第6章计算机网络知识

大学计算机基础第6章计算机网络基础6.1计算机网络系统的组成6.2网络传输介质与网络设备6.3网络参考模型6.4网络协议6.5DNS域名系统大学计算机基础本章要点本章要点1．计算机网络及网络系统组成2．计算机网络传输介质与网络设备3．计算机网络参考模型4．计算机网络协议及域名系统大学计算机基础计算机网络系统的组成6.1计算机网络系统组成6.1.1计算机网络计算机网络是利用网络设备和通讯线路把分布在不同地理位置的多台计算机系统连接起来，运行网络系统软件,实现网络资源共享的通信的系统。6.1.2计算机网络的功能1.计算机系统的资源共享硬件资源的共享软件资源的共享数据资源的共享大学计算机基础2.通信功能3.提高系统的可靠性4.均衡负载与相互协作5.进行分布式处理6.提高性能价格比6.1.3计算机网络的组成计算机网络系统的组成1.计算机系统2.网络节点3.通信线路4.通信子网5.资源子网大学计算机基础计算机网络结构图大学计算机基础计算机网络的拓扑结构6.1.4计算机网络的拓扑结构1.总线型结构在总线型拓扑结构中，局域网的各结点都连接到一条单一连续的物理线路上，如图2-2所示。网上任何一个结点的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散，并且能被总线中任何一个结点所接受。大学计算机基础计算机网络拓扑结构的优缺点优点：结构简单灵活方便设备扩充网络速度很快设备量较少价格低廉安装方便共享资源能力强便于广播式工作缺点：对线路故障敏感只能有一个节点来发送数据线路上任何一处故障会导致整个网络的瘫痪大学计算机基础环型结构2.环型结构环型拓扑结构中，连接网络中各结点的线路和一组环路接口构成一个封闭的环，各结点均通过环路接口连接到局域网上，如图2-3所示。大学计算机基础环型结构的优缺点优点：信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路由选择的控制；某个结点发生障碍时可以自动旁路，可靠性较高。缺点：由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，会影响传输效率，使网络响应时间变长，当网络确定时，其延时固定，实时性强；由于网络封闭，故扩充不方便。大学计算机基础星型结构3.星型结构在星型拓扑结构中，网络中的各结点通过点到点的方式连接到一个中心结点（又称中心转接站）上，由该中心结点向目的的结点传送信息。中心结点执行集中式通信控制策略，因此中央结点相当复杂，负担比各结点重得多。在星型网中任何两个结点要进行通信都必须经过中心结点控制。大学计算机基础星型拓扑结构的优缺点优点：结构简单，便于管理，便于对网络的维护和调试，线路的安装和检测也相对容易；控制简单，建网容易，且由于所有工作站都与中心结点相连，所以，在星型拓扑结构中移动某个工作站十分简单；网络延迟时间较短，误码率较低。缺点：网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央结点机负荷太重，容易在中央节点上形成系统的“瓶颈”，且其一旦失效会导致整个网络无法工作等。大学计算机基础树形结构4．树型结构树型结构是星型结构的扩展，将多级星型网络按层次方式排列即可形成树型网络。其传输介质可以有多条分支，但不形成闭合回路。树型网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和结点的故障不影响另一分支结点的工作。树型网上的链路相对具有一定的专用性，无须对原网作任何改动就可以扩充工作站。如图2-5所示。大学计算机基础树形结构的示意图大学计算机基础树形结构的优缺点优点：使为数众多的结点能共享一条通信线路，以提高线路利用率；增强网络的分布处理能力，以改善星型网络的可靠性和可扩展性。缺点：愈靠近顶部的结点，处理能力愈强，其可行性要求较高。顶部的结点常为可带前端机的中型甚至大型计算机。由于对顶部结点的依赖性太大，所以如果顶部节点发生故障，则全网不能正常工作。