计算机网络定义
在网络协议的控制之下
通过通信设备和线路，连接地理位置不同且功能独立的多个计算机系统
早期的网络为一台主机与多台终端的连接。
通过网络操作系统等网络软件，实现：
资源共享
信息交换
协同工作
计算机网络的功能与应用
计算机网络的功能
资源共享
硬件资源共享
软件资源共享
数据共享
数据通讯
提供网络环境
实现数据传送
分布式处理
支持协同工作等
提高系统的可靠性
数据备份
系统镜像
计算机网络的应用
工业控制、过程控制
信息查询
网上购物
远程教学、远程医疗
电子商务（EC）
电子政务（e-government）
电视会议、视频点播（VOD）
管理信息与办公自动化
数字图书馆
辅助工具
决策支持系统(DSS)
辅助设计(CAD)
辅助制造(CAM)
辅助教学(CAI)
 等等
计算机网络的发展
网络发展的三个阶段
面向终端的远程联机系统
计算机--计算机网络
开放式标准化的网络
网络发展的前景
任何人（Whoever）
在任何地方（Wherever）
任何时间（Whenever）
采取任何方式（Whatever）
与任何人（Whomever）进行通信
三网合一的趋势
电信综合网
计算机网
有线电视网
计算机网络的发展（续）
蓝牙技术的全面应用
是一种无线数据与语言通信的开放性标准
以低成本的近距离无线连接为基础（30米之内）
使各种电子设备互不相关却紧密相联
例如：
移动电话、便携式电脑、PDA、打印机、传真机、数码相机、扫描仪、电视机、电冰箱等实现无线连接。
网络服务
是指一些在网上运行的、面向服务的、基于分布式程序的软件模块。
采用HTTP、XML等互联网通用标准
 HTML：控制数据的显示（超文本标记语言）。
 XML：  定义数据结构和数据类型，是对 HTML 的补充。
电子商务、电子政务、电子化公司业务流程等领域有广泛的应用
网络应用的特点
通信终端手持化
个人通信全球化
计算机网络的分类
根据地理范围分类
局域网（LAN）：
几十米~数千米
传输速率一般为：10Mb/s 和 100Mb/s ，高速以太网可达1000Mb/s
城域网（MAN）
几公里~几十公里
广域网（WAN）
可覆盖一个国家，甚至于全球（如：因特网）

按传输信道分类
基带（窄带 ，传输一路信号）网和宽带网（可同时传输多路信号 ）
模拟网和数字网
计算机网络的分类（续）
根据网络的拓扑结构分类
总线型网络
星型网络
环型网络
树型网络
网状型网络
另外：混合型、无线网络的蜂窝型
根据网络的性质/所有权分类
公用网：
如基于电信系统的公用网络
专用网：
如用于军事的军用网络
证券，期货的行情广播及实时交易
银行ATM自动取款机系统等

