计算机网络基础约4万字.docx
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计算机网络基础约4万字
计算机网络基础
知识目标：
●了解计算机网络的定义、特点、应用、拓扑结构以及网络的协议。
●掌握Internet的应用、IE浏览器的使用、文件的传输和电子邮件的使用。
技能目标：
●能够连接网络、启动IE浏览器、能设置主页。
●会利用IE浏览器进行网页的搜索、网页的保存、文件的上传与下载。
●熟练使用E-mail软件进行邮件的编写、发送接收和阅读。
6.1计算机网络基础知识
随着人类社会的不断进步、经济的快速发展和计算机的广泛应用，特别是家用计算机的日益普及，人们对信息的需求也越来越强烈。
而孤立的、单个的使用计算机功能有限，越来越不适应社会发展的需要，因此，要求大型计算机的硬件和软件资源以及它们所管理的信息资源能够被众多的微型计算机共享，以便充分利用这些资源。
正是这些原因，促使计算机向网络化发展，将分散的计算机连接成网，组成了计算机的网络。
从20世纪90年代开始，随着Internet的兴起和快速发展，计算机网络已经成为人们生活中不可缺少的一部分。
6.1.1计算机网络概述
1．计算机网络的定义
计算机网络是由利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，再配以相应的网络软件和网络协议，得以实现计算机资源共享和信息交换。
从计算机的定义我们可以从下面几个方面可以更好的理解计算机的网络：
（1）网络中的计算机具有独立的功能，它们在断开网络连接时，仍可单机使用。
（2）网络的目的是实现计算机硬件资源、软件资源及数据资源的共享，以克服单机的局限性。
（3）计算机网络靠通信设备和线路，反处于不同地理位置的计算机连接起来，以实现网络用户间的数据传输。
（4）在计算机网络中，网络软件和网络协议是必不可少的。
2．计算机网络的主要功能
计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，它不仅使计算机的作用范围超越了地理位置的限制，而且大大加强了计算机本身的信息处理能力。
它的功能如下：
（1）信息交换和通信
这是计算机网络最基本的功能，计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。
例如用户可以在网上传送电子邮件、数据交换可以实现在商业部门或公司之间进行订单、发标等商业文件安全准确地交换。
（2）资源共享
资源共享包括计算机硬件资源、软件资源和数据资源的共享，硬件资源的共享提高了计算机硬件资源的利用率，由于受经济和其他因素的制约，这些硬件资源不可能所有用户都有，所以使用计算机网络不仅可以使用自身的硬件资源，也可共享网络上的资源，软件资源和数据资源的共享可以充分利用已有的信息资源，减少软件开发过程中的劳动，避免大型数据库的重复建设。
（3）提高系统的可靠性
在单机使用情况下，任何一个系统都可能发生障，这样就会为用户带来不便，那么当计算机连网后，各计算机可以通过网络互为后备，一旦某台计算机发生故障时，则可由别处的计算机代为处理，还可以在网络的一些结点上设置一定的备用设备。
这样计算机网络就能起到提高系统可靠性的作用了。
更重要的是，由于数据和信息资源存放于不同的地点，因此可防止由于故障而无法记问或由于灾害造成数据破坏。
（4）均衡负荷，分布处理
对于大型的任务或课题，如果都集中在一台计算机上，负荷太重，这时可以将任务分散到不同的计算机分别完成，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷，各个计算机连成网络有利于共同协作进行重大科研课题的开发和研究，利用网络技术还可以将许多小型机或微型机连成具有高性能的分布式计算机系统，使它具有解决复杂问题的能力，从而费用大为降低。
（5）综合信息服务
计算机网络可以向全社会提供各处经济信息、科研情报、商业信息和咨询服务。
如Internet中的WWW就是如此。
