺點：（1）控制和管理復(fù)雜。（2）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，每一結(jié)點都與多點進行連結(jié)，因此必須采用路由算法和流量控制方法。（3）設(shè)備和線路費用高。5、樹型拓撲樹形拓撲的優(yōu)點：（1）樹形網(wǎng)具有一定容錯能力，一般一個分支和結(jié)點的故障不影響另一分支結(jié)點的工作。（2）無須對原網(wǎng)絡(luò)做任何改動就可以很容易地增減計算機。樹形拓撲的缺點：（1）整個網(wǎng)絡(luò)對根的依賴性很大,一旦網(wǎng)絡(luò)的根發(fā)生故障,整個系統(tǒng)就不能正常工作。（2）根節(jié)點相當復(fù)雜，負擔(dān)較重，容易形成系統(tǒng)的瓶頸。6、蜂窩形拓撲蜂窩網(wǎng)絡(luò)組成主要有以下三部分：移動站：網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，比如：手機或手提電腦基站子系統(tǒng)：包括基站、無線收發(fā)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)：交換機、程控交換機、樓宇自控中心設(shè)備，音響輸出設(shè)備等。1.2.3、從網(wǎng)絡(luò)的交換方式進行分類

（１）電路交換網(wǎng)（２）報文交換網(wǎng)（３）分組交換網(wǎng)（４）信元交換網(wǎng)所謂“交換”實際上就是指轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，就是將從輸入端口上收到的數(shù)據(jù)包根據(jù)某種策略轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)的輸出端口。

分組交換方式是ARPANET（Internet的前身）首創(chuàng)的交換技術(shù)，也是目前計算機網(wǎng)絡(luò)采用的主要交換方式。這也是Internet之所以發(fā)展到今天這樣規(guī)模的主要原因之一。

信元交換是異步傳輸模式（ATM）中采用的交換方式。（１）電路交換網(wǎng)電路交換在兩臺計算機相互通信時，使用一條實際的物理電路，在通信過程中自始至終獨占這條線路進行數(shù)據(jù)傳輸

（２）報文交換網(wǎng)報文是指一個完整的文件，報文交換采用“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”方式。交換機將接收的報文予以存儲，當所需要的線路空閑時，再將該報文轉(zhuǎn)發(fā)出去。（３）分組交換網(wǎng)分組交換方式是ARPANET（Internet的前身）首創(chuàng)的交換技術(shù)，也是目前計算機網(wǎng)絡(luò)采用的主要交換方式。發(fā)送報文時由發(fā)送端把報文分割成有限長度的數(shù)據(jù)包（稱為分組），發(fā)送和交換均以分組為單位，作為交換節(jié)點的路由器和報文交換一樣采用“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”方式轉(zhuǎn)發(fā)分組。分組交換網(wǎng)（4）信元交換網(wǎng)隨著高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對視頻、話音等大流量的多媒體信息傳輸?shù)男枨笠踩找嫣嵘?，于是在分組交換的基礎(chǔ)上又發(fā)展了信元交換。信元是比分組更小的單位，只有53個字節(jié)，長度固定，非常適合于用硬件電路實現(xiàn)高速交換。信元交換既保留了“存儲－轉(zhuǎn)發(fā)”方式的優(yōu)點，又吸取了電路交換方式的長處，對信道的利用率大大提高，并且能滿足實時傳輸?shù)囊蟆Ｐ旁粨Q是異步傳輸模式（ATM）中采用的交換方式。1.2.4從網(wǎng)絡(luò)的連接作用功能進行分類（１）互聯(lián)網(wǎng)（Internet）互聯(lián)網(wǎng)是指將分布在世界各地的各種網(wǎng)絡(luò)相互連接起來形成的全球性網(wǎng)絡(luò)。

