6.2 Internet基础知识与应用（课件）-《计算机应用基础》同步教学（人民邮电版）

第六章 计算机网络 Mind Map in This Chapter 思维导图 当今时代，计算机网络无时无刻不在影响着我们的生活，各行各业的运行和发展也离不开计算机网络，例如通信、金融、教育等。计算机网络不仅使得分散在各处的计算机系统能够互相通信，而且能够让用户随时随地接入网络获得各种资源、文件及服务，极大地方便了用户完成工作和生活中的各项任务。了解和掌握计算机网络，特别是 Internet 的基本知识与应用，将为我们的学习、生活和工作带来便利。 Guidance to Chapter Five 本章导学 Learning Objectives 学习目标  了解计算机网络的基本概念。  了解计算机网络的起源与发展。  熟悉网络体系结构模型。  熟练掌握 Internet 的基础知识。  熟练掌握用 Outlook 收发电子邮件的方法。 学习目标 4 6.2 Internet基础知识与应用 Internet也称为因特网，是当今世界上最大的连接计算机的网络通信系统，而且是全球信息资源的公共网。 该系统拥有成千上万的数据库，提供的信息包括文字、数据、图像、声音等形式，信息类型有软件、图书、报纸、杂志、档案等。其门类涉及政治、经济、科学、教育、法律、军事、物理、体育、医学等社会生活的各个领域。Internet成为无数信息资源的总称，它是一个无级网络，不为某个人或某个组织所控制。人人都可参与，人人都可以交换信息，共享网上资源。 5 6.2.1 Internet的起源与发展 1．Internet的起源 6.2 Internet基础知识与应用 Internet是目前全世界最大的计算机网络，它覆盖了整个地球及其外太空。Internet起源于美国国防部高级研究计划局（Advanced Research Project Agency，ARPA）1968年研制用于支持军事研究的计算机实验网ARPANET。ARPANET的两大贡献：第一，分组交换概念的提出；第二，促成了今天的 Internet，即促成了 Internet 最基本的通信基础——传输控制协议/Internet 协议（Transmission ControlProtocol/Internet Protocol，TCP/IP）。 ARPANET 建立的初衷是帮助那些为美国军方工作的研究人员通过计算机交换信息，其设计与实现基于这样的一种主导思想：网络要能够经得住故障的考验并能维持正常工作，当网络的一部分因受到攻击而失去作用时，网络的其他部分仍能维持正常通信。ARPANET 不仅能提供各站点间的可靠连接，而且在部分物理部件受损的情况下，仍能保持稳定，在网络的操作中可以不费力地增删节点。当时已经投入使用的许多通信网络中的许多运行不稳定，并且只有在相同类型的计算机之间才能可靠地工作，ARPANET 则可以在不同类型的计算机间互相通信。 6 6.2.1 Internet的起源与发展 2．Internet的发展 6.2 Internet基础知识与应用 1985年，在美国国家科学基金会的支持下，美国各大学与研究机构建立了基于ARPANET架构的NFSNET。它是一个拥有15个超级计算中心和承担全美国教育和科研工作的计算机网络。随后越来越多的大学、研究机构纷纷将自己的局域网并入NSFNET，这使NSFNET在1986年建成后取代ARPANET而成为Internet的主干网。 在20世纪90年代以前，Internet是由美国政府资助的，主要供大学和研究机构使用，但近年来该网络商业用户数量日益增加，并逐渐从研究教育网络向商业 网络过渡。商业机构的加入，也为Internet的发展 注入了强大的推动力。 1995年，NSFNET正式停止运作，标志着Internet 彻底的商业化。 从1996年起，世界各国陆续启动下一代高速 互联网络及其关键技术的研究，Internet随之进入 飞速发展的时期。 7 6.2.1 Internet的起源与发展 3．Internet在中国的发展 6.2 Internet基础知识与应用 1986年，北京市计算机应用技术研究所实施的国际联网项目——中国学术网（Chinese Academic Network，CANET）启动。 1990 年 11 月 28 日，钱天白教授代表中国正式在斯坦福网络信息研究中心注册登记了中国的顶级域名 CN，并从此开通了使用中国顶级域名 CN 的国际电子邮件服务。 