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5.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述
21世紀(jì)具有網(wǎng)絡(luò)化的特點(diǎn),網(wǎng)絡(luò)體系包含三種網(wǎng)絡(luò):電信網(wǎng)
絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò),其中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展最快并起
核心作用。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。
2
5.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義
從資源共享的角度給計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義是:計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是利用
通信線路和通信設(shè)備將一組獨(dú)立的計(jì)算機(jī)互連起來(lái),在網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的
支持下完成數(shù)據(jù)通信和資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯上由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成,通信子網(wǎng)
由通信線路、接口報(bào)文處理機(jī)和其他通信設(shè)備組成,完成數(shù)據(jù)的傳
輸和轉(zhuǎn)發(fā)工作;資源子網(wǎng)由外圍主機(jī)構(gòu)成,為用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資
源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。
3
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能:數(shù)據(jù)通信和資源共享。
通信功能表現(xiàn)在諸如發(fā)送電子郵件、瀏覽網(wǎng)頁(yè)、通過(guò)QQ等軟件
傳輸文件等應(yīng)用中;資源共享功能表現(xiàn)在諸如共享打印機(jī)、建立大
型數(shù)據(jù)庫(kù)共享公共的信息等應(yīng)用種。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)涉及到計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)兩個(gè)領(lǐng)域,一方面,
通信網(wǎng)絡(luò)為計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞和交換提供了必要的條件;另一
方面,數(shù)字計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到通信領(lǐng)域,又提高了通信網(wǎng)的通信性
能。
4
5.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,可以分為下列4個(gè)階段:
1.面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(50年代初到60年代中)
特點(diǎn):以大型主機(jī)為中心,通過(guò)通信線路連接遠(yuǎn)程終端。主機(jī)
與遠(yuǎn)程終端之間不提供相互的資源共享功能,只以數(shù)據(jù)通信為主。
代表:1963建成的美國(guó)空軍稱為SAGE的半自動(dòng)地面防空系統(tǒng)
5
2.以通信網(wǎng)為核心的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(60年代中到70年代中)
特點(diǎn):分組交換技術(shù)的應(yīng)用。
代表:1969建成的美國(guó)國(guó)防部的ARPAnet(阿帕網(wǎng))
6
3.體系結(jié)構(gòu)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(70年代中到80年代末)
特點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的成形。
代表:1974IBM公司的SNA體系結(jié)構(gòu)。1983年ISO組織的0SI體系
結(jié)構(gòu)。
4.網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(90年代初到目前)
特點(diǎn):網(wǎng)絡(luò)之間的互聯(lián),高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
代表:Internet網(wǎng)絡(luò),國(guó)家信息高速公路NH;DSL、ATM、ISDN
等技術(shù)。
7
5.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類
按照網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行分類。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是通過(guò)
網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),反映網(wǎng)絡(luò)中
各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。
1.總線型
特點(diǎn):無(wú)源總線作為公共傳輸信道;信息傳輸采用廣播方式,
容易產(chǎn)生沖突,不適合大規(guī)模網(wǎng)絡(luò);結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易擴(kuò)充和維護(hù);
可靠性好。
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2.星型
特點(diǎn):有一個(gè)集中控制的中心結(jié)點(diǎn),對(duì)于中心結(jié)點(diǎn)的可靠性要
求較高;組網(wǎng)容易,利用中心結(jié)點(diǎn)可以進(jìn)行集中控制
9
3.環(huán)型
特點(diǎn):所有結(jié)點(diǎn)連成一個(gè)封閉的環(huán),信息傳遞方向一定;傳輸
時(shí)延一定,適合大負(fù)載環(huán)境;單個(gè)結(jié)點(diǎn)的故障會(huì)造成整個(gè)環(huán)不能正
常工作。
10
4.樹型
特點(diǎn):具有分層的結(jié)構(gòu),信息在相鄰的上下層結(jié)點(diǎn)之間傳遞,
同一層的節(jié)點(diǎn)之間一般不直接傳遞信息;連接簡(jiǎn)單,擴(kuò)展比較容易
;資源共享不方便,一個(gè)非葉子結(jié)點(diǎn)的故障會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)的分割。
11
按照網(wǎng)絡(luò)的地理范圍進(jìn)行分類。
