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第一章 Internet/Intranet 概述

1.1 Internet的發展

1.Internet的定義

Internet是全球最大的、開放的、有眾多網絡互聯而成的計算機互聯網。

2.Internet的基本概念

基于TCP/IP協議的網間網

使用和開發這些網絡的用戶群

可以從網絡上獲得的資源集

狹義的Internet指上述網中所有采用IP協議的網絡互聯的集合，TCP/IP協議的分組可以通過路由選擇實現相互傳輸，它亦可稱為IP Internet

廣義的Internet指IP Internet.加上所有能通過路由選擇至目的站的網絡，包括使用電子郵件等應用層網關的網絡、各種存儲轉發的網絡以及采用非IP協議的網絡互聯的集合

3.Internet的起源和發展過程

Internet起源于ARPA網

1969年到1983年是Internet的形成階段，也是研究試驗階段

1983年到1994年是Internet的實用階段。

1.2 計算機網絡的一般結構

1.計算機網絡的定義

凡將地理位置不同，并具有獨立功能的多臺計算機系統通過通信設備和線路連接起來，以功能完善的網絡軟件實現網絡種資源共享的系統，稱之為計算機網絡系統。

2.計算機網絡的組成

一、網絡硬件

網絡應建設計算機網絡系統的物質基礎。

常見的網絡硬件有：計算機、網絡接口卡、集中器、節點機、調制解調器、路由器以及傳輸介質等。

網絡中的計算機主要分為兩類

①客戶機：具有訪問網絡功能的不同計算機，它們向網絡客戶提供服務，也稱工作站。

②服務器：具有較強的計算功能和豐富的信息資源的高檔計算機，它們面向網絡客戶提供服務，并負責對網絡資源的管理。

二、網絡軟件

網絡軟件是實現網絡功能所不可缺少的軟環境。

網絡軟件通常包括：網絡協議和協議軟件、網絡通信軟件和網絡操作系統。

3.局域網的組成

一、服務器

服務器是運行于網絡上提供網絡服務的計算機，使網絡系統中的重要組成部分，一個網絡至少要有一臺服務器，也可有多臺。

服務器的主要功能：為網絡工作站上的用戶提供共享資源、管理網絡文件系統、提供網絡打印服務、處理網絡通信、響應工作站上的網絡請求等。

常用的服務器：文件服務器、通信服務器、計算服務器和打印服務器。

二、網絡工作站

網絡工作站是通過網卡連接到網絡上的個人計算機。各工作站之間可以進行相互通信，也可以共享網絡其他資源。

三、網卡

網卡是計算機與通信介質的接口。

四、通信介質

通信介質視網絡上傳輸信息的載體，一般采用雙絞線、同軸電纜或光纜等。

五、網絡軟件

網絡軟件在局域網中起著管理、控制和提供服務的作用，包括在服務器上運行的局域網操作系統和運行在工作站上的通信協議軟件。

4.計算機網絡體系結構

一、網絡體系結構

網絡的體系結果是用層次結構設計方法提出的計算機網絡的層次結構及其協議的集合。

在網絡分層結構中

每一層在邏輯上都是相對獨立的

每一層都有具體的功能

層與層之間的功能有明顯的界限

相鄰層之間有接口標準，借口定義了底層向高層提供的操作服務

計算機間的通信是建立在同層次之間的基礎上

二、分層體系結構的特點

①層間的獨立性

②適用的靈活性

③結構上的可分割性

④易于實現和維護

⑤促進標準化

5.網絡拓撲結構

一、總線結構

圖示：課本第6頁圖1-3

優點：信道利用率高，結構簡單，價格相對便宜

缺點：同一時刻只能有兩個網絡節點在相互通信，網絡延伸距離有限，網絡容納節點數有限

二、環型結構

圖示：課本第6頁圖1-4

優點：一次通信信息在網中傳輸的最大傳輸延遲是固定的；每個網上節點只與其他兩個節點有物理鏈路直接互聯，因此傳輸控制機制比較簡單，實用性強

缺點：一個節點故障可能會終止全網的運行，因此可靠性較差

三、星型結構

圖示：課本第7頁圖1-5

優點：結構簡單，建網容易、控制相對簡單

缺點：由于采用集中控制，主機負載過重，可靠性低，通信線路利用率低

四、樹型結構

圖示：課本第7頁圖1-6

這種結構與星型結構相比降低了通信線路的成本，但增加了網絡復雜性

五、網狀結構

圖示：課本第7頁圖1-7

分類：①全連接網狀：每一個節點和網中其他節點均有鏈路連接

