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1.4 计算机网络基础

考核说明: 本节主要介绍计算机网络的基本概念、计算机网络的分类、Internet的基础知识和Internet提供的服务及接入Internet的方式。其中计算机网络的分类和Internet的相关基础知识是本节的重点。

1.4.1 计算机网络的基本概念

1.计算机网络的定义

计算机网络是以各种通信设备和传输介质将处于不同位置的多台独立计算机连接起来,并在相应网络软件的管理下实现多台计算机之间信息传递和资源共享的系统。

2.计算机网络的功能

计算机网络通过计算机之间的互相通信实现了网络资源共享。

3.计算机网络的构成

计算机网络主要由多台计算机、通信设备及相应的软件构成,其主要的组成部分如下:

(1)各种类型的计算机。

(2)网络适配器(俗称网卡),它提供通信网络与计算机相连的接口。

(3)网络传输介质,计算机网络传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤及无线通信等。

(4)共享的外部设备。

(5)局部网络通信设备,如集线器(Hub)、中继器(Repeater)等。

(6)网络互连设备,如调制解调器、网桥(Bridge)、路由器(Router)等。

(7)网络软件。

1.4.2 计算机网络的分类

1.计算机网络的拓扑结构

网络中各台计算机连接的形式和方法称为网络的拓扑结构,主要有如下几种:

(1)总线型拓扑结构。

(2)星形拓扑结构。

(3)环形拓扑结构。

(4)树形拓扑结构。

2.计算机网络的分类

计算机网络种类繁多,按照不同的分类标准,可以有多种分类方法。

(1)按网络拓扑结构可分为环形网、星形网、总线型网、树形网等。

(2)按通信介质可分为双绞线网、同轴电缆网、光纤网和无线卫星网等。

(3)按信号频带占用方式可分为基带网和宽带网。

(4)按网络规模和覆盖范围可分为局域网和广域网等。

注意: 局域网(Local Area Network,LAN)网络规模比较小,其覆盖范围一般在方圆1000m内,如一间办公室或一栋办公楼内的网络。局域网一般都用专用的网络传输介质连接而成,如同轴电缆、双绞线等。

广域网(Wide Area Network,WAN)的覆盖范围很大,一般从几千米到几千千米,可能在一个城市、一个国家,也可能分布在全球范围。广域网以往通常是借用传统的公共通信网(如电话网、电报网)来实现。随着计算机网络的作用在社会经济生活中日益重要,电信公司开始专门为计算机互联网开设信道。卫星通信技术和光纤通信技术的发展,为广域网的建设提供了更好的硬件条件。

1.4.3 Internet的基础知识

1.Internet的起源与发展

在20世纪60年代,美国军方为寻求将其所属各军方网络互连的方法,由国防部高级研究计划署(Advanced Research Project Agency,ARPA)出资赞助大学的研究人员开展网络互连技术的研究。研究人员最初在4所大学之间组建了一个实验性的网络,称做ARPAnet。随后,深入的研究导致了TCP/IP的出现与发展。为了推广TCP/IP,在美国军方的赞助下,加州大学伯克利分校将TCP/IP嵌入到当时很多大学使用的网络操作系统 BSD UNIX中,促成了TCP/IP的研究开发与推广应用。1983年初,美国军方正式将其所有军事基地的各子网都连到ARPAnet上,并全部采用TCP/IP,这标志着Internet的正式诞生。作为Internet的第一代主干网,ARPAnet现在已经退役。

20世纪90年代,商业机构介入Internet,带来Internet的第2次飞跃。自Internet问世后,每年加入Internet的计算机呈指数级增长。Internet的商业化开拓了其在通信、资料检索、客户服务等方面的巨大潜力,导致了Internet新的飞跃,并最终走向全球。

从Internet的发展过程可以看到,Internet是历史的沿革造成的,是千万个可单独运作的子网以TCP/IP互连形成的,各个子网属于不同的组织或机构,而整个Internet不属于任何国家、政府或机构。

2.Internet的结构与组成

Internet是一个通过网络互连设备——路由器将分布在世界各地的、数以万计的广域网、城域网与局域网互连,而形成的全球性的大型互连网络。Internet的使用者不必关心Internet的内部结构,他们所面对的只是接入Internet的大量主机及它们所提供的信息资源和服务。因此,从Internet使用者角度来看,Internet是由大量计算机连接在一个巨大的通信系统平台上而形成的一个全球范围的信息资源网。Internet代表着全球范围内无限增长的信息资源,是人类所拥有的最大的知识宝库之一。

从Internet实现技术角度看,它主要是由通信线路、路由器、主机、信息资源等几个主要部分组成的。

1)通信线路

通信线路将Internet中的路由器与路由器及路由器与主机连接。通信线路是网络信息交互中实际传送数据的载体。Internet中的通信线路可以分为两类:有线通信线路与无线通信信道。常用的传输介质主要有双绞线、同轴电缆、光纤电缆、无线与卫星通信信道。

2)路由器

路由器是Internet中最重要的通信设备之一,它的作用是将Internet中的各个局域网、城域网与广域网,以及主机互连。

3)主机

主机是Internet中信息资源与服务的载体。Internet中的主机既可以是大型计算机,又可以是微型计算机或便携计算机。按照在Internet中的用途,连入Internet的主机可以分为两类:服务器与客户机。