目前，我国已初步建成国内互联网， 其中 4 个主干网络是中国公用计算机互联网 （ChinaNET）、中国教育与科研网（CERNET）、 中国科学技术网（CSTNET）、中国金桥信息网 （ChinaGBN）。 8 6.2.2 IP地址与域名 1．IP地址 6.2 Internet基础知识与应用 （1）IP地址的定义与作用 IP 地址（IP Address）是指互联网协议地址，又译为网际协议地址，是 IP 提供的一种统一的地址格式，它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址，以此来减小物理地址的差异。 Internet 现行使用的主流版本是 IPv4，它使用 32 位二进制数作为 IP 地址。但是 32 位的二进制数非常不便于书写和记忆，所以在实际工作中我们会将 32 位的地址平均分成 4 份，再转换成 4 个十进制数表示。每个十进制数对应 8 位二进制数的数值，每个十进制数用“.”隔开。根据进制之间的转换规则，我们可知 IP 地址的 4 个十进制数均介于 0～255 之间。 例如 IP 地址 11011010 00011110 00011001 11100100， 我们将其表示为 218.30.25.228。 IP 地址就像我们的家庭住址一样，如果你网购商品，首先要知道自己收货地址并把准确地址告知商家，这样快递员才能把包裹准确地送到你的手中。计算机发送信息就好比是快递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才不会把包裹送错。只不过我们日常生活中的地址是用文字来表示的，而网络中计算机的地址用二进制数字表示。 9 6.2.2 IP地址与域名 1．IP地址 6.2 Internet基础知识与应用 （2）IP地址的分类 在IPv4版本中，IP地址被划分为A、B、C、D、E共5类。另外，将32位的IP地址划分出了两个部分：网络标识和主机标识。不同类别的IP地址其网络标识和主机标识的位数不一样，如图6-11所示。 图6-11 IP的分类及其结构 A类IP地址：网络标识占8位，主机标识占24位，属于大型网络。第一个十进制数为1～126。 B类IP地址：网络标识占16位，主机标识占16位，属于中型网络。第一个十进制数为128～191。 C类IP地址：网络标识占24位，主机标识占8位，属于小型网络。第一个十进制数为192～223。 D类IP地址：是多播地址。该类IP地址的最前面为“1110”，所以地址的网络号取值于224～239之间。一般用于多路广播用户。 E类IP地址：是保留地址。该类IP地址的最前面为“1111”，所以地址的网络号取值于240～255之间。 10 6.2.2 IP地址与域名 2．域名 6.2 Internet基础知识与应用 域名（Domain Name）又称网域，是由一串用点分隔的名字组成的Internet上某一台计算机或计算机组的名称，用于在数据传输时对计算机的定位标识。 由于IP地址具有不方便记忆并且不能显示地址组织的名称和性质等缺点，人们设计出了域名，并通过域名系统（Domain Name System， DNS ）来将域名和IP地址相互映射，使人们能更方便地访问互联网，而不用去记住能够被计算机直接读取的IP地址数串。域名与IP地址之间的关系是，一个域名一定对应一个IP地址，而一个IP地址可以对应多个域名。 域名使用字符串来表示提供服务计算机的位置，一般格式为“主机名.子域名.顶级域名”。 常见的域名有行业域名、国家域名等。 例如，com表示工商企业，net表示网络提供商， org表示非营利组织，cn表示中国等等。 11 6.2.2 IP地址与域名 3．万维网 6.2 Internet基础知识与应用 万维网（World Wide Web，WWW），也称为 Web，它是 Internet 的重要组成部分。万维网是一个由相互链接的超文本文档组成的系统，系统里每个有用的事务或信息都将成为一个资源，通过浏览器使用统一资源地址（URL）访问。该系统分为 Web 客户端和 Web 服务器端程序，人们可以使用 Web 客户端（浏览器）访问 Web 服务器上的页面。 万维网为我们提供了诸多应用，例如上网浏览新闻信息、收发电子邮件、上传分享文件等，这一切都是基于应用层的网络通信协议，如HTTP、FTP、SMTP等。 