（２）內(nèi)聯(lián)網(wǎng)（Intranet）采用互聯(lián)網(wǎng)的TCP/IP協(xié)議、并有連接互聯(lián)網(wǎng)功能的企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。內(nèi)聯(lián)網(wǎng)實際上是小版本的互聯(lián)網(wǎng)，可以更好地與互聯(lián)網(wǎng)進行無縫連接。（３）外聯(lián)網(wǎng)（Extranet）外聯(lián)網(wǎng)是指基于互聯(lián)網(wǎng)的安全專用網(wǎng)絡(luò)，其目的在于利用互聯(lián)網(wǎng)把企業(yè)和其貿(mào)易伙伴的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)安全地互聯(lián)起來，在企業(yè)和其貿(mào)易伙伴之間共享信息資源。1.3、計算機網(wǎng)絡(luò)的組成1.3.1概述按照計算機網(wǎng)絡(luò)的功能，一般從邏輯上將網(wǎng)絡(luò)分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)兩個部分1.3.2網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（1）計算機（服務(wù)器和客戶機）塔式服務(wù)器機架式服務(wù)器刀片式服務(wù)器塔式服務(wù)器塔式服務(wù)器機架式服務(wù)器塔式服務(wù)器機架式服務(wù)器塔式服務(wù)器刀片式服務(wù)器機架式服務(wù)器塔式服務(wù)器（2）網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備（網(wǎng)絡(luò)適配器或網(wǎng)卡）

英特爾PXLA8591LRPROCisco-LinksysLNE100TXB-LinkBL-L7830（USB）

（3）網(wǎng)絡(luò)終端

自動柜員機POS機

網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控攝像機

（4）交換設(shè)備交換機路由器1.3.3通信介質(zhì)

通信介質(zhì)是連接網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的通信線路，常見的通信介質(zhì)有：雙絞線、光纖、同軸電纜、無線通訊介質(zhì)等。

雙絞線光纖同軸電纜1.3.4網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是向網(wǎng)絡(luò)計算機提供服務(wù)的操作系統(tǒng)。

具有的功能

:一般功能：處理機管理、存儲器管理、設(shè)備管理和文件管理

特殊功能：(1)提供高效、可靠的網(wǎng)絡(luò)通信能力；(2)提供多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功能，如：遠程作業(yè)錄入并進行處理的服務(wù)功能；文件轉(zhuǎn)輸服務(wù)功能；電子郵件服務(wù)功能；遠程打印服務(wù)功能等。常用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)：WINDOWS、UNIX、Linux。1.3.5網(wǎng)絡(luò)協(xié)議

網(wǎng)絡(luò)中的計算機相互之間要傳輸數(shù)據(jù)，就必須遵守共同的通信規(guī)則。網(wǎng)絡(luò)中的計算機相互通信時所必須遵守的通信規(guī)則稱為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。如Internet的TCP/IP協(xié)議。1.4、計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)1.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)概述

計算機網(wǎng)絡(luò)需要一系列網(wǎng)絡(luò)協(xié)議構(gòu)成一套完備的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議集，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)協(xié)議時，為了減少協(xié)議設(shè)計的復(fù)雜性，將網(wǎng)絡(luò)協(xié)議劃分為若干個相互聯(lián)系而又各自獨立的層次，然后針對每個層次及層次間的關(guān)系制定相應(yīng)的協(xié)議。——這樣的計算機網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型及各層協(xié)議的集合稱為計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

1.4.2計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的分層原理

由此，我們可以總結(jié)如下：1.通信雙方都有相同層次的系統(tǒng)，即由用戶層、郵局層和運輸系統(tǒng)層所構(gòu)成。2.信件傳遞的流程是：甲地用戶層將信件交給甲地郵局層，甲地郵局層將信件交給甲地運輸系統(tǒng)層，甲地運輸系統(tǒng)層將信件傳遞給乙地運輸系統(tǒng)層，乙地運輸系統(tǒng)層將信件交給乙地郵局層，乙地郵局層將信件交給乙地用戶層到達收信人手中。3.每層通過自己內(nèi)部的功能實現(xiàn)一種特定的服務(wù)，除運輸系統(tǒng)層外，每一層必須依賴自己的下層提供的服務(wù)。4.每個對等層遵循本層次約定的協(xié)議進行通信。5.某一層次的協(xié)議發(fā)生了變化（如郵局更換了新的郵戳），不影響其它層次的運行。6.每個層次只需了解與其它層次如何交接信件，而無需知道其它層次的工作原理。1.把復(fù)雜的系統(tǒng)分解成若干個涉及范圍小、功能相對簡單的層次，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)清晰，實現(xiàn)和維護變得簡單和容易，設(shè)計人員只須專心設(shè)計和開發(fā)所關(guān)心的層次功能。2.只要服務(wù)和接口不變，每層的實現(xiàn)方法可任意改變。好處：通信的雙方系統(tǒng)具有相同的分層結(jié)構(gòu)，雙方相同的層次稱為對等層，每個對等層都有本層的通信協(xié)議，對等層遵循本層次約定的協(xié)議進行通信，因此，只要定義好接口，每個對等層可以獨立設(shè)計。我們把對等層的通信稱之為“虛通信”。七層結(jié)構(gòu)的通信流程

