计算机网络概述

《深入理解计算机网络》教学PPT——开启你计算机网络之门的金钥匙图书作者：王达制作2012年10月王达精品课程系列教学PPT第2章计算机网络概述本章主要介绍计算机网络的一些基础知识，包括计算机网络的发展历史、计算机网络的基本组成、计算机网络的作用，计算机网络的分类、计算机网络的拓扑结构等。着重要理解各种拓扑结构的主要特性和优缺点。22012年10月王达精品课程系列教学PPT2.1计算机网络概述2.1.1计算机网络的定义通常认为“计算机网络”是指将不同地理位置，具有独立功能的多台计算机及网络设备，通过通信线路（包括传输介质和网络设备）连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下实现资源共享和信息传递的计算机系统。简单地讲，计算机网络就是许多独立工作的计算机系统通过通信线路（包括连接电缆和网络设备）相互连接而构成的计算机系统集合。而在这个计算机系统集合中，可以实现各计算机间的资源共享、相互访问，以及可以进行各种需要的计算机网络应用。32012年10月王达精品课程系列教学PPT2.1.2计算机网络的发展历史1.第一代计算机网络（面向终端的计算机网络）主要特点包括：•以单个计算机主机为中心，使用多路复用器（MUX）、线路集中器、前端控制器等通信控制设备集中连接位置分散的多个不具备数据处理能力的计算机终端•典型应用为美国航空公司与IBM公司联合开发，并于20世纪60年代投入使用的飞机订票系统SABRE-I42012年10月王达精品课程系列教学PPT2.第二代计算机网络（分组交换式的计算机网络）主要特点如下：•首次提出“通信子网”和“资源子网”的划分理念•采用了“存储-转发”的分组交换数据通信方式•典型应用为美国国防部的APPANET3.第三代计算机网络（标准化的计算机网络）主要特点如下：第一个标准化、开放的计算机网络架构体系采用分层，且相互独立，上下层之间又彼此关联的七层结构体系极大促进了计算机网络发展52012年10月王达精品课程系列教学PPT64.第四代计算机网络（国际化的计算机网络）主要特点：•由ARPANET发展而来的Internet获得高速发展•TCP/IP协议体系结构获得极大丰富，其应用也得到飞速发展•成立了各种Internet协会和国际组织5.下一代计算机网络主要特点：•“三网”逐步融合•云计算、虚拟化技术和物联网技术将进入实质应用•移动互联网高速发展•新的互联网架构将诞生2012年10月王达精品课程系列教学PPT2.1.3计算机网络的基本组成72012年10月王达精品课程系列教学PPT2.1.4计算机网络的主要应用1.商业应用资源共享、网络通信、数据传输、协同工作、远程访问与管理、电子商务。2.家庭应用即时通信、网上看电影、网上听音乐、网上玩游戏、网上开博客或个人网站，网上网物等。82012年10月王达精品课程系列教学PPT2.2计算机网络的分类2.2.1按网络所覆盖的地理范围分按照计算机网络分布的地理范围（也是一种按网络规模进行的计算机网络分类），可分为局域网、城域网和广域网三种。92012年10月王达精品课程系列教学PPTLAN具有如下几个方面的主要特点：私有服务、分布范围较小、结构简单，布线容易、网络速度较快和误码率低。MAN主要是用来在一个较大的地理区域（通常是10~100公里之间）内提供数据、声音和图像的传输，覆盖到整个城市，一般是用于提供公共服务的。WAN具有以下几方面基本特点：覆盖范围广、构建成本高、网络结构和类型复杂、传输速率低和误码率高。102012年10月王达精品课程系列教学PPT2.2.2按网络管理模式分按计算机网络的管理模式可以分为对等网（Peer-to-Peer，PTP）和C/S（Clent/Server，客户机/服务器）网。112012年10月王达精品课程系列教学PPT对等网在具有配置简单的优点之外，更多的是它的不足，主要体现在以下几个方面不足：配置与管理困难、安全性差、成本高、性能差。C/S模式网络的主要优点如下：管理和配置容易、安全性高和性能好。至于C/S模式网络的不足主要可能还是对于小型企业网络来说，那就是成本有些高。122012年10月王达精品课程系列教学PPT2.2.3按传输方式分按网络传输方式划分为“点对点传输网络”和“广播式传输网络”两种。132012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3计算机网络拓扑结构2.3.1网络拓扑结构相关基本概念•节点：一个“节点”其实就是一个网络端口。