整理第六章网络与多媒体.docx

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整理第六章网络与多媒体

第六章网络与多媒体

　　自从产生了计算机，就有了计算机技术与通信技术的结合。

这种高技术的结合，促进了计算机网络的发展。

今天，计算机网络的发展成为了信息社会的基础设施，是信息交换、资源共享和分布式应用的重要手段。

随着信息社会的进步和计算机网络技术的不断更新，相信在不久的将来，所有的计算机，包括个人计算机和家用电脑都会以某种形式连接到计算机网络上，以便在更大的范围内，以更快的速度相互交换信息、共享资源和协同工作。

6.1网络基础

6.1.1计算机网络的形成和功能

1.计算机网络的形成

计算机网络的发展过程可分为计算机终端、计算机通信网络、计算机网络三个阶段。

⑴计算机终端网络

计算机终端网络又称为分时多用户联机系统或具有通信功能的多机系统，实际上是以单个计算机为中心的远程联机系统。

这样的系统中除了一台中心计算机，其余都是不具备自主处理功能的终端。

在系统中主要存在的是终端和中心计算机的通信。

⑵计算机通信网络

计算机终端网络的发展，为计算机应用开拓了新的领域。

特别是60年代中期，随着硬件技术的发展及价格的下降，一些大公司、企业事业部门和军事部门中，纷纷建立了多个计算机终端网络系统。

这个系统分布在各个不同的地区，它们之间迫切需要交换数据，进行业务联系。

为了满足应用的需要，通过通信线路，将多个计算机终端网络系统连接起来，就形成了以传递信息为主要目的的计算机通信网络。

它和以单个计算机为中心的远程联机系统的显著区别在于，这里的多个主计算机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。

在这种系统中，终端和中心计算机之间的通信已发展到计算机与计算机间的通信，用单台中心计算机为所有用户提供服务的模式被大量分散而又互连在一起的多台主计算机共同完成的模式代替。

⑶计算机网络

70年代后期人们开始认识到第二代计算机网络的不足后，开始了新一代计算机网络。

经过若干年卓有成效的工作，ISO在1984年正式颁布了一个称为“开放系统互边基本参考模型”（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel）的国际标准ISO7498。

