資源簡介

(共20張PPT)
網絡應用
項目二
項目導讀
如今是信息時代，計算機網絡被稱為信息社會的基礎設施，它為信息傳播與交流、資源共享提供了很大的幫助，尤其是以 Internet 為代表的互聯網絡將世界范圍內的計算機連在了一起，使得任何人在任何時間都能共享人類的信息資源。隨著信息社會的進步和網絡技術的不斷更新，計算機網絡會越來越深刻地影響科研、教育、經濟發展和社會生活的各個層面，成為未來社會賴以生存和發展的重要保障。
信息技術：基礎模塊（上冊）
2.1 任務一：認識網絡
1. 任務描述
網絡在現代社會中無處不在，仔細觀察身邊的事物，你能發現哪些地方應用了網絡嗎？這些網絡的應用起到了怎樣的作用？又給我們的生活帶來了怎樣的影響？填寫表 2-1。
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表2-1 項目二任務一用表
2.1 任務一：認識網絡
2. 任務提示
Windows 10 最大的功能之一是能夠有效地管理文件和文件夾，而這涉及文件或文件夾的創建、復制、移動、刪除等基本操作，本任務就來實現這些操作。
3. 任務完成
結合自己所學知識仔細觀察身邊的事物，還可以到圖書館或者通過網絡查找相關資料完成任務。
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2.1 任務一：認識網絡
4. 必備知識
一、網絡技術的發展及其影響
計算機網絡的發展過程大致可分為以下四個階段：
（1）面向終端的計算機網絡。面向終端的計算機網絡于 20 世紀 60 年代初出現，主機是網絡的中心和控制者，終端與主機相連并分布在各處，即用戶通過本地的終端（鍵盤、顯示器等）來使用遠程的主機，但子網之間不可以通信。
（2）計算機通信網絡。20 世紀 60 年代中期出現了多個主機互聯，實現了計算機與計算機之間的通信。計算機通信網絡由通信子網和用戶資源網構成，用戶通過終端可以共享本主機和其他通信子網中的主機上的軟硬件資源。但它缺乏成熟的網絡操作系統來管理網絡，仍是網絡的初級階段，因此被稱為計算機通信網絡（也稱兩級結構的計算機網絡）。
ARPANET（阿帕網）是計算機網絡技術發展的一個重要里程碑，標志著以資源共享為目的的計算機網絡的誕生。它完成了對計算機網絡的定義、分類，提出了資源子網、通信子網的兩級網絡結構的概念，采用了層次結構的網絡體系結構模型與協議體系，為 Internet 的形成和發展奠定了基礎。
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知識鏈接：
Internet 的前身是美國的 ARPANET，它是全世界第一個較完善的分布式跨國分組交換網。1969 年它僅有 4 個節點，1977 年其網絡節點已發展到 57 個，連接不同類型的計算機 100 多臺，聯網用戶達 2 000 多個。20 世紀 80 年代初，TCP/IP 正式成為 ARPANET 的網絡協議，成為美國軍用標準，隨著 TCP/IP 的標準化，ARPANET 的規模不斷擴大。1982 年，ARPANET 與 MILNET 等網絡合并而成為 Internet 早期的主干網。
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4. 必備知識
一、網絡技術的發展及其影響
（3）遵循國際標準化協議的計算機網絡。計算機網絡發展的第三階段是加速體系結構與協議國際標準化的研究與應用。20 世紀 70 年代末，國際標準化組織（International Organization for Standardization，ISO）的計算機與信息處理標準化技術委員會成立了一個專門機構，研究和制定網絡通信標準，以實現網絡體系結構的國際標準化。1983 年，ISO 正式頒布了一個稱為“開放系統互聯基本參考模型”的國際標準 ISO 7498，簡稱OSI-RM（open system interconnection reference model），即著名的 OSI 七層模型。OSI 七層模型及標準協議的制定和完善大大加速了計算機網絡的發展。
（4）互聯網絡與高速網絡。從 20 世紀 80 年代末開始，計算機網絡技術進入新的發展階段，其特點是互聯、高速和智能化，主要表現在以下幾個方面：
①發展以 Internet 為代表的互聯網。
②發展高速網絡。
③研究智能網絡。
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知識鏈接：
