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作者：付晓翠著

出版社：电子工业出版社

出版时间：2014-02-01

书籍编号：30467717

ISBN：9787121223983

正文语种：中文

字数：155828

版次：1

所属分类：教材教辅-大学

版权信息

书名：网络技术与应用

作者：付晓翠

ISBN：9787121223983

版权所有 · 侵权必究

前言

随着计算机技术和Internet的不断发展，人们的生活越来越离不开计算机网络。这也要求越来越多的人掌握计算机网络技术的相关知识，所以计算机网络技术和应用的普及是一种必然的趋势，也有越来越多的高校把计算机网络技术与应用作为非计算机专业学生的必修课程。本书是在广泛调研和充分论证的基础上，通过教学实践而形成的一本满足高等院校本科和研究生非计算机专业计算机网络技术课程教学需求的教材。

本书根据作者多年计算机网络基础课程的教学经验，针对目前非计算机专业学生的认知特点，内容编排以必需、易懂为原则，结合应用来阐述网络基础知识。书中还包括与理论内容相结合的实训指导，可以帮助学生更好地掌握课程内容，培养实际的动手能力。

本书最大的特点就是语言上更加通俗易懂，内容上更加侧重于计算机网络的应用，可以让非计算机专业的学生，即使没有任何计算机的基础知识也能够很快入门。另外，本书对于没有计算机网络基础知识的读者也非常适用。

全书主要内容分为两篇，第一篇是网络技术与应用的基础知识，共分为8章，包括计算机网络概述、计算机网络体系结构、计算机网络编址技术、计算机局域网、网络综合布线系统、网络互联设备、Internet应用、网络安全；第二篇是网络技术与应用实验内容，包括5个网络实验：网线制作、对等网创建与资源共享的配置、部署DHCP、FTP、WWW服务器，7个网页设计的实验：Dreamweaver CS4基本操作、网页基本元素文本、图像、超链接、多媒体的使用、使用表格实现网页布局、框架、表单、模板和库、站点的测试与发布。

本书由付晓翠、高葵担任主编，巩君华、耿霞担任副主编。各章节编写分工情况如下：巩君华编写第1章，耿霞编写第2～3章，王媛媛编写第4章4.1～4.6节、张亮编写第4章4.7节，付晓翠编写第5～6章和第7章7.5～7.9节，王秀丽编写第7章7.1～7.4节，王志军编写第8章，薛进编写网络实验1，武装编写网络实验2～4，高葵编写网页设计实验1～7。

本书的配套教学资源包含了各章节的电子教案及课后习题参考答案，任课教师和相关读者可以到华信教育资源网（http：//www.hxedu.com.cn）进行免费注册并下载。

由于作者水平有限，书中错误和不妥之处在所难免，殷切希望广大读者提出宝贵意见。

编者

第一篇 网络技术与应用基础

第1章 计算机网络概论

计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的一门综合性学科。本章从计算机网络的形成与发展入手，对计算机网络的定义、功能、组成与分类等基础知识进行了详细的讨论，通过本章的学习可使读者对计算机网络技术有一个总体的概念和了解，为后续内容的学习打下基础。

1.1 计算机网络的形成与发展

计算机网络（Computer network）的形成与发展，实质上是计算机技术与通信技术密切结合并不断发展的过程。众所周知，第一台电子计算机诞生自20世纪40年代，早期计算机的主要用途是进行科学计算，但随着计算机技术的快速发展和计算机应用的普及，计算机之间交换和共享信息的需求不断增长。计算机技术与通信技术的结合，始于20世纪50年代，近20年来得到迅猛发展。随着因特网的普及，计算机网络技术已经进入了一个崭新的时代，特别是在当今的信息社会，网络技术已经日益深入到国民经济各部门和社会生活的各个方面，成为人们日常生活工作中不可或缺的工具。

计算机网络的形成与发展大致经历了以下几个阶段。

1.面向终端的计算机联机系统

以单计算机为中心的联机系统是将一台计算机经通信线路与若干台终端直接相连，如图1.1（a）所示（图中HOST表示主机，T表示终端），这类网络有时称为第一代计算机网络。20世纪60年代中期以前，计算机主机价格昂贵，而通信线路和通信设备的价格相对低廉，为了共享主机资源和进行信息的采集及综合处理，以单计算机为中心的联机终端网络是一种主要的系统结构形式。