该模型分为七个层次，有时也称为OSI七层模型。

OSI模型目前已被国际社会所普遍接受，并公认为新一代计算机网络体系结构的基础。

概括地说，第三代计算机网络是开放式和标准化的网络，它具有统一的网络体系结构并遵循国际标准协议。

标准化使得第三代计算机网络对不同的计算机是开放的，能方便地互连在一起，而网络的标准化带来大规模生产、产品VLSI化和成本降低等好处。

2.计算机网络的基本功能

计算机组成网络后，应具有如下功能：

⑴计算机间的通信功能

不同地区的网络用户可通过计算机网络进行快速而又可靠地相互传输信息；

⑵资源共享功能

入网用户可以共享网中数据、数据库、软件和硬件资源；

⑶系统可靠性

借助硬件和软件手段保证系统的可靠性；

⑷分布处理功能

把工作分散到网中的多台计算机上完成；

⑸集中控制、管理、分配网络的软件、硬件资源

通过计算机网络，将某个组织的信息进行分散、分级、或集中处理与管理，这是计算机网络的最基本功能。

⑹提高可靠性

可靠性对军事、银行工业过程控制部门是非常重要的。

有了计算机网络，当某台机器出了故障，可以使用网络中的另一台机器；某条通信线路不通，可以取道另一条线路。

⑺综合信息服务的功能

通过计算机网络向全社会提供各种经济信息、科技情报和咨询服务，例如：

医疗、教育、多媒体信息等。

⑻提高系统的性能价格比

大型计算机的处理能力强，运算速度快，但价格昂贵。

许多系统设计者则用多台功能较强的个人计算机上来组成计算机网络系统，性能价格比明显提高。

当系统工作负荷增大时，只要增加更多的个人计算机，就能逐步改善系统的性能。

6.1.2计算机网络的分类

原则上讲，计算机网络的分类与网络计算的方式密不可分。

计算机网络的分类，根据不同的用意有许多分法，可以按网络的拓扑结构分类，也可以按网络的规模大小与距离远近分类，还可以按服务对象分类。

下面是最为流行的按网络规模对计算机网络的分类。

1.局域网LAN（Local－Area－Network）

一般指规模相对较小的网络，即计算机硬件设备不大，通信线路不长（不超过几十公里），采用的是单一的传输介质。

局域网一般在一栋楼内或在一个校园内组网。

而通常意义上的局域网是一些结构的单层网络。

不过，现在的局域网功能非常强大，很容易扩展而成为区域网或广域网。

局域网的特点为：

⑴数据传输率高，通常在0.1M到100M之间；

⑵传输距离比较短，一般直径小于2.5km；

⑶传送误码率低，一般在10-6~10-10之间；

⑷网络结构比较规范；

⑸网络为单元组织所完全拥有。

2.区域网MAN（Metropolitan－Area－Network）

区域网的分类一般用得不太多，它的规模较之局域网要大一些。

区域网的大小通常覆盖一个地区或城市，地域的范围从几十公里到几百公里，所以也常称之为城域网。

区域网通常采用不同的系统硬件、软件和通信传输介质构成。

从而使不同类型的局域网能有效地共享信息资源，区域网也称为城域网。

区域网的特点为：

⑴地理覆盖范围可达100km；

⑵数据传输率在50Mbps左右；

⑶传送距离可达10km；

⑷传送误码率小于10-9；

⑸既可用作专用网，又可用作公用网。

3.广域网WAN（Wide－Area－Network）

广域网（WAN），顾名思义就是一个非常大的网。

不但可以将多个局域网或区域网连接起来，也可以把世界各地局域网连接在一起。

广域网有两个特殊的分类：

企业网与全球网。

⑴企业网（INTRANET）

指的是大型企业的网络。

它一般是指特大型企业，或者是跨地区或跨国的组织和集团。

例如，大的银行与企业或公司都建立有自己的网络系统，通过网络可以寻求投资者或更多的用户，还可以对分布在世界各地的分支机构的生产与营业情况做出快速准确的分析、预测、计划与决策。