1.局域網(wǎng)(LAN)
幾百米到幾公里;較高的數(shù)據(jù)傳輸率,較低的誤碼率;容易實(shí)
現(xiàn),造價(jià)低
2.城域網(wǎng)(MAN)
幾公里到十幾公里;是一種高速網(wǎng)絡(luò),多采用和局域網(wǎng)相似的
技術(shù)
3.廣域網(wǎng)
幾十公里到幾千公里;電信部門建設(shè)和管理,采用的技術(shù)和局域
網(wǎng)是不相同的;為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)互聯(lián)提供中介
12
5.1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)
1.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
網(wǎng)絡(luò)協(xié)議就是為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或
者約定。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議三要素:
(1)語(yǔ)法,用來(lái)定義所交換的數(shù)據(jù)或控制信息的格式,例如是
字符是采用ASII還是其他編碼。
(2)語(yǔ)義,用來(lái)定義通信雙方應(yīng)該如何做,例如控制信息的含
義,需要做出的動(dòng)作和響應(yīng)。
(3)同步,用來(lái)說(shuō)明操作的先后順序,例如先做什么,后做什
么
13
2.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)
網(wǎng)絡(luò)體系中的分層思想。
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)層次的定義和每一層內(nèi)協(xié)議的集合稱為網(wǎng)絡(luò)
體系結(jié)構(gòu)。
體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)抽象的概念,是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其部件所應(yīng)完成
的功能的精確定義,而這些功能是如何實(shí)現(xiàn)的則是一個(gè)遵循這種體
系結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)問(wèn)題,可以使用不同的軟件和硬件來(lái)完成。
典型的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)如IBM公司的SNA,DEC公司的DNA,ISO組織
的0SI,還有互聯(lián)網(wǎng)使用的TCP/IP體系結(jié)構(gòu)。
14
5.1.5TCP/IP和OSI體系結(jié)構(gòu)
i.osi網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(InternationalStandardOrganization
)于1977年設(shè)立了一個(gè)分委員會(huì)研究網(wǎng)絡(luò)通信的體系結(jié)構(gòu),該委員
會(huì)在1983年提出了開(kāi)放系統(tǒng)互連0SI網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),是第一個(gè)國(guó)際標(biāo)
準(zhǔn)。
0SI共分為七層,從下往上依次是:
(1)物理層,與具體的傳輸介質(zhì)打交道,規(guī)定了與傳輸介質(zhì)之間
接口的標(biāo)準(zhǔn),透明的傳送比特流。
(2)數(shù)據(jù)鏈路層,在網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)之間的線路上無(wú)差錯(cuò)地傳
輸以幀(Frame)為單位的數(shù)據(jù)包,包括鏈路管理、差錯(cuò)控制和流量
控制等功能。15
(3)網(wǎng)絡(luò)層,負(fù)責(zé)為互連網(wǎng)上的不同主機(jī)提供通信,解析目的地
址和源地址,完成路由選擇。網(wǎng)絡(luò)層傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元成為分組。
(4)傳輸層,負(fù)責(zé)為不同主機(jī)中的兩個(gè)進(jìn)程提供端到端的通信,
傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元稱為報(bào)文段。
(5)會(huì)話層,負(fù)責(zé)建立、管理和拆除進(jìn)程之間的連接。
(6)表示層,解決用戶信息的語(yǔ)法表示,適合用戶的抽象語(yǔ)法轉(zhuǎn)
換成網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中使用的傳送語(yǔ)法,還包含數(shù)據(jù)加解密等功能。
(7)應(yīng)用層,是體系結(jié)構(gòu)的最高層,提供給用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的接口
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2.TCP/IP網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)
包含了以TCP和IP協(xié)議為主的一百多個(gè)協(xié)議,最早是在ARPANET
網(wǎng)中運(yùn)行,然后擴(kuò)展到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)。
采用4層結(jié)構(gòu),將OSI的最上三層(會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層)
合并成一層。
(1)網(wǎng)絡(luò)接口層,面向具體的網(wǎng)絡(luò)接口,根據(jù)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和
傳輸介質(zhì)不相同,采用不同的網(wǎng)絡(luò)接口層標(biāo)準(zhǔn)。
(2)網(wǎng)際層,最重要的一個(gè)協(xié)議是IP協(xié)議,提供面向無(wú)連接、不
可靠、盡最大努力的服務(wù)。
17
(3)傳輸層,提供面向端到端的通信,有兩個(gè)協(xié)議,一個(gè)是傳輸
控制協(xié)議TCP,另一個(gè)是用戶數(shù)據(jù)包協(xié)議UDP。TCP協(xié)議提供面向連接
、可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),具有流量控制、差錯(cuò)控制、擁塞控制等;
UDP協(xié)議提供面向不連接、不可靠的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),不需要建立連接
,適合實(shí)時(shí)性要求高,數(shù)據(jù)量不太大的服務(wù)。
(4)應(yīng)用層。面向最終的用戶,提供諸如超文本傳輸協(xié)議HTTP、
文件傳輸協(xié)議FTP、遠(yuǎn)程登錄協(xié)議TELNET等
18
5.2局域網(wǎng)
5.2.1計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)概述