②不完全連接網狀：兩個節點之間不一定有直接鏈路連接，它們之間的通信，依靠其他節點轉接

優點：節點間路徑多，碰撞和阻塞可大大減小，局域網的故障不會影響整個網絡的正常工作，可靠性高；網絡擴充和主機入網比較靈活、簡單。

缺點：網絡關系復雜，建網不易，網絡控制機制復雜。

局域網常用：星型、環型、總線型和樹型結構

廣域網常用：樹型和網狀結構

6.計算機網絡間的互連

網絡互連：將不同的網絡或相同的網絡用互連設備連接在一起而形成一個范圍更大的網絡，也可以是為增加網絡性能和易于管理而將一個規模很大的網絡劃分為幾個子網或網段。

根據網絡信息傳輸距離的長短，網絡劃分為：

①LAN（Local Area Network）局域網

LAN是一個在有限的地理范圍內將計算機、外設和通信設備互連在一起的網絡，常見于一幢大樓、一個學校或一個企業內。

②WAN （Wide Area Network ）廣域網

廣域網的覆蓋范圍可以遍布于城市、國家，甚至全球

網絡互連通常有

LAN ~LAN互連

LAN~WAN互連

WAN~WAN互連

LAN和WAN與LAN互連等。

網絡連接設備有：

① 中繼器：完成物理層間的互連，主要起到信號再生放大，延長網絡距離

② 網橋：完成數據鏈路層間的連接，網橋可以通過過濾不跨網段傳輸的信息，避免了線路的擁塞。

③ 路由器：進行網絡層間的互連，提供各種子網間網絡層的接口。提供子網間的路由選擇，并對網絡資源進行動態控制。

④ 網關：工作在七層協議參考模型中第三層以上的網間連接設備，它的作用是連接多個高層協議不同的網絡，使它們能夠相互通信。

1.3 Internet的體系結構

Internet的體系結構是一種獨特的體系結構，它在通用計算機體系結構上，將不同的物理網絡技術以及各種網絡技術的子技術統一起來，解決實現異種網的通信，并向用戶提供統一的通信服務的一種結構。

1. Internet體系結構的特點

① 對用戶隱蔽網間網的低層節點，這意味著Internet用戶和應用程序不必了解硬件連接的細節

② 不指定網絡互連的拓撲結構，尤其在增加新網時，不要求全互連，也不要求嚴格星型連接

③ 能通過各種網絡收發數據

④ 網間網的所有計算機共享一個全局的標識符（名字或地址集合）

⑤ 用戶界面獨立于網絡，即建立通信和傳輸數據等一系列操作與低層網絡技術和信宿機無關

2. 應用TCP/IP技術實現網絡互連

Internet網絡互連是通過TCP/IP技術實現的

IP地址：接入Internet上的每一臺計算機都有一個唯一的地址標識

IP地址具有唯一性，即所有連接到Internet上的計算機都具有唯一的IP地址

3. 使用中間計算機實現網關

Internet的網絡連接是借助中間計算機實現的。網絡連接包含兩層內容：

① 兩個網絡要通過一臺中間計算機實現物理連接，即首先要解決網絡互連

② 中間計算機要實現在兩個網絡間的分組交換，涉及尋找路徑和協議轉換等問題，即要解決網絡互連。

中間計算機叫做Internet網關，兩個網絡經網關互連

4. Internet的工作方式

Internet采用分組交換技術作為通信方式，這種通信方式是把數據分割成一定大小的信息包進行傳輸

在Internet中數據按TCP/IP協議進行通信。這種工作方式稱為無連接數據包服務，無連接數據服務是IP網絡的主要特色

1.4 中國Internet的建設與發展

1.中國Internet建設結構和四大主要網絡

一、中國公用計算機互聯網CHINANET

二、中國科學技術計算機網CSTNET

中國科學技術計算機網向國內外用戶提供各種科技信息服務，主要服務包括網絡通信服務、信息資源服務、超級計算機服務，還承擔國家域名服務等功能。

三、中國教育和科研計算機網絡CERNET

四、國家公用經濟信息通信網GBNET

即金橋網，為國家宏觀經濟調控和決策服務

2.NCFC、CERNET、ChinaNet的組成

NCFC：中國國家計算與網絡設施

NCFC具有兩級結構：第一級是中科院、清華大學和北京大學的校園網；第二級是連接Internet的主干網和連接國內其他研究機構的校園網

CHINANET是面向社會公開開放的、服務于社會公眾的大規模的網絡基礎設施和信息資源的集合，主要提供商業服務，其用戶多位使用電話撥號入網的個人用戶及電腦行業相關公司。