大学计算机基础计算机网络的分类6.1.5计算机网络的分类1.按网络覆盖区域划分（1）局域网LAN(2)广域网WAN(3)城域网MAN大学计算机基础2．按网络的所有权划分计算机网络的分类(1)公共网（2）专用网大学计算机基础网络传输介质与网络设备6.2网络传输设备2.6.1网络传输介质1．双绞线(Twisted－Pair)双绞线可分为非屏蔽双绞线屏蔽双绞线大学计算机基础网络的传输介质与网络设备2.同轴电缆护套屏蔽绝缘层导体同轴电缆即可以用于基带传输，又可以用于宽带传输。基带传输时只传输一路信号，而宽带传输时则可以同时传输多路信号。大学计算机基础网络传输介质与网络设备3.光纤光纤又称为光导纤维，是软而细的、利用内部全反射原理来传导光束的传输介质，于1969年出现，是一种新的传输介质，如图所示。光纤具有无可比拟的优势。光纤由纤芯、包层组成，纤芯由玻璃或塑料组成，包层含有多层玻璃纤维。包层较纤芯有较低的折射率，当光线从高折射率的介质射向低折射率的介质时，若入射角足够大时，就会出现全反射，即光线碰到包层时就会折射回纤芯。这个过程不断重复，光也就沿着光纤传输下去。大学计算机基础网络传输介质与网络设备4．无线传输介质无线通信介质中的红外线、激光、微波或其他无线电波由于不需要任何物理介质，非常适用于特殊场合。它们的通信频率都很高，理论上都可以承担很高的数据传输速率。（1）无线电短波通信（2）微波传输（3）红外线大学计算机基础网络传输介质与网络设备6.2.2网络互联设备1.集线器2.中继器3.网桥4.路由器5.网关6.交换机集线器（Hub）交换机大学计算机基础网络参考模型6.3网络参考模型6.3.1网络协议与网络体系结构构成网络协议的三要素语义语法同步大学计算机基础网络模型参考6.3.2OSI参考模型1983年该模型正式批准为国际标准，即著名的ISO7498国际标准。开放系统互连参考模型（OpenSystemsInterconnection/ReferenceModel，缩写为OSI/RM）所谓OSI（OpenSystemInterconnection），是指一个系统在与其他系统进行通信时能够遵循ISO的开放系统互联参考模型（常称为ISO的OSI标准）的系统。也就是说，只要遵循ISO的OSI标准研制的系统，就可以和位于世界任何地方的、也遵循OSI标准的其他系统进行通信。大学计算机基础网络参考模型几点原则1.当必须有一个不同等级的抽象时，就设立一个相应的层次。2.每一层的功能有确切的定义和描述。3.层间接口要清晰，简化接口设计。4.层的数目应适当。5.各层之间要相对独立，某一层功能的更改不会影响其他各层。6.同一层内也可设置若干子层，每个子层实现不同要求的服务。大学计算机基础OSI参考模型及协议图大学计算机基础OSI参考模型中的7个层次层号层的名称层的英文名称层的英文缩写层的别称7应用层ApplicationLayerA6表示层PresentationLayerP5会话层SessionLayerS会晤层或对话层4传输层TransportLayerT运输层或传送层3网络层NetworkLayerN链路层2数据链路层DataLinkLayerDL1物理层PhysicalLayerPH大学计算机基础OSI参考模型各层功能1.物理层物理层是OSI参考模型的最低层，向下直接与物理传输介质相连接，向上上相邻县且服务于数据链路层，是建立在通信介质基础上的，实现设备之间连接的物理接口（1）机械特性（2）电器特性（3）功能特性（4）规程特性大学计算机基础OSI参考模型各层功能2.数据链路层链路是指一条中间没有任何交换结点的点到点的物理线路。计算机之间进行数据通信的通路，由许多链路串接而成，链路也称为物理链路。要在一条链路上传输数据，除物理线路外，还必须有控制数据传输的规程。大学计算机基础OSI参考模型各层功能数据链路的主要功能1.链路管理4.差错控制3.流量控制2.帧同步6.寻址5.透明传输大学计算机基础OSI参考模型各层功能3.网络层（1）网络层的功能①为传输层提供建立、维持和释放网络连接的手段，完成路由选择、拥塞控制和网络互连等功能，而这些对运输层来说是完全透明的。