当前位置:首页 > 建筑/环境 > 工程监理 > 计算机网络与工程实践教程讲座(1)主讲内容计算机网络概述
计算机网络与工程实践教程讲座(1)黎连业计算机网络与工程实践教程讲座教材《计算机网络与工程实践教程》第1版科学出版社(2007.12)讲座教材前言随着计算机网络技术的广泛应用,国内高校纷纷设立了网络工程专业。网络工程作为高校中的一个新专业,目前,图书市场上有关计算机网络的书籍版本有几十个,有引进的,有国内作者编写的,总的说来各有千秋。偏重理论型居多,应用型的又不太实用,如何使刚刚接触计算机网络的朋友,学了就懂,学了就进了门,这是我们从事计算机网络工程和培训教学人员值得思考的问题。《计算机网络与工程实践教程》一书,是基于网络工程,面向网络工程技术人员和建网管理人员。本书所叙述的内容基本上反映了当前计算机网络工程所需要的技术,也是作者多年来的工程经验和培训教学的体会。作者认为,对于从事计算机网络工程的读者来说,是一本非常好的参考书。本书从计算机网络的基础知识出发,使读者遵循:掌握基础知识、熟悉计算机网络工程,做一个计算机网络工程师。作者根据多年来的网络工程经验、培训教学的体会和许多热情的读者提出的宝贵建议和改进的意见,在《新编计算机网络实用教程》基础上写出《计算机网络与工程实践教程》,力图使读者通过本书的阅读解决以下问题:计算机网络是怎样组成的?组网时需要哪些基本知识?需要哪些设备?网络的架构怎样形成?做到通过《最新计算机网络教程》阅读,能够了解计算机网络,组建计算机网络、应用计算机网络,能够进入有关计算机网络工程公司工作。本书共分14章:●计算机网络的概述●网络数据通信技术●网络拓朴与分层结构●网络传输介质●网络互连设备●网络通信协议●ARPRARP和ICMP●以太网络及其组网方案●网络安全●网络管理●无线网络●虚拟局域网络●Internet与Intranet●磁盘陈列与数据备份各章主要内容如下:第1章主要介绍计算机网络的历史和基础知识,如网络常用术语、网络类型、网络功能、网络操作系统、OSI参考模型以及国内重要网络一览。第2章主要介绍网络数据通信技术,如编码技术、信道的传输方式及传输技术、差错控制技术以及各种通信线路。第3章主要介绍各种网络拓扑结构与网络体系结构。第4章主要介绍各种网络传输介质,如双绞线、同轴电缆、光缆等。第5章主要介绍网卡、网桥、集线器、交换机、路由器、网关等各种联网设备的工作原理及其作用,以及网络各层使用哪些设备。第6章以IP/TCP网络为基础,分层介绍各种网络通信协议,如IP、TCP、UDP、FTP、Telnet协议等。第7章主要介绍ARP、RARP和ICMP协议的相关知识。第8章主要介绍各种标准的以太网组网方案及相应的联网设备,如千兆、万兆以太网的组建。第9章主要介绍各种网络安全技术,如网络安全的威胁源、网络安全设计、防火墙技术、数据加密技术、安全认证技术以及计算机网络物理隔离技术与隔离方案。第10章主要介绍网络管理方面的知识,如网络管理协议、集成本地管理接口、网络运行维护管理、网络存储管理与打印管理以及网络管理测试。第11章主要介绍无线网络技术,如无线网络标准、宽带无线技术与宽带无线接入技术、无线网络典型连接方式以及无线联网方案。第12章主要介绍虚拟专用网技术,如虚拟专用网中使用的协议、VPN的信息加密技术、Cisco和华为公司的VPN解决方案。第13章主要介绍Internet的组成与应用,ISP的选择与Internet接入方法,以及Intranet的应用。第14章主要介绍存储技术和磁盘阵列技术、磁带存储技术。上述各章的内容都是通过精心组织的,具体内容可见目录部分的介绍,作者也希望本书能被从事计算机网络工程的大学生、研究生们接受。通过上述14章内容的介绍,读者能够从事计算机网络工程。本书的特点是:叙述由浅入深、循序渐进;内容上重点突出;概念上清楚易懂。是一部实用性很强的书籍。非常适合从事计算机网络工程等领域的管理人员、工程技术人员和大学生、科技人员使用;也可作为高等院校有关专业课程的教材;也可作为从事计算机网络工程培训教材。