《Internet技术及其应用教程 第2章.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Internet技术及其应用教程 第2章.ppt（83页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2章 Internet的技术基础第2章 Internet的技术基础2.1 通信技术基础通信技术基础2.2 计算机网络技术计算机网络技术 第2章 Internet的技术基础2.1 通信技术基础通信技术基础2.1.1 通信系统概述通信系统概述 通信系统是由完成通信任务的各种技术设备和传输介质构成的总体，图2-1是一个简单的通信系统模型图。图 2-1 第2章 Internet的技术基础 输入设备把输入信息转换为电信号再传送到发送设备。如果输入的信息本身就是电信号，如计算机输出的信号，可以直接送到发送设备，发送设备把信号变成适合某种传输介质传送的信号，经过传输介质送到接收设备。在传输过程中由于噪声、
2、畸变和非线性失真等，使接收设备收到的信号不完全等同于发送的信号。接收设备对收到的信号进行处理，把它恢复成为与发送信号一致的信号，并以输出设备需要的形式送到输出设备。输出设备把电信号还原成原来形式的信息。通信系统设备可分成终端设备、传输设备和交换设备。终端设备和交换设备通过传输设备相连接构成了通信网。第2章 Internet的技术基础2.1.2 通信的分类通信的分类 通信可以从不同的角度进行分类。从信号的传送形式可分为模拟通信和数字通信。从信源发出的信号形式可分为语音通信和数据通信。下面介绍模拟通信和数字通信。模拟通信是指利用通信系统对模拟信号进行传输、交换和处理。模拟信号是用信号参量，如幅度、
3、频率、相位等来模拟要传送的信息，这些信号参量随着信息连续变化。现在多数的电话和电视通信系统都是使用这种通信方式。第2章 Internet的技术基础 数字通信是指信道中传送数字信号的通信。数字信号通常以二进制的0和1两种状态的不同组合来表示不同的信息。为此，需要对所要传送的信息按一定的编码规则进行编码。例如，编码电报中可以用五位的1或0来表示0到9的数字，再用不同的数字组合表示汉字；计算机使用的ASCII码是用8位的二进制0与1的组合来表示常用的128个字符。第2章 Internet的技术基础 需要指出，模拟通信与数字通信决定于传输介质传送的是模拟信号还是数字信号，而不是指信源发出的是模拟信号或
4、者是数字信号。例如，计算机的信号都是用二进制数字编码的数字信号，它们之间进行通信时，可以是模拟通信，也可以是数字通信。如果通过专用数字数据通信线路可以直接传送数字信号，这就是数字通信。第2章 Internet的技术基础 数字通信与模拟通信相比较有如下优点：(1)抗干扰性好。模拟通信中信息包含在信号的波形中，在信号传送过程中，由于噪声等干扰，将引起波形的改变，故无法将干扰去掉。数字通信的信息包含在“1”和“0”码元的组合之中，虽然噪声等干扰改变了码元的波形，但只要失真不是严重至无法辨认“0”或“1”的程度，就可以把它恢复成原来的波形，消除了干扰的影响。第2章 Internet的技术基础 (2)功
5、能综合性强。数字通信的信号形式与计算机的信号形式相同，可以是图像、文字、声音等各种信息进行统一的数字化处理，有利于实现多种功能和业务的综合。(3)保密性能好。数字信号易于加密，在传输的过程中也不容易被窃收，有利于保密通信。(4)设备集成化程度高。数字通信设备具有易于实现集成化，结构简单，体积小，功耗低，可靠性高等特点。第2章 Internet的技术基础2.1.3 信道信道 信道是网络设备之间信号传送的物理通道。网络通信的信道有两种：一种是沿导体传送的有线信道；一种是无线电波沿自由空间传播和光波沿特定方向传送的无线信道。构成有线信道的传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等。无线信道通常有无线电波的短
6、波、超短波和微波几种波段与光波的激光、红外线。第2章 Internet的技术基础 1双绞线双绞线 双绞线由两根有规则的绝缘铜线绞合而成。把若干对双绞线捆在一起并用保护外皮包裹就成为双绞线电缆。双绞线广泛用于电话系统，也可作为计算机局域网廉价的传输介质。电话系统干线中的双绞线电缆可以包含几百对双绞线，网络数据传输的双绞线电缆一般由4对双绞线组成。第2章 Internet的技术基础 常用双绞线电缆是无屏蔽的，这种电缆在传输时易受外界电噪声干扰，也易被窃听。还有一种具有金属屏蔽层的双绞线，称为屏蔽双绞线，它提高了抗干扰能力，但价格较高。双绞线的电容较大，传输的信号衰减失真较为严重，在局域网中集线器(