定義:局域網(wǎng)是在一個(gè)較小范圍內(nèi),使用特定的技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)
設(shè)備將多臺(tái)相距不遠(yuǎn)的計(jì)算機(jī)連接在」起,允許資源共享和數(shù)據(jù)
通信的系統(tǒng)。
特點(diǎn):(1)覆蓋的地理范圍有限,一般是一百米到幾公里。
⑵傳輸速率高、誤碼率低。一般的傳輸速率為10Mbps?1000Mbps
,誤碼率在10-8?10-H之間。(3)一般采用雙絞線、光纖建立,
,介質(zhì)訪問(wèn)控制方式主要采用共享介質(zhì)和交換方式。
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關(guān)鍵技術(shù):決定局域網(wǎng)性能的主要技術(shù)要素是:拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、
傳輸介質(zhì)和介質(zhì)訪問(wèn)控制方式。
(1)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。局域網(wǎng)使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有總線型、星
形、環(huán)形三種。
(2)傳輸介質(zhì)。局域網(wǎng)使用的傳輸介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線
、光纖以及目前比較熱門的無(wú)線傳輸介質(zhì),如微波、無(wú)線電波、
紅外線和衛(wèi)星通信。
(3)介質(zhì)訪問(wèn)控制方式。介質(zhì)訪問(wèn)控制是指控制多個(gè)結(jié)點(diǎn)利用
公共傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的方法。局域網(wǎng)使用的介質(zhì)訪問(wèn)控
制方式主要是集中控制和分散控制,而又以分散控制為主。
20
局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu):在局域網(wǎng)中不存在路由問(wèn)題,所以不需要
網(wǎng)絡(luò)層,它與廣域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)有很大的區(qū)別,局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)最
著名的就是IEEE802體系結(jié)構(gòu)。
1980年2月,美國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)IEEE成立了802委員
會(huì)專門研究局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu),它所制定的802標(biāo)準(zhǔn)成為局域網(wǎng)的體
系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)。802體系結(jié)構(gòu)規(guī)定局域網(wǎng)對(duì)應(yīng)0SI參考標(biāo)準(zhǔn)的最低兩
層,即物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。為了避免數(shù)據(jù)鏈路層過(guò)于復(fù)雜,802
體系又將數(shù)據(jù)鏈路層分為兩個(gè)子層,介質(zhì)訪問(wèn)控制子層MAC和邏輯
鏈路控制子層LLC。
21
802.2邏輯鏈路控制子層
802.11
802.3802.4802.5
無(wú)線局
CSMA/CTokenToken
域網(wǎng)
DBusRing
802體系結(jié)構(gòu)示意圖
5.2.2局域網(wǎng)組網(wǎng)常用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備
1.傳輸介質(zhì)
(1)同軸電纜,由內(nèi)導(dǎo)線(單股實(shí)心線或多股絞合銅線)、絕
緣層、外屏蔽層(網(wǎng)狀編織)和保護(hù)塑料外層所組成
同軸電纜的阻抗不同,可以分為50。同軸電纜和75。同軸電纜
,計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)中主要使用的是前者,又稱基帶同軸電纜?;鶐?/p>
軸電纜根據(jù)直徑的不同,又可以分為粗同軸電纜和細(xì)同軸電纜,用
來(lái)組建的局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分別是10Base5和10Base2,其連接方式,網(wǎng)絡(luò)
的范圍,傳輸性能均不同。23
(2)雙絞線,是最古老也是最常用的傳輸介質(zhì),早期的電話網(wǎng)
即使用雙絞線作為傳輸介質(zhì),在目前的局域網(wǎng)中,雙絞線也是使用
最為廣泛的一種傳輸介質(zhì)。
雙絞線是由一對(duì)或多對(duì)雙絞線對(duì)構(gòu)成,雙絞線對(duì)是把兩根互
相絕緣的銅導(dǎo)線按照一定的規(guī)則絞合在一起,絞合的目的是為了抵
消兩根線之間的電磁干擾。雙絞線可用于傳輸模擬信號(hào)也可以傳輸
數(shù)字信號(hào),典型的星形局域網(wǎng)中,使用4對(duì)雙絞線8條線,結(jié)點(diǎn)到中
心設(shè)備使用的雙絞線長(zhǎng)度為100米。
雙絞線又分為屏蔽雙絞線(UTP)和非屏蔽雙絞線(STP),局域
網(wǎng)中主要使用的非屏蔽雙絞線,美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA規(guī)定了一個(gè)
EIA/TIA568標(biāo)準(zhǔn),定義了5個(gè)種類的UTP,從1類到5類,局域網(wǎng)中常
用的是5類線,傳輸速度可以達(dá)到100Mbps。
塑料護(hù)套雙絞銅線
非屏蔽雙絞線(UTP)結(jié)構(gòu)
塑料護(hù)套雙絞銅線
屏蔽層
屏蔽雙線線(STP)
屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線示意圖
25
(3)光纖,光纖就是光導(dǎo)纖維的簡(jiǎn)稱,一條光纖分為纖芯和包
層構(gòu)成包層光纖由石英玻璃或高純度的硅拉成細(xì)絲,直徑達(dá)到8到
lOOumo光信號(hào)在纖芯中傳輸,纖芯的折射率大于包層,利用光學(xué)中
的全反射原理來(lái)傳遞光波,衰減非常小,可以在十幾公里的距離上
不需要中繼器。
根據(jù)光纖中傳輸光線的多少,分為單模光纖和多模光纖,單
模光纖中沿著光纖芯傳輸一路光纖,不存在反射;而多模光纖中存
在不同的入射角的多條光線利用全反射傳輸,前者的性能要優(yōu)于后
者。
26
2.網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備
(1)集線器,最早的星形網(wǎng)lOBaseT使用的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備就是集線器
(hub)。使用集線器聯(lián)網(wǎng)時(shí),每個(gè)站點(diǎn)通過(guò)雙絞線連接到集線器上的
RJ-45端口,一個(gè)端口接收到數(shù)據(jù),就向其他端口進(jìn)行廣播,所以和
