第1章 计算机网络基础

数据通信与计算机网络——计算机网络概论1数据通信与计算机网络——计算机网络概论2第1章计算机网络概论主要学习内容：1.1计算机网络的发展过程1.2计算机网络的组成1.3计算机网络的功能1.4计算机网络的分类1.5计算机网络的拓扑结构1.6计算机网络体系结构简介1.7计算机网络协议相关的标准化组织数据通信与计算机网络——计算机网络概论31.1计算机网络的发展过程1.1.1计算机网络的产生与发展1．计算机—终端通信网络50年代中期出现了“具有通信功能的单主机多终端系统”。在这种系统中，一台计算机通过通信线路与若干近地终端及远方终端连接，或多个终端共享一条通信线路和一台主机连接，形成“终端—通信线路—计算机”简单的通信系统，构成了计算机网络的雏形数据通信与计算机网络——计算机网络概论41.1计算机网络的发展过程中心计算机终端终端终端多终端的大型机网络的雏形：数据通信与计算机网络——计算机网络概论51.1计算机网络的发展过程2．以共享资源为目的的计算机网络数据通信与计算机网络——计算机网络概论61.1计算机网络的发展过程ARPAnet网络是成功的系统，它首次采用了网络信息传输过程中的分组交换技术，并采用层次体系结构，形成了四个层次的网络协议，对于网络通信过程中采用的报文格式也作了详尽的规定。它在概念、结构和设计方面都为后继的计算机网络打下基础。一般把ARPAnet网的出现作为计算机网络诞生的标志。数据通信与计算机网络——计算机网络概论71.1计算机网络的发展过程3.基于个人计算机的局域网：20世纪80年代是局域网大发展时期，也是局域网的成熟年代，其主要特点是局域网的商品化和标准化。数据通信与计算机网络——计算机网络概论8•Ethernet•TokenRing•FDDIFDDIDualRingTokenRing1.1计算机网络的发展过程数据通信与计算机网络——计算机网络概论91.1计算机网络的发展过程4.标准化网络20世纪70年代后期，开始提出发展计算机网络的国际标准化问题。ISO、CCITT、IEEE等都成立了专门的研究机构，研究计算机系统的互连、计算机网络协议标准化等问题。1984年，ISO正式颁布了一个称为“开放系统互连基本参考模型”（OSI模型）的国际标准ISO7498。数据通信与计算机网络——计算机网络概论101.1计算机网络的发展过程1.1.2Internet简介因特网的演进1969—1983研究试验阶段1983—1994因特网在教育科研领域广泛使用的实用阶段1994—现在商业化发展阶段数据通信与计算机网络——计算机网络概论111.1计算机网络的发展过程ARPANET建立，只连接4台主机ARPANET扩大为20台交换节点ARPANET分出MILNETTCP/IP作为协议标准CERN提出分布式超媒体技术CERN发布了文本浏览器第一个图形浏览器Mosaic诞生NSFNET改由MCI和Sprint维护MCI组建新的因特网主干vBNS196919831994重要历史事件：数据通信与计算机网络——计算机网络概论121.1计算机网络的发展过程定义：计算机网络是自主计算机的互联集合。互联可以通过电缆（电话线、网线或光纤等）来实现，也可以采用无线连接，使用无线电信号、激光或红外技术、或者卫星传输。总之，两台计算机如果能互相交换信息即称为互联。自主计算机其实就是指具有独立功能的计算机。如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不是自主的。1.2.1.1.3计算机网络的定义数据通信与计算机网络——计算机网络概论131.2.1计算机网络的硬件组成1．服务器2．工作站3．连接设备4．传输介质数据通信与计算机网络——计算机网络概论141.2计算机网络的组成介质——双绞线以太网卡集线器/交换机/路由器连接设备、传输介质数据通信与计算机网络——计算机网络概论151.2.2计算机网络软件1.2计算机网络的组成1．网络操作系统2．网络协议软件数据通信与计算机网络——计算机网络概论161.2计算机网络的组成1.2.2通信子网和资源子网在整个计算机网络中总会有一部分是用来对信息进行传递的，对于网络中的这部分我们称之为通信子网。网络的另一个重要作用就是提供各种服务。在网络中由资源子网来完成这些功能。数据通信与计算机网络——计算机网络概论171.3计算机网络的功能核心问题是资源共享。其目的是让网络上的用户无论资源的物理位置在哪里，都能使用网络中的程序、设备，尤其是数据。这样可以使用户解脱“地理位置的束缚”，同时带来经济上的好处。第二个功能是依靠可替代的资源来提高可靠性。网络的另一个目的是可扩充性，即当工作负荷加大时，只要增加更多的处理器，就能逐步改善系统的性能。建立网络的另一个目的与技术没有太大的关系。计算机网络可以为分布在各地雇员提供强大的通信手段。数据通信与计算机网络——计算机网络概论181.4计算机网络的分类分类标准：分类标准网络名称物理范围局域网、城域网、广域网管理方法基于客户机/服务器的网络、对等网网络操作系统Windows网络、Netware网络、UNIX网络网络协议NETBEUI网络、IPX/SPX网络、TCP/IP网络等拓扑总线型网络、星型网络、环型网络等体系结构以太网、令牌环网、AppleTalk网络等数据通信与计算机网络——计算机网络概论191.4计算机网络的分类LANMANWAN的距离标准：数据通信与计算机网络——计算机网络概论201.5计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构：•是指计算机网络的硬件系统的连接形式即网络的硬件布局，通常用不同的拓扑来描述对物理设备进行布线的不同方案。•总线型•环型•星形•网状•混合最常用的网络拓扑有：数据通信与计算机网络——计算机网络概论211.5计算机网络的拓扑结构服务器服务器工作站工作站工作站工作站工作站打印机打印机星形服务器服务器工作站工作站打印机打印机工作站工作站工作站工作站工作站集线器总线型环型网状数据通信与计算机网络——计算机网络概论221.6计算机网络体系结构简介1.6.1协议和体系结构的概念协议原为外交辞令，据说是为了在国与国之间进行顺利交流而规定的约束事项(规则)。