7、HUB)或交换机(Switch)到PC机的距离一般不能超过100?m，但可提供较高的传送频带。因此，使用时要在传输速度和传输距离之间作出选择。传输速度较理想时，传输距离较短；反之，传输距离较理想时，传输速度就较低。第2章 Internet的技术基础 2同轴电缆同轴电缆 同轴电缆由同心的内导体、电绝缘体、屏蔽层和保护外套组成。内导体是单股或多股铜芯导线，用于信号传输。屏蔽层为用铝丝或铜丝编织的金属网或金属管包裹在绝缘体外，起电屏蔽作用。最外层保护套由塑料胶制成。同轴电缆电气性能较好，它的衰减特性比双绞线大为改善，适合高频信号的传输。此外，抗电气噪音干扰能力较强，既可用作模拟传输又可用于数字传输，
8、是较为理想的传输介质。第2章 Internet的技术基础 3光纤光纤 光纤又称光纤波导，它是工作在光频的一种介质波导。它的工作原理是基于光在两介质交界面上的全反射现象。呈圆柱形的光纤把以光的形式出现的电磁能量约束在其表面以内，并引导光沿着轴线方向传播。光纤传输的主要特点是：速度高、带宽大(可达数千MHz)、衰减小(几个dB/km)、距离远、尺寸小、重量轻、抗干扰强、保密好。正是由于光纤的这些特点，使它的应用从传统的电信领域迅速地扩展到海底通信、图像传输和计算机通信等诸多领域，对双绞线和同轴电缆构成了强大挑战。光纤将逐渐取代双绞线与同轴线成为有线网络的通信介质。第2章 Internet的技术基础
9、 4微波通信微波通信 波的工作频率范围在300?MHz1000?GHz，微波通信的特点是：频带宽，传送的信息量大；增益高，发射功率大，而且方向性强；抗干扰能力强，工作稳定可靠；灵活方便。微波通信的传输方式有三种：视距微波中继通信、卫星通信和散射通信。微波既可以传送模拟信号，又可以传送数字信号，前者叫做模拟微波，后者叫做数字微波。在数字微波通信系统中，微波中继通信线路由若干相隔50km左右的微波站构成。微波站可分为中继站和终端站两类。中继站只起信号的放大转发作用。第2章 Internet的技术基础2.1.4 传输技术传输技术 1传输方式传输方式 通信设备之间的数据传输有并行传送和串行传送两种方式
10、。并行传输方式是指多位数据同时从一个设备传送到另一个设备的传送方式。在计算机通信中，并行传输传送的位数有8位、16位、32位等。并行传输的优点是：传输的速度快，可同时传送多位数据；数据不必经过解释处理就可以被接收设备直接使用。缺点是不适于远距离传输，因为每位数据都需要一根传输线，费用高且维护困难。并行方式一般用于计算机系统内部各部件之间和短距离通信的数据传送。第2章 Internet的技术基础 串行传输方式是指数据传送时一位接一位地顺序传送的方式。与并行方式相比较，串行方式数据传送的速率低，但适宜于远距离通信。计算机与远程终端的通信以及其他远距离通信都使用串行方式。串行传输又有单工、半双工和全
11、双工数据传送三种方法。单工传送又称单向数据总线传送，它只允许数据向一个方向流动。半双工传送又称双向数据总线传送，它允许数据在两个方向上传输，但某一时间内只允许数据向一个方向流动。全双工数据通信允许数据同时在两个方向上流动。第2章 Internet的技术基础2同步技术同步技术 1)异步传送 异步传送的特点是字符之间的时间间隔不固定，字符中每个数据位的时间间隔是固定的。传送数据时，在每个字符代码前增加一个起始位，接着按规定的速率传送字符的代码位，字符代码位之后是奇偶校验位及一个或多个停止位。字符的起始位用逻辑“0”表示，它标志字符传送的开始，故又称为传号。停止位用逻辑“1”表示，它标志传送数据前传
12、送数据线的状态，故又叫空号。由于异步传送是用起、止标志来识别字符的，故又称为起止传送方式。第2章 Internet的技术基础 2)同步传送 同步传送的特点是各字符的时间间隔相等，不需要为每个字符增加起始位和停止位，只在每组字符(例如数据块、报文等)前设置同步字符。图2-2为同步传送示意图。图中在每个数据块前面设置了两个或三个同步字符SYN，接收端首先寻找同步字符SYN，如果发现两个或两个以上的同步字符，就开始接收字符数据，然后再查出同步字符。如查到同步字符，则表示当前一个数据结束，后一个数据块即将开始。图 2-2 第2章 Internet的技术基础 3多路复用多路复用 多路复用是指在数据传输系