本书可以作为高等院校及高职高专学校相关专业网络工程课程的教材,也适合从事计算机网络工程等领域的管理人员、工程技术人员、科技人员使用,还可以作为计算机网络工程方面的培训教程。第1章计算机网络概述•随着现代通信技术的飞速发展,光纤通信、微波通信、卫星传输使得全球计算机的网络互联成为现实。计算机网络在现代电子技术、网络技术、数据处理技术强有力地推动下,以其巨大的优势推动着人类社会的第三次产业革命,在我国的各行业中已成为不可或缺的工作平台。本章重点讨论以下内容:•网络的形成与发展•网络的定义与常用术语•网络类型•网络功能与资源共享•网络基本要素及其操作系统•计算机网络的参考模型•国内十大重要网络的发展概况。1.1网络的形成与发展计算机网络涉及计算机与通信技术两个领域,多年来,计算机与通信技术日益紧密的结合,对人类社会的进步作出了极大的贡献。计算机与通信技术的相互结合主要表现在两个方面。一方面,通信技术为计算机之间的数据传输和交换提供了必要的手段;另一方面,数字计算技术的发展渗透到通信技术中,提高了通信网络的各种性能。计算机网络的发展过程是从为解决远程计算,信息收集和处理而形成的专用联机系统开始的,发展到以实现资源共享为目的,遵循国际标准,有统一网络体系结构的多计算机互联网络。概括起来,计算机网络的发展经历了以下4个阶段。而目前计算机网络的发展正处于第四阶段。以单台计算机为中心的远程联机系统的数据通信阶段;多台计算机通过通信线路互联的多机通信阶段;遵循国际标准,有统一网络体系结构,并获得广泛应用的发展阶段;计算机网络向互联、高速、智能化方向发展,并获得更为广泛的应用。1.1.1远程联机系统计算机通过线路控制器与远程终端相连接构成了第一代计算机网络系统。最初的计算机是为批处理而设计的,因此当计算机和远程终端相连时,必须在计算机上增加一个接口,这个接口应当对计算机原有硬件和软件的影响尽可能地小,这样就出现了如科学出版社《计算机网络与工程实践》(2008.12)第1版的图1-1所示的线路控制器(LineController)。图中的调制解调器(Modem)是必须加入的,因为电话线路是为传送模拟话音信号而设计的利用电话线路来传输计算机处理的信号和远程终端发出的信号时,需要它进行信号的转换。随着远程终端数量的增加,为了避免一台主计算机(简称主机)使用多个线路控制器,出现了多重线路控制器(MultipleLineController),也称为Modem池。它可以和多个远程终端相连接,构成面向终端的计算机通信网,这就是以主机为中心的第一代计算机网络,随着远程终端数量的增加,为了避免一台主计算机(简称主机)使用多个线路控制器,出现了多重线路控制器(MultipleLineController),也称为Modem池。它可以和多个远程终端相连接,构成面向终端的计算机通信网,这就是以主机为中心的第一代计算机网络,请参见科学出版社《计算机网络与工程实践》(2007.12)第1版的图1-2。1.1.2多机通信系统(ARPA网时代)在第一代计算机网络中,用户通过终端命令以交互的方式使用计算机系统,从而将单个计算机系统的各种资源分散到了每个用户手中。面向终端的计算机网络系统(分时系统)的成功,使得计算机用户数量迅速增加。但远程终端系统存在着以下缺点:•计算机的负荷较重,从而导致系统响应时间过长。•单机系统的可靠性较低,一旦发生故障,将导致整个网络系统瘫痪。为了提高第一代网络系统的可靠性和可用性,开始研究将多台计算机相互连接的方法。这种方法采用电路交换技术,使得终端与计算机间的直接通信,发展到了计算机与计算机之间直接通信,出现了以数据交换为目的的一级结构的计算机网络,请参见科学出版社《计算机网络与工程实践》(2007.12)第1版的图1-3。随着应用要求的不断提高,后来又形成了利用计算机网络来实现“资源共享”或完成分布式作业处理的两级结构计算机网络。这种由多台计算机连接构成的系统分成通信子网和资源子网两大部分。•第二代计算机网络是多台主机通过通信线路互联起来,互联的多个主机都具有自主处理能力,它们之间不存在主从关系,这种多台主计算机互联的网络才是目前常说的计算机网络。