3．计算机网络的分类
计算机网络的分类方法很多，从不同的角度对计算机网络的分类也不同，通常的分类方法有：
按网络覆盖的地理范围分类、按网络的拓朴结构分类、按网络的传输技术分类、按网络的传输介质来分类等。
●按网络的覆盖的地理范围分类
按网络覆盖的地理范围的大小，可将网络分为局域网（LAN）、城域网（MAN）和广域网（WAN），Internet可以看作世界范围内的最大的广域网。
（1）局域网（LAN）
局域网是指其规模相对小一些、通信距离在几十公里以内，将计算机、外部设备和网络互联设备连接在一起的网络系统。
通常装在一个建筑物内或一群建筑物内（如一个工厂、一个企业内），例如：
在一个办公楼内，将分布在不同教室或办公室里的计算机连接在一起组成局域网。
（2）城域网（MAN）
城域网与局域网相比要大一些，可以说是一种大型的局域网，技术与LAN相似，它覆盖的范围介于局域网和广域网之间，通常覆盖一个地区或城市，范围可从几十公里到上百公里，它借助一些专用网络互联设备连接到一起，即使没有连入某局域网的计算机也可以直接接入城域网，从而访问网络中的资源。
（3）广域网（WAN）
广域网又称为远程网，是非常大的一个网络，能跨越大陆海洋，甚至形成全球性的网络。
国际互联网（因特网）就是广域网中的一种，它利用行政辖区的专用通信线路将多个城域网互连在一起构成。
广域的组成已非个人或团体的行为而是一种跨地区、跨部门、跨行业、跨国的社会行为。
●按网络的拓朴结构分类
网络中的每一台计算机都可以看做是一个节点，通信线路可以看作是一根连线，网络的拓朴结构就是网络中各个结点相互连接形式。
常见的拓朴结构有星型结构、总线结构、环型结构和树型结构。
●按网络应用领域分类
计算机网络按照应用领域的不同可以将分为公用网和专用网。
（1）公用网
公用网一般由国家机关或行政部门组建，它的应用领域是对全社会公众开放。
如邮电部门的163网、商业广告、列车时刻表查询等各处公开信息都是通过这类网络发布的。
（2）专用网
专用网一般由某个单位或公司组建，专门为自己服务的网络，这类网络可以只是一个局域网的规模，也可以是一个城域网乃至广域网的规模。
它通常不对社会公众开放，即使开放也有很大的限度。
如校园网、银行网等。
●按照通信传输介质分类
计算机网络的传输介质常见的有：
双绞线、同轴电缆、光纤、和卫星等，因此按通信传输的介质可将计算机网络分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网和卫星网等。
6.1.2计算机网络的结构
计算机网络是将分布在不同位置的计算机通过通信线路连在一起的，那么网络连线及工作站点的分布形式就是网络的拓扑结构。
风络的拓扑可以进一步分为物理拓扑和逻辑拓扑两种。
物理拓扑指介质的连接形状，逻辑拓扑指信号传递路径的形状。
计算机的网络拓扑结构一般分为总线型拓扑结构、星形拓扑结构、环形拓扑结构和树形拓扑结构四种。
1．总线形拓扑结构
总线形拓扑结构是采用一根传输总线作为传输介质，各个节点都通过网络连接器连接在总线上。
总线的长度可使用中继器来延长。
这种结构的优点是，工作站连入网络十分方便；两工作站之间的通信通过总线进行，与其他工作站无关；系统中某工作站一旦出现故障，不会影响其他工作站之间的通信。
因此，这种结构的系统可靠性高。
总线拓扑结构如图6—1所示。
2．星形拓扑结构
星型结构是最早的通用网络拓扑结构形式。
如图6—2所示。
它由一个中心结点和分别与它单独连接的其它结点组成，各个结点之间的通信必须通过中央结点来完成，它是一种集中控制方式，这种结构通常使用HUB作为中心设备。
这种结构的优点是：
采用集中式控制，容易重组网络，每个结点与中心结点都有单独的连线，因此某一结点出现故障，不影响其它结点的工作，缺点是：
对中心结点的要求较高，因为一个中心结点出现故障，系统将全部瘫痪。
3．环形拓扑结构
环形拓扑结构是将所有的工作站串联在一个封闭的环路中，在这种拓结构中，的数据总是按一个方向逐结点地沿环传递，信号依次通过所有的工作站，最后回到发送信号的主机，在环结拓扑结构中，每一台主机都具有类似中继器的作用。