總線結(jié)構(gòu)一樣存在沖突問(wèn)題,星形網(wǎng)在物理結(jié)構(gòu)上看起來(lái)是星形的
,但是其邏輯結(jié)構(gòu)仍然是總線式的。
(2)網(wǎng)橋,數(shù)據(jù)鏈路層上的網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備是網(wǎng)橋,網(wǎng)橋具有兩
個(gè)或多個(gè)端口,能夠連接在物理層和介質(zhì)訪問(wèn)控制層上不同類型的
局域網(wǎng)。
網(wǎng)橋具有數(shù)據(jù)幀過(guò)濾的功能,網(wǎng)橋?qū)τ诮邮盏降臄?shù)據(jù)分析其目
的主機(jī)地址,決定是否將其向其他端口轉(zhuǎn)發(fā)出去,如果目的主機(jī)和
源主機(jī)在同一個(gè)網(wǎng)段絡(luò)中,那么將不向其他端口進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
28
802.5令牌
X
802.4令牌總線
29
(3)交換機(jī),交換機(jī)即交換式集線器(switchinghub),也是工
作在數(shù)據(jù)鏈路層,常稱為以太網(wǎng)交換機(jī)或第二層交換機(jī)。交換機(jī)是
替代集線器的新的星形網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,使局域網(wǎng)中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方式
從原來(lái)的共享介質(zhì)方式變換成為交換式的方式。
交換機(jī)的工作原理與網(wǎng)橋一樣,在交換機(jī)中有一個(gè)交換表,里
面記錄了交換機(jī)端口號(hào)與所連接的結(jié)點(diǎn)的MAC地址,當(dāng)收到數(shù)據(jù)幀的
時(shí)候,通過(guò)判斷目的結(jié)點(diǎn)的MAC地址來(lái)查找交換表,獲得應(yīng)該向哪個(gè)
端口轉(zhuǎn)發(fā)的信息。實(shí)質(zhì)上交換機(jī)就是一個(gè)多端口的網(wǎng)橋。
30
核心層交換機(jī)
X
X
匯聚層交換機(jī)
接入層交換機(jī)
31
3.網(wǎng)卡
網(wǎng)卡是網(wǎng)絡(luò)接口卡(NIC,NetworkInterfaceCard)的簡(jiǎn)稱,
是組建網(wǎng)絡(luò)不可缺少的硬件設(shè)備之一,網(wǎng)卡一方面連接計(jì)算機(jī),另
一方面連接傳輸介質(zhì)。
網(wǎng)卡具有數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,鏈路管理,編碼和譯碼等功能。
網(wǎng)卡可以按照數(shù)據(jù)傳輸速度分為10Mbps網(wǎng)卡、10/100Mbps自適
應(yīng)網(wǎng)卡、100Mbps網(wǎng)卡、1000Mbps網(wǎng)卡,現(xiàn)在用的最多的就是
10/100Mbps自適應(yīng)網(wǎng)卡;按照與計(jì)算機(jī)的接口分為PCI網(wǎng)卡、USB網(wǎng)
卡、PCMCIA網(wǎng)卡,其中以PCI網(wǎng)卡最常見(jiàn);按照與傳輸介質(zhì)的接口分
為RJ45接口網(wǎng)卡、AUI接口網(wǎng)卡、BNC接口網(wǎng)卡、F/0接口網(wǎng)卡,以
RJ45接口網(wǎng)卡為主。
32
5.23以太網(wǎng)概述
以太網(wǎng)(Ethernet)是最成熟的一種局域網(wǎng)技術(shù),也是現(xiàn)在局
域網(wǎng)組網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛的。以太網(wǎng)最早是由美國(guó)的施樂(lè)(Xerox)公
司的帕洛阿爾托研究中心(PaloAlto)在1973年研制成功,通用的
以太網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)EthernetVl于1980年9月出臺(tái),在1982年的時(shí)候又修改成
第二版EthernetV2,成為世界上第一個(gè)市場(chǎng)化的局域網(wǎng)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
在EthernetV2的基礎(chǔ)上,IEEE802委員會(huì)制定了局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)
802.3,數(shù)據(jù)傳輸率為10Mbps,采用總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),介質(zhì)訪問(wèn)控制方
式為CSMA/CD。802.3對(duì)以太網(wǎng)的幀格式做了小小的改動(dòng),可以互相
兼容,所以有時(shí)候我們又不對(duì)這兩種標(biāo)準(zhǔn)加以區(qū)分,都以“以太網(wǎng)
稱呼。
33
Ethernet和802.3的介質(zhì)訪問(wèn)控制方式都是CSMA/CD一帶沖突檢
測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn),它是一種允許多臺(tái)電腦共享同一通信信道
的分布式控制策略。CSMA/CD的原理概括起來(lái)就是:先聽(tīng)后發(fā),邊發(fā)
邊聽(tīng),沖突停止,延遲重發(fā)。一個(gè)站點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前先監(jiān)聽(tīng)信道
上是否有其他的站點(diǎn)正在發(fā)送數(shù)據(jù),這個(gè)過(guò)程稱為載波監(jiān)聽(tīng)。如果
信道空閑,那么發(fā)送數(shù)據(jù),如果忙,那么等待一段時(shí)間。在發(fā)送數(shù)
據(jù)的同時(shí)也要對(duì)信道進(jìn)行監(jiān)聽(tīng),如果在發(fā)送的過(guò)程中和其他站點(diǎn)發(fā)
送的數(shù)據(jù)沖突,那么將雙發(fā)都將停止自己的發(fā)言,這一過(guò)程叫做沖
突檢測(cè)。然后雙發(fā)隨機(jī)延遲一段時(shí)間,再重復(fù)上述過(guò)程。
34
早期的以太網(wǎng)有施樂(lè)以太網(wǎng)、10BR0AD36、1BASE5。傳統(tǒng)的以
太網(wǎng)也叫做10Mbps以太網(wǎng),有10BASE5(粗纜以太網(wǎng)),最早實(shí)現(xiàn)
10Mbps的數(shù)據(jù)傳輸率,10BASE2(細(xì)纜以太網(wǎng)),10BASE-T,10BASE-
F(光纖以太網(wǎng)的總稱)??焖僖蕴W(wǎng)也叫做100Mbps以太網(wǎng),包括
100BASE-TX,100BASE-T4,100BASE-FX。高速以太網(wǎng)(吉比以太網(wǎng))
也叫1000Mbps以太網(wǎng),包括1000BASE-T,1000BASE-LX,1000BASE-
CXo更高速的萬(wàn)兆以太網(wǎng)技術(shù)正在研究使用中,不僅可以用于局域
網(wǎng),同時(shí)還可應(yīng)用與城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。