13、统中使两个或两个以上的数据源共用同一个传输介质，每个数据源都好像有自己的信道一样。无论有线信道还是无线信道都可以采用多路复用技术。多路复用技术在多点通信线路、远程大容量同轴电缆通信、远程大容量光缆通信、地面微波通信以及卫星通信等方面都有广泛应用。在多路复用系统的输入端和输出端分别有多路复用器和多路译码器。多路复用器把从若干个输入口输入的信号合并起来，送到一条大容量的数据通信链路上传送。多路译码器则把接收到的复用数据流按照通道号分离出来，然后把各路信号分别通过各个输出口输出。第2章 Internet的技术基础 随着通信技术的发展，多路复用技术的出现是必然的。首先，现代通信传输系统提供的带宽越来越
14、大，而实际传输的信号带宽则小得多，若不采用多路复用技术，势必造成资源的浪费。其次，现代通信已从单纯的数据信号传输扩展到文字、声音、图像等多种不同性质信号的混合传输，这必须采用复用技术才能实现。多路复用技术可分为频分多路复用和时分多路复用两大类。第2章 Internet的技术基础 1)频分多路复用(FCM)频分多路复用把传输频率分成若干个较窄的频带，每个窄带是一个子通道，作为独立的传输信道使用。它是利用频率变换或调制的方法把各路输入信号分别搬移到频谱的不同位置上，使各路信号的载波频谱不相重叠，互不干扰，从而充分利用信道提供的传输频带。各路输入信号的频带可以相同也可以不同，但它们的载波频率互不相同
15、，每个已调信号的频谱均集中在载波频率附近并有一定带宽，各载波频率之间应有足够的距离，以便各子信道之间能够留出保护间隔，以保证各路信号互不干扰地在共用信道中传输。显然，信道的频带越宽，可容纳的信号数目就越多。第2章 Internet的技术基础 频分多路复用既可传送模拟信号，也可传送数字信号。但目前通过有线信道传输的合成信号一般都是模拟信号，因此，当信号源为数字信号时，需要把它转换成模拟信号，或者形成振幅键控信号。目前频分多路复用多用于大容量的有线通信、电缆电视、微波通信和卫星通信等领域。第2章 Internet的技术基础 2)时分多路复用(TDM)时分多路复用是按照一定的次序轮流地给各个信号源分
16、配一段使用公共信道的时间。当传输某一信号源的信号时，其他信号源暂被切断，通过轮流占用信道的方法保证各路信号互不干扰地在同一个信道中传输。时分多路复用的基本原理是采样传输。把两个相邻样点间的时区划分为若干时隙，轮流地传输各个信号。从实现方法上看，有同步时分多路复用和异步时分多路复用。第2章 Internet的技术基础 同步时分多路复用系统发送端的扫描采样器以一定的采样速度轮流扫描各个需要发送的信号，把取得的信号样点值送上时分信道传输。接收端的扫描分配器同步工作，即它以同样的速率轮流地把接收到的样点值分配给相应的信号线路。第2章 Internet的技术基础 异步时分多路复用又称统计时分多路复用，它
17、是通过动态分配时隙来进行多路数据传输的一种多路复用方式，它不需要同步线路。在异步时分多路复用的每一条数据输入线路的输入输出端都有缓冲器。异步时分多路复用缓冲器对输入缓冲器进行扫描并收集数据直至填满数据帧，才把该数据帧送上信道传输。接收端的异步时分多路复用器接收数据帧，并把数据帧时隙分配给适当的输出缓冲器，再把数据正确地送给相应的终端，这就使得异步时分多路复用不会有时隙的浪费。因此，如果同步复用器与异步复用器都有使用相同数据速率的线路，后者可支持更多的设备通信。第2章 Internet的技术基础2.1.5 交换技术交换技术 1电路交换电路交换 电路交换是人们最熟悉的交换方式，它在电话通信中一直被
18、广泛应用着。电路交换由呼叫、建立链路链接、拆除链接三个阶段组成。具体过程为：主叫终端发出发送信号请示，交换机回送应答信号后，主叫终端开始拨被叫号码，交换机完成电路接续，使通信链路建立了链接，主被叫终端设备开始通信。在通信过程中交换网为两个通信终端设备提供一条固定通信链路。不管是否有信号传输，链路一直被占用，直至通信完毕拆除链接为止。这种交换方式的特点是传输时延小，但接续时间长，线路利用率低，因为，只要两通信终端设备之间任何一段电路无空闲链路，就不能建立。它适用于连续的大批量数据传输。第2章 Internet的技术基础 2报文交换报文交换 报文交换与电路交换不同，它采取的是“存储和转发”方式，不
19、占用一条专用的物理线路。数据以报文的方式发出，报文中除包括用户要传送的信息外，还有源地址和目的地址信息。报文从源终端设备发出后，要经过一系列的中间交换节点才能到达目的地。各中间交换节点收到报文后，先暂时存储起来，然后分析目的地址，选择路由并排队等候，待电路空闲时才将它送到下一个节点，并最终送达目的地。第2章 Internet的技术基础 报文交换系统由计算机处理系统、路由通信线路、输入/输出(I/O)设备、主存储器和后备存储器组成。主要软件包括收信程序、处理程序和发信程序，其中处理程序具有地址分析、路由选择等功能。报文交换又称信息交换、电文交换或存储转发交换。由于它不需要像电路交换那样占用一条专
