计算机科学基础_第7章_计算机网络导论

网络工程学院计算机科学基础授课教师：林春蔷[e-mail]:14358983（教务处教务管理教师课件）网络工程学院第7章计算机网络网络工程学院主要内容计算机网络概述网络体系结构网络互连设备因特网网络工程学院7.1计算机网络概述一、计算机网络的定义定义：将地理位置不同、具有独立功能的多个计算机系统用通信设备和线路连接起来，并以功能完善的网络软件(网络协议、网络操作系统等)实现网络资源共享的系统。单机系统主机—终端系统网络系统网络工程学院二、计算机网络的功能⑴资源共享组建计算机网络的主要目的之一，就是让网络中的用户可以共享分散在不同地点的各种软、硬件资源和信息资源。⑵信息通信计算机与计算机之间可以快速、可靠地互相传送信息，是计算机网络的基本功能。利用网络进行通信是当前计算机网络最主要的应用之一，它从非实时的使用文字的电子邮件，发展到网上寻呼、网上交谈、网上电话、网上课堂、网上视频会议等。7.1计算机网络概述(续)网络工程学院三、计算机网络的分类⑴局域网(LocalAreaNetwork，简称LAN)特点：分布范围一般在几公里之内,具有很高的通信速率，利用实现多媒体数据传输等高水平应用。⑵城域网(MetropolitanAreaNetwork，简称MAN)城域网可以连接多个局域网及其通信设备，如微波和卫星中继站等。与广域网相比，城域网覆盖的范围较小，但具有较高的传输率。⑶广域网(WideAreaNetwork，简称WAN)特点：分布范围广(全球范围)。实现：低速的传统公共通信网(电话网)及高速的光纤通信的DDN(数字数据网)。7.1计算机网络概述(续)网络工程学院7.1计算机网络概述(续)数据交换方式信源发出的数据一般先传送到与它相连的中间节点，再从该中间节点传送到下一个中间节点，直至到达信宿，这个过程称为交换。(1)电路交换(2)报文交换(3)分组交换网络工程学院网络体系结构是层和协议的集合：网络系统按层的方式来组织，各层的名字和承担的任务都不相同，层与层之间通过接口传递信息与数据。网络间的通信按一定的规则和约定进行，这些规则和约定称为协议(protocol)。7.2网络体系结构网络工程学院7.2网络体系结构(续)网络工程学院五层协议的体系结构应用层(applicationlayer)运输层(transportlayer)网络层(networklayer)数据链路层(datalinklayer)物理层(physicallayer)数据链路层5应用层4运输层3网络层2数据链路层1物理层网络工程学院应用层HTTP、SMTP、FTP、TelnetSNMP、DNS…运输层TCP网络层IP数据链路层局域网:以太网、光纤网广域网:ATM、X.25、桢中继PPPRS-232物理层Hardware网络工程学院7.2网络体系结构(续)设备A设备B中间节点A中间节点B应用层传输层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层网络层数据链路层物理层应用层传输层网络层数据链路层物理层1234512345第1层第2层第3层第1层第2层第3层第1层第2层第3层对等协议（第4层）对等协议（第5层）物理通信网络工程学院主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用程序数据应用层首部H510100110100101比特流110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应用程序数据H5应用程序数据H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部网络工程学院主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机210100110100101比特流110101110101计算机2的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应用程序数据网络工程学院H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4H5应用程序数据网络工程学院H4H5应用程序数据H3H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层网络工程学院H5应用程序数据H4H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层网络工程学院应用程序数据H5应用程序数据主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2应用层剥去应用层PDU首部后把应用程序数据交给应用进程网络工程学院主机1向主机2发送数据5432154321主机1AP2AP1主机2我收到了AP1发来的应用程序数据！网络工程学院五、网络互连设备网内互连的设备有网卡、交换机、集线器、中继器等。网间互连的设备有路由器、网关、网桥、调制解调器等。应用层表示层会话层传送层网络层链路层物理层网关路由器交换机集线器应用层表示层会话层传送层网络层链路层物理层网络互连设备与OSI参考模型的关系网络互连设备网络工程学院调制解调器（Modem）：是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称。计算机内的信息是由“0”和“1”组成数字信号，而在电话线上传递的却只能是模拟电信号。于是，当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数模的转换。这个数模转换器就是Modem。计算机在发送数据时，先由Modem把数字信号转换为相应的模拟信号，这个过程称为“调制”。经过调制的信号通过电话载波传送到另一台计算机之前，也要经由接收方的Modem负责把模拟信号还原为计算机能识别的数字信号，这个过程称为“解调”。正是通过这样一个“调制”与“解调”的数模转换过程，从而实现了两台计算机之间的远程通讯。