15计算机网络基础知识一

大学信息技术基础第十五讲计算机网络基础知识（一）大学信息技术基础教学要求信息技术基础知识网络通信协议的基本概念，OSI/RM模型及各层的主要功能。计算机网络的定义、分类、组成与功能。局域网的主要拓扑结构。局域网组网的常用技术。局域网的特点和组成。大学信息技术基础主要内容网络基本概念14.1网络通信协议概念14.2局域网组网基本技术14.3大学信息技术基础15.1网络基本概念网络基本概念网络的定义网络的分类网络的组成网络的主要功能大学信息技术基础15.1计算机网络单机系统单机系统是指独立运行、与外界没有连接的单台计算机。早期的计算机和未联网的单台微型计算机，都属于单机系统。主机—终端系统主机—终端系统中，主机一般指大型计算机，具有很高的处理速度和很大的存储容量。终端是用户用以使用大型机的末端设备，通常由显示屏和键盘所组成。一台主机往往连接了许多终端，并共享主机的系统资源。网络系统计算机网络是20世纪70年代发展起来的一种新型的计算机连接方式，是本世纪计算机技术研究的热点之一。一、网络的定义（一）发展大学信息技术基础15.1计算机网络(二)网络定义的基本内容•用通信线路把分散布置的多台独立计算机及专用外部设备互连，并配以相应的网络软件所构成的系统。•建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享，使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据等资源。大学信息技术基础15.1计算机网络二、网络的分类（一）网络覆盖的范围分类（二）按拓扑结构分类（三）按信息交换方式分类（四）按网络中使用的操作系统分类局域网LAN(LocalAreaNetwork)：是指那些联结距离近的计算机网。广域网WAN(WideAreaNetwork)：分布范围通常是几十到几千公里，可以跨越海洋，遍布一个国家甚至全球。总线型、星型、环型、树型和网状网线路交换网：预先分配带宽，建立端到端的物理通路。分组交换网：由网络节点计算机组成通信子网，各节点负责存储、转发及选择合适的路由。混合交换网：它是前两种交换技术的结合，一部分采用线路交换，另一部分使用分组交换，使信道得到更好利用。分为NovellNetWare网、WindowsNT网和Unix网等大学信息技术基础15.1计算机网络三、计算机网络组成现代计算机网络可以认为是由互连的数据处理设备和数据通信控制设备组成。从逻辑功能上看，整个网络划分为资源子网和通信子网两大部分，这两部分连接是通过通信线路实现的。大学信息技术基础15.1计算机网络计算机网络以资源共享为主要目的，网络用户通过终端对网络的访问分为本地访问和网络访问两类。•本地访问是对本地主机资源的访问，在资源子网内部进行，它不经过通信子网。•终端用户访问远程主机资源称为网络访问，它必须通过通信子网。大学信息技术基础15.1计算机网络代表着网络的数据处理资源和数据存储资源，负责全网数据处理和向网络用户提供资源及网络服务。（一）资源子网主计算机(Host)：通过通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接，普通用户终端通过主计算机入网。主计算机不仅为本地用户访问网络其他主计算机设备和共享资源提供服务，而且要为网络中其他用户(或主机)共享本地资源提供服务。终端(Terminal)：终端是用户访问网络的界面，它可以是简单的输入、输出终端设备，也可以是带微处理器的智能终端，具有存储预处理信息的能力。大学信息技术基础15.1计算机网络（二）通信子网由负责数据通信处理的通信控制处理机(CommunicationControlProcessor)和传输链路组成的独立的数据通信系统。它承担着全网的数据传输、加工和变换等通信处理工作。•通信控制处理机：一种在数据通信系统和计算机网络中具有处理通信访问控制功能的专用计算机。通信控制处理机在网络拓扑中被称为网络节点。大学信息技术基础15.1计算机网络通信子网的软件必须遵循共同的网络规则(网络协议)。它应提供链路及节点存储器的管理。还必须提供与主处理器、终端、终端集中器及信息交换的接口。传输链路：为主机与通信控制处理机、通信控制处理机与通信控制处理机之间提供通信信道。