计算机网络的构成
网络硬件
主体设备（服务器、工作站/客户机）
连接设备（接口部件）
传输介质
根据物理传输介质分类
双绞线
同轴电缆
光纤
无线
网络软件
网络操作系统
应用软件
规程
涉及网络中的各种协议
网络信息资源
网络连接设备
网络适配器/网卡（ NIC ）
RJ-45接口（通过双绞线连接）
BNC接口（通过同轴电缆连接）
中继器（repeater ）
整形放大信号，延长传输距离如：
双绞线超出100米时
细同轴电缆超出180米时
粗同轴电缆超出500米时
集线器（HUB ）
连接计算机等网络终端设备
共享式带宽（无软件），称：集线器
允许并行通讯（有软件支持） 称：交换机
网络接口卡的基本功能
通信服务
数据转换
数据缓存
网桥/桥接器（ bridge ）
用于连接同一类型的网络
路由器（ router ）
用于局域网和广域网连接
用于不同类型网络的连接
是构成基于TCP/IP因特网的主体网络设备
网关（gateway）
用于不同通信协议网络的连接
调制解调器(modem)
通过公用电话网、有线电视网等，连接计算机上网的设备。如：
拨号上网
ISDN（一线通）modem
ADSL modem
Cable modem
FTTB+LAN
局域网
局域网连接的设备包括：
服务器（是网络控制的核心）
微型计算机/工作站/终端
各种外围设备
局域网传输方式：
基带（数字）传输，即将数据转换为数字信号，使用固定的频率在信道上传输。
而频带（模拟）传输，即将信号以正弦波形式传播的方式。　　如：电话、模拟电视信号等。
局域网的网络操作系统分类
局域网的网络操作系统按模式分类
非对等网
客户机/服务器模式，在网络中设置了一台或多台高档计算机充当服务器，其他计算机被称为客户机。
对等网
各台计算机具有同等的地位，没有服务器与工作站之分，彼此之间可以共享资源和相互通信。
局域网的网络操作系统按应用领域分类
面向任务型的NOS
为某一种特殊网络应用要求设计的。
通用型的NOS
提供基本的网络服务功能，支持用户在各个领域应用的需求。
通用型的NOS一般又可以分为两类：
变形级系统
基础级系统
计算机网络的划分
计算机网络从逻辑功能上划分，由两个子网组成
资源子网
包括：
加入网络的所有计算机系统/终端
各种软件资源
主要功能：
负责数据处理
提供用户访问
通信子网
包括：
网络节点                   （通信处理机/控制器）
通信链路
提供网络的通信功能
OSI ——因特网七层参考模型
OSI 模型中各层的主要功能
物理层（最底层）
实现相邻点的比特（bit）流传输
涉及：机械、电气、光学的功能
数据链路层
在物理层的基础上，提供通信
数据以“祯”为单位进行传输
负责流量控制、差错控制
网络层
实现数据分组（数据包）从源端传输到目的地端。
关键任务
路由选择
拥塞控制
网络互连
传输层(是层次结构的核心)
提供端对端(end to end)可靠、透明的数据传输 。
建立、维护和拆除传输层连接。
会话层
不同机器之间提供会话进程的通信。
建立、管理和拆除会话层进程。
表示层
处理通信进程之间交换数据的表示方法，包括：
语法转换、数据格式转换
数据加密/解码
数据压缩/解压缩
应用层（最高层）
负责管理应用程序之间的通信
为用户提供最直接的服务，如：
电子邮件程序
文件传输FTP
WWW浏览器
多媒体传输
虚拟终端
事务处理等等
OSI参考模型的三级抽象和五种管理功能
OSI 参考模型的三级抽象
定义了开放系统（七层）的层次结构和各层所提供的服务
区分了三个容易混淆的概念：
服务：描述每一层的功能。
接口：定义某层所提供的服务如何被高层访问。
协议：每一层功能的实现方法。
OSI参考模型的管理体系结构，定义了五种管理功能
配置管理
监视网络和系统配置信息，以便跟踪和管理对不同的软、硬件单元进行的网络操作的结果。
故障管理：
自动地检测、记录网络故障并通知给用户，使网络有效地运行。
性能管理
衡量和呈现网络性能的各个方面，使用户可在一个可接受的水平上维护网络的性能。
记帐管理
衡量网络的利用率，使一个或一组网络用户可以更有规则地利用网络资源。
安全管理
按照本地的指导来控制对网络资源的访问，以保证网络不被侵害，并保证重要信息不被未授权的用户访问。
因特网的通信规则
TCP/IP协议：因特网的通信规则/标准（网上世界语）
TCP：传输控制协议，用于在应用程序之间的传送数据。
IP：网络互连协议，用于在主机之间的传送数据。
以及其它一些协议
邮件收发协议
发送协议：SMTP(simple mail transfer protocol)
接收协议：POP(post office protocol)
文件传输协议(file transfer protocol，即：ftp)
实现文件上下载的方式：
在DOS窗口中执行FTP命令
浏览器访问
FTP客户端软件访问（如：Cute FTP）
 OSI 与TCP/IP的对应关系
TCP/IP的分层模式
应用层  对应与  OSI中的第7，6，5层（应用层、表示层、会话层）
常用协议：
域名服务（DNS）
文件传输协议（FTP）
邮局收发协议（SMTP、POP）
远程登录协议（Telnet）
超文本文件传输协议（HTTP）
传输层  对应与 OSI中的第4层（传输层）
常用协议：
传输控制协议（ TCP ），属于连接协议（先连接，再对话）
用户数据报文协议（UDP），属于无连接协议（不检查是否到达）。
互联网（网际）层 对应与 OSI中的第3层（网络层）
常用协议：
网络互连/地址转换协议（IP ）
网络接口层 对应与 OSI中的第2，1层（数据链路层、物理层）
常用协议;
以太网Etherne协议（ CSMA/CD ）
令牌总线（Token-Bus）、令牌环（Token-Ring ）
光纤分布数据接口（ FDDI ） ，局域网技术中传输速率最高的一种
OSI 与TCP/IP的对应关系图
协议概述
协议
计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合
协议三要素
语义：“讲什么”，控制信息的内容，动作及相应。
语法：“如何讲”，数据与控制信息的格式，数据编码等。
时序：“应答关系”，事件先后顺序、速度匹配。
协议的分层结构
协议的分层结构
大多数网络的实现都按层次的方式来组织，每一层完成一定的功能，每一层又都建立在它的下层之上。