20、用线路，故线路的利用率高。由于各交换节点需要暂时存储收到的报文，故交换机需要有大容量的外存设备。由于报文在各交换节点内有一定的排队等候时间，故传输时延较大。时延的大小取决于报文经过的路由、中间节点的数目以及在各中间节点处理等候的时间。第2章 Internet的技术基础 3分组交换分组交换 分组交换也属于存储转发交换方式，但它不是以报文为单位，而是以更短的报文分组为单位进行传输交换的。它的简单过程是：网络软件把要发送的报文分成若干个数据片，即报文分组，每个分组中的数据长度不一定相同，但都必须小于规定的最大长度。为了标识通信的两网络终端设备，每个分组的头部都包括控制信息和地址信息，用来标明发送该分
21、组设备的地址(源地址)和该分组到达的终端设备地址(目的地址)，以及属于哪一个报文的第几分组。如果网络中仅有一台终端设备发送分组，它可连续地发送。如果有多台设备同时发送分组，则它们平等地分享网络，轮流发送分组。第2章 Internet的技术基础 当一台发送设备的分组就绪后，它的硬件接口设备开始等待，轮到其发送时，就把分组发送出去。每个分组独立地在网内传送，同一个报文的各个分组可能经不同的路由到达终点，到达后分组顺序可能是被打乱了的。接收设备要把收到的分组重新组装成原来的数据。综上所述，分组交换的要点是：第一，由发送方把要发送的报文分解成报文分组；第二，发送时多台设备共享线路，轮流地发送分组；第三
22、，各分组可能经不同路由独立地在网内传送；第四，接收设备将分组重新组装。分组交换兼有电路交换和报文交换二者的优点，是目前数据交换中应用最广的一种交换方式。第2章 Internet的技术基础2.2 计算机网络技术计算机网络技术 1计算机网络的分类计算机网络的分类 1)按网络的连接范围分类 按网络的连接范围可将网络分为三类：局域网、城域网和广域网。(1)局域网(LAN)。局域网是指在比较小的范围内组成的计算机网络。这种网络通常安装在一座建筑物内，采用的通信线路一般为双绞线或同轴电缆。第2章 Internet的技术基础 (2)城域网(MAN)。城域网的范围比局域网大，通常可覆盖一个城市。城域网通常采用
23、光纤或微波作为网络的主干通道。(3)广域网(WAN)。比城域网大的网络都可以称为广域网。广域网可以将相处遥远的各个城域网连接在一起，也可以把世界各地的局域网连接在一起。第2章 Internet的技术基础 2)按物理连接方式分类 (1)总线拓扑结构。总线拓扑结构是一种共享通路的物理结构。在这种结构中总线应该具有信息的双向传输功能。这种结构普遍用于局域网的连接，总线一般采用同轴电缆。(2)星形拓扑结构。星形拓扑结构是一种以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的辐射式互连结构。这种结构适用于局域网，近年来连接的局域网大都采用这种连接方式。这种连接方式以双绞线电缆作连接线路。第2章 Internet
24、的技术基础 (3)环形拓扑结构。环形拓扑结构是将网络结点连接成闭合的环路结构。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备，每一台设备都配有一个收发器，信息在每台设备上的延时时间是固定的。这种结构特别有利于实时控制的局域网系统。(4)网状拓扑结构。网状拓扑结构是指网上任意两个结点之间都有一条直接的通路和数条间接通路。这种结构适用于互联网络中主站点的连接。其连接线路多采用光纤电缆。第2章 Internet的技术基础 (5)蜂窝状拓扑结构。蜂窝状拓扑结构是以无线电媒介为传输通道的网络结构。这种结构适用于大面积的移动性结点的连接。(6)层次结构(树形结构)。层次结构是联网的各个计算机按树形或塔形组成，树
25、的每个节点都为计算机。一般来说，越靠近树根的节点，其处理能力越强。层次结构如果只有两层，就变成为星形。第2章 Internet的技术基础 3)按服务方式分类 按网络系统的服务方式可分为两类，即集中式系统和分布式系统。(1)集中式系统。集中式系统是指由一台计算机管理所有网络用户，并向每个用户提供服务，这种系统多用于局域网。(2)分布式系统。分布式系统是指由多台计算机共同提供服务。每台计算机既可以向别人提供服务也可以接受别人的服务，如Internet网的服务器系统。第2章 Internet的技术基础 4)按逻辑连接方式分类 一个计算机网络建成后，网上的每个终端设备都想最大限度地占用信道，掌握传输控