其典型代表是ARPA网(ARPANET,由美国国防部高级研究计划署组建,主要由4个节点组成,也是Internet的雏形)。ARPANET中有专门的设备负责线路的互联,这个设备称为接口信息处理机(IMP,InterfaceMessageProcessor),当主机要发送信息时只要把信息发往与之相连的IMP就行了,然后由IMP负责找到对方的IMP把信息发送出去,IMP采用存储转发的方式,当线路空闲时再发。这样ARPANET就形成了两级子网的结构,即通信子网和资源子网。ARPANET的投入运行,标志着在第二代计算机网络中形成了以下特点:•多台计算机通过通信子网通信。•组成一个有机的整体,既分散又统一,从而使整个系统性能大大提高。•原来单台主机的负载可以分散到全网的各台计算机上,使得网络系统的响应速度加快。在这一系统中,单机出现故障不会导致整个网络系统全面瘫痪。1.1.3国际标准化网络•在ARPANET时代,虽然网络分成了通信子网和资源子网,但网络之间的体系结构与协议标准不统一限制了计算机网络的发展。•计算机网络系统是非常复杂的,计算机之间的相互通信涉及许多复杂的技术问题。在网络中,相互通信的计算机必须高度协调工作,而这种协调是相当复杂的。为了降低网络设计的复杂性,在设计ARPANET时就有专家提出了层次模型。分层设计方法可以将庞大而复杂的问题转化为若干较小且易于处理的子问题。1974年,美国的IBM公司公布了它研制的系统网络体系结构(SNA,SystemNetworkArchitecture)。这个著名的网络标准就是按照分层方法制定的。据统计,到1988年按照SNA设置的网络至少有15 000个以上。DEC公司也在20世纪70年代末开发了自己的网络体系结构——数字网络体系结构(DNA,DigitalNetworkArchitecture)。网络体系结构出现后,对同一体系结构的网络产品进行互联是非常容易实现的,但对不同体系结构的网络产品却很难实现互联。针对上述情况,国际标准化组织(ISO)于1977年设立了专门的机构来解决上述问题,并于1984年公布了名为开放式系统互连参考模型(OSI/RM,OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)的网络体系结构,这进一步推动了计算机网络的发展。OSI是一个开放的体系结构,将网络分为7层,分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层,只有同层之间才能进行通信,请参见科学出版社《计算机网络与工程实践》(2007.12)第1版的图1-5。OSI参考模型的出现,开辟了第三代计算机网络的新纪元。OSI各层在结点间进行通信时,分别负责网络通信中的部分特定工作,但只有物理层能进行实际信号的传输,其余各层只能说是逻辑上的虚拟对应传输,其通信需调用下层功能来实现。由于只有物理层是实际传输的信道,因此各层除了自己相对应层级的工作外,也必须负责上下层间的联系,这些层与层间的工作关系称为“接口”。OSI各层与常见的网络设备的对应关系请参见科学出版社《计算机网络与工程实践》(2007.12)第1版的表1-1。OSI参考模型在数据传送过程中,各层会在数据前端进行通信标头(Header)包装与拆装工作,并在数据链路层执行数据信号标尾(Trailer)的拆组装工作,标头标尾内包含各层在网络传输工作上的重要信息,以便各层协议可以根据相关信息进行各种必要处理。OSI参考模型的数据传送过程请参见科学出版社《计算机网络与工程实践》(2007.12)第1版的图1-6。1.1.4互联、高速、宽带、智能与更为广泛的应用计算机网络经过第一代、第二代和第三代的发展,表现出其巨大的使用价值和良好的应用前景。20世纪90年代以来,微电子技术、大规模集成电路技术、光通信技术和计算机技术的不断发展,为网络技术的
本文标题:计算机网络与工程实践教程讲座(1)主讲内容计算机网络概述
链接地址:https://www.777doc.com/doc-211214 .html