协议的分层结构（续）
第n层的实体在实现自身定义的功能时，只使用（n-1）层提供的服务。
n层向（n+1）层提供服务，此服务不仅包括n层本身的功能，也包括下层服务功能的总和。
最低层只提供服务，最高层是用户，中间各层既是下一层的用户，又是上一层服务的提供者。
仅在相邻层间有接口，下层所提供服务的细节对上层完全屏蔽。
N层中的活动元素称为n层实体。不同机器上同一层的实体叫做对等实体。
服务访问点（SAP），提供给上层使用的。

协议的分层结构（续2）
n+1层实体通过SAP把一个接口数据单元（IDU）传递给n层实体。
IDU包含：服务数据单元（SDU）和接口控制信息（ ICI ）。
n层实体把SDU分成几组，每组加上一个头之后作为一个独立的协议数据单元（PDU）送出。
即：
IDU：接口数据单元
SDU：服务数据单元
ICI：接口控制信息
SAP：服务访问点
PDU：协议数据单元

数据通信技术发展演变
电路方式
固定占用电路带宽资源的方式传送信息，例如专线DDN数据通信。
由于预先的固定资源分配，不管在这条电路上实际有无数据传输，电路一直被占用。
分组方式
将传送的信息划分为一定长度的数据包（分组），以分组为单位进行存储转发（分组交换网/X.25规范的网络）。

Internet的信息传递方式
Internet上的信息传递方式：
存储——转发
X.25规范
X.25规范
X.25规范对应了OSI模型中的第3，2，1层
X.25的第三层描述了分组的格式及分组交换的过程（网络层）
X.25的第二层定义了帧格式（数据链路层）
X.25的第一层定义了电气和物理端口特性（物理层）
X.25规范是分组交换网中最流行的终端用户和网络之间的接口标准
X.25规范是一个协议集。
包括： X.3，X.28，X.29，X.75，X.21等。
局域网体系结构
计算机网络的体系结构
一个功能完善的计算机网络需要制定一套复杂的协议集合
对于这种协议集合，最好的组织方式是层次结构模型。
按照局域网国际标准（IEEE802），局域网体系结构：
物理层
介质访问控制子层（MAC）
逻辑链路控制子层（LLC）
介质访问控制标准（协议）
CSMA/CD
用于总线型的以太网（Ethernet）：带有冲突检测的载波侦听多路访问方法（IEEE 802.3）。
令牌总线（Token-Bus） ：
网络上各个节点连接在一条总线上，令牌是一种控制网络访问的特殊帧，通过设置令牌来控制各节点对总线的访问（ IEEE 802.4 ） 。
令牌环（Token-Ring） ：
采用中继器将节点首尾相接形成环路，通过令牌传递方式控制各站点的发送权（ IEEE 802.5 ） 。    
 OSI与IEEE 802（局域网标准）的对应关系
网络软件
网络操作系统（ NOS ）
客户端/服务器(client/server)模式的NOS（非对等网）
Unix
Novell的Netware
Microsoft的Windows NT
Linux
IBM的OS/2
端对端（peer to pear）对等方式的NOS（对等网）
Microsoft的9x
Microsoft的 Windows for Workgroup
设备驱动程序

