搜索
计算机网络技术主讲：第一章计算机网络概述目录1.1计算机网络概述1.2网络的拓扑结构1.3计算机网络体系结构及协议1.4计算机网络的主要性能指标1.5标准化组织1.6数据通信基础1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和功能1.1.1.1计算机网络的定义把分布在不同地点且具有独立功能的多个计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件运行下，以实现网络中资源共享为目标的系统。1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和功能1.1.1.1计算机网络的定义其它人的定义：1、把分布在不同地理位置计算机、终端，通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件网络通信协议，信息交换方式及网络操作系统等），实现互相通信及网络资源共享的系统。2、计算机网络是一组自治计算机互联的集合。1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和功能1.1.1.1计算机网络的定义1.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和功能1.1.1.2计算机网络的功能1、数据交换和通信2、资源共享3、系统的可靠性4、分布式网络管理和均衡负荷5、增加服务项目1.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的应用和发展趋势1.1.2.1计算机网络的应用1、文件服务2、打印服务3、通信服务4、邮件服务5、应用服务6、数据库服务7、网络管理服务1.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的应用和发展趋势1.1.2.2计算机网络的发展趋势建立的ARPA网196970年代80年代19931993出现局域网，特别是以太网(Ethernet)CCITT建立了传输声音数据的国际标准，ISO制定了OSI/RM。克林顿政府提出了NIIIETF成立了Ipng(IPv6)工作组1989Web技术的出现，使Internet得到了普及1995IPng工作组完成IPv6的协议文本1.1计算机网络概述1.1.3计算机网络的组成1.1.3.1计算机资源子网资源子网为用户提供了访问网络的能力，它由主机系统、终端控制器、请求服务的用户终端、通信子网的接口设备、提供共享的软件资源和数据资源(如数据库和应用程序)构成。（主计算机终端网络中的共享设备）资源子网负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源服务。1.1计算机网络概述1.1.3计算机网络的组成1.1.3.2计算机通信子网通信子网提供网络通信功能，能完成网络主机之间的数据传输、交换、通信控制和信号变换等通信处理工作，由通信控制处理机CCP、通信线路和其它通信设备组成的数据通信系统。（网络节点通信链路信号变换设备）1.1计算机网络概述1.1.3计算机网络的组成1.1.3.3网络硬件系统和软件系统1、网络硬件系统主计算机、终端、通信控制处理机、调制解调器、多路复用器、通信线路、网络互连设备1.1计算机网络概述1.1.3计算机网络的组成1.1.3.3网络硬件系统和软件系统2、计算机网络软件网络操作系统、网络协议通信软件1.1计算机网络概述1.1.4计算机网络的分类1.1.4.1按覆盖范围分为：局域网：LAN城域网：MAN广域网：WAN1.1计算机网络概述1.1.4计算机网络的分类1.1.4.2按通信介质分为：有线网、无线网1.1.4.3按传输技术分为：广播式、点到点式1.1.4.4按使用对象分为：公用网、专用网1.1.4.5按网络中计算机所处地位分为：对等网、基于服务器的网络1.2网络的拓扑结构1.2.1网络拓扑结构的概念是指网络中的通信线路和节点间的几何排序，并用以表示网络的整体结构外貌，同时也反映了各个模块之间的结构关系。1.2网络的拓扑结构1.2.2常见的网络拓扑结构1、总线型1.2网络的拓扑结构1.2.2常见的网络拓扑结构2、环型1.2网络的拓扑结构1.2.2常见的网络拓扑结构3、星型1.2网络的拓扑结构1.2.2常见的网络拓扑结构4、树型1.2网络的拓扑结构1.2.2常见的网络拓扑结构5、网状拓扑1.3计算机网络体系结构及协议1.3.1网络协议和体系结构1、网络协议网络协议就是指网络中计算机、设备之间相互通信和进行数据处理及数据交换而建立的规则（标准或约定）。1.3计算机网络体系结构及协议1.3.1网络协议和体系结构1、网络协议◆语法如何讲◆语义讲什么◆时序讲话次序1.3计算机网络体系结构及协议1.3.1网络协议和体系结构2、网络体系结构◆分层结构的优点◆分层原则◆常见的网络体系结构1.OSI/RM2.TCP/IP3.IEEE8021.3计算机网络体系结构及协议1.3.2OSI/RM参考模型1.3.2.1OSI参考模型概述开放系统互联参考模型1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.1OSI参考模型概述1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.2OSI/RM各层功能简介◆物理层(PhysicalLayer，PH)◆数据链路层(DataLinkLayer，DL)◆网络层(NetworkLayer，N)◆传输层(TransportLayer，T)◆会话层(SessionLayer，S)◆表示层(PresentationLayer，P)◆应用层(ApplicationLayer，A)1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.2物理层的作用和特性1.物理层提供的功能l保证数据按位传送的正确性，同时提供通信接口定义、控制信号、数据传输速率、接口信号电平等；l物理层管理；l建立、维持和释放物理连接。物理层的作用是在网络节点之间的物理媒体上提供线路的建立、维持和释放，实现二进制位流的透明传输，并进行差错检查等。物理层是对DTE和DCE之间通信接口的描述和规定,如图所示。1.3计算机网络体系结构及协议2.物理层的特性l机械特性机械特性详细说明了接插式连接器的大小、形状、尺寸、引脚的排列方式锁定装置以及相应通信介质的参数和特性等。l电气特性电气特性规定了信号及有关电路的特性。l功能特性功能特性规定了接口信号的来源、作用以及其它信号之间的关系。