35
5.2.4局域網(wǎng)組網(wǎng)實(shí)例和應(yīng)用
1.網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃
根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的目標(biāo)選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和組網(wǎng)方式
2.硬件連接
選取了組網(wǎng)方案后,我們所要做的第一件事就是連接組網(wǎng)的
硬件設(shè)備
3.軟件配置
網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)安裝
安裝相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)組件
4.標(biāo)識(shí)計(jì)算機(jī)
設(shè)定計(jì)算機(jī)名和工作組
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5.網(wǎng)絡(luò)資源共享
網(wǎng)絡(luò)中共享的資源包括軟件、硬件和數(shù)據(jù).共享數(shù)據(jù)最主要的
就是共享文件,在進(jìn)行文件共享之前,確保本地連接上已經(jīng)安裝好
“Microsoft文件和打印機(jī)共享”組件
文件共享的過(guò)程
訪問(wèn)共享文件的過(guò)程
6.Internet連接共享
通過(guò)路由器進(jìn)行共享
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5.3Internet基礎(chǔ)
互聯(lián)網(wǎng)(英文名Internet)是二十世紀(jì)最偉大的科學(xué)技術(shù)之一
,最早是由美國(guó)國(guó)防部的阿帕網(wǎng)演變而來(lái),現(xiàn)在成為世界上最大
的一個(gè)有成千上萬(wàn)個(gè)大大小小不同網(wǎng)絡(luò)組成的互連計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)
38
5.3.1Internet概述
1969年,美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局研制成功了世界上第一
個(gè)分組交換網(wǎng)ARPAnet(阿帕網(wǎng)),最開(kāi)始只有4個(gè)結(jié)點(diǎn),隨著連接
其中的結(jié)點(diǎn)越來(lái)越多,1983年被美國(guó)自然基金委員會(huì)(NSF)接管,
并將TCP/IP作為其通信協(xié)議,最終促使其規(guī)模越來(lái)越大,1990年
,改名為我們現(xiàn)在熟知的Internet,并發(fā)展到現(xiàn)在。
Internet的主干網(wǎng)是美國(guó)高級(jí)網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)公司(ANS)所建立的
ANSNETo整個(gè)Internet可以看作三級(jí)網(wǎng)絡(luò),即主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和
校園網(wǎng)。
39
5.3.2Internet組成
從Internet功能上看整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為資源網(wǎng)和通信網(wǎng)。
網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)之間的最重要互連設(shè)備是路由器,相當(dāng)于網(wǎng)絡(luò)和
網(wǎng)絡(luò)之間的橋梁,負(fù)責(zé)在網(wǎng)絡(luò)之間傳遞數(shù)據(jù),當(dāng)路由器收到…個(gè)
數(shù)據(jù)包的時(shí)候,根據(jù)其要到達(dá)的目的網(wǎng)絡(luò)選擇一條合適的路徑傳
遞到下一個(gè)路由器(路由選擇)。
40
5.3.3IP地址和默認(rèn)網(wǎng)關(guān)
1.IP地址概述
Internet的體系結(jié)構(gòu)是TCP/IP,TCP/IP是一個(gè)協(xié)議簇,包含
了一百多個(gè)大大小小的協(xié)議,其中最重要就是網(wǎng)際層的IP協(xié)議和
傳輸層的TCP協(xié)議。
在互聯(lián)網(wǎng)中為每臺(tái)計(jì)算機(jī)加上一個(gè)惟一的編號(hào),稱為IP地址
oIP地址是一個(gè)32位的2進(jìn)制數(shù),為了書寫及讀取方便每隔8位間
隔一個(gè)空格。但是要明白的是,這個(gè)地址并沒(méi)有我們通常所說(shuō)的
某個(gè)地方,而應(yīng)該理解成為一種標(biāo)志,因?yàn)閺囊粋€(gè)主機(jī)的IP地址
并不能得知其所處的地理位置。
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2.IP地址分類
IP地址是分層編碼的,類似于我們電話號(hào)碼。IP地址分成了
兩部分---網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)。
網(wǎng)絡(luò)號(hào)(netid)主機(jī)號(hào)(hostid)
IP地址分層后的一個(gè)好處就是不用把所有的主機(jī)放在一起來(lái)
進(jìn)行編址了,如果將所有的主機(jī)按照32位長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行編碼,這樣做
不可行,也不便于管理,在進(jìn)行IP地址分配的時(shí)候,分配機(jī)構(gòu)只
分配網(wǎng)絡(luò)號(hào)給申請(qǐng)機(jī)構(gòu)。
根據(jù)IP地址查找主機(jī)的過(guò)程就是:首先根據(jù)網(wǎng)絡(luò)號(hào)將一個(gè)主
機(jī)確定在某個(gè)網(wǎng)絡(luò)中,然后再根據(jù)主機(jī)號(hào)找到這臺(tái)主機(jī),相當(dāng)于
二級(jí)尋址。421y
在IP地址分層的概念中,根據(jù)主機(jī)號(hào)的長(zhǎng)度來(lái)決定網(wǎng)絡(luò)規(guī)模
的大小:主機(jī)號(hào)越長(zhǎng),能夠編碼主機(jī)的位數(shù)越多,相應(yīng)的該主機(jī)
所處的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大,但是主機(jī)號(hào)越長(zhǎng),對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)號(hào)就越短,
可以編碼的網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)也就越少。
根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)長(zhǎng)度,因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公
司(ICANN)將IP地址分為5類,分別用A到D表示,常用的是A、B、C
三類,D類用來(lái)表示組播地址,E類被保留作為今后使用.