网络软件（续）
局域网协议软件
局域网流行的数据传输协议
NetBEUI协议（NetBIOS extend user interface）
IBM 开发 ， Microsoft 对其作了更新，是网络基本输入/输出系统扩展用户接口
IPX/SPX协议
Novell公司开发，在NetWare局域网上实现通信协议。
IPX协议：负责数据包在局域网中的传送，不提供纠错服务。
SPX协议：负责对传输的数据进行纠错处理。
网络管理软件
SNMP：简单网络管理协议，属于TCP/IP协议的一部分
管理网络设备，监视网络状态、修改网络设备配置、接收网络事件警告等。
ICMP：控制信息协议，属于IP协议的一部分
通常报告在处理数据报过程中的错误
CMIS/ CMIP （公共管理信息服务/协议），规定了OSI系统的网络管理标准。
CMIS支持管理进程和管理代理之间的通信要求
CMIP则是提供管理信息传输服务的应用层协议
IGMP：Internet组管理协议
提供Internet网际多点传送的功能，即将一个ip 包拷贝给多个host 。
浏览器等
网络连接设备的工作位置
网络连接设备工作位置
中继器、集线器：工作于物理层(最底层)
交换机、网桥： 工作于数据链路层（第二层）
路由器： 工作于网络层，选择数据传输时，走那一条通路。
网关： 工作于传输层，以实现两个不同协议的网络互连，
是最复杂的网络互连设备。
物理网络类型：
数字数据网络（digital data network ,DDN）
以太网等

防火墙
防火墙技术
在内部网络和外部网络之间设置屏障
阻止外界对内部资源的非法访问
可防止内部对外部的不安全访问。
防火墙技术分类
网络层防火墙：在路由器端，对数据包进行检查。
应用层防火墙：也称代理服务器，对应用程序的访问进行控制。
防火墙主要构件
包过滤路由器
应用层网关
电路层网关

因特网（Internet）的起源与发展
1969年,美国国防部的高级研究计划署（Advanced Research Project Agency，简称ARPA）开展异地计算机互联，形成了Internet的前身 – ARPAnet (阿帕网)
1977-1979年，ARPAnet推出了异种网信息传输协议---- TCP/IP协议
1986年，美国国家科学基金会NSF （National Science Foundation） ，采用TCP/IP协议将分布在美国各地的6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，替代ARPAnet成为Internet的主干网。
1989年改名为Internet向公众开放
1994年美国的Internet由商业机构全面接管
1994年4月，中国首次加入了Internet，全面铺开Interent建设。
1996年形成中国四大互联网络
CERNET中国教育科研网  
中国教育和科研计算机网网址为：www.edu.cn
CSTNET中国科技网       
中国科技网网址为：www.cstnet.net.cn   www.cnc.ac.cn
ChinaGBN中国金桥网 国家公用经济信息通信网
中国金桥信息网网址为：www.gb.com.cn
ChinaNet中国公用互联网 面向公众提供计算机国际联网服务
中国电信网址为：www.chinatelecom.com.cn
其它互联网络单位
另外还有：
中国联通互联网(UNINET ) www.chinaunicom.com.cn
中国网通公用互联网(CNCNET)   www.cnc.net. cn
中国移动互联网(CMNET) www.chinamobile.com
中国铁通互联网(CMNET) http://www.chinatietong.com
中国国际经济贸易互联网(CIETNET) www.ciet.net
中国长城互联网(CGWNET)  www.cgw.net.cn
中国卫星集团互联网(CSNET)  www.chinasat.com.cn

中国网民数量统计图
Internet的基本功能
一、电子邮件(E-mail)
二、文件传输(FTP)
三、远程登录
另外：
万维网信息浏览(WWW)
查询服务（Finger）
网络寻呼机 （如：MSN,QQ） :在线传送信息、交谈、收发文件和语音、视频等
新闻组(Usenet) :网络专题的公开讨论
电子公告板（BBS）：发布信息或提出看法
网络电话
网络娱乐：网上音乐、网上电影、网上游戏等。

域名结构
域名地址与IP地址的关系
两种访问网络计算机的方式
域名地址
IP地址
域名服务器（DNS）
负责将Internet上主机的域名转化为计算机能识别的IP地址
  如：www.shift.edu.cn                                210.35.74.2

域名地址与IP地址的顺序正好相反

IP地址概述
IP（Internet Protocol）地址，即用Internet协议表示的地址 。
格式：
32位二进制数，分成四段（每段八位）
段间圆点间隔
每段可用一小于256的十进制数（或两个十六进制数）表示。
IP地址包含两部分内容：一部分为网络地址，另一部分为主机地址
为适应不同网络规模的要求，IP地址主要分为A、B、C三类，此外还有D类(多址广播地址)，E类(实验性地址)
下一代IP协议（IPv6）
格式：
128位二进制数，分成八段（每段十六位）
段间冒号间隔
每段用四个十六进制数表示。
IP地址概述（续）
IP地址空间
 第一个字节      网络地址数            网络主机数               主机总数
A类网络                   0－127              128   2(8-1)      16777214   224-2        2147483392
B类网络               128－191          16384  2(16-2)            65534   216-2        1073709056
C类网络               192－223      2097152  2(24-3)                254   28-2            532676608
  总计                                          2113664                16843002                   3753869056
 