如图6—3所示。
这种结构的优点是网络管理简单，通信设备和线路较为节省，而且还可以把多个环经过若干交接点互联，扩大连接范围。
缺点是由于本身结构的特点，当一个结点出故障时，整个网络就不能工作。
对故障的诊断困难，网络重新配置也比较困难。
4．树形拓扑结构
该结构中的任何两个用户都不能形成回路，每条通信线路必须支持双向传输。
这种网络结构中只有一个根结点，对根结点的计算机功能要求高，可以是中型机或大型机。
如图6—4所示。
这种结构的优点是控制线路简单，管理也易于实现，它是一种集中分层的管理形式。
缺点是数据要经过多级传输，系统的响应时间较长，各工作站之间很少有信息流通，共享资源的能力较差。
6.2局域网
局域网LAN（LocalAreaNetwork）,是一种在较小的地理范围内将大量计算机及各种设备互连一起实现高速数据传输和资源共享的计算机网络。
社会对信息资源的广泛需求及计算机技术的广泛普及，促进了局域网技术的迅猛发展。
在当今的计算机网络技术中，局域网是目前应用最广泛的一类网络。
它常被用于同一办公室、同一建筑物、同一公司和同一学校等，一般是方圆几千米以内。
以便共享资源和交换信息，局域网可以实现文件管理、应用软件共享、打印机共享、扫描仪共享、工作组内的日程安排、电子邮件和传真通信服务等功能。
6.2.1局域网的特点
区别于一般的广域网（WAN）,局域网（LAN）具有以下特点：
（1）地理分布范围较小,一般不超过10公里。
可覆盖一幢大楼、一所校园或一个企业。
（2）数据传输速率高，一般为10-100Mbps，但目前已出现速率高达1000Mbps的局域网。
可交换各类数字和非数字（如语音、图像、视频等）信息。
（3）误码率低，一般在10-11-10-8以下。
这是因为局域网通常采用有限介质传输，两个站点之间具有专用的通信线路使数据传输有专一的通道，可以使用高质量的传输媒体，从而提高了数据传输质量。
（4）以工作站和计算机为主体，包括终端及各种外设，网中一般不设中央主机系统。
（5）一般包含OSI参考模型中的低三层功能，即涉及通信子网的内容。
（6）协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。
6.2.2局域网的分类
局域网的分类要看从哪个角度来分。
由于存在着多种分类方法，因此一个局域网可能属于多种类型。
对局域网进行分类经常采用以下方法：
按拓扑结构分类、按传输介质分类、按访问介质分类和按网络操作系统分类。
1．按拓扑结构分类
局域网经常采用总线型、环型、星型和树型拓扑结构，因此可以把局域网分为总线型局域网、环型局域网、星型局域和树型局域网等类型。
这种分类方法是最常用的分类方法。
2．按传输介质分类
局域网上常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆等，因此可以把局域网分为同轴电缆局域网、双绞线局域和光纤局域网。
3．按访问传输介质的方法分类
目前，在局域网中常用的传输介质访问方法有：
以太（Ethernet）方法、令牌（TokenRing）、FDDE方法、异步传输模式（ATM）方法等，因此可以把局域网分为以太网（Ethernet）、令牌网（TokenRing）、FDDE网、ATM网等。
）
4．按数据的传输速度分类
可分为10Mbps局域网、100Mbps局域网、155Mbps局域网等。
5．按信息的交换方式分类
可分为交换式局域网、共享式局域网等。
6.2.3局域网的工作模式
局域网的工作模式是指在局域网中各个节点之间的关系。
按照工作模式的划分可以将其分为客户机/服务器模式和对等模式2种。
1．专用服务器结构模式
专用服务器结构又称为“工作站/文件服务器”结构，由若干台微机工作站与一台或多台文件服务器通过通信线路连接起来组成工作站存取服务器文件，共享存储设备。
文件服务器自然以共享磁盘文件为主要目的。