这个端口可以是物理的，也可以是虚拟的。•结点：一个“结点”是指一台集中连接网络设备。•链路：“链路”是两个节点间的线路。•通路：“通路”从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路组合。142012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.2星型拓扑结构1.基本星型拓扑结构单元2.多级星型拓扑结构152012年10月王达精品课程系列教学PPT星型拓扑结构的主要优点体现在以下几个方面：•节点扩展、移动方便•网络传输数据快•维护容易星型拓扑结构的主要缺点体现在如下几个方面：•核心交换机工作负荷重•网络布线较复杂•广播传输影响网络性能162012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.3环形拓扑结构1.环形网络结构概述环形网络中的每一站点是通过环中继转发器与它左右相邻的站点串行连接，在传输介质环的两端各加上一个阻抗匹配器（也称“终端匹配器”）就形成了一个封闭的环路。环形网络拓扑结构主要应用于采用同轴电缆作为传输介质的令牌网中。172012年10月王达精品课程系列教学PPT182.令牌环网数据传输原理2012年10月王达精品课程系列教学PPT环形拓扑结构网络的主要优点体现在以下方面：•网络路径选择和网络组建简单•投资成本低•传输速度慢•连接用户数非常少•传输效率低•扩展性能差•维护困难192012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.4总线型拓扑结构总线型拓扑结构（BusTopology）与上节介绍的环形拓扑结构从外形上看有些类似，都是共享一条同轴电缆作为传输介质，通过RPU（中继转发器，或称“连接器”）连接多台计算机，而且网络通信中都是以令牌的方式进行的。1.总线型结构概述202012年10月王达精品课程系列教学PPT总线型拓扑结构与上节介绍的环形拓扑结构的主要体现在以下两个方面：•与传输电缆的连接方式不同•数据传输原理不同2.令牌总线数据传输原理212012年10月王达精品课程系列教学PPT22总线拓扑的主要优点：•网络结构简单，易于布线•扩展较容易•维护容易总线型结构的主要缺点：•传输速率低•故障诊断困难•难以实现大规模扩展2012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.5树形拓扑结构树形拓扑结构自上而下（从核心交换机（或骨干层）到汇聚层，再到边缘层）是自上而下是依次分层扩展的，就像一颗倒放的“树”。232012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.6网状拓扑结构网状拓扑结构又有“全网状结构”和“半网状结构”两种。所谓“全网状结构”就是指网络中任何两个节点间都是相互连接的。而所谓的“半网状结构”是指网络中并不是每个节点都与网络的其他所有节点有连接，可能只是一部分节点间有互连。242012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.7混合型拓扑结构1.混合型结构概述网络合型网络拓扑结构是指多种结构（如星型拓扑结构、环形拓扑结构、总线型结构、网状结构）单元组成的结构，但常见的是由星型拓扑结构和总线型结构络结合在一起组成的。252012年10月王达精品课程系列教学PPT混合型拓扑结构更能满足较大网络的灵活拓展，解决星型网络在传输距离上的局限（因为双绞线的单段最大长度要远小于同轴电缆和光纤），同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。262012年10月王达精品课程系列教学PPT在实际的组网中，现在一般很少使用同轴电缆作为总线了，而是采用传输性能更好，更方便进行网络连接的大对数双绞线。混合型拓扑结构主要有以下几个方面的特点：应用广泛、扩展灵活、维护较为困难。272012年10月王达精品课程系列教学PPT2.3.8无线局域网的两种拓扑结构Ad-Hoc对等WLAN模式采用的是各站点直接点对点连接方式，无需经过中间的AP设备集中连接；而基于AP的Infrastructure基础结构模式其实与有线网络中的星型交换模式差不多，各站点必须经过中间的AP设备集中连接。28