计算机网络应用基础

23/4/19计算机网络应用基础

课程简介

　　　《计算机网络应用基础》属于公共基础课，该课程主要介绍网络的基本知识和基本操作，以及局域网的组建和维护、电子邮件的收发、文件的上传与下载等。


教学安排教学周数： 17 周教学时数： 68 学时（ 34/34 ）教学方式：理论授课 + 上机实践考试及成绩：总分１００其中：平时成绩： 3 ０分　期末笔试： 7 ０分

上机实验－２０分

点名、作业等－２０分

第一章

网络基础知识


目标要求：了解计算机网络的发展历程。掌握计算机网络的定义、基本功能和组成要

素。掌握 OSI 参考模型、 TCP/IP 参考模型　通过对网络分类的理解，可从不同角度对计

算机网络加以认识，培养学生对计算机网络的兴趣。


主要内容

第一节计算机网络概述第二节计算机网络的组成与结构第三节计算机网络的体系结构

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第一节

计算机网络概述


主要内容

计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的功能与应用计算机网络的发展

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1.1.1 计算机网络的定义

计算机网络是将分散在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，利用通信设备和线路相互联结起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信，实现资源共享的计算机系统的集合。

　如图示

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1.1.2 计算机网络的分类按地理覆盖范围分类

局域网城域网广域网互联网

按通信介质分类有线网无线网


计算机网络的分类

按网络的拓扑结构分类按网络的传输速率分类按网络中使用的操作系统分类按传输带宽分类按信息传播技术分类

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计算机网络的分类局域网（ LAN ， Local Area Network ）传输距离有限，一般在 10 公里以内传输速率高，可达 10Mbps 以上误码率低一般用专线连接

路由器

路由器

计算机

计算机

计算机

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计算机网络的分类城域网 (MAN, Metropolitan Area Network) 介于局域网与广域网之间。用于连接几十公里内的企业、机关的局域网

( )城域网络公用网

路由器

路由器

路由器

路由器计算机

计算机

计算机

计算机返回


计算机网络的分类

广域网 (WAN, Wide Area Network) 传输距离广，一般在几十公里以上传输速率低一般租用公共通信线路广域网主要采用分组交换技术

公用交换网(PSTN、ISDN、PDN、

ATM、FR)

LAN

MAN

MAN

LAN

公用交换网(PSTN、ISDN、PDN、

ATM、FR)

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总线型网络拓扑结构

工作站

终接器终接器

工作站工作站

工作站

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星型网络拓扑结构

工作站

工作站工作站工作站

工作站

工作站

集线器

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树型网络拓扑结构

工作站

工作站

工作站工作站返回


网型网络拓扑结构

工作站工作站

工作站

工作站工作站

工作站

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混合型网络拓扑结构

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1.1.3 计算机网络的功能1 ．数据通信（ 1 ）传输文件（ 2 ）使用电子邮件（ E-mail ） 2 ．资源共享（ 1 ）共享硬件资源（ 2 ）共享软件资源（ 3 ）共享数据资源。 3 ．分布与协同处理 4 ．提高计算机系统的可靠性和可用性


计算机网络的应用

（ 1 ）管理信息系统（ 2 ）办公自动化系统。（ 3 ）信息检索系统（ 4 ）电子收款机系统（ 5 ）分布式控制系统（ 6 ）计算机集成与制造系统（ 7 ）电子数据交换和电子商务系统（ 8 ）信息服务系统

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计算机网络的发展第一代：面向终端的计算机网络第二代：计算机－计算机网络第三代：开放式标准化网络第四代：宽带化、综合化、数字化网络下一代网络（ NGN ）

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第二节

计算机网络的组成与结构


主要内容

计算机网络的基本组成资源子网和通信子网

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1.2.1 计算机网络的基本组成计算机系统

服务器工作站

数据通信系统网络适配器传输介质网络互连设备

网络软件

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通信子网

资源子网

1.2.2 资源子网和通信子网

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资源子网由主机、终端、连网外设各种软件资源和信

息资源组成。主机：提供接入服务、信息服务的计算机。

早期主要由大型机、中型机、小型机承担，现在也用高档微机。

终端：是用户访问网络的计算机，可以是哑终端或智能终端。


通信子网

由通信处理机、通信线路、通信设备组成。通信处理机：一方面作为与资源子网的主机、

终端连接的接口，另一方面作为通信子网中的分组存储转发结点。

通信线路：连接主机、通信处理机，为它们之间传输数据提供通道。

第三节

计算机网络的体系结构


作业：P14:

习题： 1 、 2 、 3 、 4 、 6 、 7 、 15

要求：作业纸时间格式


主要内容

网络体系结构的基本概念 ISO 的 OSI 参考模型 TCP/IP 参考模型 ISO 的 OSI 参考模型与 TCP/IP 参考模型得比较常用网络通信协议选择网络通信协议的原则　　　　　　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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1.3.1 网络体系结构的基本概念

网络体系结构发展的背景——网络的状况多种通信媒介——有线、无线。不同种类的设备——通用、专用。不同的操作系统—— Unix 、 Windows …

不同的应用环境——固定、移动。不同种类业务——分时、交互、实时… 宝贵的投资和积累——有形、无形。用户业务的延续性——不允许出现大的跌宕起伏

它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。


划分层次模型

分层后层内简单层间清晰

不分层通信协议复杂


网络体系结构

网络体系结构（ network architecture) ：计算机网络层次结构模型及各层协议的集合。

层次：是人们对复杂问题处理的基本方法。接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层

之间的操作及下层对上层的服务。服务：是下层通过层间的接口为上层提供其实现

的某种特定功能。实体：是指网络中发送或接收信息的设备或进程，

在大多数情况下是一个特定的软件模块。


1.3.2 ISO/OSI 参考模型 1974年， IBM 公司提出了世界上第一个网络体系

结构， SNA （ system network architecture ） OSI 参考模型的提出： 1983年，国际标准化组织

（ ISO）正式制定了 ISO/IEC7498 国际标准。 1977 为开放系统互联成立专门委员会， 1980年草拟参考模型协议书， 1983年正式批准为国际标准。

OSI体系结构定义了网络互联的 7 层框架，即开放系统互连（ OSI,Open System Interconnection ）参考模型。如图所示。

“开放”的含义：表示可使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。


ISO ／ OSI 参考模型

应用层Application

表示层Presentation

会话层session

传输层transport

物理层Physical

数据链路层Data Link

网络层Network

7

6

5

4

3

2

1

处理网络应用数据表示主机间通信进程间的连接寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输

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物理层 (Physical)

实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电

气的、过程的和功能的特性机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数据传送速率，最大传送距离

等功能特性：接口引脚的功能作用过程特性：信号时序，应答关系，操作过程

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数据链路层 (Data Link)

把从物理层来的原始数据打包成帧。负责帧在计算机之间的无差错传递，使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无差错的链路。

帧是放置数据的、逻辑的、结构化的包。所关心的问题包括：

物理地址、链路维护；组帧：把数据封装在帧中 , 按顺序传送；定界与同步：产生 / 识别帧边界；差错恢复：采用重传（ ARQ ）的方法；流量控制：收发双方传输速率的匹配。

典型协议：多路访问控制协议典型协议：多路访问控制协议 (MAC(MAC ，， Multiple Access Control prMultiple Access Control protocol)otocol)

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网络层负责网络中两主机间的数据交换，由于通信的两台

计算机间可能要经过许多个节点 ,也可能经过多个通信子网 ,故网络层的任务是：选择合适的路径将信息送到目的站 , 这就是所谓的路由选

择。进行流量控制 , 以防止网络拥塞引起的网络功能下降。

网络层传输的信息以报文分组为单位。网络层协议最著名的协议是国际电报电话咨询委员会CCITT的 X.25协议 ,对应 OSI的下三层，相当于 ISO8473/8348标准，提供数据报和虚电路两种类型的接口。

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传输层 (Transport)

为信源进程与信宿进程的通信提供数据传输服务；屏蔽各类通信子网的差异，使应用层不受通信子网技术变

化的影响。进行数据分段并组装成报文流；传输单位为：报文提供端到端的服务提供“面向连接”（虚电路）和“无连接”（数据报）两

种服务；传输差错校验与恢复；信息流控制，防止数据传输过载。传输层是资源子网和通信子网的接口层。

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会话层（ Session ）对不同开放系统中两个进程间通信的过程

进行管理和协调不参与数据传输

表示层（ Presentation ）向应用进程提供资料表示，如信息编码、

数据转换、数据压缩与恢复等。

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应用层 (Application)

为用户的应用进程提供网络通信服务识别并证实目的通信方的可用性使协同工作的应用程序之间实现同步判断是否为通信过程申请了足够的资源处理被传送数据的表示问题，即信息的语义。