其典型代表是美国的半自动化地面防空系统（SAGE），该系统分为17个防区，每个防区的指挥中心装有两台IBM公司的AN/FSQ-7计算机，通过通信线路连接防区内各雷达观测站、机场、防空导弹和高射炮阵地，形成计算机联机系统，首次实现了计算机技术与通信技术的结合。

面向终端的计算机联机系统虽然已涉及多种数据传输、交换设备，但是仍然存在以下缺点：一是主机的效率低、负荷重，既要承担数据处理，又要承担通信工作；二是通信线路的利用率低，尤其在远距离时，分散的终端都要独占一条通信线路，费用高；三是联机系统属于集中控制方式，可靠性低。

为了提高通信线路的利用率并减轻主机的负担，20世纪60年代初，面向终端的计算机联机系统有了新的发展，在主机和通信线路之间设置了通信控制处理机，专门负责通信控制。在终端聚集处设置了集中器，用低速线路将各终端汇集到集中器，再通过高速线路与计算机相连，如图1.1（b）所示。这样不但将主机承担的通信控制交由通信控制处理机完成，减轻了主机负担，而且降低了通信线路的成本。这种结构的典型代表是美国航空公司飞机订票系统（SABRE），该系统通过电话线，将位于纽约的一台IBM计算机主机和超过65个城市的终端连接在一起，处理飞机机票的订、退及乘客记录。

图1.1 面向终端的计算机联机系统

面向终端的计算机联机系统是一种主从式结构，主机处于主控地位，承担着数据处理和通信控制工作，而各终端一般只具备输入/输出功能，处于从属地位。这种网络与现在所说的计算机网络的概念不同，可以说只是现代计算机网络的雏形。

2.计算机——计算机网络

第二代计算机网络是由多台主计算机通过通信线路互联起来为用户提供服务，即所谓的计算机——计算机网络。从20世纪60年代中期到20世纪70年代中期，随着计算机技术和通信技术的发展，将多个单计算机联机终端网络互相连接起来，形成了计算机互联的网络。第一种形式是通过通信线路将主计算机直接互联起来，主机既承担数据处理任务又承担通信任务，如图1.2所示。

图1.2 主机直接互联网络

第二种形式是把通信从主机分离出来，在主机与主机之间设置通信控制处理机CCP（Communication Control Processor），主机间的通信通过CCP的中继功能间接进行。由CCP组成的传输网络称为通信子网，如图1.3所示。

图1.3 具有通信子网的计算机网络

3.专用网络和网络互联

现代意义上的计算机网络产生于20世纪60年代中期，其标志是由美国国防部高级研究计划局研制的ARPANET，该网络首次使用了分组交换（Packet Switching）技术，为计算机网络的发展奠定了基础。ARPANET实际上是20世纪60年代冷战时期的产物，该项目最早起源于1964年8月美国兰德公司的一份有关分布式通信的报告。该报告导致了美国军方高层人士对通信系统的新设想：即建立一个类似于蜘蛛网（Web）的网络系统，使得在现代战争中，如果通信网络中的某一交换结点被破坏，系统能够寻找其他路径并保证通信畅通和共享信息资源，因而要求该网络必须是具有很强的生存性且能够适应现代战争的新型网络。1968年，美国国防部高级研究计划局（Defense of Advanced Research Project Agency，DARPA）将此项目交给了加州大学洛杉矶分校的研究小组，于1969年8月成功推出了由4个交换结点组成的分组交换式计算机网络ARPANET，标志着世界进入了网络技术的新纪元。