我们平时进行交流时都要遵循一定的规则:•在法庭，双方必须按照一定的次序轮流发言；•开车时，转弯必须打出信号来通知周围的车辆；•驾驶飞机时，飞行员遵照一种制定得非常详细的标准来和其他飞机通信，以维护空中的交通；数据通信与计算机网络——计算机网络概论231.6计算机网络体系结构简介1.6.1协议和体系结构的概念计算机网络中，协议的定义是计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。协议有三个要素，即：（1）语法（Syntax）：数据与控制信息的格式、数据编码等。（2）语义（Semantics）：控制信息的内容，需要做出的动作及响应。（3）时序（Timing）：事件先后顺序和速度匹配。•将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构数据通信与计算机网络——计算机网络概论241.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型分层的好处：使网络变得更简单将网络部件标准化有利于模块化设计保证不同类型部件的互操作性加快了技术发展的速度简化了教育和学习数据通信与计算机网络——计算机网络概论251.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型OSI参考模型：应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层数据通信与计算机网络——计算机网络概论261.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层网络应用软件一种通用的数据格式对话和交谈流量控制和可靠性路径选择及逻辑寻址帧和介质访问控制信号和介质关键词数据通信与计算机网络——计算机网络概论271.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层较高层：与应用有关较低层：与数据传输有关数据通信与计算机网络——计算机网络概论281.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型分层的原则：l网络中各结点都具相同的层次；l不同结点的相同层具有相同的功能；l同一结点内各相邻层之间通过接口通信；l每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；l不同结点的同等层通过协议来实现对等层之间的通信。数据通信与计算机网络——计算机网络概论291.6计算机网络体系结构简介1.6.2ISO/OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层PDU协议数据单元数据流数据段数据包数据帧比特数据通信与计算机网络——计算机网络概论301.6计算机网络体系结构简介1.6.3TCP/IP参考模型TelnetFTPSMTPDNS其它协议TCPUDPARPRARPIPEthernetTokenRing其它协议应用层传输层网络互联层网络接口层TCP/IP参考模型的具体协议情况数据通信与计算机网络——计算机网络概论311.6计算机网络体系结构简介1.6.3TCP/IP参考模型数据通信与计算机网络——计算机网络概论321.7计算机网络协议相关的标准化组织1.7.1网络协议标准化组织1．国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）2．国际电报电话咨询委员会CCITT（ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone）3．国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationsUnion）4．电气和电子工程师协会IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）5．美国国家标准学会（ANSI）数据通信与计算机网络——计算机网络概论331.7计算机网络协议相关的标准化组织1.7.2Internet管理机构1．Internet协会（InternetSociety，ISOC）2．Internet体系结构委员会（InternetArchitectureBoard，IAB）3．Internet工程任务组和Internet工程指导组4．Internet研究任务组（InternetResearchTaskForce，IRTF）5．IANA与ICANN6．联盟数据通信与计算机网络——计算机网络概论341.7计算机网络协议相关的标准化组织1.7.3RFC文档、Internet草案与Internet协议标准1.RFC文档（requestforcomments，RFC）2.因特网草案数据通信与计算机网络——计算机网络概论351.7计算机网络协议相关的标准化组织ISO(InternationalOrganizationforStandard)成立于1947年,是世界上最大的国际标准化专门机构，是联合国甲级咨询机构。它的成员是89个成员国的国家标准化组织。美国在ISO中的代表是ANSI，大家所熟悉的ASCII和C语言的工业界标准，就是由ANSI所制定的。ISO在网络领域的最突出贡献就是提出OSI参考模型，该模型是网络发展史上的一个重要里程碑。数据通信与计算机网络——计算机网络概论361.7计算机网络协议相关的标准化组织IETF（InternetEngineeringTaskForce）是一个国际性团体。它主要的工作是制定关于因特网的各种标准。其成员包括网络设计者、制造商、研究人员以及所有对因特网的正常运转和持续发展感兴趣的个人或组织。因为因特网覆盖范围大，连接的成员很多，所以很多组织都希望通过加入IETF使技术向有利于自己的方向发展。数据通信与计算机网络——计算机网络概论371.7计算机网络协议相关的标准化组织IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）电气和电子工程师协会IEEE是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。它创办了许多刊物，定期举行研讨会，还有一