l规程特性规程特性就是协议，定义了DTE和DCE接口进行二进制比特流传输前的控制步骤，包括各信号线的工作规程和时序。1.3计算机网络体系结构及协议物理层协议（接口标准）举例1.EIA-RS-232C接口标准lEIA-RS-232C的机械特性DB25针式（凸插座）和DB25引式（凹插座）结构。另有一个9芯标准连接器简化标准。lEIA-RS-232C的电气特性逻辑“1”的电平范围是﹣5～﹣15V；逻辑“0”的电平范围是+5～+15V。lEIA-RS-232C的功能特性20根信号线（其中2根地线、4根数据线、11根控制线、3根定时信号线），剩下的5根线（9、10、11、18、25）做备用或末定义。lDTE和DTE间近距离连接交叉跳接信号线接线方法2.EIA的RS-449、RS-422和RS-423接口标准3.数据传输的DTE/DCE接口标准X.211.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.3数据链路层成帧和帧同步l成帧成帧的目的是为了一旦在数据传输时出错，只重传或纠正有错的帧，而不必重发全部数据，从而提高效率。l帧同步为了能在收到的比特流中明确区分出一帧，发送方必须建立和识别帧的边界，一般是在帧的开始和结束位置增加一些特殊的位组合来实现，这就是帧同步问题。数据链路层的作用是利用物理层提供的位串传输功能，将物理层传输原始比特流时可能出错的物理连接，改造成为逻辑上无差错的数据链路，在相邻节点间实现透明的高可靠性传输，同时为网络层提供有效的服务。1.3计算机网络体系结构及协议.l常用的帧同步方法有下面几种：1.字节计数法2.使用字符填充的首尾定界符法3.使用比特填充的首尾定界符法4.违法编码法差错处理流量控制1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.3网络层物理层和数据链路层考虑节点间直接相连的情形（LAN内），而网络层则考虑源和目的节点存在许多中间节点的情形（WAN内），如下图所示。网络层是通信子网的最高层，主要任务是提供路由，以及数据的交换方式、流量控制、阻塞与死锁处理和网际互联等问题。网络层数据单元称为分组或者叫包（Packet）。1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.3网络层网络层的主要作用：.建立网络连接，提供网络地址，提供寻址.实现网络数据单元（包）的传送.路由选择.拥塞控制.差错控制.消除通信子网的质量差异.确定网络层服务质量参数，如网络吞吐量、网络延迟等1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.3网络层网络层提供的服务：.数据报服务.虚电路服务1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.4传输层传输层处于通信子网和资源子网之间，起着承上启下的作用，它能在源和目的计算机之间提供可靠经济的数据传输服务，而且独立于所使用的网络（屏蔽各种通信子网的差异），同时向高层提供一个标准及完善的服务界面。1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.4传输层传输层的功能传输层是OSI/RM的核心，它提供的服务类似于数据链路层。区别是数据链路层控制局域网中单条链路上“点到点”传输的情形，而“端到端”是指从源端到目的端，中间可以有一个或多个交换节点。传输层功能有下面几个：端到端的传递寻址可靠传递流量控制复用分段和重组1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.5会话层会话层功能有限，它们提供的服务主要有：数据交换隔离服务与会话管理有关的服务会话层与传输层的交互同步点1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.6表示层功能：翻译数据加密认证数据压缩1.3计算机网络体系结构及协议1.3.2.6表示层功能：翻译数据加密认证数据压缩1.3.2.7应用层1.3计算机网络体系结构及协议1.3.3OSI参考模型中的数据传输1.3计算机网络体系结构及协议1.3.3OSI参考模型中的数据封装1.3计算机网络体系结构及协议1.3.4TCP/IP的体系结构1.3.4.1TCP/IP的概述TCP/IP传输控制协议/网际协议1.3计算机网络体系结构及协议1.3.4TCP/IP的体系结构1.3.4.2层次结构及对应协议集◆网络接口层Ethernet、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring◆网际层IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP◆传输层TCP、UDP◆应用层HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping…1.3计算机网络体系结构及协议1.3.4TCP/IP的体系结构TCP/IP的数据封装TCP/IP协议也采用对等层通信的模式，封装和解除封装也在各层进行。发送方在发送数据时，应用程序将要发送的数据加上应用层头部交给传输层，TCP或UDP再将数据分成大小一定的数据段，然后加上本层的报文头。TCP/IP的数据封装过程如图所示。1.4计算机网络的主要性能指标1.4.1带宽1.4.2时延1.4.3传输率1.5标准化组织1.5.1国际性标准化组织ISO其它标准化组织国际电信联盟-电信标准化部（ITU-T）美国国家标准化协会（ANSI）电气电子工程师协会（IEEE）电子工业协会（EIA/TIA）贝尔（Bell）中心国际电子技术委员会（IEC）国家标准和技术协会（NIST）Internet标准化组织1.5标准化组织1.5.2我国国家和行业标准化组织1、国家标准化组织SAC2、中国电子工业标准化组织CESA3、全国信息技术标准化技术委员会CITS4、计算机行业标准化网1.6数据通信基础1.6.1数据通信系统的基本概念1.信息以某种格式组织起来的数据。2.数据分为模拟数据和数字数据两种。3.信号是数据的具体物理表现。分为模拟信号和数字信号两种，如图所示。1.6数据通信基础1.6.1数据通信系统的基本概念4.信道传输信息时信号沿发送端到接收端的通路。5.通信和数据通信通信是信息的传输与交换。数据通信是以传送数据为业务的通信。6.数据通信网是数据通信系统的网络形式。7.码元和码字码元是一个信号编码单元。码字由若干码元组成的字符串序列。8.数据分组把较大的数据块分成较小的数据段。不同的网络或层中，分组名称也不同，如帧(frame)、信元(cell)、IP数据报等。通常数据分组也称为数据包。1.