CERNET是由清華大學、北京大學等十所高校等承擔建設，整個網絡份主干網、地區網絡中心和校園網三個層次。

網管中心設在清華大學，負責主干網的規劃、實施、管理、運行

地區網絡中心分別設在北京、上海、南京、西安、廣州、武漢、沈陽等8個城市，負責為該地區各個高校校園網提供接入服務

3.研究和使用Internet的重要意義

通過計算機網與計算機檢索獲取科技文獻資料是當今科研的重要手段。使用Internet網絡資源可以使科技工作者開拓研究視野，提高工程效率，縮短研究周期，因而具有重大意義

4.Internet與傳統通信業的互連關系

中國Internet的通信基礎是建立在CHINAPAC和CHINADDN之上的。

CHINAPAC由國家骨干網和各省、市地區網組成，與公用電話網互聯，通過電話網覆蓋到縣（市）、城鎮。

作為數字通信的基礎網絡，CHINADDN主要為用戶提供永久或半永久的出租數字電路，并為公用分組網和各專業網提供傳輸網絡平臺。

1.5 Internet應用

1.基本服務

一、遠程登錄

遠程登錄是指在網絡通信協議telnet的支持下，使用戶的計算機暫時成為遠程計算機終端的過程。

二、電子郵件

電子郵件是Internet上應用范圍最為廣泛的服務，它是通過聯網計算機與其他用戶進行聯絡的快速、高效、廉價的現代化通信手段。

三、文件傳輸

文件傳輸是指在不同計算機系統之間傳輸文件的過程，FTP是傳輸文件使用的協議。

2.擴充服務

一、電子公告板

BBS是Internet上的電子公告板系統，BBS上開設了許多專題，供感興趣的人士展開討論、交流、疑難解答、開網絡會議，甚至可以談天說地，進行娛樂活動。

二、全球信息網WWW

WWW是分布式超媒體系統，只融合信息檢索技術與超文本技術而形成的使用簡單、功能強大的全球信息系統，也是基于Intrenet的信息服務系統。

三、Archie服務系統

Archie實際上是一個大型的數據庫，以及與這個數據庫相關的一套檢索方法。

四、Gopher服務系統

Gopher是通過菜單方式向用戶提供的一個文字方式的應用檢索界面，可通過菜單訪問到Internet所有的資源及信息。

1.6 Intranet網絡

Intranet時NII（NII：國家信息基礎設施）和GII（GII全球信息基礎設施）的基礎，它對信息技術的發展、信息市場的開拓以及信息社會的形成起著十分重要的作用。

1.Intranet的基本概念

Intranet是基于Internet的TCPIP協議、使用WWW工具、采用防止外界侵入的安全措施為企業服務、并有連接Internet功能的企業內部網絡。

Intranet的特點：

①Intranet是根據企業內部的需求而設計的，它的規模和功能是根據企業經營和發展的需求確定的。

②Intranet不是一個孤島，它能方便的和外界接觸，尤其適合Internet的連接。

③Intranet采用TCPIP協議及相應的技術和工具，是一個開放的系統。

④Intranet根據企業的安全要求，設置相應的防火墻、安全代理等，以保護企業內部的信息，防止外界侵入。

⑤Intranet廣泛使用WWW的工具，使企業員工和用戶能方便的瀏覽和采掘企業內部的信息以及Internet的豐富的信息資源。

2.Intranet的形成與發展

Intranet的形成與發展，一方面是由于全球經濟的發展、全球市場的激烈競爭、企業為生存和發展的需求；另一方面是由于Internet技術，尤其是WWW技術的發展，以及企業網絡技術的發展為Intranet的形成奠定了技術基礎。

3.Intranet的應用

Intranet的應用包括：電子郵件、目錄服務、組織圖、備忘錄、個人手冊、信息發布、快報和出版、系統用戶手冊、培訓、新聞組、銷售報告、財務報告、客戶信息、季度統計、廠商信息、產品信息、市場信息、網絡管理和資產管理等。

4. Intranet的組成

Intranet的通用組成包括：網絡、電子郵件E-mail、內部環球網Intranet Web、郵件地址清單Mail Lists、新聞組Newsgroups、閑談Chat、FTP、Gopher和Telnet.