43
8位24位
在IP地址的32位二進(jìn)制數(shù)中固定幾位作為類別的區(qū)分標(biāo)志,
這些位叫做類別比特。類別比特位于網(wǎng)絡(luò)號(hào)中,其中A類地址拿出
最前面1位固定成0,B類地址最前面2位固定成10,C類地址最前面
3位固定成no。
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3.IP地址的表示
我們通常在實(shí)際使用的過(guò)程中表示的IP地址用另外一種表示
方法——點(diǎn)分十進(jìn)制法。其原理是這樣的:首先將32位長(zhǎng)度的二
進(jìn)制數(shù)分成4個(gè)部分,每個(gè)部分8位,然后將每部分的8位二進(jìn)制數(shù)
轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制數(shù),最后用點(diǎn)將這四個(gè)十進(jìn)制間隔開(kāi),這樣表示出
來(lái)的IP地址我們稱為點(diǎn)分十進(jìn)制IP地址。
10000001111100001111000111110010
10000001111100001111000111110010
129240241242
42
46
采用點(diǎn)分十進(jìn)制表示IP地址以后,A、B、C三類IP地址的一些
數(shù)據(jù)如下表所示。
類別最大網(wǎng)絡(luò)個(gè)數(shù)第一個(gè)可用網(wǎng)絡(luò)號(hào)最后一個(gè)網(wǎng)絡(luò)號(hào)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)中最大的主機(jī)數(shù)
A126(27-2)112616777214
B16384(214)128.0191.25565534
C2097152(221)192.0.0223.255.255254
A、B、C三類IP地址的類別比特都處于第1字節(jié)中,所以轉(zhuǎn)換
成點(diǎn)分十進(jìn)制時(shí)第1字節(jié)不同,我們根據(jù)第1字節(jié)的區(qū)間即可,A類
IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為1到126,B類IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為
128到191,C類IP地址第1字節(jié)數(shù)值區(qū)間為192到223,
47
4.子網(wǎng)劃分
從1985年起在IP地址中又增加了一個(gè)字段“子網(wǎng)號(hào)subnet-
id”,使原來(lái)的兩級(jí)IP地址變成了三級(jí)IP地址,如圖5-29所示,
這樣的做法我們把它叫做“劃分子網(wǎng)”。
網(wǎng)絡(luò)號(hào)子網(wǎng)號(hào)主機(jī)號(hào)
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子網(wǎng)子網(wǎng)
子網(wǎng)
5.子網(wǎng)掩碼
子網(wǎng)掩碼也是一個(gè)32位長(zhǎng)度的一串二進(jìn)制數(shù),由連續(xù)的1和連
續(xù)的0組成。子網(wǎng)掩碼中1對(duì)應(yīng)著IP地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào),0對(duì)
應(yīng)著IP地址中的主機(jī)號(hào),從而判斷出子網(wǎng)號(hào)的長(zhǎng)度和主機(jī)號(hào)的長(zhǎng)
度,例如上面的那個(gè)B類網(wǎng)絡(luò)子網(wǎng)的劃分,可以通過(guò)下圖說(shuō)明。
B類網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有劃分子網(wǎng)之前,網(wǎng)絡(luò)號(hào)和主機(jī)號(hào)各占16,如圖a
所示,現(xiàn)在從16位的主機(jī)號(hào)中拿出4位來(lái)作為子網(wǎng)號(hào),如圖b所示
,這個(gè)時(shí)候子網(wǎng)掩碼如圖c所示。
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a網(wǎng)絡(luò)號(hào)(16位)主機(jī)號(hào)(16位)
b網(wǎng)絡(luò)號(hào)(16位)子網(wǎng)號(hào)(4位)主機(jī)號(hào)(12位)
cI11111111111111111111000000000000()
51
當(dāng)存在子網(wǎng)掩碼的時(shí)候,路由器根據(jù)目的IP地址與子網(wǎng)掩碼
進(jìn)行“與”運(yùn)算的結(jié)果可以快速的確定網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào),從而將
數(shù)據(jù)包送到具體的網(wǎng)絡(luò)以及子網(wǎng),例如根據(jù)上圖劃分子網(wǎng)的例子
,當(dāng)路由器收到一個(gè)目的IP地址位134.34.67.123的數(shù)據(jù)包首先和
子網(wǎng)掩碼255.255.240.0進(jìn)行二進(jìn)制位的相與運(yùn)算,如下圖所示。
所得的結(jié)果中,前16位表示網(wǎng)絡(luò)號(hào),即1000011000100010,對(duì)應(yīng)
的點(diǎn)分十進(jìn)制位134.34,其實(shí)這就是B類IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)部分,剩