美國太空探索技術公司計劃在 2019—2024 年間在太空搭建由約 1.2 萬顆衛星組成的“星鏈”網絡以提供互聯網服務，其中 1 584 顆將部署在地球上空 550 km 處的近地軌道，并從 2020 年開始工作。2020 年 6 月 13 日，美國太空探索技術公司順利完成“星鏈”計劃第 9 次發射任務，用一枚“獵鷹 9”火箭將 61 顆衛星送入太空。
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拓展訓練：
網絡上經常會發布引發全社會關注的熱點事件，這些事件對社會產生了各種深遠影響。請讀者思考以下兩個事件對人們的影響。
1. 網絡購物
天貓、淘寶、京東等電商平臺已被大家熟悉，每年的 11 月 11 日和 6 月 18 日已發展為被廣泛認可的兩個網絡購物節。
試分析這兩個網絡購物節對人們產生了哪些影響。
2. 網絡求助
2021 年 7 月，暴雨災害威脅到河南鄭州人民群眾的生命安全，受災群眾在無網絡信號的情況下，無法聯系外界求助，河南省人民政府派翼龍無人機穿云破霧兩次飛抵暴雨中的鄭州，建立“控制基站”，打通應急通信，保障了災區民眾及時報告災情以及救援工作的開展。
試分析網絡求助對人們生活的影響。
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2.1 任務一：認識網絡
4. 必備知識
二、網絡體系結構
網絡體系結構是關于計算機網絡應設置哪幾層，每層應提供哪些功能的精確定義。功能如何實現不屬于網絡體系結構的部分。換句話說，網絡體系結構只是從功能上描述計算機網絡的結構，不涉及每層硬件和軟件的組成，也不涉及這些硬件或軟件的實現問題。由此看來，網絡體系結構是抽象的。
1. OSI 參考模型
國際標準化組織于 1981 年正式推薦了一個網絡系統結構——七層參考模型，稱為開放式系統互聯模型。這個標準模型的建立使得各種計算機網絡都向它靠攏，大大推動了網絡通信的發展。
OSI 參考模型將整個網絡通信的功能劃分為七個層次，如圖 2-1 所示。它們由低到高分別是物理層（PH）、數據鏈路層（DL）、網絡層（N）、傳輸層（T）、會話層（S）、表示層（P）和應用（A）。每層均完成一定的功能，且都直接為其上層提供服務，并且所有層次互相支持。第四層至第七層主要負責互操作性，而第一層至第三層則用于創建兩個網絡設備間的物理連接。
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4. 必備知識
二、網絡體系結構
（1）物理層。物理層提供機械、電氣、功能和過程特征，使數據鏈路實體之間建立、保持和終止物理連接。它對通信介質、調制技術、傳輸速率、接插頭等具體的特性加以說明，實現二進制位流的交換能力。
（2）數據鏈路層。數據鏈路層實現以幀為單位的數據塊交換，包括幀的裝配、分解及差錯處理的管理。若數據幀被破壞，發送端能自動重發。因此，幀是兩個數據鏈路實體之間交換的數據單元。
（3）網絡層。網絡層主要控制兩個實體間路徑的選擇，建立或拆除實體之間的連接。在局域網中通常兩個實體間只有一條通道，不存在路徑選擇問題，但涉及幾個局域網互聯時就需要選擇路徑。在網絡層中交換的數據單元稱為報文分組或包（packet）。網絡層具有阻塞控制、信息包順序控制和網絡記賬等功能。
（4）傳輸層。傳輸層提供兩個會話實體（又稱為端對端、主機到主機）之間透明的數據傳送，并進行差錯恢復、流量控制等。該層實現獨立于網絡通信的端 - 端報文交換，為計算機節點之間的連接提供服務。
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圖 2-1　OSI 參考模型
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4. 必備知識
二、網絡體系結構
（5）會話層。會話層在協同操作的情況下支持節點間交互性活動，包括建立、識別、拆除用戶進程間的連接，處理某些同步和恢復問題。為建立會話，雙方的會話層應該核實對方是否有權參加會話，確定由哪一方支付通信費用，并在選擇功能方面取得一致。因此，會話層是用戶連接到網絡上的接口。
（6）表示層。表示層進行數據轉換，提供標準的應用接口和通用的通信服務，例如，文本壓縮、數據編碼和加密、文件格式轉換，使雙方均能認識對方數據的含義。
（7）應用層。應用層提供各種應用服務程序，如分布式數據庫、分布式文件系統、電子郵件（E-mail）等，它是通信用戶之間的窗口。