最初的ARPANET是一个单一的、封闭的网络。到20世纪70年代后期，网络结点超过60个，主机100多台，地域范围跨越了美洲大陆，联通了美国东部和西部的许多大学和研究机构，而且通过通信卫星与夏威夷和欧洲等地区的计算机网络相互联通。ARPANET的主要特点是：①资源共享；②分散控制；③分组交换；④采用专门的通信控制处理机；⑤分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的一般特征。与此同时，局域网技术理论首次被提出，研制网络互联体系结构的时机已经成熟。20世纪70年代末期，IP、TCP和UDP三个重要Internet协议的概念已经完成，标志着网络互联体系结构的原则已经确立，此时约有200台主机与ARPANET相连。1977年，国际标准化组织（ISO）专门设立了一个委员会，研究网络互联的标准体系结构，并于1983年提出了异种机系统互联的标准框架，即开放系统互联参考模型OSI/RM（Open Systems Interconnection/Reference Model）。

20世纪80年代，随着微机的广泛应用，局域网的迅速发展，美国电器与电子工程师协会（IEEE）于1980年成立了IEEE802局域网标准委员会，并制定了一系列局域网标准。其中，IEEE802.3标准——以太网成为局域网技术的主流，并逐渐发展到今天的快速以太网（802.3u）、千兆位以太网（802.3z）和万兆位以太网（802.3ae）等。

Internet是从早期的APRANET发展起来的，它主要经历了以下几个发展阶段。

1969年，ARPANET问世后得到了飞速发展，到1983年已接入300多台计算机，供美国各研究机构和政府部门使用。1983年，TCP/IP协议被批准为美国军方的网络传输协议。同年，ARPANET分解为两个网络，一个仍称为ARPANET，是民用科研网，另一个是军用计算机网络MILNET。

1984年，美国国家科学基金会决定将教育科研网NSFNET与ARPANET、MILNET合并，运行TCP/IP协议，向世界范围扩展，并命名为Internet。

1986年，美国国家科学基金会在美国政府的资助下，租用电信公司的通信线路组建了一个新的Internet骨干网——国家科学基金会网络（NSFNET），用以连接当时的六大超级计算机中心和美国的大专院校及学术机构。

1989年，ARPANET解散，同时，NSFNET对公众开放，从而成为Internet最重要的通信骨干网络。

1992年，Internet不再归美国政府管辖，而成立了一个国际组织Internet协会（ISOC）负责对Internet进行全面管理，并以制定Internet相关标准和推广Internet的普及为目标。

Internet的网络体系结构采用TCP/IP协议集，由一组以TCP和IP协议为代表的协议构成，它简单实用，既可提供高效的数据传输，又能满足不同服务的网络传输要求。同时使用TCP/IP协议集还可以方便地将不同类型的主机和网络互联，原则上任何计算机只要遵守TCP/IP协议，都能按一定的规则接入Internet。

4.Internet的迅猛发展

从20世纪80年代开始，因特网成为计算机网络领域最引人注目也是发展最快的网络技术。20世纪90年代，计算机网络迅猛发展，人类自此进入了网络时代。

1993年，美国公布了国家信息基础设施NII发展计划，推动了国际范围内的网络发展热潮。1993年，由欧洲粒子物理研究所（CERN）开发的万维网（World Wild Web，WWW）诞生，立即引起轰动并大获成功。万维网的最大贡献在于大大方便了非专业人员对网络的使用，并成为Internet日后呈指数级增长的主要驱动力。许多研究人员致力于开发具有GUI接口的Web浏览器，其中Andreesen和他的同事于1993年发布了世界上最早的浏览器Mosaic。到1995年，用户可以使用Mosaic和Netscape浏览器在Web上冲浪，同时许多公司开始运行Web服务器并在Web上处理商务。微软公司于1996年开始开发浏览器IE，导致Netscape和微软之间的“浏览器”之战，并以微软公司的获胜而告终。

20世纪90年代，网络技术在路由与高速路由器和局域网两个领域取得了重大进展。20世纪90年代的后五年，许多主流公司和数以千计的后起之秀创造Internet产品和服务。到2000年末，Internet已可支持数百个流行的应用程序，包括电子邮件、即时信息和对等文件共享等。