网络互连设备(续)网络工程学院⑴网卡(NetworkAdapter)网卡又称网络适配器，是一块网络接口电路板。网卡负责接收网络上的数据包，解包后将数据传输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入网络。每一块网卡出厂时都给定一个48位的地址码(固化在ROM中)，这是厂商向IEEE注册购买的，不会重复。该地址码就是局域网中每一台主机的物理地址(MediaAccessControl,MAC地址)，该地址全球唯一。网卡的种类繁多，我们普通用户常用的为10/100Mbps自适应网卡。网络互连设备(续)网络工程学院⑵中继器(Repeater)继器是局域网互连的最简单设备，它工作在OSI参考模型的第一层(物理层)。中继器的功能：将物理层传输的信号进行放大、转发并传送。中继器只能工作在同一个网络内部，起到延长传输介质长度的作用。⑶集线器(Hub)集线器可将一路信号放大为多路信号，是一个信号放大和中转设备。集线器不具有自动寻址和交换能力，数据就被传输到与之相连的各个端口(广播式操作)，容易形成数据阻塞。网络互连设备(续)网络工程学院⑸路由器(Router)路由器是可以将两个或多个子网连在一起的互联设备，它运行在OSI模型的第三层(网络层)。路由器不但能实现LAN与LAN的互连，更能解决体系结构差别很大的LAN与WAN的互连。在Internet中，网络与网络的连接，都是通过路由器实现的。路由器cbafde网络a路由器将网络a和网络b相连用户A用户B网络b网络互连设备(续)网络工程学院(6)网关(Gateway)网关运行在OSI模型传输层及其上的高层。功能：协议转换数据重新分组网关常常以软件形式存在，它比路由器有更大的灵活性，但也更复杂、开销更大。它能互联各种完全不同体系结构的网络。例如，以太网与IBM大型机的网络相连，就必须使用相应的网关，因为它们在速度、字符编码、流程控制及通信协议各方面，都存在根本的差异，需要由网关进行变换以实现互联。网关可以设在服务器、微机或大型机上网络互连设备(续)网络工程学院网卡路由器集线器水晶头网桥网络互连设备(续)双绞线网络工程学院Internet是连接分布在世界各地的成千上万个计算机网络的网络，也称为国际互联网。最大的广域网因特网本地ISP区域ISP公司网络因特网网络工程学院一、IP地址与域名⑴IP地址IP地址是Internet管理机构分配给网上的每一台计算机或互联设备(例如路由器)的唯一地址，它出现在IP数据报的报头，以便能够准确地识别发出该数据报的计算机。因特网网络工程学院⑴IP地址IP地址由网络地址和主机地址两部分组成。IP协议规定了五类网络地址，其中A、B、C三类地址用于不同规模的物理网络，D类为多播(multicast)地址，E类是实验性地址。多播地址1110保留地址11110781516232431网络号主机地址010网络号主机地址110网络号主机地址ABCDE因特网(续)网络工程学院A类地址：最高位为“0”，连同后面的7位表示网络号,A类网络只有27-2=126个1-126(网络号0和127另有它用)，每个网络可以有224-2=16777214个主机地址。B类地址：最高2位为“10”，有214-2=16384个网络号，每个网络可以有216-2=65534个主机地址。地址范围从128.0.0.0到191.255.255.255078162431网络号主机地址010网络号主机地址(A)(B)不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！因特网(续)网络工程学院C类地址：最高位为“110”，有221-2=2097150个网络号，每个网络可以有28-2=254个主机地址。地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255。不同规模的网络可以申请不同类别的网络地址！078162431110网络号主机地址(C)因特网(续)网络工程学院IP地址由4个字节所组成：所以常用其点分十进制数(dotteddecimalnotation)表示。例如:IP地址：11010010001001110000000000100011用点分十进制数表示为：210.39.0.35其含义是：C类地址(地址范围从192.0.0.0到223.255.255.255)网络号为100100010011100000000主机地址为001000114字节IP地址为IPv4版本，它所能表示的IP地址数十分有限，IP地址资源十分紧缺。新一代的IP(IPv6版本)将IP地址位数从32位增至128位（16字节），解决了编址不足问题，增加了许多新功能。因特网(续)网络工程学院⑶域名(DomainName)：一种便于记忆的IP地址表示法，通常称为网址。例如：mit.edu(IP地址18.181.0.31)麻省理工学院tsinghua.edu.cn(IP地址166.111.9.2)清华大学域名由一组标号组成，标号之间用“.”分隔。域名意义com商业机构edu教育系统gov政府部门int国际组织mil军事团体net主要的网络支持中心org其它组织因特网(续)网络工程学院标号从左到右对应层次从低到高，最右边的标号是顶层域名。国别码由2个字符组成，cn代表中国，uk代表英国，jp代表日本等。域名意义com商业机构edu教育系统gov政府部门int国际组织mil军事团体net主要的网络支持中心org其它组织因特网(续)网络工程学院三、万维网(WorldWideWeb)简称Web，中译名为万维网或环球信息网，是在Internet上运行的多媒体信息系统。⑴Web服务器①Internet上有许多Web服务器;②Web服务器以Web页(网页)形式发布信息;③Web页一般都是超文本文档(hypertext)。可以说，Web(万维网)是由Web页(网页)组成的，是超链接把这些“页”组织在一起。因特网(续)网络工程学院(2)Web浏览器：Web浏览器是一个用来查看Web页的软件工具。启动浏览器显示的第一个Web页称作主页(homepage)。(3)统一资源定位符URL：URL(UniformResourceLocator)用来描述Web页的地址，它在Interne