对于一般的数据传递来说已经够用了，但是当数据库系统和其他复杂而又被不断增加的用户使用的应用系统到来的时候，服务器已经不能承担这样的任务了，因为随着用户的增多，为每个用户服务的程序也会相应增多，每个程序都是独立运行的大文件，给用户的感觉是极慢的，因此产生了第二种模式——客户机/服务器模式。
2．客户机/服务器模式
客户机/服务器模式（Client/Server）简称C/S模式，如图6—7所示。
其中一台或几台较大的计算机集中进行共享数据库的管理和存取，称为服务器，而将其他的应用处理工作分散到网络中其他微机上去做，构成分布式的处理系统，服务器控制管理数据的能力已由文件管理方式上升为数据库管理方式，因此，C/S结构的服务器也称为数据库服务器，注重于数据定义、存取安全备份及还原，并发控制及事务管理，执行诸如选择检索和索引排序等数据库管理功能，它有足够的能力做到把通过其处理后用户所需的那一部分数据而不是整个文件通过网络传送到客户机去，减轻了网络的传输负荷。
C/S结构是数据库技术的发
展和普遍应用与局域网技术发展相结合的结果。
浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）是一种特殊形式的C/S模式，在这种模式中客户端为一种特殊的专用软件——浏览器。
这种模式下由于对客户端的要求很少，不需要另外安装附加软件，在通用性和易维护性上具有突出的优点。
这也是目前各种网络应用提供基于Web的管理方式的原因。
这种模式与下面所讲的点对点模式主要存在以下两个方面的不同：
·后端数据库负责完成大量的任务处理，如果C/S型数据库查找一个特定的信息片段，在搜寻整个数据库期间并不返回每条记录的结果，而只是在搜寻结束时返回最后的结果。
·如果数据库应用程序的客户机在处理数据库事务时失败，服务器为了维护数据库的完整性，将自动重新执行这个事件。
3.对等式网络
对等网也常常被称做工作组。
在拓扑结构上与专用Server的C／S不同，一般常采用星型网络拓扑结构，在对等式网络结构中，没有专用服务器。
最简单的对等网络就是使用双绞线直接相连的两台计算机，如图6—8所示。
在这种网络模式中，每一个工作站既可以起客户机作用也可以起服务器作用。
有许多网络操作系统可应用于点对点网络，如微软的WindowsforWorkgroups、WorkStation、WindowsNTWindows9X和NovellLite等。
点对点对等式网络有许多优点，如在对等网络中，计算机的数量通常不会超过10台，网络结构相对比较简单。
而且它比上面所介绍的C/S网络模式造价低，它们允许数据库和处理机能分布在一个很大的范围里，还允许动态地安排计算机需求。
当然它也有缺点，那就是提供较少的服务功能，并且难以确定文件的位置，使得整个网络难以管理。
6.2.4资源共享
正确安装配置好网卡，完成局域网或对等网的建设后，在Windows 9X/2000/XP/2003（本文以WindowsXP为例）系统桌面应会出现“网上邻居”快捷方式图标，那么双击“网上邻居”图标打开“网上邻居”窗口，用户就能看到本工作组的所有计算机，双击“网上邻居”窗口的“整个网络”图标，用户还能看到网络上的其他工作组。
此时再双击“网上邻居”窗口中其他用户的计算机图标，打开它你可能会发现里面是空的，那是因为你还没有配置好需要共享的资源。
如果想让此局域网范围内的机器上的资源实现共享，就需要我们来设置共享。
1.磁盘和文件共享
磁盘和文件共享是局域网使用最基本的功能。
通过磁盘和文件共享，可以让所有连入局域网的用户共同来使用同一个磁盘和文件。
下面以文件共享为例，介绍一下磁盘和文件的共享方法。
文件共享，首先要把某一台机器上的文件共享，要在这台机器上打开Windows资源管理器，右击欲共享的文件夹，弹出快捷菜单如图6—9所示，在快捷菜单中选中“共享和完全”，在弹出的“属性”对话框中选“共享”选项，这时会弹出“磁盘属性”对话框，在“共享”选项卡下，选中“共享此文件夹”，并键入共享名。
如图6—10所示。
共享用户数量的设置在“用户数限制”处设置，要设置共享的权限，单击“权限”按钮，打开权限对话框，如图6—11所示：
这里有三种权限：
