计算机网络基础(第3版)[李志球][电子教案]第1章

LOGO第1章计算机网络概述[e-mail][e-mail]2课程简析◆课程地位（专业技术课）◆课程性质及后续课程◆学习本课程的目的◆学习本课程的方法◆本学期课程主要讲授内容重点章节：2、3、4、5、9、10难点章节：2、3、5、9◆学分、学时数、实验数和考核办法[e-mail]3课程简析计算机网络基础计算机类专业电子类专业通信类专业网络工程师网络安装维护网络使用本课程是基础软件开发网络工程操作系统开设本课程的专业后继课程岗位基本能力课程定位包含是计算机等级考试内容[e-mail]4第1章计算机网络概述本章要点◆了解计算机网络的产生和发展过程◆了解计算机网络的分类方法◆掌握计算机网络的通信子网类型和拓扑结构◆掌握计算机网络体系结构、分层原理等◆掌握OSI/RM、TCP/IP和IEEE802三种模型[e-mail]5第1章计算机网络概述目录1.1计算机网络概述1.2计算机网络的拓扑结构1.3网络协议和标准化组织1.4计算机网络体系结构[e-mail]61.1计算机网络概述计算机网络(ComputerNetwork)是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。1.1.1计算机网络的定义和演变1.计算机网络的定义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。IEEE高级委员会坦尼鲍姆博士给它的定义是“计算机网络是一组自治计算机互联的集合”。人的身体内部也有网络哟，如神经系统、消化系统网络。生活中就存在许多网络，例如电话网、铁路网等。没有严格的定义，内涵也不断变化。[e-mail]71.1计算机网络概述[e-mail]8第1章计算机网络概述用户支持市场销售采购供应加工制造产品研发财务管理ExtranetInternetINTERNET资源共享信息传输跨越地域疆界协作信息服务各种应用信息化社会离不开网络[e-mail]91.1计算机网络概述◆具有通信功能的多机系统◆局域网◆计算机网络◆面向终端的计算机网络1.1.1计算机网络的定义和演变2.计算机网络的演变[e-mail]101.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变3.网络发展的里程碑建立的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[e-mail]111.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变4.我国的网络发展◆1989年11月CNPAC建成运行。1993年建成CHINAPAC。1993年下半年开始规划实施“金桥”、“金卡”和“金关”的三金工程。◆我国四大公用计算机网络（自治系统）中国公用计算机互联网（CHINANET）中国金桥信息网（CHINAGBN）中国教育和科研计算机网（CERNET）中国科学技术网（CSTNET）GLOBALNET、NCFC、UNINET、CNCNET、CMNET、CIENET、CGWNET、CSNET和利用军队资源的数据网等。[e-mail]121.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能1.计算机网络的分类◆按覆盖范围分为：WAN、LAN、MAN◆按通信速率分为：低速网、中速网、高速网◆按带宽分为：基带网络、宽带网络◆其它分类方法:……◆按网络协议分类◆按网络操作系统分类……重点掌握[e-mail]131.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能2.计算机网络的组成◆通信子网通信子网提供网络通信功能，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。◆资源子网资源子网由主机系统、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。[e-mail]141.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能3.网络性能◆带宽（Bandwidth）是指网络上数据在一定时刻内从一个节点传输到任意节点的信息量。可以用链路每秒钟能传输的比特数表示，如10Mbps、100Mbps和10GMbps等。也可以用传输每个比特所花的时间长短来衡量，如0.1μs。◆延迟（Delay）（平时说网络“超卡”）是指将一个比特从网络的一端传输到另一端所花费的时间。造成延迟的原因有：一是传输介质的传播延迟；二是发送一个数据单元花费的时间，它和网络的带宽和数据分组的大小密切相关；三是网络内部延迟，因为交换机在将分组转发出去之前一般要将它存储一段时间。[e-mail]151.2计算机网络的拓扑结构1.2.1网络拓扑的概念（重要概念）拓扑学中先将实体抽象为与大小、形状无关的点，再将连接实体的线路抽象为线，进而研究点、线之间的特性，它是一种橡皮泥技术。而计算机网络的拓扑结构，是研究网络中各节点之间的连线（链路）的物理布局（只考虑节点的位置关系而不考虑节点间的距离和大小）。网络拓扑结构将网络中的具体设备（计算机、交换机等网络单元）抽象为节点，而把网络中的传输介质抽象为线。这样从拓扑学的角度看计算机网络就变成了点和线组成的几何图形，即通信链路和节点的几何排列或物理图形布局。只考虑节点的位置关系而不考虑节点间的距离和大小[e-mail]161.2计算机网络的拓扑结构◆点到点式网络（Point-to-PointNetworks）每条物理线路只连接一对设备（计算机或节点交换机），发送的数据在信道另一端只有惟一的一个设备接收。没有信道竞争，几乎不存在访问控制问题，但点到点信道浪费一些带宽。◆广播式网络（BroadNetworks也称多点共享，任何一个节点发送报文信息时，所有其它节点都会接收到该信息。会引起争用信道而产生的介质访问冲突的问题。