1.4.3OSI參考模型

國際標準化組織ISO技術(shù)委員會于1979年完成了基于功能分層的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)而開發(fā)的抽象模型，稱為開放系統(tǒng)互連參考模型（TheReferenceModelofOpenSystemsInterconnection）簡稱OSI/RM。

所謂開放系統(tǒng)，是指任何信息系統(tǒng)只有遵循這一國際標準進行構(gòu)造，它就能與世界上所有遵循這同一標準的其他系統(tǒng)互相通信。

PhysicalLayer

DataLinkLayer

NetworkLayer

TransportLayerSessionLayerPresentationLayer

ApplicationLayer

負責(zé)端到端的數(shù)據(jù)通信負責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)通信連接的鏈路負責(zé)端到端的數(shù)據(jù)通信負責(zé)端到端的數(shù)據(jù)通信負責(zé)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)通信連接的鏈路OSI/RM的各層功能定義如下：(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關(guān)的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。(2)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)鏈路層是為網(wǎng)絡(luò)層提供服務(wù)的，負責(zé)兩個相鄰結(jié)點之間的通信，傳送的數(shù)據(jù)包稱為數(shù)據(jù)幀。作用:通過傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收二進制比特流作用:1、網(wǎng)絡(luò)層提供無差錯的數(shù)據(jù)鏈路2、進行流量控制(3)網(wǎng)絡(luò)層作用:1、解決如何使數(shù)據(jù)包通過各中繼結(jié)點的接力傳送、最后到達目標節(jié)點的問題。2、路由選擇問題。3、擁塞控制問題。4、解決網(wǎng)際互連的問題(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關(guān)的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。作用:通過傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收二進制比特流(1)物理層物理層是OSI參考模型的最低層，該層定義了物理鏈路的建立、維護和拆除有關(guān)的機械、電氣、功能和規(guī)程特性。(4)

傳輸層作用：1、為上層協(xié)議提供端到端（一般是主機到主機）的可靠和透明的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，包括處理差錯控制和流量控制等功能。2、向高層屏蔽了下層數(shù)據(jù)通信的細節(jié)(5)會話層作用：管理和協(xié)調(diào)不同主機上各種進程之間的通信（對話），即負責(zé)建立、管理和終止應(yīng)用程序之間的會話。(6)表示層作用：處理數(shù)據(jù)編碼的表示方式問題。(7)應(yīng)用層作用：通過應(yīng)用程序來完成網(wǎng)絡(luò)用戶的應(yīng)用需求。OSI/RM的各層功能定義如下：1.4.4TCP／IP參考模型OSI參考模型TCP/IP參考模型應(yīng)用層應(yīng)用層表示層會話層運輸層傳輸層（TCP層）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)際互聯(lián)層（IP層）數(shù)據(jù)鏈路層主機－網(wǎng)絡(luò)層物理層TCP/IP模型的各層功能如下：

（1）主機-網(wǎng)絡(luò)層

傳送IP分組的通道，允許主機連入網(wǎng)絡(luò)時使用多種現(xiàn)成的與流行的協(xié)議。OSI模型與TCP/IP模型分層對比（2）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層（IP層）

網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)層是整個TCP