⑵全球网（Intermet）

指横跨全球的计算机网络。

1989年第一个真正的可供商用的全球网诞生，它就是Internet。

一般情况下Internet已泛指国际互联网。

广域网的特点为：

⑴传送距离长，几十千米到几千千米；

⑵传送速率低，一般在100Kbps左右；

⑶网络结构不规范，可以根据用户需要随意组网；

⑷传送误码率比较低，一般在10-3~10-5之间。

6.1.3计算机网络的结构

计算机网络是计算机技术与通信技术相结合而形成的一种新的通信形式。

它把不同地理位置，具有独立功能的计算机、终端及附属设备，用通信链路连接起来，并配备相应的网络软件，以实现资源共享为目标而形成的通信系统。

也可以说，计算机网络是相互连接的独立自主的计算机集合。

“互联”是指两台相互连接的计算机能够互相交换信息。

一台控制机和多台从属机的系统不能称之为网络。

同样，一台大型计算机带有多台远端打印机和终端，也不是网络。

1.网络组成

计算机网络主要由通信子网和在通信子网支持下组织起来的资源子网组成。

图6-1-1所示为一局域网连接示意图。

图6-1-1局域网连接图

⑴通信子网

通信子网负责数据通信，它的功能是为主机提供数据传输。

通信子网是由通信线路及负责通信控制处理的接口通信处理机组成的通信网络。

通信线路是有限长度的高速传输介质，传输介质用来传输数据，可以采用双绞线、同轴电缆、光缆以及微波等。

通信处理机（或称网络适配器、网卡）是主机与网络的接口，数据通过通信处理机后在传输介质上传输，通信处理机负责数据转接、路径选择等通信处理任务。

⑵资源子网

主机在通信子网支持下构成资源子网，负责网络的数据处理任务。

资源子网是指通过适配器与网络相连的各计算机系统构成的整个网络共享的资源，包括硬件、软件等。

2.网络通信方式

网络中各结点相互连接的方式和形式称为网络拓扑。

计算机网络的拓扑结构，说到底是信道分布的结构。

不同的拓扑结构其信道访问技术、网络性能、设备开销等各不相同，分别适用于不同场合。

它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用待方面，是研究计算机网络的主要环节之一。

计算机网络的拓扑结构，按通信系统的通信方式可分为点到点通信方式和广播通信方式两大类。

⑴点到点通信方式

点到点通信方式的特点是一条线路只能连接两个结点或主机，一般采用存储转发技术进行数据传送。

点到点通信方式通常为远程网和大城市网采用。

点对点通信方式常用的有星形、环形、总线等拓扑结构。

图6-1-2星型拓扑、环型拓扑、总线拓扑结构图

①星型拓扑结构

星型拓扑结构的优点：

●控制简单：

在星型网络中，任何一站点只和中央节点相连接，因而媒体访问控制的方法很简单，致使访问协议也十分简单；

●容易做到故障诊断和隔离：

在星型网络中，中央节点对连接线路可以一条一条地隔离开来进行故障检测和定位。

单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网；

●方便服务：

中央节点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。

星型拓扑的缺点：

●电缆长度和安装工作量可观：

因为每个站点都要和中央节点直接连接，需要耗费大量的电缆。

安装、维护的工作量也大大增加；

●中央节点的负担加重，形成瓶颈，一旦发生故障，则全网受到影响，因而中央节点的可靠性和冗余度方面的要求很高；

●各站点的分布处理能力较少。

②环型拓扑结构

环型拓扑结构的优点：

●电缆长度短：

环型拓扑网络所需电缆长度和总线拓扑网络相似，但比星型拓扑网络要短；

●增加或减少工作站时，仅需简单地连接；

●可使用光纤：

它的传输速度很高，十分适用于环型拓扑的单向传输。

环型拓扑结构的缺点：

●节点的故障会引起全网故障；

●检测故障困难；

●环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式，则在负载很轻时，其等待时间相对来说就比较长。

③总线拓扑结构

总线拓扑结构的优点：

●总线结构所需要的电缆数量少；

●总线结构简单，又是无源工作，有较高可靠性；

●易于扩充，增加或减少用户比较方便。

总线拓扑结构的缺点：

●系统范围受到限制：

同轴电缆的工作长度一般在2km以内，在总线的干线基础上扩展长度时，需使用中继器扩展一个附加段；

●故障诊断和隔离较困难：

因为总线拓扑网络不是集中控制，故障检测需在网上各个节点进行，故障检测不很容易；

●分布式协议不能保证信息的及时传送，不保证实时功能；站点必须是智能的，要有媒体访问控制功能，从而增加了站点的硬件和软件费用。

⑵广播通信方式

大多数局域网采用广播通信方式。

在局域网的通信子网中，通信线路简直就简化成一条共享的线路，通信设备简化成一个独立的网板置于主机内部。

所有的主机全部挂在这条总线上，任何一台主机发出的报文都能被网络上的其它主机接收，每台主机通过分析报文中地址以决定是否接收其它主机发来的信息。

如果是自己的地址，则继续接收下面发来的报文，否则丢弃所接收到的信息系统。

6.1.4网络协议

计算机之间实现数据通信要按照一些有关规定进行通信，这些规定称为网络协议。

国际标准化组织（ISO）提出的“开放系统互连模型（OSI）”是计算机网络通信的基本协议，该协议分成七层，如图6-1-3所示。

各层所规定的在通信过程中的功能为：

应用层

Ａ

表示层

Ｐ

会话层

Ｓ

运输层

Ｔ

网络层

Ｎ

数据链路层

ＤＬ

物理层

ＰＨ

图6-1-3OSI层次模型

1.应用层。

该层是最高层，直接为最终用户服务。

2.表达层。

提供由应用层选择的一组服务，对交换数据的含义进行解释，管理数据的输入、交换显示和控制。

3.会话层。

支持联合起来表达实体之间的相互作用，提供会话管理服务和对话服务。

4.传输层。