经过20多年的发展，如今Internet已成为连接150多个国家的国际性网络，与之相连的网络近百万个，在网上运行的主机上千万台，而且还在以飞快的速度不断增加。Internet上不仅有分布在世界各地计算机上成千上万的信息资源，而且还有丰富的应用程序，为用户提供各种各样的服务。自1994年以来，Internet开始了商业化发展，利用因特网进行商业活动已成为世界经济的一大热点，几乎所有的国际著名公司都在Internet上建立了自己的商业服务系统，并且把公司管理系统与Internet相连接。另一方面，商业性Internet接入服务也为其带来了更多的用户，因特网正在越来越迅速地改变着人们的生活、学习和工作方式，使人们足不出户便可了解全球发生的重大事件，用快捷、方便的方式与朋友联络、获取知识、办公、购物等，网络使世界变得越来越小。网络的普及不仅扩大了计算机的应用范围，而且为信息化社会的发展奠定了技术基础。英国调查机构Netcraft的报告显示，2008年9月全球站点数量已经超过了1.8亿个。由《中国互联网络发展状况统计报告（2008年7月）》提供的数据表明，截至2008年6月底，中国拥有的IPv4地址数量达到1.58亿个，网民数量达到2.53亿，网民规模跃居世界第一位。

1.2 计算机网络的定义与功能

1.2.1 计算机网络的定义

1.计算机网络

什么是计算机网络?它是如何工作的?计算机网络能为用户提供什么样的服务?这是学习计算机网络者普遍关心的问题。

从不同时期、不同角度出发，人们对计算机网络有不同的理解，其意义也不同。从技术门类的角度来看，计算机网络可以认为是计算机技术和通信技术相结合，实现远程信息处理、资源共享的系统。从现代计算机网络的角度出发，可以认为是自主计算机系统的互联集合。“自主”这一概念排除了网络系统中的从属关系，“互联”不仅指计算机之间物理上的连通，而且指计算机间的交换信息、资源共享，这就需要通信设备和传输介质的支持以及网络协议的协调控制。

因此，本书给出计算机网络的定义是：将处于不同地理位置的相互独立（自主）的计算机，通过通信设备和线路按一定的通信协议连接起来，以达到共享资源为目的的计算机互联系统。

2.通信子网和资源子网

计算机网络主要完成网络通信和资源共享两种功能，从而可将计算机网络看成一个两级网络，即内层的通信子网和外层的资源子网，两级计算机子网是现代计算机网络结构的主要形式。

通信子网实现网络通信功能，包括数据的加工、传输和交换等通信处理工作，即将一台计算机的信息传送给另一台计算机。资源子网实现资源共享功能，包括数据处理、提供网络资源和网络服务。网络上的主机负责数据处理，是计算机网络资源的拥有者，它们组成了网络的资源子网，是网络的外层。通信子网为资源子网提供信息传输服务，资源子网中用户间的通信建立在通信子网的基础上。没有通信子网，网络不能工作，而没有资源子网，通信子网的传输也失去了意义，两者结合起来组成了统一的资源共享的两层网络。将通信子网的规模进一步扩大，使之变成社会公有的数据通信网即广域网，特别是国家级的计算机网络大多采用这种形式。这种网络允许异种机入网、兼容性好、通信线路利用率高，是计算机网络概念最全、设备最多的一种形式。

3.计算机网络与分布式系统

进行计算机互联的系统有两个主要发展方向，一是朝着简单、廉价的方向发展，实现办公自动化设备的互联并提供资源共享服务，即局域网技术；二是朝着高性能、高可靠性的方向发展，为实现拓扑结构更为复杂的互联系统提供手段，属于分布式计算机系统。

分布式计算机系统与计算机网络系统，它们在计算机硬件连接、系统拓扑结构和通信控制等方面非常类似，而且它们都具有通信和资源共享的功能。但它们之间有一点非常重要的区别，这就是分布式计算机系统是在分布式计算机操作系统支持下进行的分布式数据库处理和各计算机之间的并行计算工作，即各互联的计算机可以相互协调工作，共同完成一项任务，一个大型程序可以分布在多台计算机上并行运行。分布式系统在计算机网络基础上为用户提供了透明的集成应用环境。用户可以用名字或命令调用网络中的任何资源进行远程的数据处理，不必关心这些资源或数据的地理位置。对计算机网络往往不要求这种透明性，甲地的用户要利用乙地的计算机必须通过自己的终端显式地指定地点和设备名。20世纪80年代以来，随着微型计算机的发展，人们对高级形态的分布处理环境投入了极大的热情，似乎由众多的微型计算机组成的功能强大的（可与大型机相比的）分布式处理系统已指日可待。随着时间的推移，这种普通意义上的分布处理系统还是没有出现，然而这方面的研究活动功不可没，分布式控制的优点也已深入人心，对分布式集成应用环境的研究仍在继续并不断取得进展。