26、制权，网络系统对于这种权力的分配规则称为计算机网络的逻辑拓扑结构。下面介绍三种逻辑拓扑结构，它们仅适用于局域网。(1)竞争方式。竞争方式的系统是通过竞争协议发送数据的。各个站点在发送数据前，首先对信道进行侦听，如果侦听到信道忙，就抑制发送，稍后再重发；如果侦听到信道空闲，就将数据发送出去。这种发送方式没有顺序，谁需要发送都可以发送，谁首先侦听到信道空闲，谁就能掌握信道的控制权。第2章 Internet的技术基础 (2)令牌传递方式。令牌是一个小的数据帧。它顺序地从一台设备传到另一台设备，谁持有令牌谁就掌握了信道的控制权。这是一种平均分配的方式，无论该结点是否需要发送数据，都会在相应的时间里得到
27、令牌，并按时将令牌传递给下一个节点。(3)轮询。轮询方式与令牌方式相似，不同的是，轮询方式指定一台计算机作为信道访问的管理者，这台计算机通常称为主设备。该设备按事先定好的顺序询问每一个结点是否需要发送数据，并接收发来的数据，轮询协议限制每一个设备在一次轮询时的数据发送量。第2章 Internet的技术基础 2计算机网络系统的组成 计算机网络系统是一个集计算机硬件设备、通信设施、软件系统及数据处理能力为一体的，能够实现资源共享的现代化综合服务系统。计算机网络系统的组成可分为三个部分：硬件系统、软件系统及网络信息。1)硬件系统 硬件系统是计算机网络的基础，由计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成
28、，其中设备的组合形式决定了计算机网络的类型。下面介绍几种常用的硬件设备。第2章 Internet的技术基础 (1)服务器。服务器是一台速度快、存储量大的计算机。它是网络资源的提供者。在局域网中，服务器对工作站进行管理并提供服务，是局域网系统的核心；在互联网中，服务器之间互通信息，相互提供服务，每台服务器的地位是同等的。服务器需要专门的技术人员对其进行管理和维护，以保证整个网络的正常运行。第2章 Internet的技术基础 (2)工作站。工作站是一台台各种型号的计算机。它是用户向服务器申请服务的终端设备，用户可以在工作站上处理日常工作，并随时向服务器索取各种信息及数据，请求服务器提供各种服务(如
29、传输文件、打印文件等)。(3)网卡。网卡是安装在计算机主板上的电路板插卡。一般情况下，无论是服务器还是工作站都应安装网卡。网卡的作用是将计算机与通信设施相连接，将计算机的数字信号转换成通信线路能够传送的电子信号或电磁信号。第2章 Internet的技术基础 (4)调制解调器。调制解调器是一种信号转换装置。它可以把计算机的数字信号“调制”成通信线路的模拟信号，再将通信线路的模拟信号“解调”回计算机的数字信号。调制解调器的作用是将计算机与公用电话线相连接，使得现有网络系统以外的计算机用户能够通过拨号的方式利用公用电话网访问计算机网络系统，这些计算机用户被称为计算机网络的增值用户。增值用户的计算机上
30、可以不装网卡，但必须配备一个调制解调器。第2章 Internet的技术基础 (5)集线器。集线器是局域网中使用的连接设备。它具有多个端口，可连接多台计算机。在局域网中常以集线器为中心，将所有分散的工作站与服务器连接在一起，形成星形拓扑结构的局域网系统。第2章 Internet的技术基础 (6)路由器。路由器是互联网中使用的连接设备。它可以将两个网络连接在一起，组成更大的网络。被连接的网络可以是局域网也可以是互联网，连接后的网络都可以称为互联网。在互联网中，两台计算机之间传送数据的通路会有很多条，数据包(或分组)从一台计算机出发，中途要经过多个站点才能到达另一台计算机。这些中间站点通常是由路由器
31、组成的。路由器的作用就是为数据包(或分组)选择一条合适的传送路径。第2章 Internet的技术基础 路由器是一种由程序控制的硬件设备，其主要功能是路由寻找和路由选择。路由寻找是在路由器中建立一张路由表，其中包括网络地址、数据发送的下一个结点地址及到达终点所需要的步数等，这张路由表是动态的，随着网络状况的改变随时更换新的路由表；路由选择是动态的，也可以是静态的。如果是动态的，则路径上的每一个结点都可以为数据包重新分配路由方式；如果是静态的，则表示让数据包沿着一个确定的路由传送，不允许中间站点对其再进行路由选择。第2章 Internet的技术基础 2)软件系统 (1)网络系统软件。网络系统软件包