下16位的0100000000000000表示子網(wǎng)號(hào),對(duì)應(yīng)的點(diǎn)分十進(jìn)制為
64.0,這樣就分別得出了網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)。
52
134.34.67.123=>10000110001000100100001101111011
011111111111111111111000000000000X
—10000110001000100100000000000000
為了簡(jiǎn)化路由器的算法,所有的網(wǎng)絡(luò)都必須有一個(gè)子網(wǎng)掩碼
,對(duì)應(yīng)的路由器的路由表中也要有一個(gè)子網(wǎng)掩碼的選項(xiàng),這時(shí)沒(méi)
有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的子網(wǎng)掩碼就使用默認(rèn)。既然不存在子網(wǎng)號(hào)字
段,那么根據(jù)子網(wǎng)掩碼的定義,其中1的長(zhǎng)度就是原來(lái)網(wǎng)絡(luò)號(hào)的長(zhǎng)
度,這樣A類IP地址的默認(rèn)子網(wǎng)掩碼就是8個(gè)1和24個(gè)0組成,換成
點(diǎn)分十進(jìn)制表示就是255.0.0.0,同理B類和C類對(duì)應(yīng)的默認(rèn)子網(wǎng)掩
碼就是255.255.0.0和255.255.255.0。
54
6.默認(rèn)網(wǎng)關(guān)
在TCP/IP設(shè)置中,還有一個(gè)非常重要的參數(shù)就是默認(rèn)網(wǎng)關(guān),
實(shí)際上在這個(gè)地方我們應(yīng)該把它看作默認(rèn)路由器。因?yàn)樵诰W(wǎng)絡(luò)體
系結(jié)構(gòu)中,網(wǎng)關(guān)屬于網(wǎng)絡(luò)層以上的互連設(shè)備,其原理比較復(fù)雜,
適合不同的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的互連,而在TCP/IP體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中,
網(wǎng)絡(luò)互連主要在網(wǎng)絡(luò)層通過(guò)路由器來(lái)完成,不需要網(wǎng)關(guān)。
默認(rèn)網(wǎng)關(guān)指本地網(wǎng)絡(luò)中默認(rèn)的路由器地址,當(dāng)數(shù)據(jù)包需要傳
遞給其他網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候,那么源主機(jī)就將數(shù)據(jù)包發(fā)送給默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。
在windows操作系統(tǒng)中設(shè)置默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。
55
5.3.4域名系統(tǒng)
雖然IP地址采用了點(diǎn)分十進(jìn)制來(lái)表示,但是對(duì)于數(shù)字形式的
IP地址仍然不便于記憶和理解,為此早期的時(shí)候采用名字表示法
,不過(guò)這種方法只適合規(guī)模比較小的網(wǎng)絡(luò),從1985年起,互聯(lián)網(wǎng)
提供了另外一種主機(jī)命名機(jī)制---域名系統(tǒng)(DomainNameSystem
,DNS),主機(jī)的名字叫做域名。
DNS系統(tǒng)是一個(gè)分布式的層次數(shù)據(jù)庫(kù),由名字空間、域名服務(wù)
器和地址解析三部分組成。
56
DNS域名空間是一個(gè)層次狀的,最頂端是根域名,用一個(gè)
表示,然后是頂級(jí)域名(TopLevelDomain,TLD),頂級(jí)域名分為
兩部分:通用的和國(guó)家的。通用頂級(jí)域名最開(kāi)始包括com(表示商
業(yè)結(jié)構(gòu))、net(表示網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu))、org(表示非營(yíng)利性組織)、gov(表
示政府組織)、mil(表示軍事組織)、int(表示世界性組織)。
國(guó)家頂級(jí)域名由國(guó)家的英文單詞的兩個(gè)字母組合而成,例如
cn表示中國(guó),us表示美國(guó),jp表示日本,tw表示臺(tái)灣等等。
57
頂級(jí)域名之下是二級(jí)域名,在通用頂級(jí)域名之下的二級(jí)域名
必須向域名管理機(jī)構(gòu)申請(qǐng)注冊(cè),而國(guó)家頂級(jí)域名之下的二級(jí)域名
均由該國(guó)家自行確定,有的國(guó)家不規(guī)定二級(jí)域名,有的國(guó)家規(guī)定
二級(jí)域名。
我國(guó)最開(kāi)始將cn下的二級(jí)域名劃分為“類別”和“行政區(qū)”
兩類?!邦悇e”中包括6個(gè),ac>com>edu>gov>neto"行政區(qū)
”包含我國(guó)的34個(gè)省、直轄市和自治區(qū),用其漢語(yǔ)拼音中的兩個(gè)
字母組合而成,例如sh表示上海,js表示江蘇,hb表示湖北,he
表示河北等等。想要注冊(cè)的域名都必須在在這些二級(jí)域名之下向
管理結(jié)構(gòu)申請(qǐng),在二級(jí)域名edu下注冊(cè)三級(jí)域名由中國(guó)教育和科研
計(jì)算機(jī)網(wǎng)(CERNET)網(wǎng)絡(luò)中心負(fù)責(zé),其他的二級(jí)域名下注冊(cè)三級(jí)
域名,由中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)信息中心CNNIC負(fù)責(zé)。58
