互联网及应用串讲讲案.docx
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互联网及应用串讲讲案
第一章 Internet/Intranet 概述
1．1 Internet的发展
1．Internet的定义
Internet是全球最大的、开放的、有众多网络互联而成的计算机互联网。
2．Internet的基本概念
基于TCP/IP协议的网间网
使用和开发这些网络的用户群
可以从网络上获得的资源集
狭义的Internet指上述网中所有采用IP协议的网络互联的集合，TCP/IP协议的分组可以通过路由选择实现相互传输，它亦可称为IP Internet
广义的Internet指IP Internet.加上所有能通过路由选择至目的站的网络，包括使用电子等应用层网关的网络、各种存储转发的网络以及采用非IP协议的网络互联的集合
3．Internet的起源和发展过程
Internet起源于ARPA网
1969年到1983年是Internet的形成阶段，也是研究试验阶段
1983年到1994年是Internet的实用阶段。
1．2 计算机网络的一般结构
1．计算机网络的定义
凡将地理位置不同，并具有独立功能的多台计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络种资源共享的系统，称之为计算机网络系统。
2．计算机网络的组成
一、网络硬件
网络应建设计算机网络系统的物质基础。
常见的网络硬件有：
计算机、网络接口卡、集中器、节点机、调制解调器、路由器以及传输介质等。
网络中的计算机主要分为两类
①客户机：
具有访问网络功能的不同计算机，它们向网络客户提供服务，也称工作站。
②服务器：
具有较强的计算功能和丰富的信息资源的高档计算机，它们面向网络客户提供服务，并负责对网络资源的管理。
二、网络软件
网络软件是实现网络功能所不可缺少的软环境。
网络软件通常包括：
网络协议和协议软件、网络通信软件和网络操作系统。
3．局域网的组成
一、服务器
服务器是运行于网络上提供网络服务的计算机，使网络系统中的重要组成部分，一个网络至少要有一台服务器，也可有多台。
服务器的主要功能：
为网络工作站上的用户提供共享资源、管理网络文件系统、提供网络打印服务、处理网络通信、响应工作站 上的网络请求等。
常用的服务器：
文件服务器、通信服务器、计算服务器和打印服务器。
二、网络工作站
网络工作站是通过网卡连接到网络上的个人计算机。
各工作站之间可以进行相互通信，也可以共享网络其他资源。
三、网卡
网卡是计算机与通信介质的接口。
四、通信介质
通信介质视网络上传输信息的载体，一般采用双绞线、同轴电缆或光缆等。
五、网络软件
网络软件在局域网中起着管理、控制和提供服务的作用，包括在服务器上运行的局域网操作系统和运行在工作站上的通信协议软件。
4．计算机网络体系结构
一、网络体系结构
网络的体系结果是用层次结构设计方法提出的计算机网络的层次结构及其协议的集合。
在网络分层结构中
每一层在逻辑上都是相对独立的
每一层都有具体的功能
层与层之间的功能有明显的界限
相邻层之间有接口标准，借口定义了底层向高层提供的操作服务
计算机间的通信是建立在同层次之间的基础上
二、分层体系结构的特点
①层间的独立性
②适用的灵活性
③结构上的可分割性
④易于实现和维护
⑤促进标准化
5．网络拓扑结构
一、总线结构
优点：
信道利用率高，结构简单，价格相对便宜
缺点：
同一时刻只能有两个网络节点在相互通信，网络延伸距离有限，网络容纳节点数有限
二、环型结构
优点：
一次通信信息在网中传输的最大传输延迟是固定的；每个网上节点只与其他两个节点有物理链路直接互联，因此传输控制机制比较简单，实用性强
缺点：
一个节点故障可能会终止全网的运行，因此可靠性较差
三、星型结构
优点：
结构简单，建网容易、控制相对简单
缺点：
由于采用集中控制，主机负载过重，可靠性低，通信线路利用率低
四、树型结构
这种结构与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性
五、网状结构
分类：
①全连接网状：
每一个节点和网中其他节点均有链路连接
②不完全连接网状：
两个节点之间不一定有直接链路连接，它们之间的通信，依靠其他节点转接
优点：
节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减小，局域网的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网比较灵活、简单。
