大学计算机第12讲-怎样连接和利用网络I

为什么要连接和利用网络?ResearchCenteronIntelligentComputingforEnterprises&Services,HarbinInstituteofTechnology战德臣哈尔滨工业大学教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员OKZhanDCOKZhanDC战德臣教授为什么要连接和利用网络(1)为什么要用电子邮件?张三丰太极拳创始人武当派掌门人湖北.武当山.江湖武当派Phone:0000-00000001Mobile:[phone]E-mail:[e-mail]为什么要交换电子邮件地址?交流方式的改变战德臣教授为什么要连接和利用网络(2)什么是电子邮件?电子邮件(E-mail)是通过网络实现相互传送和接收信件的现代化通信方式。[e-mail]战德臣教授用户电子邮箱@邮箱所在计算机(E-mail服务器)[e-mail]电子邮件服务器电子邮件服务器接收方/发送方(Lisi)发送方/接收方(Zhangsan)信箱信箱[e-mail]@163.com.cn无数台路由器被连接在一起电子邮件的基本工作原理?为什么要连接和利用网络(3)电子邮件的基本原理是什么?为什么两台计算机能够通过路由器和协议进行通信?什么是路由器?什么是协议?战德臣教授Internet上的资源分布示意Internet：信息库和资源库--获取知识方式的改变为什么要连接和利用网络(4)为什么要进行搜索?战德臣教授网络搜索与浏览?为什么要连接和利用网络(5)基本搜索过程?关键词语的选择检索结果的浏览与识别网页的浏览为什么搜索引擎能够找到我们所需要的内容呢?搜索引擎的机理是怎样的呢?什么是网页?网页为什么会连接到另外的网页呢?战德臣教授机器网络信息网络群体互动网络与社会网络未来互联网与网络化社会FromSergioGusmeroli,TXTe-solutionsSPA,[e-mail]机机相联物物相联物人相联人人相联社会/自然网络互联网计算思维之网络化思维为什么要连接和利用网络(6)网络化思维概述?机器网络之网络通信基础?ResearchCenteronIntelligentComputingforEnterprises&Services,HarbinInstituteofTechnology战德臣哈尔滨工业大学教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员OKZhanDCOKZhanDC战德臣教授信源(信息的发送者)载体(传送信息的媒体)或者信道信宿(信息的接收者)编解码器(编码/解码,发送/接收,存储/转发)编解码器(发送/接收,编码/解码,存储/转发)机器网络之网络通信基础(1)计算机连接与信息传输?信源、信宿、信道信号的编码-发送-传输-接收-解码,存储/转发(再编码-再发送)战德臣教授载体可以是有线的,也可以是无线载体信源(信息的发送者)信宿(信息的接收者)tttt01011信号的编码，不同符号：不同波形或不同频率机器网络之网络通信基础(1)计算机连接与信息传输?战德臣教授基本的网络拓扑结构机器网络之网络通信基础(2)怎样连接与传输?不同的连接与传输方式有什么问题?编码-发送接收-解码编码-发送接收-解码编码-发送编码-发送接收-解码接收-解码接收-解码编码-发送战德臣教授基本的网络拓扑结构机器网络之网络通信基础(2)怎样连接与传输?不同的连接与传输方式有什么问题?(a)环形网络(b)星形网络(c)总线形网络不同的连接，不同的协议不同的结构，不同的问题战德臣教授机器网络之网络通信基础(3)不同大小的信息如何高效率地利用信道传输?P5P4P3P2P1P6i5i4i3i2i1i6iallP2P3P5P1P4P6P1P4P6P2P3P5P2P3P5P5P4P3P2P1P6i5i4i3i2i1i6iallABCDE分组信息交换--化整为零和还零为整待传输的信息化整为零打包-数据包数据包的传输拆包-数据包还零为整待传输的信息战德臣教授多路复用、混用--并发、分布P2P1P3i2i1i3iallP2P1P3i2i1i3iallCP1P3AF3F2F1F4j3j2j1j4jallFF3F2F1F4j3j2j1j4jallGP1F1P3F3P1P3F1F3P2F2F4F1F3F2F4P2P2F2F4机器网络之网络通信基础(3)不同大小的信息如何高效率地利用信道传输?战德臣教授机器网络之网络通信基础(4)如何保证信息传输的正确性--协议?协议什么情况接收?什么情况转发?向哪台计算机转发?信息怎样拆分?怎样打包?怎样选择路径传送?怎样接收?怎样合并?怎样保证信息传送正确性?怎样处理线路拥堵?一般而言，“协议”是为双方能够正确实现信息交换而建立的一套规则、标准或约定。战德臣教授机器网络之网络通信基础(5)怎样利用协议解决复杂问题?分层制定协议---化复杂为简单的重要思想用中文表达的信息用英文表达的信息物理信号法国的建筑专家认识层用法文表达的信息语言表达层用英文表达的信息共同语言表达层物理信号信号传输层中国的建筑专家用0/1表达的信息用0/1表达的信息0/1编码层战德臣教授网络协议:为网络中各节点和计算机之间的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络协议。协议的三要素：语法：数据与控制信息的结构或格式(做什么)语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及作出何种应答(如何做)同步：即事件实现顺序的详细说明(实现顺序)机器网络之网络通信基础(6)网络协议?应用层传输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硬件实现组织成标准的传输数据串(帧)解析信息传输的源和目的地址机电信号的传输与控制常见网络协议:OSI七层网络协议(族)、TCP/IP协议(族)、NetBEUI协议(族)、IPX/SPX协议(族)……战德臣教授带宽：衡量网络最高传输速率或网络传输容量、网络传输能力的一个指标，通常是指单位时间内网络能够传输的最大二进制位数。机器网络之网络通信基础(7)网络的性能?