大学信息技术基础计算机网络系统中的资源可分成三大类，即数据资源、软件资源和硬件资源。相应地，资源共享也分为数据共享、软件共享和硬件共享。15.1计算机网络该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输，这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其它功能的基础。数据通信（一）资源共享（二）四、计算机网络的功能大学信息技术基础15.1计算机网络指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。当某系统的负荷过重时，网络能自动地将该系统中的一部分负荷转移至负荷较轻的系统中去处理。负荷均衡和分布处理（三）当网络中的某一台计算机发生故障时，可选择其他系统代为处理，以保证用户的正常操作，不会因局部故障而导致系统瘫痪。提高系统的可靠性和可用性（四）大学信息技术基础15.2网络通信协议网络通信协议大学信息技术基础–为确保网络中数据有序通信而建立的一组规则、标准或约定就称为网络通信协议(Protocol)。–为了使网络中两个节点之间进行对话，必须在它们之间建立通信工具(即接口)，使彼此之间能进行信息交换。15.2网络通信协议（二）通信接口（一）基本概念大学信息技术基础15.2网络通信协议（1）硬件装置的功能是实现节点之间的信息传送。（2）软件装置的功能是规定与实现双方进行通信的约定协议。•语义部分，用于规定协议中协议元素的含义，即“讲什么”。•语法部分，用于规定双方对话的格式。•变换规则，用于规定通信双方的应答关系，即“时序”。大学信息技术基础15.2网络通信协议（三）协议的层次结构及其分层原则协议分层是描述协议软件的基本结构，也是网络系统的重要内容之一。不同层次的协议完成不同任务，各层次之间协调工作实现网络通信。层次结构有如下特征：•结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。•把用户的应用程序作为最高层。•除了最高层外，中间的每一层都向上一层提供服务，又是下一层的用户。•把物理通信线路作为最低层。它使用从高层传送来的参数，是提供服务的基础。大学信息技术基础15.2网络通信协议（四）协议层次的划分为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信，以便在更大范围内建立计算机网络，国际标准化组织(ISO)在1978年提出“开放系统互连参考模型”，即著名的OSI/RM(OpenSystemInterconnection/ReferenceModel)。大学信息技术基础15.2网络通信协议二、OSI/RM模型物理层对于每一层，OSI至少制定两个标准：服务定义和协议规范。前者给出了该层所提供服务的准确定义，后者详细描述了该协议的动作和各有关规程，以保证服务的提供。数据链路层网络层传输层会话层表示层应用层大学信息技术基础15.2网络通信协议（一）开放系统互连模型所谓“开放”，是强调对OSI标准的遵从，“开放”并不是指特定的系统实现的具体的互联技术或手段，而是对标准的共同认识和支持。从OSI的观点看，一个系统是开放的，是指它可与世界上任何地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。大学信息技术基础15.2网络通信协议中继开放系统表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层应用层表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层开放系统A开放系统B应用层网络层数据链路层传输介质物理层报文报文分组报文帧比特协议数据单元报文6534217层次传输介质(二)层次功能简介大学信息技术基础15.2网络通信协议1.物理层物理层考虑的是如何准确地在传输介质上传输二进制位(比特)。该层协议包括为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的以及规程的特性。2.数据链路层该层用于提供相邻节点间透明、可靠的信息传输服务。透明，意味着对所传输数据的内容、格式及编码不做任何限制；可靠，表示在该层设置有相应的检错和纠错设施。