提供一个综合传输服务，并且与下层提供的服务基本相关。

5.网络层。

是一个网络连接两个传输实体之间进行网络服务数据单元的交换，提供功能手段和过程手段。

6.数据链路层。

为网络实体间数据链路建立、维持和释放提供功能手段和过程手续。

7.物理层。

为在数据链路实体之间物理连接的建立、维持和释放提供机械和电气功能及过程方面的所需特性。

在网络协议国际标准公布之前，许多公司为了建立网络而制定了自己的网络协议，其中比较流行的网络协议有：

⑴TCP/IP协议标准。

该协议最初是为美国ARPA网络设计的，其开发目标是使各种各样计算机能在一个共同环境中运行。

TCP是传输控制协议，IP是网间互连协议。

⑵IEEE802协议标准。

该协议是为局域网制定的美国国家标准，目前常用的微机局域网都遵守这个协议标准。

该协议标准只描述了局域网对应OSI协议的低两层。

6.2互联网（Internet）

6.2.1Internet基础知识

1.什么是Internet？

Internet是全球最大的，开放的，由众多网络互联而成的计算机互联网，意味着全世界采用开放系统协议的计算机都能互相通信。

2.Internet的起源和发展

Internet是在美国较早的军用计算机网ARPAnet的基础上经过不断变化而形成的。

从1969年ARPANET的诞生到1983年Internet的形成是Internet发展的第一阶段，也就是研究实验阶段。

从1983年到1994年是Internet发展的第二阶段，核心是NSFNET的形成和发展，这是Internet在教育和科研领域广泛使用的实用阶段。

1994年NSF宣布不再给NSFNET运行、维护经费支持，由MCI、Sprint等公司运行维护，这样不仅商业用户可进入Internet,而且Internet的经营也商业化了。

从此Internet的发展进入第三阶段。

Internet从研究实验阶段发展到用于教育科研的实用阶段，进而发展到商用阶段，反映了Internet技术和应用的成熟。

3.中国的Internet

我国从1994年4月正式加入Internet。

目前我国有四大网络实现了同Internet的连接。

图6-2-1中国的Internet

6.2.2IP地址和域名地址

在Internet上连接的所有计算机，从大型机到微型计算机都是以独立的身份出现，称它们为主机。

为了实现各主机间的通信，每台主机都必须有一个唯一的网络地址。

就好像每一个住宅都有唯一的门牌一样，才不至于在传输数据时出现混乱。

目前，Internet上的网络地址有IP地址和域名地址两种。

⒈IP地址

为保证通信正确、可靠，Internet为连网的每个网络和每台主机都分配了一个唯一的地址，即IP地址。

每个IP地址由地址类型、网络号与主机号三部分内容组成，是一个32位的二进制地址，为了便于记忆，将它们分为4组，由小数点分开用4个字节来表示，而且，用点分开的每个字节的数值范围是0~255，如202.116.0.1。

所有连网主机的IP地址统一由Internet网络信息中心分配，并由各级网络中心分级进行管理与分配。

我国高等学校校园网的网络地址一律由CERNET网络中心管理，由它申请并分配给各所学校。

一般将IP地址按节点计算机所在网络规模的大小分为A，B，C三类。

例如，分配给清华大学校园网的地址为B类，网络号为166.111.0.0，分配给西北师范大学校园网的网络地址为C类，校网络中心的网络号为202.201.48.1～202.201.48.255。

在Internet中，一台计算机可以有一个或多个IP地址，就象一个人可以有多个通信地址一样，但两台或多台计算机却不能共用一个IP地址。

⒉域名地址

IP地址的缺点是难于记忆。

为方便用户记忆使用，Internet又设计了一种域名系统（DomainNameSystem，简称DNS），域名地址是分层次的，一般由主机名、机构名、机构的类别和最高层域名组成。

例如，西北师范大学的WWW服务器的域名地址为：

www.nwnu.edu.Cn，其中四个部分依次代表WWW服务器，西北师范大学，教育科研网与中国。

域名地址的最后一部分称高层域名，通常是国名（地区名）或领域名。

例如：

CN（中国）、JP（日本）、UK（英国）、HK（香港）、GOV（政府）、COM（商业）、EDU（教育）等。

6.2.3万维网WWW

WWW是WorldWideWeb（环球信息网）的缩写，也可以简称为Web。

它是Internet的多媒体信息查询工具，是Internet上近年来才发展起来的服务，也是发展最快和目前使用最广泛的服务。

正是因为有了WWW工具才使得Internet迅速发展，而且用户数量飞速增长。

1.WWW简介

WWW通常都按照客户机/服务器模式工作。

用户在自己的计算机上运行Web浏览器（WebBrowser），提出查询请求，这些请求由客户机程序转换成查询命令，传送给Internet网上的相应的WWW服务器（又称Web服务器）进行处理。

Web服务器的任务，便是将查询的结果送回客户机，再由客户机程序转换为相应的形式向用户显示。

Internet的WWW服务通过Web浏览器来实现。

除WWW服务外，通过Web浏览器还可使用如E-mail，Ftp，Gopher等Internet服务。

常用的浏览器有两种：

⑴InternetExplorer（Microsoft公司）

⑵NetscapeNavigator（NetscapeCommunications公司）

2．用Netscape浏览西北师范大学网页

⑴启动Navigator

如果已经安装了Navigator，只需在Windows桌面上选择Navigator快捷方式图标就可以启动Navigator。

第一次运行Navigator时，屏幕会显示Netscape公司（网景公司）的主页，如图6-2-2所示，在这个主页上列出了该公司的近况、产品以及相关信息，而且给我们提供了免费下载最新的Navigator软件的服务。