扩展： HTTP：Hyper Text Transfer Protocol，超文本传输协议。 FTP：File Transfer Protocol，文件传输协议。 SMTP：Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议。 12 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 1．Internet接入方式 6.2 Internet基础知识与应用 以前一般的网络用户大都是通过调制解调器以电话拨号方式上网，即使是 56kbit/s 的Modem，其传输速率也非常慢。随着网络技术的发展和 Internet 的普及，速度更快、更稳定的带宽上网方式已经越来越普及，能满足人们家庭娱乐、工作办公等需求。下面介绍常用的 3种 Internet 接入方式。 13 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 1．Internet接入方式 6.2 Internet基础知识与应用 （1）ISDN 综合业务数字网（Integrated Service Digital Network，ISDN）以传统电话线传输数字信号，出现在 21 世纪。其好处是可以利用两个二进制通信信道进行 Internet 数据传输，且不影响电话接听和文件传真，也被称为一线通。 ISDN 的优点是以数字信号进行通信，有不易受干扰、可以压缩、便于处理与保密等特性。对于 SOHO 办公而言是不错的选择，用户 不必申请好几个电话号码 就可用单一线路进行上网、 传文件、通话与传真等工作 ，而且双向传文件时速度 相当。ISDN 可以提供 128kb it/s的基础速率服务，但若要 传送高速动态图像，并达到 “实时服务”的要求，这样 的速率是远远不够的。 14 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 1．Internet接入方式 6.2 Internet基础知识与应用 （2）DSL 各类数字用户线路（Digital Subscriber Lines，DSL）可以利用目前的双绞线电话线将带宽提高到 6Mbit/s 或 8Mbit/s，使用方式和软、硬件需求与 ISDN 相似，速率却可达 ISDN 的数十倍以上，是 21 世纪初家庭宽带用户的主流选择。 DSL 依据不同的技术可将双绞线的频宽提升到不同的程度，主要分为 3 种：ADSL、HDSL、VDSL。 ADSL 叫作非对称数字用户环路，它利用现有的电话线路加上 ADSL 专用调制解调器， 将数字信号的传输速率提升到下行速率为 1.5～9Mbit/s、上行速率达 64～640kbit/s 的程度，其间的差异依据其采用的调制解调器、传输方式和传输距离而定。此种上、下行速率的不对称即为非对称。 HDSL 即高速率数字用户线路，它利用两条绞线进行数字资料的传输，不过上、下行速 率相等，这是 HDSL 与 ADSL 最大的不同点。在一条双绞线的情况下，HDSL 速率可达 784～1 040kbit/s，如果以两条双绞线传输，则可将速率提高到 1.544Mbit/s 或 2.048Mbit/s。 VDSL 即超高速数字用户线路，是 XDSL 技术系列中速度最快的传输方式，仅利用一条 双绞线，最大速率可达 55Mbit/s。速度的变化主要依据线路长短不同而定，而且是双向等速的对称传输。 15 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 1．Internet接入方式 6.2 Internet基础知识与应用 （3）FTTH 光纤到户（Fiber To TheHome，FTTH）是现今为止，全业务、高带宽的接入需求最好、最快的模式。FTTH 不但能提供更大的带宽，而且增强了网络对数据格式、速率、波长和协议的透明性，放宽了对环境条件和供电等方面的要求，简化了维护和安装。 FTTH 给普通用户带来 了前所未有的高速 Internet 接入体验。 用户可以直接在计算 机上观看高清甚至 4K 电影、下载大型 文件、开展多人在 线视频会议等。 16 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 2．