32、括网络操作系统，网络协议及网关等。网络操作系统是指能够控制和管理网络资源的软件。网络操作系统安装在服务器上。常用的网络操作系统有：Linux、Windows NT、Windows2000、Netware、UNIX等。第2章 Internet的技术基础 网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的软件。网络协议一般是由网络系统决定的，网络系统不同，网络协议也就不同。如Netware系统的协议是IPX/SPX，Windows NT、Windows2000系统则支持TCP/IP等多种协议。网关是网络协议的转换软件。当两个局域网互联后，可能会由于网络协议不同而不能通信，网关的作用就是为双方翻译和解释
33、网络协议，使它们能够互通信息。第2章 Internet的技术基础 (2)网络应用软件。网络应用软件是指能够为网络用户提供各种服务的软件，如浏览器IE、传输软件CuteFTP、远程登录软件、收发电子邮件Outlook等等。第2章 Internet的技术基础 3)网络信息 在计算机网络上存储、传送的信息称为网络信息。网络信息是计算机网络中最重要的资源。它存在于服务器上，由网络系统软件对其进行管理和维护。服务器与服务器之间、网络与网络之间通过一定的网络协议传送信息。网络用户通过网络应用软件获取网络信息。网络信息主要来源于各网站的工作者，他们通过各种输入设备将大量的资料、数据、图书等各类信息录入计算机
34、网络，每天都有许多人在为网络信息的补充、更新、修复做着大量的工作。第2章 Internet的技术基础2.2.2 计算机网络协议及模型计算机网络协议及模型 1.计算机网络协议及模型的概念计算机网络协议及模型的概念 在计算机网络中，任意两结点间的通信规则称为网络协议，也叫网络通信协议。网络协议是计算机之间用来交换信息所使用的一种公用语言的规范和约定，其中包括发送信息的精确格式和意义，在什么情况下发送特定的信息，接收到信息如何响应等。Internet的通信协议包含了100多个关联的协议，最核心、最基本的协议是TCP/IP协议(Transmission Control Protocol/Interne
35、t Protocol，传输控制协议/互联网络协议)。第2章 Internet的技术基础 IP协议详细地定义了计算机通信应该遵循的规则和具体细节，包括分组数据包的组成，路由器如何将一个分组传递到目的地等，也就是说，定义了计算机发送的信息格式和含义，在什么情况下应发送规定的特殊信息，以及接受方的计算机应做出哪些应答等等。Internet上的计算机安装了IP协议就可以实现相互之间的通信，但是只有IP协议还不行，因为它只是可以保证通信的实现，却没能保证数据的可靠传输。TCP协议就是解决在互联网中通信的可靠性问题的软件。第2章 Internet的技术基础 TCP协议利用重发技术和拥塞控制机制，向应用程序
36、提供可靠的通信连接，使它能够自动适应网上的各种变化，具体为：恢复数据包的顺序，不同的数据包可以沿不同的路径到达目的地，因此到达目的地的数据包可能与原发送顺序不同，TCP协议可以调整接收到的数据包，恢复本来的顺序；丢弃重发的数据包，网络硬件的故障有时会导致把重复的数据包送到目的地，TCP通过自动检测，只接收最先到达的一个；恢复丢失的数据包，路由器可能因数据包过多超载，造成数据包丢失，TCP协议是通过时钟和确认机制来解决丢失的问题，数据包到达目的地后，接收端上的TCP就向原计算机送回一个确认，发送方在发送数据时，启动一个使用计算机内部时钟的计时器开始计时，如果接收方的确认在规定的时间内没有到达，T
37、CP就认为数据包丢失而重发一次，TCP可以根据网络的传输距离和繁忙程度自动计算延迟时间。这样，TCP协议保证了数据信息的可靠传送。第2章 Internet的技术基础图2-3 TCP/IP协议的层次结构第2章 Internet的技术基础 TCP/IP协议实际上是一个协议包，它含有100多个相互关联的协议。为了说明这个问题，下面列出TCP/IP各层中主要的协议。应用层：DNS、DSP、SMTP、FTP、Telnet、Gopher、http、WAIS 传输层：TCP、UDP、DVP 网络层：IP、ICMP、RARP、UUCP 接口层：Ethernet、Arpanet、PDN第2章 Internet的