4)信息资源

信息资源是用户最关心的问题,它会影响到Internet中站点受欢迎的程度。在Internet中存在着文本、图像、语音与视频等多种类型的信息资源,并涉及科学、教育、商业、经济、医疗卫生、文化娱乐等各个方面。

3.TC P/IP、域名与IP地址

TCP/IP是一个协议集,其中最重要的是TCP与IP,因此通常将这些协议统称为TCP/IP集,或叫TCP/IP。TCP/IP参考模型也是一个开放模型,能很好地适应世界范围内数据通信的需要,它具有如下4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、广域网中,更适用于网络互连。

(3)统一的网络地址分配方案,使得网络中的每台主机在网络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。

注意: TCP/IP参考模型有4层。其中应用层与OSI中的应用层对应,传输层与OSI中的传输层对应,网络层与OSI中的网络层对应,物理链路层与OSI中的物理层和数据链路层对应。TCP/IP中没有OSI中的表示层和会话层。

1.4.4 Internet提供的服务

Internet上的常用服务主要有:电子邮件、远程登录、文件传输、World Wide Web、网络新闻服务等。

(1)电子邮件(E-mail)是在Internet上发送和接收邮件。用户先向Internet服务提供商(Internet Service Provider,ISP)申请一个电子邮件地址,再使用一个合适的电子邮件客户程序,就可以向其他电子信箱发E-mail,也可接收到来自他人的E-mail。

(2)远程登录(Telnet)用来将一台计算机连接到远程计算机上,使之相当于远程计算机的一个终端。如将一台Pentium计算机登录到远程的超级计算机上,则在本地机上需花长时间完成的计算工作在远程机上可以很快完成。

(3)文件传输可以在两台远程计算机之间传输文件。网络上存在着大量的共享文件,获得这些文件的主要方式是FTP。

(4)World Wide Web(WWW)将文本、图像、文件和其他资源以超文本的形式提供给它的访问者。它是Internet上最方便和最受欢迎的信息浏览方式。

注意: WWW通常采用的体系结构为Client/Server模式。

(5)网络新闻服务使用户可在全球范围内就某一共同感兴趣的问题同许多人交流、讨论。一个新闻组有自己的主题,新闻组的成员向组内发送一条新闻后,组中的每个成员都会收到这一新闻,其他成员可能会针对这一新闻发表赞同或反对观点,或者提出新的话题。

1.4.5 接入Internet的方式

目前,用户计算机接入Internet的方式主要有:通过网络方式入网、通过SLIP/PPP方式入网。

1.通过网络方式入网

条件允许的用户可以将自己的计算机连接到一个局域网,该局域网通过Internet服务提供商提供的专用线路与Internet相连,这样用户计算机就可在局域网上直接访问Internet。

2.通过SLIP/PPP方式入网也就是通常所说的拨号上网

此种方式通过电话线和调制解调器将计算机接入Internet,目前家庭用户多采用这种方式接入Internet。SLIP(Serial Line Internet Protocol)代表串行线路Internet协议,它是TCP/IP的串行版本。现在SLIP基本上已被PPP取代。PPP(Point-to-Point Protocol)代表点对点协议。通过SLIP/PPP方式接入Internet需要准备的条件是:一台计算机、一条电话线路、一个调制解调器(调制解调器的作用是将计算机的数字信息和电话线上的模拟信号相互转换)、向ISP申请一个用户账号、TCP/IP和SLIP/PPP。通过SLIP/PPP方式入网,用户可以享受ISP所提供的各种Internet服务。

注意: SLIP/PPP方式一般提供临时的Internet接入,而使用专线则提供不间断的连接,但费用较高,所以个人家庭用户基本上采用SLIP/PPP方式入网,而一般单位、部门采用专线上网。

真题链接

【试题1-9】 计算机网络可以按拓扑结构分类,也可以按传输技术、覆盖范围分类。以下属于按传输技术分类的是_____。(2011年3月)

A.总线型网

B.广播式网络

C.局域网

D.星形网

答案: B

解析: 通信信道的类型有广播通信信道和点-点通信信道两类;网络所采用的传输技术也只可能有两类。因此按传输技术对计算机网络分类可分为广播式网络和点-点式网络。

【试题1-10】 W W W服务也称为Web服务,它使用的超文本传输协议是_____。(2010年9月)

A.HTML

B.HTTP

C.URL

D.POP3

答案: B

解析: W W W是以超文本标注语言(Hyper Text Markup Language,HTML)与超文本传输协议(Hyper Text Transfer Protocol,HTTP)为基础,能够面向Internet服务的、一致的用户界面的信息浏览系统。URL是统一资源定位符(Uniform Resource Locator)的缩写;而POP3则是电子邮件程序从邮件服务器中读取邮件时使用的邮局协议(Post Office Protocol)。

【试题1-11】 当数据包从网络传输到某设备时,该设备将根据数据包所要到达的目的结点地址,通过算法,为数据包选择一条最佳的输出路径,该设备是_____。(2010年3月)

A.主机

B.调制解调器

C.路由器

D.服务器

答案: C

解析: 路由器是Internet中最重要的通信设备之一,它的作用是将Internet中的各个局域网、城域网与广域网,以及主机互连。当数据包从一个网络传输到路由器时,它需要根据数据包所要到达的结点地址,通过路径选择算法,为数据包传输选择一条最佳的输出路径。 ukFxwOMrR+Lbjud2EyiSmXOhgdfJ8NTzxOrQpGtbdWlzJFRJXS24fWowfIedSebG

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