第二章 Inetrnet技術基礎

2.1計算機網絡通信協議

通信協議是一套語義和語法規則，用來規定有關功能部件在通信過程中的操作。

1. 協議

兩個通信對象在進行通信時，須遵從相互可以接受的一組約定和規則，這些約定和規則使它們在通信內容、通信方式以及通信時間等方面配合。這些約定和規則的集合稱為協議。

一個網絡協議主要由語法、語義和同步三個要素組成。

一、語法

語法是數據與控制信息的結構或格式，確定通信時采用的數據格式，編碼及信號電平等。

二、語義

語義是通過通信過程的說明構成，它規定了需要發出何種控制信息完成何種動作以及做出何種應答，對發布請求、執行動作、以及返回應答予以解釋，并確定用于協調和差錯處理的控制信息。

三、同步

同步是對事件實現順序的詳細說明，指出時間的順序以及速度匹配和排序。

2. 通信協議的特點

一、層次性

二、可靠性和有效性

3. 開放式系統互聯參考模型

國際標準化組織ISO于1978年提出了開放式系統互連OSI模型，該模型是設計和描述網絡通信的基本框架。OSI參考模型的系統結構是層次式的，由七層組成，從高層到低層依次是應用層、表示層、會話層、傳輸層、網絡層、數據鏈路層核物理層。

圖式見課本21頁表2-1和圖2-1

4.OSI模型各層之間的關系

一、物理層

物理層是OSI分層結構體系中最重要、最基礎的一層，它建立在傳輸介質基礎上，實現設備之間的物理接口。

物理層的數據單位是位

物理層的功能是實現實體之間的按位傳輸。

二、數據鏈路層

數據鏈路層實現實體之間數據的可靠傳送。

數據鏈路層的數據單位是幀

數據鏈路層的功能是實現系統實體間二進制信息塊的正確傳輸。

三、網絡層

網絡層也稱通信子網層，使高層協議與低層協議之間的界面層，用于控制通信子網的操作，是通信子網與資源子網的接口。

網絡層交換的數據單元是包

網絡層的功能是向傳輸層提供服務，同時接收來自數據鏈路層的服務。

四、傳輸層

傳輸層是建立在網絡層和會話層之間，實際上它是網絡體系結構中高低層之間銜接的一個接口層。

傳輸層的功能是從會話層接收數據，根據需要把數據切成比較小的數據片，平把數據傳送給網絡層，確保數據片正確到達網絡層，從而實現兩層之間數據的透明傳輸。

五、會話層

會話層用于建立、管理以及終止兩個應用系統之間的會話。它是用戶連接到網絡的接口。

會話層的功能包括：會話連接到傳輸連接的映射；會話連接的流量控制；數據傳輸；會話連接恢復與釋放；會話連接管理、差錯控制。

會話層的最重要特征是數據交換。

六、表示層

表示層向上對應用層服務，向下接受來自會話層的服務，為在應用過程之間傳送的信息提供表示方法的服務。

七、應用層

網絡應用層是通信用戶之間的窗口，為用戶提供網絡管理、文件傳輸、事務處理等服務。

5.TCP/IP協議

一、TCP/IP的基本概念

TCP/IP是Internet采用的協議標準，是一個協議的系列，目前已包含了100多個協議，用來將各種計算機和數據通信設備組成計算機網絡。

二、TCP/IP協議簇與OSI參考模型間的對應關系

1）TCP/IP協議簇

在TCP/IP協議簇中，IP負責將協議數據單元（數據報）從一個節點傳送到另一個節點，IP提供無連接的分組傳送服務。

TCP負責數據從發送方正確的傳遞到接受方，是端到端的數據流傳頌，它是面向連接的。

TCP和IP是兩個分開的協議，各自完成不同的功能。TCP對通過很多個互聯網絡的發送數據提供可靠的傳送機制，不管經過多少個網絡，它總能保證數據可靠、按次序、完全、無重復地傳遞。IP的功能是在需要通信的兩臺計算機之間，通過網絡路由傳遞數據。