缺点：
网络关系复杂，建网不易，网络控制机制复杂。
局域网常用：
星型、环型、总线型和树型结构
广域网常用：
树型和网状结构
6．计算机网络间的互连
网络互连：
将不同的网络或相同的网络用互连设备连接在一起而形成一个围更大的网络，也可以是为增加网络性能和易于管理而将一个规模很大的网络划分为几个子网或网段。
根据网络信息传输距离的长短，网络划分为：
①LAN（Local Area Network）局域网
LAN是一个在有限的地理围将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络，常见于一幢大楼、一个学校或一个企业。
②WAN （Wide Area Network ）广域网
广域网的覆盖围可以遍布于城市、国家，甚至全球
网络互连通常有
LAN ~LAN互连
LAN~WAN互连
WAN~WAN互连
LAN和WAN与LAN互连等。
互联网主要性能指标：
1、带宽；2、时延；3、吞吐率；4服务质量
网络连接设备有：
① 中继器：
完成物理层间的互连，主要起到信号再生放大，延长网络距离
② 网桥：
完成数据链路层间的连接，网桥可以通过过滤不跨网段传输的信息，避免了线路的拥塞。
③ 路由器：
进行网络层间的互连，提供各种子网间网络层的接口。
提供子网间的路由选择，并对网络资源进行动态控制。
④ 网关：
工作在七层协议参考模型中第三层以上的网间连接设备，它的作用是连接多个高层协议不同的网络，使它们能够相互通信。
1.3 Internet的体系结构
Internet的体系结构是一种独特的体系结构，它在通用计算机体系结构上，将不同的物理网络技术以及各种网络技术的子技术统一起来，解决实现异种网的通信，并向用户提供统一的通信服务的一种结构。
1. Internet体系结构的特点
① 对用户隐蔽网间网的低层节点，这意味着Internet用户和应用程序不必了解硬件连接的细节
② 不指定网络互连的拓扑结构，尤其在增加新网时，不要求全互连，也不要求严格星型连接
③ 能通过各种网络收发数据
④ 网间网的所有计算机共享一个全局的标识符（名字或地址集合）
⑤ 用户界面独立于网络，即建立通信和传输数据等一系列操作与低层网络技术和信宿机无关
2. 应用TCP/IP技术实现网络互连
Internet网络互连是通过TCP/IP技术实现的
IP地址：
接入Internet上的每一台计算机都有一个唯一的地址标识
IP地址具有唯一性，即所有连接到Internet上的计算机都具有唯一的IP地址
3. 使用中间计算机实现网关
Internet的网络连接是借助中间计算机实现的。
网络连接包含两层容：
① 两个网络要通过一台中间计算机实现物理连接，即首先要解决网络互连
② 中间计算机要实现在两个网络间的分组交换，涉及寻找路径和协议转换等问题，即要解决网络互连。
中间计算机叫做Internet网关，两个网络经网关互连
4. Internet的工作方式
Internet采用分组交换技术作为通信方式，这种通信方式是把数据分割成一定大小的信息包进行传输
在Internet中数据按TCP/IP协议进行通信。
这种工作方式称为无连接数据包服务，无连接数据服务是IP网络的主要特色
1.4 中国Internet的建设与发展
1．中国Internet建设结构和四大主要网络
一、中国公用计算机互联网CHINANET
二、中国科学技术计算机网CSTNET
中国科学技术计算机网向国外用户提供各种科技信息服务，主要服务包括网络通信服务、信息资源服务、超级计算机服务，还承担国家域名服务等功能。
三、中国教育和科研计算机网络CERNET
四、国家公用经济信息通信网GBNET
即金桥网，为国家宏观经济调控和决策服务
2．NCFC、CERNET、ChinaNet的组成
NCFC：
中国国家计算与网络设施
NCFC具有两级结构：
第一级是中科院、清华大学和大学的校园网；第二级是连接Internet的主干网和连接国其他研究机构的校园网
CHINANET是面向社会公开开放的、服务于社会公众的大规模的网络基础设施和信息资源的集合，主要提供商业服务，其用户多位使用拨号入网的个人用户及电脑行业相关公司。
CERNET是由清华大学、大学等十所高校等承担建设，整个网络份主干网、地区网络中心和校园网三个层次。
网管中心设在清华大学，负责主干网的规划、实施、管理、运行
地区网络中心分别设在、、、、、、等8个城市，负责为该地区各个高校校园网提供接入服务
3．研究和使用Internet的重要意义