应用层协议的例子：远程登录协议 Telnet、文件传输协议 FTP、超文本传输协议 HTTP、域名服务 DNS、简单邮件传输协议 SMTP、邮局协议 POP3等

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OSI 中数据的传输两个开放系统之间的通信——对等层通信网络体系结构禁止不同主机的对等层之间的直接通

信。 (( 想一想，为什么想一想，为什么 ?)?) 实际上，每一层必须依靠相邻层提供的服务来与另

一台主机的对应层通信。上层使用下层提供的服务— Service user 下层向上层提供服务— Service provider

以两个人使用信件进行信息交流为例 ( 见下页图 )


对等层通信示例：

问题： 1 、收信人与发信人之间、邮政局之间，他们是在直接通信吗？ 2 、邮政局、运输系统各向谁提供什么样的服务？ 3、邮政局、收发信人各使用谁提供的什么服务？

用户（发信人）

邮政局

运输系统

用户／邮局约定

用户（收信人）

邮政局

运输系统

对信件内容的约定

对信件如何传递的约定

对货物如何运输的约定

P3

P2

P1

公路，铁路，航空

邮局／运输系统约定


1.3.3 TCP/IP参考模型

TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署 (ARPA) 的一项研究计划——实现若干台主机之间的相互通信。现在 TCP/IP 已成为 Internet 上通信的标准。TCP/IP 模型包括 4 个概念层次：

应用层（ application ）传输层（ transport ）网际层（ internet ）网络接口（ network interface ）


TCP/IP 参考模型 TCP/IP 协议具有以下几个特点：1) 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2) 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、

广域网、更可用于互联网；3) 统一的网络地址分配方案，使得整个 TCP/I

P 设备在网中都具有唯一的地址4) 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。


TCP/IP传输层

传输层负责在源主机与目的主机的应用进程间建立端 - 端通信。其主要功能：

流量控制可靠传输

传输层提供了 TCP和 UDP两种传输协议： TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文

分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没有收到的段。

UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。


应用层

传输层

网络接口

网际层

面向连接的 ●TCP无连接的 ●UDP

传输层提供了两种传输协议


TCP/IP网际层•网际层负责通过网络发送和接收 IP 数据报，其主要协议—— IP。本层提供无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。•网际层的 PDU称为 IP数据报；• ICMP（ Internet Control Message Protocol）提供控制和传递消息的功能；•ARP（ Address Resolution Protocol）为已知的 IP地址确定相应的MAC地址；•RARP（ Reverse Address Resolution Protocol）根据MAC地址确定相应的 IP地址。


应用层

传输层

网络接口

网际层

●IP ●ICMP ●ARP ●RARP

TCP/IP网际层的四个主要协议


TCP/IP 实际并未定义任何数据链路层协议和物理层协议，它可运行在现有的任何一种数据链路层和物理层之上

TCP/IP 数据链路层和物理层


1.3.4 TCP/IP与 OSI 参考模型的比较

应用层

表示层

会话层

传输层

物理层

数据链路层

网络层

7

6

5

4

3

2

1

OSI 参考模型

应用层

传输层

网络接口( 数据链路层+物理层 )

网际层

TCP/IP概念层次

Ethernet,802.3,802.5,FDDI 等等

TCP/IP支持所有标准的数据链路层和物理层协议


1.3.5 常用网络通信协议网络协议：是为进行网络中数据交换而建立

的规则、标准或约定。

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TCP/IP协议

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TCP/IP具有很强的灵活性，支持任意规模的网络，几乎可连接所有类型的服务器和工作站。但其灵活性也为它的使用带来了许多不便，在使用 NetBEUI 和 IPX/SPX及其兼容协议时都不需要进行配置，而TCP/IP协议在使用前需要进行复杂的设置。


NetBEUI 协议

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NetBEUI 协议是一个小巧而高效的协议，由NetBIOS（网络基本输入输出系统）、 SMB（服务器消息块）、和 NetBIOS 帧传输协议三部分组成。 NetBEUI 协议适合于不超过 200台个人计算机所组成的单网段部门级小型

LAN，它不具有跨网段工作的能力。


IPX/SPX协议

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IPX/SPX协议具有很强的路由功能，适合于大型网络的使用。Windows NT为能与 NetWare 服务器相连，它提供了一个叫“NWLink IPX/SPX”兼容协议。 NWLink协议是 Novell 公司 IPX/SPX协议在微软网络产品中的实现，它除了继承 IPX/SPX协议的优点之外，更适应了微软的操作系统和网络环境。

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