“完全控制”、“更改”和“读取”，如果你只希望其他的计算机读取该文件夹中的文件，而没有修改或删除的权限，应当选“读取”选项。
如果你只允许别人修改你共享的文件，就选择“更改”，如果你允许在其它计算机上也能够像在自己的硬盘上那样随意修改和删除文件，就选择“完全控制”选项。
将文件夹设置为共享后，使用起来十分方便。
在其它计算机桌面上的“网上邻居”或Windows资源管理器的“网上邻居”中，即可浏览到共享后的文件夹。
然后，根据授予的权限，就像在本地硬盘一样读取、修改、删除或写
入文件。
2.打印共享
如果你的电脑上没有连着打印机，要在从前，想要打印个什么文件的时候总是得用软盘把文件拷贝出来，然后带到装有打印机的电脑上才能打印，既麻烦又不可靠。
连网以后，只要是别人电脑上的打印机，在自己的电脑上就可以直接对它进行操作。
同文件和磁盘共享一样，共享打印机的第一步就是先到连接着打印机的那台电脑上，把打印机资源给“共享”出来。
方法是：
选择“开始”→“设置”→“打印机和传真机”，弹出“打印机和传真机”对话框，在此对话框内选择“共享”选项卡，在要共享的打印机图标上按鼠标右键，选择“共享”。
这里的设置跟共享文件夹和磁盘是一样的。
如图6—12所示：
打印机设置为“共享”后，通过“网上邻居”就能找到它。
在网络中使用打印机的每一台电脑同样也需要安装打印驱动程序。
具体的步骤跟安装本地打印机是大同小异的，只是当出现对话框的时候选择“网络打印机”。
网络打印机的使用没有什么特别值得注意的地方，因为它跟使用本地打印机是完全一样的。
6.3因特网（Internet）
因特网（Internet）又称互联网，是一个全球性的信息系统，以TCP/IP（传输控制协议/网际协议）协议进行数据通信，把世界各地的计算机网络连接在一起，进行信息交换和资源共享。
简言之，Internet是一种以TCP/IP为基础的、国际性的计算机互联网络，是世界上规模最大的计算机网络系统。
我们一般称之为因特网或国际互联网。
6.3.1Internet发展概况
1．因特网（Internet）的发展历史
1969年，为了能在爆发核战争时保障通信联络，美国国防部高级研究计划署（AdvanceResearchProjectsAgency，简称ARPA）资助建立了世界上第一个分组交换试验网ARPANET，ARPANET将位于美国不同地方的几个军事及研究机构的计算机主机连接起来，它的建成和不断发展标志着计算机网络发展的新纪元。
1980年，TCP/IP协议研制成功，ARPA开始把ARPANET上运行的计算机转向采用新TCP/IP协议。
1983年起，开始逐步进入Internet的实用阶段，在美国和一部分发达国家的大学和军事部门中得到广泛使用，作为教学、研究和通信的学术网络。
Internet真正的发展从NSFNET的建立开始的。
1986年美国国家科学基金会NSF资助建成了基于TCP/IP技术的主干网NSFNET，连接美国的若干超级计算中心、主要大学和研究机构，组成基于IP协议的计算机通信网络NSFNET，并以此作为Internet的基础。
世界上第一个互联网产生，迅速连接到世界各地。
后来，其他联邦部门的计算机网相继并入Internet。
NSFNET最终产将Internet向全社会开放，成为Internet的主干网。
NSFNET停止运营之后，在美国各Internet服务提供商ISP（InternetServiceProvider）之间的高速链路成了美国Internet的骨干网。
在丰富因特网服务和内容的同时，也促进了Internet的扩展。
1995年以来，互联网用户数量呈指数增长趋势，平均每半年翻一番。
截止到2002年5月，全球已经有5亿8千多万用户。
其中，北美1.82亿，亚太1.68亿。
截止到2001年7月，全球连接的计算机数量约1.26亿台。
随着Web技术和相应的浏览器的出现，互联网的发展和应用出现了新的飞跃。
今天，它已经深入到社会生活的各个方面，从网了聊天、网上购物，到网上办公以及E—mail信息传递，我们无处不在受到Internet的影响，它已成为人们与世界沟通的一个重要窗口。