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圖 2-1　OSI 參考模型
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4. 必備知識
二、網絡體系結構
2. TCP/IP 參考模型
計算機網絡體系結構中普遍采用分層的方法，OSI 參考模型是嚴格遵循分層模式的典范。但除了 OSI 參考模型之外，市場上還流行著一些其他體系結構，如 TCP/IP 體系結構。隨著 Internet 的流行，其所使用的 TCP/IP（transmission control protocol/internet protocol，傳輸控制協議 / 互聯網協議）體系結構已成為事實上的國際標準。TCP/IP 體系結構共分為應用層、傳輸層、網絡互聯層和網絡接口層四個層次，每層實現特定功能，且都有對應的協議，TCP/IP 體系結構如圖 2-2 所示。
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圖 2-2　TCP/IP 體系結構
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二、網絡體系結構
2. TCP/IP 參考模型
（1）應用層。應用層用來處理高層協議、有關表達、編碼和對話控制。TCP/IP 將所有與應用相關的內容歸為一層，并保證為下一層適當地將數據分組（打包）。這一層也被稱為處理層。應用層的協議主要有以下幾種：網絡終端協議（Telnet，實現遠程登錄功能）；文件傳輸協議（FTP，用于交互式的文件傳輸，下載軟件使用的就是 FTP）；電子郵件傳輸協議（SMTP，負責互聯網中電子郵件的傳遞）；DNS，負責域名到 IP 地址的轉換；簡單網絡管理協議（SNMP，負責網絡管理）；超文本傳輸協議（HTTP，提供 WWW 服務）。
（2）傳輸層。傳輸層解決的是計算機程序到計算機程序之間的通信問題，即通常所說的端 - 端的通信。傳輸層對信息流具有調節作用，提供可靠性傳輸，確保數據無誤到達。傳輸層的協議主要有傳輸控制協議（TCP）和用戶數據報協議（UDP）。
（3）網絡互聯層。網絡互聯層解決的是計算機與計算機之間的通信問題。網絡互聯層主要定義了網際協議（IP）及數據分組的格式，它的主要功能是路由選擇和擁塞控制。
（4）網絡接口層。網絡接口層也稱為主機 - 網絡層。網絡接口層是 TCP/IP 的最低層，負責網絡層與硬件設備之間的聯系，這一層的協議非常多，包括邏輯鏈路控制和媒體訪問控制。
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三、TCP/IP 與 IP 地址
1. TCP/IP
TCP/IP 是指能夠在多個不同網絡間實現信息傳輸的協議簇。TCP/IP 協議不僅僅指TCP和IP兩個協議，而且指一個由FTP、SMTP、TCP、UDP、IP等協議構成的協議簇，只是因為在 TCP/IP 協議中 TCP 協議和 IP 協議最具代表性，所以被稱為 TCP/IP。
（1）TCP。TCP 位于 IP 層協議之上，是一個面向連接的協議。面向連接是指需要兩個端點都同意連接才能進行通信。TCP 將要傳輸的數據分組后交給 IP 層實施。TCP具有恢復丟失分組的能力，并且具有自動重傳的功能，因此 TCP 具有糾錯功能。TCP與 IP 的結合有效地保障了數據在互聯網上的傳輸。
（2）IP。IP 是互聯網最基本的傳輸協議，提供不可靠的無連接的服務。IP 協議有三個功能：規定互聯網上傳送的數據格式；完成路由選擇功能；包含一組不可靠分組傳送的規則。
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三、TCP/IP 與 IP 地址
2. IP 地址
（1）IPv4 地址。IPv4 地址是 internet protocol version 4 的簡稱，中文譯為網際協議版本 4，又稱互聯網通信協議第 4 版，是國際協議開發過程中的第 4 個修訂版本，也是此協議第 1 個被廣泛部署的版本。IPv4 是互聯網的核心，也是使用最廣泛的網際協議版本。
在 IPv4 編址方案中，IP 地址由 32 位二進制數組成，這 32 位二進制數被分為 4 組，每組 8 位，各組之間用“.”分隔。由于二進制數不便于書寫和閱讀，為了便于表示，將每組二進制數寫成十進制數，每組數的取值范圍為 0~255，如 192.168.1.12。