1.2.2通信子网的信道类型就象打电话时一对一，别人听不到就象上课时老师讲大家都能听到[e-mail]171.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构◆总线型结构（广播式）优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。缺点：故障诊断和隔离比较困难。[e-mail]181.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构◆环型结构（广播式）优点：简化了路径选择控制，传输延迟固定。实时性强，可靠性较高。缺点：节点过多时，影响传输效率。环某处断开会导致系统失效，节点的增删过程复杂。总线型结构首尾相连而成[e-mail]191.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构◆星型结构（点到点式）优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：线路增加成本较高，线路利用率低；网络性能过于依赖中心节点。[e-mail]201.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构◆树型结构（点到点式）优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。缺点：对根的依赖性大。[e-mail]211.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构◆网状结构（点到点式）优点：具有较高的可靠性。某一线路或节点有故障时，不会影响整个网络的工作。缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。[e-mail]221.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构实际组建网络时，网络的拓扑结构通常是几种拓扑结构的组合。在选择网络拓扑结构时，应考虑可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量等因素。无线拓扑结构通过空气作为介质传输数据，主要有微波红外线、卫星通信等形式。◆无线拓扑结构◆混合型拓扑[e-mail]231.3网络协议和标准化组织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）。◆语法：如何讲◆语义：讲什么◆时序：讲话次序1.3.1网络协议OSI/RM、TCP/IP、IEEE802就是协议，本课程以它们为主线，介绍计算机网络知识。[e-mail]241.3网络协议和标准化组织◆国际标准化组织(ISO)◆国际电信联盟-电信标准化部（ITU-T），CCITT◆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（IETF）1.3.1标准化组织红色标记的重点记，并背出，后面常用这种缩写。国际电报电话咨询委员会Internet工程特别任务组对网络发展起重要作用的组织和机构[e-mail]251.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构计算机网络系统的设计采用结构化方法，将一个较为复杂的系统分解为若干个容易处理的子系统，现代计算机网络都采用了层次化体系结构。分层及其协议的集合称为计算机网络体系结构CNA，它是关于计算机网络系统应设置多少层，每个层能提供哪些功能的精确定义，以及层之间的关系和如何联系在一起的。[e-mail]261.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构1．分层结构的优点（1）分解为相对简单的若干层后，易于实现和维护。（2）各层功能明确，相对独立，下层为上层提供服务，上层通过接口调用下层功能。不关心下层具体实现细节，各层都可以选择最合适的实现技术。（3）当某一层的功能需要更新或被替代时，只要它和上、下层的接口服务关系不变，则相邻层都不受影响。（4）分层结构易于交流、理解和标准化。[e-mail]271.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构2．分层原则网络体系结构分层原则：层数要适中，过多则结构过于复杂，各层组装困难，而过少则层间功能划分不明确，多种功能在同一层中，造成每层协议复杂；层间接口要清晰，跨越接口的信息量尽可能要少。计算机系统分为硬件系统和软件系统。计算机网络系统由通信子网和资源子网组成，如果只简单地分为这两部分，则功能划分不明。[e-mail]281.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构3.常见的网络体系结构1.OSI/RM国际标准、参考模型2.TCP/IP事实上的工业标准3.IEEE802局域网标准[e-mail]291.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型1.OSI七层参考模型高三层资源子网低三层通信子网中间层[e-mail]301.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型2.OSI/RM各层功能简介◆物理层(PhysicalLayer，PH)◆数据链路层(DataLinkLayer，DL)◆网络层(NetworkLayer，NL)◆传输层(TransportLayer，TL)◆会话层(SessionLayer，SL)◆表示层(PresentationLayer，PL)◆应用层(ApplicationLayer，AL)[e-mail]311.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型3.OSI/RM各层