《计算机导论》第6章：计算机网络系统

第6章计算机网络系统（时间：2次课，4学时）第6章计算机网络系统6.1计算机通信与网络6.2网络的组成6.3计算机局域网络6.4因特网网络6.5小结6.6思考题计算机通信与网络6.1.1通信6.1.2计算机网络通信1.通信过程–通信控制器负责DTE和通信线路的连接，完成数据缓冲、速度匹配、串并转换等。–信道是传输信号的通道，可以是有线的传输媒体，也可以是无线的传输媒体。–信号变换器的功能是把通信控制器发出的信号转换成适合于在信道上传输的信号，或者相反，把从信道上接收的信号转换成通信控制器所能接受的信号。通信图6.1数据通信结构模型DTE通信控制器信号交换器信号交换器通信控制器DTE2.有关通信的基本概念–在数据通信系统中，人们关注得更多的就是数据和信号。–数据就是把事物的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述。–数据分为两种基本类型：文本或二进制数据。–通信双方交互信息的方式有3种：单工通信，半双工通信，全双工通信。3.传输媒体–传输媒体是用于承载传输信息的物理媒体。–传输媒体可分为两大类：导向传输媒体和非导向传输媒体。计算机网络1.计算机网络的发展–1969年12月，因特网的前身——美国的ARPA网投入运行，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。–进入90年代，计算机技术、通信技术以及建立在计算机和网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。–计算机网络在我国的发展也非常迅速。2.计算机网络的用途–计算机网络用途很多，其中最重要的三个功能是：数据通信、资源共享、分布处理。3.计算机网络的分类–从网络的交换功能进行分类：电路交换，报文交换，分组交换，混合交换。–从网络的拓扑结构进行分类：集中式网络，分散式网络，分布式网络。–从网络的作用范围进行分类：广域网，局域网，城域网。–从网络的使用范围进行分类：公用网，专用网。4.计算机网络的客户机/服务器模式网络的组成6.2.1网络的组成6.2.2拓扑结构6.2.3网络协议网络的组成1.计算机网络的组成分成3个组成部分：资源子网,通信子网，一系列的协议。2.计算机网络中硬件设备的用途–服务器(Server)：是指向运行在别的计算机上的客户端程序提供某种特定服务的计算机。–工作站(Workstation)也称客户机，由服务器进行管理和提供服务的、连入网络的任何计算机都属于工作站，其性能一般低于服务器。–网卡也称网络适配器、网络接口卡(NetworkInterfaceCard，NIC)。–调制解调器也叫Modem，俗称“猫”。它是一个通过电话拨号接入因特网的必备的硬件设备。–集线器是管理网络的最小单元，是局域网的星型连接点。–网桥(Bridge)，工作于数据链路层，不但能扩展网络的距离或范围，而且可提高网络的性能、可靠性和安全性。拓扑结构计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”(Topology)。网络拓扑是指用传输媒体互联各种设备的物理布局，特别是计算机分布的位置以及电缆如何通过它们。目前常用的计算机网络拓扑结构有四种，它们是总线形网络、环形网络、星形网络和网状网络。环形结构的特点是，每个端用户都与两个相邻的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称。星形结构是最古老的一种连接方式，目前使用最普遍的以太网就采用星形结构，处于中心位置的网络设备称为集线器，英文名为(Hub)。星形网的组成通过中心设备形成许多点到点连接。拓扑结构(1)图6.2总线结构拓扑结构(2)图6.3环形结构1234NN+1环型网PCPCPCPCPCPC拓扑结构(3)图6.4星形拓扑PCPCPCPCPCPC集线器或称Hub拓扑结构(4)图6.5网状拓扑PCPCPCPCPCPC网络协议为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定称为网络协议。1.OSI的7层体系结构2.网络协议3.TCP/IP协议–TCP/IP分为四个层次：应用层(与OSI的应用层、表示层和会话层对应)、传输层(与OSI的传输层对应)、网际层IP(与OSI的网络层对应)和网络接口层(与OSI的数据链路层和物理层对应)，参见下图6.6。