38、技术基础 上述的应用层协议中，DNS(Domain Name Service)和DSP(Domain Service Protocol)分别是域名服务和域名服务协议，通过这两个协议可实现域名(IP地址的文字表现形式)的应用。SMTP(Simple Mail Transfer Protocol)、FTP(File Transfer Protocol)和Telnet(Remote login)分别是简单邮政传输协议、文件传输协议和远程登录协议，通过它们可实现Internet的三个基本功能：电子邮局、文件传输和远程登录。Gopher、http、WAIS等是 Internet浏览查询的基本协议，同时也
39、是实现这些通信协议的应用软件。第2章 Internet的技术基础 2TCP/IP协议模型各层的功能协议模型各层的功能 (1)物理层。物理层的主要作用是提供与通信媒介的物理连接，即物理拓扑结构。必须对这些看得到的设备的电气特性做一个规范，使这些设备都能够互相连接并兼容使用。(2)接口层。接口层是TCP/IP协议模型的第二层。数据在该层的表示单位是帧。帧是由位组成的。一帧表示一个数据块，其中包括一定数量的数据和一些控制信息。接口层具有连接控制、顺序控制、流量控制、差错控制及物理寻址等功能，定义了将数据组成正确帧的规程和在网络中传输帧的规程。第2章 Internet的技术基础 (3)网络层。网络层是
40、TCP/IP协议模型的第三层，数据在网络层的单位是包或分组。网络层定义了互联网中传输的信息包格式，以及从一台计算机通过一个或多个路由器到达最终目的地的信息包转发机制。第2章 Internet的技术基础 (4)传输层。数据在传输层的单位是报文或段，一个报文可以分为多个数据包。该层为两个用户进程之间建立、管理和拆除可靠而有效的链接。(5)应用层。应用层为用户提供一个工作环境，支持用户软件运行的网络服务技术，定义应用程序使用互联网的规程。第2章 Internet的技术基础2.2.3 Internet 的客户机的客户机/服务器系统服务器系统 Internet采用客户机/服务器系统，这是分布式网络普遍采
41、用的技术。它可以提供端到端的连接，即允许网络上的任意两台计算机之间进行通信。在这种网络环境中，应用程序分成服务程序和客户程序两部分。服务程序是提供服务的程序，一般在较大型计算机上运行。提供服务的计算机一经启动就自动运行服务程序，而且应保持连续运行，以便时刻准备接收到来的访问请求。客户程序是访问服务器的程序，用户需要访问服务器时启动客户程序，并把要建立连接的服务程序及要完成的操作告诉客户程序。客户程序与相应的服务程序建立连接后，把有关请示传输给服务程序，服务程序根据客户的要求提供相应的服务。第2章 Internet的技术基础 在客户机/服务器系统中，客户机和服务器是相对的。如果某台计算机既安装了
42、客户程序又安装了服务程序，那么它可以访问其他计算机，也可以被访问。当它访问其他计算机时，它是客户机，运行客户程序，而它被访问时，则是服务器，运行服务程序。客户程序与服务程序的连接方式是链式连接。也就是说，客户程序与某台计算机的服务程序建立连接后，可以根据需要自动地转移到另一台计算机上去，而且这种转移可以连续进行下去，这也就是人们常说的漫游Internet。第2章 Internet的技术基础 客户机/服务器系统之所以成为分布式网络普遍采用的技术，是由于它具有下述特点：(1)实现不同系统的有效通信。把应用程序分成客户程序和服务程序，可以使它们之间的通信过程标准化。因此，在不同硬、软件环境中的应用程
43、序和服务程序，只要是按照相同的通信协议设计的，均可以有效通信。第2章 Internet的技术基础 (2)降低了硬件配置的要求。在客户机/服务器系统中，客户程序可以访问各种不同种类主机，实现了数据资源的分散存储和集中使用。数据的分散存储势必降低对计算机硬件配置的要求，使得各种规模的计算机都可以作为主机使用。(3)实现信息资源的整体化。客户程序与服务程序的链式连接方式，可以使Internet的应用系统把网上的资源相互连接起来，形成一个信息资源整体。第2章 Internet的技术基础2.2.4 万维网万维网(WWW)1什么是什么是WWW WWW是World Wide Web的缩写，也可以简称为 We
44、b、3W、W3等，中文译名为“万维网”，是Internet的多媒体信息查询工具。WWW使用超文本(Hypertext)方式组织、查找和表示信息，实现一个站点到另一个站点的连接。WWW具有友好的用户查询接口，是目前广为流行的最受欢迎的、最先进的信息服务工具。第2章 Internet的技术基础 超文本文件是用超文本标记语言(HTML)格式写成，这种语言是欧洲粒子物理实验室CERN(the European Laboratory for Particle Physics)提出的WWW描述性语言。WWW文本不仅含有文本和图像，还含有作为超级链接的词、词组、句子、图像、图标。这些超级链接通过颜色和字体的