有人预计，2010年全球互联网的用户数量将达到22亿。
2．因特网（Internet）在中国的发展
在大力发展我国自身数字通信网络同时,我国也积极加入了全球互联的Internet的国际互联。
虽然中国Internet起步较晚，但自从1994年接人Internet后我国的网上市场也得到快速增长，并且形成了一定的网上市场规模，促进了我国经济的发展。
Internet也为国内企业提供了让世界了解自己产品、增加国际贸易的商机。
到目前为止，我国与Internet互联的四个主干网络如下：
中国科学技术计算机网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）、中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国公用经济信息网通信网（GBNET）它们在中国的Internet中分别扮演不同领域的主要角色。
为我国经济、文化、教育和科学的发展走向世界起着重要作用。
6.3.2TCP/IP协议
TCP/IP（TransmissionControlProtocol/InternetProtocol）是传输控制协议/互联网络协议，这种协议使得不同厂牌、规格的计算机系统可以在互联网上正确地传递信息。
TCP/IP协议是Internet最基本的协议，它们不只是TCP协议和IP两个协议，它们实质上量个协议集。
使用TCP/IP协议，并可向因特网上所有其他主机发送IP数据报。
TCP/IP有如下特点：
●开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。
●独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中。
●统一的网络地址分配方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。
●标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
与OSI参考模型相比，TCP/IP参考模型更为简单，只有4层，即网络接口层、互连网层、传输层和应用层。
TCP/IP与OSI层次结构的对照关系如图6—13所示。
各层的功能如下：
1．网络接口层
位于TCP/IP协议的最低层，它包括所有使得主机与网络可以通信的协议。
TCP/IP参考模没有为这一层定义具体的接入协议，以适应各种网络类型。
它的主要功能是为通信提供了特理连接，屏蔽了物理传输介质的差异，在发送方将来自互连网层的分组透明地转换成了在物理传输介质上传送的比特流，在接收方将来自物理传介质的比特流透明地转换成分组。
2．互联网层
互联网层所执行的主要功能是处理来自传输层的分组，将分组形成数据包（IP数据包），并为数据包进行路径选择，最终将数据包从源主机发送到目的主机。
在此层中，最常用的协议是网际协议IP，其他一些协议用来协助IP的操作。
3．传输层
传输层的主要任务是提供应用程序的通信，提供了可靠的传输服务，传输层定义了两个主要的协议TCP和用户数据报协议UDP。
TCP协议被用来在一个不可靠的网络中为应用程
序提供可靠的端点间的字节流服务。
UDP协议是一种简单的面向数据报的传输协议，它提供的是无连接的、不可靠的数据报服务。
4．应用层
应用层是TCP/IP协议的最高层，该层定议了大量的应用协议，常用的有提供远程登录的TELNET协议、超文本传输的HTTP协议、提供域名服务的DNS协议、提供邮件传输的SMTP协议等。
6.3.3Internet的连接与测试
从终端用户计算机接入到Internet的方式有多种，常用的主要是拔号接入、ISDN接入、ADSL接入、DDN专线接入、通过LAN接入等。
1．Internet的连接
（1）拔号接入方式
拔号接入方式是通过已有电话线路，通过安装在计算机上的Modem（调制解调顺）并拔号连接到
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