数据传输的基本单位是帧(Frame)。大学信息技术基础15.2网络通信协议3.网络层用于源站点和目标站点间的信息传输服务，其基本传输单位是分组(Packet)。信息在网络中传输时，必须进行路由选择、差错检测、顺序及流量控制。网络层还应为传输层提供服务。4.传输层网络层还应为传输层提供服务。传输层的功能是实现主机到主机间的连接，为主机间通信提供透明的数据传输通路，其基本传输单位是报文(Message)。大学信息技术基础15.2网络通信协议5.会话层又称为会晤层。它为不同系统内的应用之间建立会话连接，使它们能按同步方式交换数据；并能有序地拆除连接，以保证不丢失数据。6.表示层表示层向应用进程提供信息表示方式，对不同表示方式进行转换管理等，使采用不同表示方式的系统之间能进行通信，并提供标准的应用接口、公用通信服务，如数据加密、正文压缩等。7.应用层应用层包括面向用户服务的各种软件，例如数据块存取协议、电子邮件协议以及远程登录协议等。大学信息技术基础15.3局域网基本技术一、局域网的特点二、局域网的组成三、网络拓扑结构四、局域网组网常用技术大学信息技术基础15.3局域网基本技术一、局域网的特点从硬件角度看，LAN是电缆、网卡、工作站、服务器和其它连接设备的集合体；从软件角度看，LAN在网络操作系统(NOS)的统一指挥，提供文件、打印、通信和数据库等服务功能。从体系结构来考察，LAN由一系列层和协议标准所定义。LAN所涉及的技术也很多。局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。大学信息技术基础15.3局域网基本技术小区域可以是一建筑物内，一个校园或者大至数千米直径的一个区域。数据通信设备是广义的，包括计算机、终端和各种外围设备。传输的误码率低。整个网络为某个单位或部门所有，仅供该单位内部使用。局域网具有的四个特点大学信息技术基础服务器是向所有客户机提供服务的机器，装备有网络的共享资源。局域网中的计算机统称为主机，根据它们在网络系统所起的作用，可划分为服务器和客户机。客户机也称为工作站(WorkingStation)，是网络用户直接处理信息和事务的计算机。局域网的组成（一）主机(Host)服务器客户机大学信息技术基础15.3局域网基本技术（二）网络适配器网络适配器也叫做网络接口卡NIC(NetworkInterfaceCard)，通常被做成插件的形式插入到计算机的一个扩展槽中，故也被称作网卡。计算机通过网络适配器与网络相连。大学信息技术基础15.3局域网基本技术（三）传输介质传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。（1）双绞线•双绞线是由按规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成。•由于其成本低，易于铺设，正在被广泛应用。大学信息技术基础15.3局域网基本技术（2）同轴电缆•是目前计算机通信网中使用最普遍的传输介质之一。•同轴电缆由外层圆柱导体、绝缘层、中心导线组成。大学信息技术基础15.3局域网基本技术（3）光缆•用光纤做成的光缆，是由缆芯、包层、吸收外壳和保护层四部分组成。光缆则只能用光脉冲形成的数字信号进行传输。大学信息技术基础15.3局域网基本技术（4）无线信道•常用的无线信道有微波、卫星信道、红外线和激光信道等。大学信息技术基础15.3局域网基本技术（四）网络互连设备工作在物理层，实现主干线间的连接。中继器(Repeater)又称集中器，是多口中继器。集线器(Hub)工作于数据链路层。它要求两个互连网络在数据链路层以上采用相同或兼容的网络协议。网桥大学信息技术基础15.3局域网基本技术工作在网络层。用来实现不同类型的局域网互连。路由器可实现两种不同协议的网络互连。网关将传统的网络“共享”传输介质技术改变为交换式的“独占”传输介质技术，提高了网络的带宽。交换机在数据发送方，其功能是将待发送的数字信号转换成代表数据的一系列模拟信号，并利用模拟信道对信号进行载波传输，这个过程通常称为调制。在数据接收方，调制解调器将接收到的模拟信号，还原成数字信号，供计算机处理，这个过程被称作解调。调制解调器(Modem)大学信息技术基础15.3局域网基本技术表示层会话层网络层传输层数据