通过计算机网与计算机检索获取科技文献资料是当今科研的重要手段。
使用Internet网络资源可以使科技工作者开拓研究视野，提高工程效率，缩短研究周期，因而具有重大意义
4．Internet与传统通信业的互连关系
中国Internet的通信基础是建立在CHINAPAC和CHINADDN之上的。
CHINAPAC由国家骨干网和各省、市地区网组成，与公用网互联，通过网覆盖到县（市）、城镇。
作为数字通信的基础网络，CHINADDN主要为用户提供永久或半永久的出租数字电路，并为公用分组网和各专业网提供传输网络平台
1.5 Internet应用
1．基本服务
一、远程登录
远程登录是指在网络通信协议telnet的支持下，使用户的计算机暂时成为远程计算机终端的过程。
二、电子
电子是Internet上应用围最为广泛的服务，它是通过联网计算机与其他用户进行联络的快速、高效、廉价的现代化通信手段。
三、文件传输
文件传输是指在不同计算机系统之间传输文件的过程，FTP是传输文件使用的协议。
2．扩充服务
一、电子公告板
BBS是Internet上的电子公告板系统，BBS上开设了许多专题，供感兴趣的人士展开讨论、交流、疑难解答、开网络会议，甚至可以谈天说地，进行娱乐活动。
ARCHIE服务系统：
是一个数据库以及和这个数据库相关的一套检索方法；
GOPHER服务系统：
是通过菜单方式向用户提供的一个文字方式的应用检索界面，可通过菜单访问到Internet上所有的资源及信息。
二、全球信息网WWW
WWW是分布式超媒体系统，只融合信息检索技术与超文本技术而形成的使用简单、功能强大的全球信息系统，也是基于Intrenet的信息服务系统。
1.6 Intranet网络
1．Intranet的基本概念
Intranet是基于Internet的TCP\IP协议构建的企业部网络。
Intranet的特点：
①Intranet是根据企业部的需求而设计的，它的规模和功能是根据企业经营和发展的需求确定的。
②Intranet不是一个孤岛，它能方便的和外界接触，尤其适合Internet的连接。
③Intranet采用TCP\IP协议及相应的技术和工具，是一个开放的系统。
④Intranet根据企业的安全要求，设置相应的防火墙、安全代理等，以保护企业部的信息，防止外界侵入。
⑤Intranet广泛使用WWW的工具，使企业员工和用户能方便的浏览和采掘企业部的信息以及Internet的丰富的信息资源。
2．Intranet的应用
Intranet的应用包括：
电子、目录服务、组织图、备忘录、个人手册、信息发布、快报和出版、系统用户手册、培训、新闻组、销售报告、财务报告、客户信息、季度统计、厂商信息、产品信息、市场信息、网络管理和资产管理等。
3. Intranet的应用
Intranet的通用组成包括：
网络、电子E-mail、部环球网Intranet Web、地址清单Mail Lists、新闻组Newsgroups、闲谈Chat、FTP、Gopher和Telnet。
1.7下一代互联网：
不同于现在的互联网的互联网
1、特点
更大、更快、更安全、更便捷
2、Internet2美国；CNGI中国下一代互联网示工程；CERNET2IPV6
第一章习题答案
1、说明Internet和Intranet的概念及区别。
答：
Internet建立在一组共同协议之上的路由器和线路的物理集合。
应用于广域网。
Intranet企业部网，使用Internet一样的的工具、协议、线路。
2、什么是计算机网络？
答：
以互相共享资源（硬件、软件、数据库等）方式而连接起来的各自具备独立功能的计算机系统的集合。
3、简述IP地址及功能。
答：
按照TCP/IP协议，接入Internet的计算机都有一个唯一的地址标识，这个标识就叫做IP地址。
功能：
IP地址具有唯一性，即所有连接到Internet上的计算机都具有唯一的IP地址。
4、请说出Internet的主要应用。
答：
基本：
远程登陆、电子、文件传输。
扩充：
电子公告板（BBS）、全球信息网WWW（world wide web）,Archie服务系统，Gopher服务系统。
5、以匿名方式访问FTP服务器时，可以做的工作都有哪些？
答：
只能进行文件下载，不能进行文件上载（上传）。
6、计算机网络是由什么组成的？
局域网是由什么组成的？
答：
网络硬件和网络软件组成。
网络硬件：
计算机、网卡、集线器、节点机、Modem、路由器、传输介质。
网络软件：
网络协议、协议软件、网络通信软件、网络操作系统。
7、计算机网络有哪些典型的拓扑结构？