1.2.2 计算机网络的主要功能

1.数据通信

计算机联网之后，便可以相互传送数据，进行通信。随着因特网在世界各地的普及，传统的电话、电报、邮政通信方式受到很大冲击，电子邮件、网上电话、视频会议等各种现代通信方式的应用也越来越广泛。

2.资源共享

计算机网络的主要目的是共享资源，资源子网中各主机的资源原理上都可共享，可突破地域范围的限制。可共享的资源包括硬件、软件和数据。硬件资源有超大型存储器、特殊的外部设备以及大型、巨型机的CPU处理能力等，共享硬件资源是共享其他资源的物质基础。软件资源有各种语言处理程序、服务程序和各种应用程序等。数据资源有各种数据文件、各种数据库等，共享数据资源是计算机网络最重要的目的，这是由于数据产生的“源”在地理上是分散的，用户无法改变这种状况。

3.提高可靠性

计算机网络一般都属于分布式控制方式，如果有个别计算机或网络出现故障，由于相同的资源可分布在不同的计算机上，这样，网络可通过不同路由来访问这些资源，不影响用户对同类资源的访问，与传统的单机系统相比，可靠性大大提高。

4.促进分布式数据处理和分布式数据库发展

由于计算机价格的快速下降，在计算机网络内计算机和通信装置的价格比发生了显著的变化，因此可在获得数据和需进行数据处理的地方设置计算机，把数据处理的功能分散到各个计算机上，可利用网络环境来实现分布处理和建立性能优良、可靠性高的分布式数据库系统。

1.2.3 计算机网络的其他功能

计算机网络应用的领域十分广泛，在这些应用中有一些属于共同的应用，如文件访问和传送、远程数据库访问、虚拟终端、作业传送和操纵、远程进程间的通信及管理等。

1.3 计算机网络系统的组成

如前所述，计算机网络系统逻辑上是由通信子网和资源子网构成的，通信子网面向通信控制和通信处理，资源子网则包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端。但从物理构成的角度看，完整的计算机网络系统是由软件系统和硬件系统组成的。

1.3.1 计算机网络的软件系统

在网络系统中，网络上的每个用户都可共享系统中的各种资源，所以系统必须对用户进行控制，否则就会造成系统混乱、信息数据的破坏和丢失。为了协调资源，系统需要通过软件工具对网络资源进行全面管理、合理调度和分配，并采取一系列安全措施，防止因用户对资源的不合理访问而造成数据和信息的破坏与丢失。网络软件是实现网络功能所不可缺少的保证。通常网络软件包括以下几类。

（1）网络协议和通信软件：网络协议是网络上所有设备之间通信规则的集合，不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。

（2）网络操作系统：用以实现系统资源共享、管理用户的应用程序对不同资源的访问，没有网络操作系统的支持，计算机是无法正常连接到网络的。常用的网络操作系统有Windows系列、UNIX、OS2、Linux等。

（3）网络管理及网络应用软件：网络管理软件是用来对网络资源进行监控管理、对网络进行维护的软件。网络应用软件是为网络用户提供服务，网络用户用来在网络上解决实际问题的软件。

网络软件最重要的特征是：网络软件所研究的重点不是在网络中所互联的各个独立的计算机本身的功能方面，而是在如何实现网络特有的功能方面。

1.3.2 计算机网络的硬件系统

网络硬件是指计算机网络中所使用的物理设备，主要分为两大类，即网络结点和通信链路。网络结点又分为端结点和转接结点。端结点是指通信的源和目的结点，例如，用户主机和用户终端。转接结点则是指网络通信过程中起控制和转发信息作用的通信处理设备，主要包括调制解调器、中继器、集中器、网桥、交换机、路由器和网关等。通信链路是指传输信息的传输介质，可以是电话线、同轴电缆、双绞线、光纤、微波中继线路等。