②根据传输层要求选择网络服务质量。③对数据传输过程实行流量控制、差错控制及顺序控制，向传输层报告未恢复的差错。④提供资源子网主机结点与通信子网的接口，向传输层提供虚电路服务或数据报服务。大学计算机基础OSI参考模型各层功能网络层提供两种服务方式面向链接的虚电路服务无链接的数据报服务大学计算机基础OSI参考模型各层功能（2）数据交换的方式虚电路是在一次数据传送的开始，由发送方与接收方通过呼叫与确认的过程建立起来的，类似于电路交换的电话过程。不过虚电路是一种非专用的逻辑连接，是动态的，而电路交换则采用专用路由。虚电路的方式有呼叫虚电路和永久虚电路两种。数据报服务多用于传输短报文的情况，一个或几个报文分组足以容纳所传送的数据信息，它十分类似邮政系统中的信件投递。大学计算机基础虚电路和数据报比较表虚电路数据报端-端连接要不要目的站地址仅连接时需要每个分组都需要分组顺序按序不保证端-端差错控制和流控均由通信子网负责均由主机负责大学计算机基础OSI参考模型各层功能4.传输层为从源端机到目的机提供可靠的、价格合理的数据传输。传输层一方面为会话层提供服务，一方面使用网络层所提供的服务。传输层主要功能包括：提供运输连接的建立、维护和释放；传输层地址到网络层地址的映射；完成端到端可靠的透明传输、差错纠正和流量控制，并实现两终端系统间传送的分组无差错、无丢失、无重复和无误的分组顺序。大学计算机基础OSI参考模型各层功能5.会话层会话层虽然不参与具体的数据传输，但它却对数据传输进行管理。会话层负责在两个互相通信的应用进程之间建立、组织和协调进程之间的会话，提供会话活动管理、交互管理和佳话同步管理等功能。确定双工还是半双工工作。会话层提供在数据流中插入同步点的机制，以便在发生意外时，能确定在重新恢复会话时应该从何处开始，而不必重传全部数据。在会话层及以上的更高层次中，数据传送的单位一般均可称为报文。大学计算机基础OSI参考模型各层功能6.表示层不同的开放系统都各自拥有自己的抽象语法（AbstractSyntax）和编码规则，这种局限于各个系统的抽象语法的编码规则称为局部语法。表示层主要为上层用户解决用户信息的语法表示问题。传送语法是指对等表示实体间传输信息时所应遵循的编码规则，或者说，传送语法是指在双方进行通信时，对所有信息表示的一种约定，以使对等表示实体能对所传送的编码信息做出相同的解释。大学计算机基础OSI参考模型各层功能7.应用层应用层是OSI参考模型中的最高层，该层用于为用户的应用进程访问OSI环境提供手段，管理和分配网络资源。在OSI的7个层次中，应用层最复杂，所包含的协议也最多，如报文处理系统（messagehandlingsystem），文件传送（FTP）、存取和管理（FTAM）、虚终端协议（VFP）、远程数据库访问（RDA）、电子邮件协议（SMTP）、简单网络管理协议（SNMP）等大学计算机基础各层次最主要功能归纳应用层——与用户应用进程的接口，即相当于“做什么？”表示层——数据格式的转换，即相当于“对方看起来像什么？”会话层——会话的管理与数据传输的同步，即相当于“轮到谁讲话和从何处讲？”传输层——从端到端经网络透明的传送报文，即相当于“对方在何处？”网络层——分组交换和路由选择，即相当于“走哪条路可到达该处？”数据链路层——在链路上无差错的传送帧，即相当于“每一步该怎么走？”物理层——将比特流送到物理媒体上传送，即相当于“对上一层的每一步应该怎样利用物理媒体？”大学计算机基础各层次最主要功能归纳由上可见，OSI参考模型的网络功能可分为三组，第1、2层解决网络信道问题，第3、4层解决传输服务问题，第5、6、7层处理应用进程的访问。从控制角度，下三层为通信控制层，解决网络通信问题，上三层为应用控制层，解决应用进程通信问题，中间一层为资源子网和通信子网的接口。大学计算机基础网络协议6.4网络协议网络协议是为了通信双方正常通信所规定的标准、规则和约定。通信双方必须具有相同的网络协议才能正常通信。TCP/IP协议、Netb