答：
总线、环型、星型、树型、网状。
⑤用户界面独立于网络
第二章 Inetrnet技术基础
阐述Internet的体系结构。
Internet的体系结构是一种独特的体系结构，它在通用计算机体系机构上，将不同的物理网络技术以及各种网络技术的子技术统一起来，解决实现异种网的通信，并向用户提供统一的通信服务的一种结构。
Internet体系结构的特点？
答：
①对用户隐蔽网间网的底层节点
②不指定网络互连的拓扑结构
③能通过各种网络接收数据
④网间网的所有计算机共享一个全局的标识符（名字或地址集合）
2.1计算机网络通信协议
通信协议是一套语义和语法规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。
1. 协议
两个通信对象在进行通信时，须遵从相互可以接受的一组约定和规则，这些约定和规则使它们在通信容、通信方式以及通信时间等方面配合。
这些约定和规则的集合称为协议。
一个网络协议主要由语法、语义和同步三个要素组成。
一、语法
语法是数据与控制信息的结构或格式，确定通信时采用的数据格式，编码及信号电平等。
二、语义
语义是通过通信过程的说明构成，它规定了需要发出何种控制信息完成何种动作以及做出何种应答，对发布请求、执行动作、以及返回应答予以解释，并确定用于协调和差错处理的控制信息。
三、同步
同步是对事件实现顺序的详细说明，指出时间的顺序以及速度匹配和排序。
2. 通信协议的特点
一、层次性
二、可靠性和有效性
3. 开放式系统互联参考模型
国际标准化组织ISO于1978年提出了开放式系统互连OSI模型，该模型是设计和描述网络通信的基本框架。
OSI参考模型的系统结构是层次式的，由七层组成，从高层到低层依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层核物理层。
图式见课本21页表2-1和图2-1
4．OSI模型各层之间的关系
一、物理层
物理层是OSI分层结构体系中最重要、最基础的一层，它建立在传输介质基础上，实现设备之间的物理接口。
物理层的数据单位是位
物理层的功能是实现实体之间的按位传输。
二、数据链路层
数据链路层实现实体之间数据的可靠传送。
数据链路层的数据单位是帧
数据链路层的功能是实现系统实体间二进制信息块的正确传输。
三、网络层
网络层也称通信子网层，使高层协议与低层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。
网络层交换的数据单元是包
网络层的功能是向传输层提供服务，同时接收来自数据链路层的服务。
四、传输层
传输层是建立在网络层和会话层之间，实际上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层。
传输层的功能是从会话层接收数据，根据需要把数据切成比较小的数据片，平把数据传送给网络层，确保数据片正确到达网络层，从而实现两层之间数据的透明传输。
五、会话层
会话层用于建立、管理以及终止两个应用系统之间的会话。
它是用户连接到网络的接口。
会话层的功能包括：
会话连接到传输连接的映射；会话连接的流量控制；数据传输；会话连接恢复与释放；会话连接管理、差错控制。
会话层的最重要特征是数据交换。
六、表示层
表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务，为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务。
七、应用层
网络应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。
5．TCP/IP协议
一、TCP/IP的基本概念
TCP/IP是Internet采用的协议标准，是一个协议的系列，目前已包含了100多个协议，用来将各种计算机和数据通信设备组成计算机网络。
二、TCP/IP协议簇与OSI参考模型间的对应关系
1．TCP/IP协议簇
在TCP/IP协议簇中，IP负责将协议数据单元（数据报）从一个节点传送到另一个节点，IP提供无连接的分组传送服务。
TCP负责数据从发送方正确的传递到接受方，是端到端的数据流传颂，它是面向连接的。
TCP和IP是两个分开的协议，各自完成不同的功能。
TCP对通过很多个互联网络的发送数据提供可靠的传送机制，不管经过多少个网络，它总能保证数据可靠、按次序、完全、无重复地传递。
IP的功能是在需要通信的两台计算机之间，通过网络路由传递数据。