1.4 计算机网络的分类

由于计算机网络的广泛使用，目前世界上已出现了多种形式的计算机网络，对网络的分类方法也很多。其中，常用的分类方法是按网络的拓扑结构和按地理位置进行划分。从不同角度观察网络、划分网络，有利于全面了解网络系统的各种特性。

1.4.1 按网络的拓扑结构分类

拓扑学（Topology）是从图论演变而来的，主要研究几何图形在连续改变形状时还能保持不变的一些特性，它只考虑物体间的位置关系而不考虑它们的距离和大小。计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小、形状无关的点、线、面特征的方法，把工作站、服务器等网络单元抽象为结点，把网络中结点间的电缆等通信介质抽象为链路，则网络结点和链路的几何位置就是网络的拓扑结构。网络拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、费用等方面有着重要的影响。计算机网络的拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型等几种。

1.总线型拓扑结构

总线型拓扑结构（Bus Topology）是将网络中的所有设备都通过一根公共总线连接，所有结点都通过总线、并沿着总线的两个方向传送信息，并可被任一结点所接收，通信方式为广播方式，如图1.4所示。

总线型拓扑结构简单，增删结点容易，网络中任何结点的故障都不会造成全网的瘫痪，可靠性高。但是任何两个结点之间传送数据都要经过总线，当结点数目多时，总线为整个网络的瓶颈，易发生信息拥塞。

总线型结构投资少、安装布线容易、可靠性高，总线网是常用的局域网拓扑结构之一。由于网络中的所有设备共用总线这一条传输信道，因此存在信道争用问题。为了减少信道争用带来的冲突，带有冲突检测的载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）协议被用于总线网中。为了防止信号到达总线两端的回声，总线两端都要安装吸收信号的端接器。最著名的总线网是以太网，有时甚至成了总线网的代名词。

2.星型拓扑结构

星型拓扑结构（Star Topology）是由一个中央结点和若干从结点组成，中央结点可以与从结点直接通信，而从结点之间的通信必须经过中央结点的转发，如图1.5所示。

图1.4 总线型拓扑结构

图1.5 星型拓扑结构

星型拓扑结构简单，建网容易，传输速率高，每结点独占一条传输线路，消除了数据传送堵塞现象。一台计算机及其接口的故障不会影响到整个网络，扩展性好，配置灵活，站点的增、删、改容易实现，网络易管理和维护。网络可靠性依赖于中央结点，中央结点一旦出现故障将导致全网瘫痪。

星型网中央结点是该网的瓶颈。早期的星型网，中央结点是一台功能强大的计算机，既具有独立的信息处理能力，又具备信息转接能力。目前的星型网的中央结点多采用集线器、交换机等网络交换设备。

3.环型拓扑结构

环型拓扑结构（Ring Topology）是将所有设备连接成环状，信息通过环以广播式传送，在环型拓扑结构中每一台设备只能和相邻结点直接通信，与其他结点通信时，信息必须依次经过二者间的每一个结点，如图1.6所示。

环型拓扑结构传输路径固定，无路径选择问题，实现简单。但任何结点的故障都会导致全网瘫痪，可靠性较差。网络管理比较复杂，投资费用较高。当环型拓扑结构需要调整时，如结点的增、删、改，一般需要将整个网重新配置，扩展性、灵活性差，维护困难。

环型网一般采用令牌（一种特殊格式的帧）来控制数据的传输，只有获得令牌的计算机才能发送数据，因此避免了冲突现象。环型网有单环和双环两种结构。双环结构常用于以光导纤维作为传输介质的环型网中，目的是设置一条备用环路，当光纤环发生故障时，可迅速启用备用环，提高环型网的可靠性。最常见的环型网有令牌环网和FDDI（光纤分布式数据接口）。

4.树型拓扑结构

树型拓扑结构（Tree Topology）是一种分级结构，可看成是多级星型结构的组合，一般越靠近树根的结点处理能力越强，如图1.7所示。在实际组建一个较大型网络时，往往采用

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