從結構上看，IP 地址由兩部分組成：一部分代表網絡號，用于標識主機所屬的網絡；另一部分代表主機號，用于標識該主機是網絡中的第幾號主機。其結構表示方式如圖 2-3 所示。
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圖 2-3　IPv4 地址結構表示方式
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三、TCP/IP 與 IP 地址
2. IP 地址
（2）IPv6 地址。在 IPv4 中，地址是用 192.168.1.1 這種點分十進制方式來表達的，但在 IPv6 中，地址有 128 位，如果再用十進制表示就太長了，所以，IPv6 采用冒號十六進制表示法來表示地址。
IPv6地址的128位被分成8段，每16位為一段，每段被轉換為一個4位十六進制數，并用冒號隔開。例如，1234:5678:90AB:CDEF:ABCD:EF01:2345:6789。
為盡量縮短地址的書寫長度，IPv6 地址可以采用壓縮方式來表示。在壓縮時，要遵循以下兩個原則：
（1）每段中前導 0 可以去掉，但保證每段至少有一個數字，如 2012:0501:0000:0001:0000:0000:0001:E001 就可以壓縮為 2012:501:0:1:0:0:1:E001，但有效位 0 不能壓縮，所以，上述地址不能壓縮為 212:51:0:1:0:0:1:E1。
（2）一個或多個連續的段內各位為 0 的時候可用雙冒號（::）壓縮表示，但一個IPv6 中只允許有一個雙冒號，如 2012:0501:0000:0001:0000:0000:0001:E001 就可以壓縮為 2012:501::1:0:0:1:E001 或 2012:501:0:1::1:E001，但是不能表示為 2012:501::1::1:E001。
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三、TCP/IP 與 IP 地址
2. IP 地址
IPv6 地址取消了 IPv4 地址的網絡號、主機號和子網掩碼的概念，代之以前綴、接口標識符、前綴長度；IPv6 地址也不再有 IPv4 地址中的 A 類、B 類、C 類等地址分類的概念。
①前綴：IPv6 前綴的作用與 IPv4 地址中的網絡號部分類似，用于標識該地址屬于哪個網絡。
②接口標識符：IPv6 接口標識符與 IPv4 地址中的主機號部分類似，用于標識該地址在網絡中的具體位置。
③前綴長度：IPv6 前綴長度的作用類似于 IPv4 地址中的子網掩碼，用于確定地址中哪一部分是前綴，哪一部分是接口標識符。
例如， 地 址 2012:0501:0000:0001:0000:0000:0001:E001/64，其中 /64 表示此地址的前綴長度是 64 位，所以此地址的前綴就是 2012:0501:0000:0001，接口標識符就是0000:0000:0001:E001。
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2.1 任務一：認識網絡
實踐體驗：
三、TCP/IP 與 IP 地址
臺式計算機、手機、平板電腦、家用路由器等網絡設備均需要配置IP地址。下面請在個人設備中找到IP地址，并觀察設備端口的使用情況。
1. 記錄 IP 地址
在Windows 10操作系統中可以執行“開始”→“設置”命令，打開“設置”窗口，在“網絡和Internet”中查看無線網絡或以太網的網絡配置信息。在手機或平板電腦系統中，也可以在“設置”→“無線局域網”中查看當前連接的網絡屬性。將結果記錄在表2-2中。
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表2-2 記錄IP地址
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實踐體驗：
三、TCP/IP 與 IP 地址
臺式計算機、手機、平板電腦、家用路由器等網絡設備均需要配置IP地址。下面請在個人設備中找到IP地址，并觀察設備端口的使用情況。
2. 體驗端口
在瀏覽器地址欄中輸入以下網址（表2-3），觀察結果，并記錄。
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表2-3 記錄網頁訪問結果

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