应用层6表示层5会话层应用层(各种应用协议如TELNET，FTP，SMTP等)4传输层传输层TCP，UDP3网络层网际层IP2数据链路层1物理层网络接口层图6.6OSI与TCP/IP体系结构的对比图6.7用三次握手建立TCP连接客户机客户机主动打开被动打开确认确认ACK=y+1SYN,SEQ=xSYN,SEQ=y，ACK=x+1图6.8TCP连接释放过程客户机客户机通知主机应用进程应用进程释放连接应用进程释放连接FIN,SEQ=xACK=x+1ACK=y+1FIN,SEQ=y,ACK=x+1计算机局域网络6.3.1计算机局域网络的概念6.3.2常用局域网络计算机局域网络的概念局域网最主要的特点是：网络为一个单位所有，且地理范围和站点数目均有限。LAN的拓扑结构目前常用的是总线形和环形，这是由有限地理范围决定的。常用局域网络以太网(Ethernet)可能是世界上使用最普及的局域网网络技术。IEEE802.3规定以太网采用CSMA/CD传输方式(带有碰撞检测的载波侦听多路访问)。1.CSMA/CD2.快速以太网3.令牌环4.光纤分布数据接口(FDDI)因特网网络6.4.1因特网网络的形成6.4.2协议6.4.3因特网网络的应用因特网网络的形成因特网是人类历史发展中的一个伟大的里程碑，它是未来信息高速公路的雏形，人类正由此进入一个前所未有的信息化社会。因特网起源于美国的ARPANET计划，其目的是建立分布式的、存活力强的全国性信息网络。与HTTP协议(WorldWideWeb)即万维网，是因特网提供的一种信息检索服务手段。在因特网上的广泛使用，大大方便了广大非专业人员对网络的使用，使因特网呈指数级的增长。超文本(Hypertext)的技术，使用了在文件中有着加重色的词句或图形去链接或指向其他文件、图形、声音等。本节知识点包括：1.统一资源定位符URL(UniformResourceLocator)2.的客户机/服务器工作方式（下页续）3.Web的特点–Web是图形化的和易于导航的(navigate)–Web与平台无关–Web是分布式的4.HTTP协议–HTTP(超文本传输协议，Hyper-TextTransportProtocol)使万维网客户程序与万维网服务器程序之间的交互遵守严格的协议。HTTP是应用层协议。5.万维网高速缓存(WebCache)–万维网高速缓存又称为代理服务器，它将最近的一些请求和响应暂存在本地磁盘中。当暂存的信息与新请求一样时，就将暂存的响应发出去，而不需要按URL的地址再去访问该资源。网络就是计算机现在转播游戏应用软件网页浏览……（本地或远程）网络计算的必要条件：用户点击运行代码自动加载代码自动删除6.4.3因特网网络的应用因特网网络的应用1.电子邮件(E-mail)2.文件传输(FTP)–FTP采取“客户/服务器”方式，用户要在自己的本地计算机上安装FTP客户程序。FTP客户程序有字符界面和图形界面两种。3.远程登录(Telnet)–远程登录就是用于从一个互联网站点登录到另一个站点的程序或命令。4.万维网(WorldWideWeb)5.新闻组(Newsgroup/Usenet)–新闻组就是专题讨论组。6.电子公告牌BBS(BulletinBoardSystem)7.搜索引擎8.聊天系统(chat)9.ICQ/OICQ网上传呼机10.网上娱乐11.电子商务12.网络广告小结人类社会必将更加依赖因特网，人们的生活方式将因此而发生根本的改变。网络互联和高速计算机网络正成为最新一代的计算机网络的发展方向。思考题(1)(1)结合数据通信结构模型，了解通信过程。(2)试述数据和信号的关系。(3)试述每种传输媒体的应用场合。(4)简述我国信息高速公路建设对我们身边生活的影响。(5)浅谈计算机网络的用途并举例说明。(6)试述在因特网上计算机网络的客户机/服务器工作模式。(7)在局域网和广域网中计算机网络的组成有何异同之处？(8)了解计算机网络中主要硬件设备的功能及用途。(9)通过本章学习，思考每种拓扑结构的主要应用。(10)简述网络协议产生的背景。(11)通过本章学习思考TCP/IP的功能和特点。思考题(2)(12)简述TCP三次握手以及连接释放过程。(13)简述ICMP的主要功能。(14)简述常见局域网类型及工作过程。(15)为什么说因特网是人类历史发展中的一个里程碑？(16)简述用户点击一URL后所发生的事件。(17)如何构建一功能强大，能动态交互的Web系统？(18)为什么要使用高速缓存？(19)简述的应用对因特网发展的影响。(20)你用到了哪些因特网提供的服务。用途是什么？(21)浅谈你对电子商务的理解及我国电子商务发展趋势。(22)实习OutlookExpress、N