时延：衡量网络传输时间和响应时间的一个指标，通常是指一个数据分组--数据包(Packet)/数据报(Datagram)/数据帧(Frame)等的传输时间。可靠性：即数据传输过程中的正确性。包括数据分组传输的正确性和完整信息传输的正确性等。战德臣教授P2P1P3i2i1i3iallP2P1P3i2i1i3iallCP1P3AF3F2F1F4j3j2j1j4jallFF3F2F1F4j3j2j1j4jallGP1F1P3F3P1P3F1F3P2F2F4F1F3F2F4P2P2F2F4机器网络之网络通信基础(8)小结?化整为零机器A编码-发送机器B接收-解码还零为整(不同的)网络拓扑(不同的)协议带宽时延可靠机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网ResearchCenteronIntelligentComputingforEnterprises&Services,HarbinInstituteofTechnology战德臣哈尔滨工业大学教授.博士生导师教育部大学计算机课程教学指导委员会委员OKZhanDCOKZhanDC战德臣教授计算机计算机网卡网卡电缆简单局域网：计算机+网卡+电缆机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(1)近距离的两台计算机如何连网?网卡：进行网络数据物理传输的设备--编码-发送-接收-解码-转发，负责处理网络上数据发送和接收的细节。本质上是执行某种协议的“编解码器”。不同设备类型、不同网络结构、不同传输性能、不同传输媒介---要求有不同的网卡。战德臣教授双绞线(TwistedPair)屏蔽双绞线(STP电缆：ShieldedTwistedPair)非屏蔽双绞线(UTP电缆:UnshieldedTwistedPair)电缆线中的双绞线机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(1)近距离的两台计算机如何连网?网卡RJ45连接器战德臣教授连接器连接器机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(2)近距离的多台计算机如何连网?简单局域网：计算机+网卡+电缆+连接器/集线器战德臣教授电源开关连接和/或通信LED管理控制台端口(可选)上行连接端口主干端口数据端口通风扇集线器(Hub)：简单情况--多端口连接器，复杂情况具有处理数据、监视数据传输、过滤数据、提供故障排除信息等能力。本质上是执行某种协议的“编解码器”。可以利用集线器将更多的计算机连成一个较大的局域网。机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(2)近距离的多台计算机如何连网?简单局域网：计算机+网卡+电缆+连接器/集线器战德臣教授环型IBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleLaptopcomputer多台计算机的局域网络结构:广播网络广播网络:网络上所有计算机共享唯一的一条通信信道。环形网络：连接方式如下左图。总线网络：连接方式如下右图。EthernetIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleLaptopcomputerWorkstation机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(2)近距离的多台计算机如何连网?战德臣教授IBMCompatibleIBMCompatibleWorkstationMacIILaptopcomputerLaserprinterPlotterIBMCompatiblePencomputerIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleWorkstationMacIILaptopcomputerIBMlaserprinterMacClassic多台计算机的局域网络结构:点对点网络点对点网络:一条通信信道只连接网络上的两台机器。星形网络：连接方式如下左图。树型网络：连接方式如下右图。机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(2)近距离的多台计算机如何连网?战德臣教授基于服务器的局域网：Client/Server服务器是集中管理网络共享资源(硬、软件及信息)、提供网络通信及各种网络服务的计算机系统，服务器一般运行网络操作系统，建立客户机之间的通信联系。客户机是网络上的个人计算机，一般称为工作站，工作站之间交流信息要通过网络的服务器来进行。服务器可按功能进行设置，如设置文件服务器、邮件服务器、打印服务器等。机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(2)近距离的多台计算机如何连网?战德臣教授公共电话系统调制解调器调制解调器电话电话计算机(单位)计算机(家庭)机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(3)远距离的两台计算机如何连网?简单广域网：计算机+调制解调器+公共电话线战德臣教授调制解调器(Modem)：数字信号调制成模拟信号，模拟信解调变成数字信号。调制(Modulation)是将数字信号变换成适合于模拟信道传输的模拟信号。解调(Demodulation)是将从模拟信道上取得的模拟信号还原成数字信号。机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(3)远距离的两台计算机如何连网?tttt01011战德臣教授广域网：计算机+调制解调器+公共电话系统+交换设备交换设备，又称节点计算机，是一种特殊的计算机，用于连接两条或更多传输线，当数据从输入线到达时，交换单元必须为它选择一条输出线以传递它们。机器网络之计算机组网与连接I--局域网与广域网(4)远距离的多台计算机如何连网?战德臣教授多台计算机的广域网结构也可组织成星形、树形、环形和总线形等。广域网利用的信道是公共信道，而局域网利用的信道则是专用信道。环型IBMCompatibleIBMCompatibleIBMCompatibleIBMCom