常见的网络设备 6.2 Internet基础知识与应用 （1）网卡 网络接口卡（Network Interface Card，NIC）简称网卡，又称网络适配器，是计算机与网络相连的接口。网卡的功能主要有两个：一是将发送方的数据报封装为帧，并通过传输介质将数据发送到网络上；二是接收从网络上传来的帧，并将其重新组合成数据报。 每个网卡在制造时都有一个物理地址（MAC 地址）。制造商们已对地址范围达成协议，每个制造商只能使用许可的地址，这样可保证 不重复使用地址。地址是用 12 个 十六进制数表示的， 例如 00 0B 2F 15 0A D0。 地址分为 6 个部分，前 3 个部分 由国际统一分发，后 3 个部分由 厂家自定。 17 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 2．常见的网络设备 6.2 Internet基础知识与应用 （2）集线器 集线器（HUB）在 OSI 参考模型中属于数据链路层。价格低是它最大的优势，但由于集线器属于共享型设备，在繁重的网络中，其效率变得十分低下，因此我们在中、大型的网络中看不到集线器的身影。如今的集线器普遍采用全双工模式，市场上常见的集线器传输速率普遍都为 100Mbit/s。 18 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 2．常见的网络设备 6.2 Internet基础知识与应用 （3）交换机 交换（Switching）是按照通信两端传输信息的需要，用人工或设备自动完成的方法，把要传输的信息送到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（Switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。 在计算机网络系统中，交换概念的提出是对共享工作模式的改进。HUB 就是一种共享设 备，HUB 本身不能识别目的地址，当同一局域网内的 A 主机给 B 主机传输数据时，数据包在 以 HUB 为架构的网络上是以广播方式传输的，由每一台终端通过验证数据包的地址信息来确 定是否接收。也就是说，在这种工作方式下，同一时刻网络上只能进行一组数据帧的通信。这 种方式就是共享网络带宽。交换机拥有一条带宽很高的外部总线和内部交换矩阵。交换机的所 有端口都挂接在这条外部总线上，控制电路收到数据包以后，处理端口会查找内存中的地址对 照表以确定目的 MAC 地址（网卡的硬件地址）的网卡挂接在哪个端口上，通过内部交换矩阵 迅速将数据包传送到目的端口；目的 MAC 地址若不存在，才广播到所有的端口，接收端口回 应后交换机会记录新的地址，并把它添加到内部地址表中。常见的商用交换机如图 6-12 所示。 使用交换机也可以把网络分段，通过地址对照表，交换机只允许必要的网络流量通过交换 机。通过交换机的过滤和转发，可以有效隔离广播风暴，减少误包和错包的出现，避免冲突。 19 6.2.3 Internet接入方式与网络设备 2．常见的网络设备 6.2 Internet基础知识与应用 （4） 路由器 路由器（Router）是一种连接多个网络或网段的网络设备，能将不同网络或网段之间的数据信息进行寻址转发，以使它们能够相互传递对方发送和接收的数据，从而构成一个更大的网络。 路由器是互联网络的枢纽，具有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。 路由器与交换机在概念上有一定重叠但也有不同：交换机泛指工作于任何网路层次的数据中继设备，而路由器工作在OSI模型的第三层，即网络层。路由器通过路由决定数据的转发。为了能路由数据包，路由器之间会通过路由协议进行通信并创建和维护各自的路由表。路由表存储了去往某一网路的最佳路径、该路径的“路由度量值”及下一跳路由器。当收到一个IP数据包时就到路由表里去查，根据IP数据包的目的IP地址查对应表项，可以查到一个出接口，再将数据包重新封转后从该接口转发至目的地。 无线路由器（Wireless Router）好比将单纯性无线AP和宽带路由器合二为一的扩展型产品。它不仅具备单纯性无线AP所有功能，如支持DHCP客户端、支持VPN、防火墙、支持WEP加密等，而且还包括了网络地址转换（NAT）功能，可支持局域网用户的网络连接共享，可实现家庭无线网络中的Internet连接共享和ADSL等小区宽带的无线共享接入。如图 6-13 所示。 20 $$