2）TCP/IP協議與OSI參考模型的對應關系

對應開放系統互聯OSI模型的層次結構，可將TCP/IP些一系列分成四個層次的結構，它們是鏈路層、網絡層、傳送層、應用層。

鏈路層也稱網絡接口層，其功能是接受和發送IP數據報。

網絡層也稱Internet層，即網絡互聯層。它處理網上分組的傳送以及路由至目的站點。

傳輸層提供兩臺計算機之間端對端的數據傳送。

應用層主要是用于遠程登錄Telnet、文件傳送協議FTP、SMTP和SNMP.

三、IP協議

1）無連接數據報服務

最基本的Internet和Intranet服務是分組傳輸系統。這種服務被定義為盡最大努力的、不可靠的、無連接分組傳輸系統。

IP提供了三個基本功能

第一、基本數據單元的傳頌，規定了通過TCP/IP網的數據的確切格式；

第二、IP軟件執行路由功能，選擇傳遞數據的路徑；

第三、IP包括了一些規則，以確定主機和路由器如何處理分組，以及差錯報文產生的處理。

2）IP數據報

IP數據報包括數據報報頭以及數據報數據，報頭包括源和目的站的IP地址。

3）路徑選擇

每個主機和路由器保持一張路徑選擇表，對每個可能的目的網絡，路徑選擇表給出IP數據報應該送往下一個路由器的地址以及到達目的地址的步數。

路徑表可以是靜止的也可以是動態的。

在Internet中，路由器的組成是層次結構的。

4）和路由有關的協議

書26頁具體一些協議

四、地址轉換協議和反向地址轉換協議

1）地址轉換協議（ARP）

ARP協議采用廣播消息的方法，來獲取網上IP地址對應的MAC地址。

2）反向地址轉換協議（RARP）

與ARP協議非常類似，RARP協議也是采用廣播消息的方法來決定于特定硬件MAC地址相對應的IP地址。

五、TCP和UDP

1）TCP

TCP用來為網絡上提供有序可靠的傳輸能力的全雙工虛電路服務。

TCP功能包括為了取得可靠的傳輸而進行的分組丟失檢測，對收不到確認信息自動重傳，以及處理延遲的重復數據流。

TCP進行報文交換的過程包括：建立連接、發送數據、發送確認、通知窗口大小，最后數據發送完畢后關閉連接。

2）UDP

UDP比TCP簡單，它采用無連接法是向高層提供服務。，它不保證數據的可靠投遞。UDP根據端口號對應用程序進行多路復用，并能利用校驗和檢查數據的完整性。

六、高層協議與TCP/IP連接

書28頁表2—3

6. SLIP/PPP的基本概念

一、SLIP協議

當工作站發送IP分組的時候，在幀的末尾帶一個專門的標志字節（0XC0），如果在IP分組含有同樣的標志字節，則在其后面加兩個填充字節（0XDB，0XDC）

SLIP協議存在的問題

1）這種協議無任何檢錯和糾錯功能，對丟失分組和出錯分組的處理需要高級協議支持。

2）SLIP只支持IP分組，當Internet不斷發展和擴大且包含非IP協議的網絡時不適用。

3）每一方需要知道另一方的IP地址，且在設置時不能動態賦予IP地址。

4）SLIP不能提供身份驗證，因此無法知道真正對話者的身份，這對撥號用戶是一個問題。

5）SLIP未被接受為Internet標準，因此有許多不同的版本存在，不易互操作。

二、PPP協議

PPP，點到點協議。PPP能支持差錯檢測，支持各種協議，在聯接時IP地址可賦值，具有身份驗證功能，以及對SLIP改進的功能，

PPP提供三個功能

1）成幀的方法可清楚地區分幀的結束和下一幀的起始，幀格式還處理差錯檢測。

2）LCP用于啟動線路、測試、任選功能的協商以及關閉連接。

3）網絡層任選功能的協商方法獨立于使用的網絡層協議，因此可適用于不同的NCP.

PPP是用于采用調制解調器、HDLC串行位線、SONET和其他物理層的多協議成幀機制，支持差錯監測、任選功能協商、分組頭的壓縮，以及任選的可靠傳送HDLC幀等功能。