樹根
eduorgnetcomintusuk
microsofthpac
59
域名和IP地址之間的映射關(guān)系稱為地址解析,域名作為應(yīng)用
層中使用的名字,不能直接用于網(wǎng)絡(luò)層之間的通信,必須通過(guò)一
定的手段將其轉(zhuǎn)換成IP地址,這個(gè)功能是由域名服務(wù)器負(fù)責(zé)。
域名服務(wù)器是用來(lái)解析域名的,互聯(lián)網(wǎng)上每個(gè)域都設(shè)有域名
服務(wù)器,服務(wù)器中保存著本域中所有的主機(jī)域名到IP地址的映射
關(guān)系,這個(gè)服務(wù)器稱為本地域名服務(wù)器(也叫默認(rèn)域名服務(wù)器),本
地主機(jī)發(fā)出查詢請(qǐng)求的時(shí)候首先發(fā)送給本地域名服務(wù)器,如果本
地域名服務(wù)器中包含所需的數(shù)據(jù)時(shí)就會(huì)快速的返回,而不必要再
向其他的DNS服務(wù)器發(fā)出查詢請(qǐng)
60
5.3.5Internet接入
1.單機(jī)接入
單獨(dú)一臺(tái)計(jì)算機(jī)通過(guò)撥號(hào)、ISDL、ADSL、HFC等方式接入到
ISP,比較適合個(gè)人及家庭用戶使用,早期的時(shí)候通過(guò)在用戶端安
裝一臺(tái)調(diào)制解調(diào)器(Modem),利用普通的電話線即可以接入ISP。
使用調(diào)制解調(diào)器接入Internet的速度太慢,不合適大數(shù)據(jù)量
的通信,后來(lái)又產(chǎn)生了ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)),可以在電話線
上實(shí)現(xiàn)128Kbps的數(shù)據(jù)傳輸率,能夠?qū)⒄Z(yǔ)音、數(shù)據(jù)、傳真等多種業(yè)
務(wù)通過(guò)數(shù)字化的方式在電話線上傳輸,實(shí)現(xiàn)綜合業(yè)務(wù)的服務(wù)。而
現(xiàn)在用的最多的一種接入方式是上個(gè)世紀(jì)末興起的ADSL,也就是
我們經(jīng)常聽(tīng)到的寬帶接入。
非對(duì)稱用戶數(shù)字線ADSL是一種新的調(diào)制解調(diào)技術(shù),也是利用
現(xiàn)有的電話線作為傳輸介質(zhì),充分挖掘電話線的高頻帶部分來(lái)傳
輸數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù),可以達(dá)到最高8Mbps的下行和1Mbps速率。
62
2.局域網(wǎng)接入
單位或企業(yè)用戶有大量的電腦需要接入Internet,不可能為
每臺(tái)電腦單獨(dú)牽一條電話線進(jìn)行連接,這時(shí)可以先將這些電腦組
成局域網(wǎng),然后通過(guò)局域網(wǎng)內(nèi)的一臺(tái)路由器或代理服務(wù)器接入ISP
,從而實(shí)現(xiàn)所有的電腦都能夠接入Internet。
Internet的接入手段可以使用ADSL(適合小規(guī)模的局域網(wǎng),
費(fèi)用低、速度適中)或者DDN、X.25(適合大規(guī)模的局域網(wǎng),費(fèi)用高
、速度快)等專線方式,只需要在局域網(wǎng)的出口處添加路由器或者
使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換。
63
5.4Internet應(yīng)用
5.4.1萬(wàn)維網(wǎng)WWW
1.萬(wàn)維網(wǎng)概述
萬(wàn)維網(wǎng)WWW(WorldWideWeb),也叫做WEB或3W。是由歐洲
原子核物理研究所的TimBerners-Lee最早于1989年提出的,最初
的目的是為了讓科學(xué)研究人員更方便地交流文件、報(bào)告等各種數(shù)
據(jù),但是其方便性和簡(jiǎn)易性讓其一誕生就被Internet所認(rèn)可,普
通的Internet用戶也能使用這種方式來(lái)獲得大量的信息
64
萬(wàn)維網(wǎng)不是一個(gè)特殊的網(wǎng)絡(luò),而是一個(gè)分布式的聯(lián)機(jī)信息庫(kù)
O通過(guò)超鏈接將分布在不同地方的信息鏈接在一起,儲(chǔ)存信息的
節(jié)點(diǎn)我們把它們叫做web站點(diǎn),信息通過(guò)超文本標(biāo)記語(yǔ)言組織在
web頁(yè)面中,web頁(yè)之間可以通過(guò)超鏈接互相鏈接在一起形成站點(diǎn)
O站點(diǎn)和站點(diǎn)之間也通過(guò)超鏈接組成了萬(wàn)維網(wǎng),所以超鏈接是萬(wàn)
維網(wǎng)的核心。
65
萬(wàn)維網(wǎng)采用客戶/服務(wù)器的工作模式,客戶端利用瀏覽器軟件
訪問(wèn)站點(diǎn),服務(wù)器端利用WEB服務(wù)器軟件構(gòu)建站點(diǎn),瀏覽器和WEB
服務(wù)器之間通過(guò)超文本傳輸協(xié)議來(lái)進(jìn)行通信。
2.統(tǒng)一資源定位符
在萬(wàn)維網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)文檔中,URL定義為:“統(tǒng)一資源定位符URL是
對(duì)可以從因特網(wǎng)上得到的資源的位置和訪問(wèn)方法的一種簡(jiǎn)潔表示
oURL給資源的位置提供了一種抽象的識(shí)別方法,并用這種方法給
資源定位,只要能夠?qū)Y源定位,系統(tǒng)就可以對(duì)資源進(jìn)行各種操
作,如存取、更新、
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