⑵认识Navigator

启动Navigator后，如果正在调用信息，则窗口的右上角会出现一个有许多彗星经过地球表面时的小动画，那个大大的白色的字母N是网景公司的标志。

当网页内容在浏览器中显示完毕后，这个动画就停止了，状态栏显示“文档：

完毕”，它同样表示网页显示完毕。

⑶查看网页

有点象使用IE浏览，一种最简单的方法就是在窗口输入网址栏（地址指向的定位栏）中直接输入网址，如输入西北师范大学的网址“”，回车后，稍等片刻，西北师范大学的网页就在Navigator里显示出来了，如图6-2-3所示。

图6-2-2网景公司主页

图6-2-3用Netscape浏览西北师范大学网页

⑷用Navigator查询信息

Internet上的信息多得不可计数，为了能够快速检索到自己所需要的信息，Navigator给我们提供了非常方便的查询功能。

只要用鼠标单击“搜索”按钮，就会显示一个查询界面，这里有数十个著名的搜索引擎来供我们选择。

如果选择“Yahoo”后，在搜索引擎中就会显示一个要求输入需要查询信息的窗口。

在此窗口中输入要查询的信息，如输入“ZDNET”，然后点击“搜索”按钮，等几秒钟后，就会出现大量符合要求的信息，随便点一个，比如“ZDNetsoftwarelibrary”链接，就到了这个著名的网页。

这个网页上有一些电脑界最新的消息，各种尖端技术的报道，还有很多的软件可供下载。

3．用InternetExplore浏览西北师范大学网页

InternetExplore是Microsoft公司随同Windows98提供给用户的一个浏览器软件，它的启动、界面及其操作与Navigator基本相同。

其窗口界面及西北师范大学主页如图6-2-4所示。

图6-2-4用IE浏览西北师范大学网页

如图6-2-5所示的是IE浏览器的工具栏。

工具栏中各按钮的含义是：

图6-2-5InternetExplore的工具栏

⑴后退按钮：

返回到上一个网页进行浏览；

⑵前进按钮：

跳转到下一个网页进行浏览；

⑶停止按钮：

终止或取消当前浏览器读取数据的操作；

⑷刷新按钮：

重新读取当前网页的内容；

⑸主页按钮：

返回到浏览器默认的网页；

⑹搜索按钮：

搜索用户键入的相关信息；

⑺收藏按钮：

打开或整理收藏夹，相当于书签的功能；

⑻历史按钮：

显示网页操作过程中的历史记录；

⑼频道按钮：

打开或管理频道；

⑽全屏按钮：

用全屏幕方式显示浏览器窗口；

⑾邮件按钮：

阅读、新建、发送电子邮件或新闻；

⑿字体按钮：

改变字体大小、内码；

⒀打印按钮：

打印当前网页的内容；

⒁编辑按钮：

将当前网页的内容在Word中打开并进行编辑处理。

6.2.4电子邮件E-mail

电子邮件系统已经是Internet的最重要的应用之一。

1.电子邮件的简介

所谓电子邮件（ElectronicMail，简写为E-Mail），实际上就是利用计算机网络的通信功能实现信件传输的一种技术。

E-Mail实现了信件收、发、读、写的全部电子化。

局域网和广域网都有自己的电子邮件系统。

Internet作为全球范围内各种网络的集合，有更加完善的电子邮件系统。

它具有以下特点：

⑴可以用计算机工具方便地书写、编辑或处理信件；

⑵通过Internet，可以便利地与世界各地的组织或个人通信；

⑶信件传递快速准确，而且不受时间、天气的影响；

⑷信件的收发与管理比起一般邮件简单，而且效率高。

2.电子邮件的地址

电子邮件地址采用了基于DNS的分层命名方法，其结构如下：

用户名即在主机上的登录名。

@表示at（“在”的意思），其后是相应邮件服务器的域名。

例如：

yzhang@是一个用户名为yzhang、在西北师范大学的mail服务器上开设的电子邮件地址。

3.使用OutLookExpress收发电子邮件

⑴OutlookExpress的界面

OutlookExpress是Microsoft公司随同Windows98提供给用户的一个电子邮件处理软件。

OutlookExpress的启动与IE类似，其界面如图6-2-6所示。

图6-2-6OutlookExpress界面