 A类: 0.0.0.0~127.255.255.255         第1段为网络地址，大型网络
 B类: 128.0.0.0~191.255.255.255      第1,2段为网络地址，中型网络
 C类: 192.0.0.0~223.255.255.255      第1,2,3段为网络地址，小型网络
 D类   224 ~ 239   D类作多点传送而保留的广播地址
 E类   240 ~ 254   E类是实验性地址
在A类地址中127.ｘ.ｙ.z保留给诊断之用，第一个字节全0表示本地网络地址。
每个字节（8位）中的全1不分配（即不能为255）， A类网络实际的数量为126
IP地址
局域网的子网掩码
子网掩码技术的作用
便于局域网管理
将一个网段划分为多个子网段
将子网进一步划分，缩小子网的地址空间。
便于迅速判断是否为局域网中同一子网内的通信。
子网掩码的设置规则
32位二进制地址
网络标识+本地主机号
网络标识，用二进制1表示
本地主机号，用二进制0表示
A、B、C三类地址的默认子网掩码为：
A类：子网掩码255.0.0.0
B类：子网掩码255. 255.0.0
C类：子网掩码255. 255. 255.0
子网掩码的设置方法：
在TCP/IP的属性中进行设置
因此，两台属于同一子网（局域网之内）的主机，其IP地址分别与它们的子网掩码相“与”的结果一定相同。
子网掩码的设置（举例）
如果网络A
网络A中的主机IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”
子网掩码为255.255.255.0
如果网络B
网络B中的主机IP地址范围为“192.168.2.1~192. 168.2.254”
子网掩码也为255.255.255.0
则：
网络A中的主机地址和子网掩码“与”的结果：192.168.1.0
网络B中的主机地址和子网掩码“与”的结果：192.168.2.0

255.255.255.0

网络标识  本地主机号被屏蔽

两种网络应用模式
浏览器与服务器（ B/S结构）
用户界面通过不断成熟的WWW浏览器技术，结合浏览器支持的多种Script语言(VBScript、JavaScript…)和ActiveX技术，实现了原来需要复杂专用软件才能实现的强大功能，并节约了开发成本。
Browser/Server建立在广域网的基础上。

客户机与服务器（C/S结构）
客户机发出对数据库或信息查询请求，主机中的服务器程序接受此请求并以特定格式回答，再由客户机程序识别后显示给用户。
Client/Server建立在局域网的基础上。
从应用角度看，C/S结构系统主要由客户机、服务器和连接件构成。
计算机接入Internet方式
通过电话拨号接入（窄带）
远程终端接入
串行线路因特网协议/点对点协议（SLIP/PPP）
通过ISDN（综合业务数字网）接入
专线接入
高速、稳定
拥有固定（静态）IP地址
一般可将整个局域网一起接入
使用代理服务器接入
宽带方式接入
ADSL（上传1Mbps；下载8Mbps）
FTTB+LAN（主要面向：新建小区和商务楼）
采用光纤到楼（FTTB）
到达用户端带宽可达10-100Mbps
Cable Modem
卫星接入（如：广东电信的“星网通”）
无线接入
数字网的基本技术
数字网的基本技术包括
数字传输
可以采用
脉码调制(PCM)
差分脉码调制(DPCM)
自适应差分脉调制(ADPCM)
增量调制(M)等多种方式
数字交换
数字交换系统由硬件和软件共同组成
硬件包括控制系统，话路系统，输入/输出系统等处理机系统。
软件包括操作系统，应用程序，用户数据及控制数据。
同步网技术
同步网向网内所有数字交换设备提供时钟同步控制信号，使它们的时钟频率保持相同的速度。
公共信令
公共信令利用一个公共信道传输多个其它信息的信令。
浏览万维网WWW
统一资源定位器（ URL ）
每一个网页都有一个独立的地址地址
万维网访问方式
通过浏览器
以http协议，访问超文本文件信息