2. TCP/IP协议与OSI参考模型的对应关系
对应开放系统互联OSI模型的层次结构，可将TCP/IP些一系列分成四个层次的结构，它们是链路层、网络层、传送层、应用层。
链路层也称网络接口层，其功能是接受和发送IP数据报。
网络层也称Internet层，即网络互联层。
它处理网上分组的传送以及路由至目的站点。
传输层提供两台计算机之间端对端的数据传送。
应用层主要是用于远程登录Telnet、文件传送协议FTP、SMTP和SNMP。
三、IP协议
1. 无连接数据报服务
最基本的Internet和Intranet服务是分组传输系统。
这种服务被定义为尽最大努力的、不可靠的、无连接分组传输系统。
IP提供了三个基本功能
第一、基本数据单元的传颂，规定了通过TCP/IP网的数据的确切格式；
第二、IP软件执行路由功能，选择传递数据的路径；
第三、IP包括了一些规则，以确定主机和路由器如何处理分组，以及差错报文产生的处理。
2. IP数据报
IP数据报包括数据报报头以及数据报数据，报头包括源和目的站的IP地址。
3. 路径选择
每个主机和路由器保持一路径选择表，对每个可能的目的网络，路径选择表给出IP数据报应该送往下一个路由器的地址以及到达目的地址的步数。
路径表可以是静止的也可以是动态的。
在Internet中，路由器的组成是层次结构的。
4. 和路由有关的协议
书26页具体一些协议
四、地址转换协议和反向地址转换协议
1. 地址转换协议（ARP）
ARP协议采用广播消息的方法，来获取网上IP地址对应的MAC地址。
2. 反向地址转换协议（RARP）
与ARP协议非常类似，RARP协议也是采用广播消息的方法来决定于特定硬件MAC地址相对应的IP地址。
五、TCP和UDP
1. TCP
TCP用来为网络上提供有序可靠的传输能力的全双工虚电路服务。
TCP功能包括为了取得可靠的传输而进行的分组丢失检测，对收不到确认信息自动重传，以及处理延迟的重复数据流。
TCP进行报文交换的过程包括：
建立连接、发送数据、发送确认、通知窗口大小，最后数据发送完毕后关闭连接。
2. UDP
UDP比TCP简单，它采用无连接法是向高层提供服务。
，它不保证数据的可靠投递。
UDP根据端口号对应用程序进行多路复用，并能利用校验和检查数据的完整性。
NAT：
网络地址翻译协议
在部网络中使用部地址，通过NAT把部地址翻译成公网的IP地址，在互联网上使用。
DHCP：
动态主机配置协议
在TCP/IP网络上使客户机获得配置信息的协议。
六、高层协议与TCP/IP连接
6. SLIP/PPP的基本概念
一、SLIP协议
当工作站发送IP分组的时候，在帧的末尾带一个专门的标志字节（0XC0），如果在IP分组含有同样的标志字节，则在其后面加两个填充字节（0XDB，0XDC）
SLIP协议存在的问题
1. 这种协议无任何检错和纠错功能，对丢失分组和出错分组的处理需要高级协议支持。
2. SLIP只支持IP分组，当Internet不断发展和扩大且包含非IP协议的网络时不适用。
3. 每一方需要知道另一方的IP地址，且在设置时不能动态赋予IP地址。
4. SLIP不能提供身份验证，因此无法知道真正对话者的身份，这对拨号用户是一个问题。
5. SLIP未被接受为Internet标准，因此有许多不同的版本存在，不易互操作。
二、PPP协议
PPP，点到点协议。
PPP能支持差错检测，支持各种协议，在联接时IP地址可赋值，具有身份验证功能，以及对SLIP改进的功能，
PPP提供三个功能
1. 成帧的方法可清楚地区分帧的结束和下一帧的起始，帧格式还处理差错检测。
2. LCP用于启动线路、测试、任选功能的协商以及关闭连接。
3. 网络层任选功能的协商方法独立于使用的网络层协议，因此可适用于不同的NCP。
PPP是用于采用调制解调器、HDLC串行位线、SONET和其他物理层的多协议成帧机制，支持差错监测、任选功能协商、分组头的压缩，以及任选的可靠传送HDLC帧等功能。
2.2 地址与域名
1. IP地址原理
一、IP地址的组成
IP地址是一个32位二进制无符号数，在国际通行一种点分十进制表示法：
将32位地址按字节分为4段，高字节在前，每个字节用十进制数表示出来，并且各字节之间用点“.”隔开。
IP地址通常分为两部分或三部分，第一部分指定网络的地址，第二部分（如存在）指定子网的地址，最后一部分指定主机的地址。
二、IP地址指定网络地址的类型
地址类型 特征位 组成 适
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