45、改变与普通文本区别开来，含有指向其他Internet信息的URL地址。将鼠标移到超级链接上，左单击，Web就根据超级链接所指向的URL地址跳到不同站点、不同文件。WWW实现了文本与声音、图像的同时传输，大大扩展了Internet的传输信息范围。现在，Web服务器成为Internet上最大的计算机群，Web文档之多、链接的网络之广，令人难以想象。第2章 Internet的技术基础 WWW将不同的信息系统统一在一个Web网中，这样人们就可以充分利用现有的网络资源，而不需要运行不同软件。它是建立在链接基础上，不仅实现了与其他文件的链接和同一文件标记的链接，也实现了与其他资源的链接。WWW采用的是客户
46、机/服务器结构，其作用是整理和储存各种WWW资源，并响应客户软件的请求，把客户所需的资源传送到客户所用的Windows、Linux和UNIX等平台上。第2章 Internet的技术基础 2WWW的工作原理的工作原理 WWW由三部分组成：客户机(Client)、服务器(Server)和HTTP协议，以客户机/服务器方式工作。客户机向服务器发送一个请求，并从服务器上得到一个响应。服务器负责管理信息和对来自客户机的请求作出回答。客户机与服务器使用HTTP协议传送文本信息。服务器的基本信息单位是网页，由HTML(超文本标记语言)写成，具体地说，是HTML对Web页的内容、格式机Web页的超级链接进行描
47、述。客户机请求采用URL形式，Web页有许多超级链接，每个超级链接指向含有其他文件的URL地址信息。当用户选择一个请求，要求相应的文件时，服务器对此作出响应，将超文本文件传送过来，这样用户就可以不知道地址而找到感兴趣的资源信息。第2章 Internet的技术基础 用户用来查看HTML超文本文件的客户机软件称为WWW浏览软件或WWW浏览器。浏览器的作用就在于读取Web站点上的HTML文档，再根据此类文档中的描述组织并显示相应的Web页面。浏览器使用户对超文本文件的链有清楚的认识，链与其他文本有颜色或字体上的差异。对于由图像制作的链，鼠标移动到图像上面时会变成手掌状，浏览器提供了从一个文件跳转到另
48、一个文件的方法，WWW浏览器和WWW服务器的交互作用完成了信息查询。第2章 Internet的技术基础2.2.5 Internet 的地址的地址 1IP地址地址 在使用TCP/IP协议进行通信时，每台主机(包括服务器、路由器、工作站等)都必须有一个IP地址，以标明该主机在网络上的位置。因此，它必须是全网唯一且格式统一的。IP地址是数字型的，它由两部分组成，前面的部分为网络标识，后面的部分是主机标识。目前使用的IP协议版本(IPv4)规定IP地址的长度为32位。每个IP地址由4个8位二进制数组成，每个8位数之间由圆点隔开。由于二进制数不易记忆，通常用四组三位的十进制数表示，中间用圆点隔开，每组十
49、进制数的取值范围在0225之间，这种表示方法被称作间断十进制计数。下面介绍在网络建立、管理时遇到的编码规则、各类地址的区分、子网和子网掩码等问题。第2章 Internet的技术基础 1)编码规则 (1)网络标识和主机标识：网络标识、主机标识部分必须是唯一的。网络标识部分的第一个字节组不能为127、255、0。127保留给内部诊断回调函数使用，如发送信息给127.0.0.1，此信息将回传给自己；255作为广播地址使用；0表示本地宿主机，不能传送。主机标识部分的各个二进制不能全为1或全为0。全为1时用作广播地址；全为0它表示为“只有这个网络”。第2章 Internet的技术基础 (2)Intern
50、et委员会规定IP地址分级为A、B、C、D、E五类，它们分别用于不同类型的网络。A类地址：A类地址的最高端二进制位为0，第一个字节组表示网络标识，后三个字节组表示主机标识，它允许有126个网络，每个网络大约有1677万台主机。编址范围：1.0.0.1126.255.255.255。主要用于拥有大量主机的网络，它的特点是网络数量少，而拥有的主机数量多。第2章 Internet的技术基础 B类地址：B类地址的最高端前两个二进制位为10，前两个字节为网络标识，后两个字节组为主机标识。它允许有16?384个网络，每个网络大约有66?500台主机。编码范围：128.0.0.1191.255.255.25