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四川大学计算机基础教学中心2010年第4章计算机网络基础计算机网络概述网络通信基本观念计算机网络的组成Internet概述Internet应用网络信息发布技术大学计算机基础（第4章）24.1计算机网络概述4.1.1网络的形成与发展4.1.2网络的功能与应用4.1.3网络的模式与分类4.1.4网络的体系结构4.1.5典型网络介绍大学计算机基础（第4章）3计算机网络的概念资源共享数据交换大学计算机基础（第4章）4计算机网络的概念计算机网络是以资源共享的方式相互连接的若干台自主计算机的集合。计算机网络是通过某种通信介质，将不同地理位置的多台具有独立功能的计算机连接起来，并借助网络硬件，按照网络通信协议，并且配以相应的网络操作系统来进行数据通信，实现网络上的资源共享和信息交换的系统。掌握大学计算机基础（第4章）54.1.1网络的形成与发展1.初级阶段：终端-计算机联机系统（雏形）由多台终端设备通过通信线路连接到一台中央计算机上而构成。（远程分时多终端系统）1959年美国半自动防空系统SAGE2.发展阶段：计算机-计算机联机系统以多处理中心为特点的真正的计算机网络。1969年美国国防部高级研究计划署ARPA网3.成熟阶段：计算机网络互联系统1989年覆盖全球的互联网络Internet大学计算机基础（第4章）63.计算机网络互联局域网局域网局域网路由器路由器路由器通信子网资源子网大学计算机基础（第4章）7网络的发展1.网络系统：局域网→广域网2.网络传输介质：有线→无线3.网络传输信息：多媒体网络模式传输介质通信协议涉及的问题大学计算机基础（第4章）84.1.2网络功能与应用1.计算机网络功能数据通信：电子邮件、文件传输、远程登录等。资源共享：包括硬件、软件和数据资源的共享。系统可靠性、可用性：互为后备机；均衡负载。易于分布式处理：均衡使用网络资源。2.计算机网络应用改变了我们的工作方式、学习方式、生活方式。大学计算机基础（第4章）94.1.3网络的模式与分类1.网络模式对等模式（PeertoPeerNetwork）相连的计算机之间彼此处于同等地位。共享资源。资源不易进行有效的管理，文件存放分散，不利于数据的保密。客户机/服务器模式（Client/Server，C/S）共享数据全部都集中存放在服务器上。运行稳定、数据安全、扩展方便、易于升级。专用的网络服务器和NOS，成本高，管理复杂。掌握大学计算机基础（第4章）10对等网络模式ABC客户机DEA登录CC登录A服务器服务器客户机PeertoPeerNetwork大学计算机基础（第4章）11客户机/服务器网络模式（C/S）服务器网站1服务器网站2客户机客户机客户机客户机大学计算机基础（第4章）124.1.3网络的模式与分类2.网络的分类按通信距离分局域网（LAN）：家庭网、校园网广域网（WAN）：CHINANET、CERNET、Internet城域网（MAN）：（电子政务：上海、海南）按网络用途分公用网：CHINANET、CNCNET、UNINET专用网：CERNET、CSTNET、CHINAGBNEthernet以太网、Novell网、NT网大学计算机基础（第4章）13按拓扑结构分类P96在计算机网络中把设备连接起来的布局方法叫网络的拓扑结构，也就是网络结点的位置和互连的几何布局。几种典型结构：星型结构总线结构环型结构树型结构掌握大学计算机基础（第4章）14优点：连接方便，易于检测和隔离故障,控制方便。eg.以太网双绞线网络缺点：依赖中心结点;成本高。星型拓扑结构中央接点集线器或交换机便于控制和管理，连接方便，容易检测和隔离故障大学计算机基础（第4章）15总线型拓扑结构优点：易于扩充，增加新的站点容易。使用电缆较少，且安装容易。使用的设备相对简单，可靠性高。缺点：发送信息时要竞用总线，传输信息易发生冲突。故障诊断、隔离困难。AB共用一条公用总线结构简单、可靠性高、方便布局、成本较低、节点增删容易大学计算机基础（第4章）16环型拓扑结构环型拓扑结构是由网络中若干中继器通过点到点的链路首尾相连型成一个闭合的环。优点：传输速率高(光纤)，距离远;令牌传递方式，无冲突。易实现分布式控制;缺点：结点故障引起整个网络瘫痪;诊断故障困难。令牌采用非集中控制方式，各节点之间关系对等。传输速率高、传输距离远、容易实现分布式控制大学计算机基础（第4章）17树型拓扑结构优点：易于扩展;故障隔离容易缺点：对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作，可靠性与星型结构相似。集线器集线器交换机大学计算机基础（第4章）18其他拓扑结构树型网型综合型大学计算机基础（第4章）194.1.4网络体系结构1.系统体系结构——系统功能分解（即层次结构）合理划分层次，确定各层次的功能及之间的接口。每层间有相应的通信协议，相邻层之间通过接口进行通信。2.网络体系结构——层和协议的集合网络的各个层和在各层上使用的全部协议统称为网络的体系结构。网络协议就是各类通信规程和约定的集合。大学计算机基础（第4章）20ISO/OSI参考模型网络层数据链路层物理层传输层应用层表示层会话层网络层数据链路层物理层传输层应用层表示层会话层A（Application）层协议物理传输介质主机A主机BP（Presentation）层协议S（Session）层协议T（Transport）层协议N（Network）层协议DL（DataLink）层协议PH（Physical）层协议资源子网通信子网开放系统互联参考模型每层完成的一定的功能，并遵守相应的协议掌握大学计算机基础（第4章）21ISO/OSI参考模型物理层：直接面对传输介质链路层：负责接点间线路无差错的传送网络层：在分组传送中进行路由选择、网际互连传输层：衔接上三层和下三层应用层：直接面向用户提供服务（Email、FPT等）表示层：数据格式的转换会话层：网络各节点间的信息交换等低三层高三层中间层大学计算机基础（第4章）224.1.5典型网络介绍1.Internet与Intranet（企业内部网——局域网）基于TCP/IP协议2.ATM（异步传输方式）与ISDN（综合业务数字网）ATM：高速交换（光纤传输）和多路复用技术B-ISDN：（电话线传输）采用ATM3.广播电视宽带综合数字网（双向交互式，机顶盒）4.三网（电信、IP网络、有线电视）合一及多网融合5.多媒体网络系统（基于ATM）大学计算机基础（第4章）234.2网络通信基本概念4.2.1信息、数据和信号4.2.2信道及其分类4.2.3通信系统的主要技术指标4.2.4数据通信中的主要技术问题4.2.5串行传输与并行传输4.2.6数据同步技术4.2.7数据交换技术大学计算机基础（第4章）244.2.1信息、数据和信号3.信号信号是对数据在传输过程中的电磁波表示形式，分为数字信号和模拟信号两种。模拟信号：一种连续变化的电信号，例如：电话线上传送的按照话音强弱幅度连续变化的电波信号。数字信号：一种离散变化的电信号，例如计算机产生的电信号就是“0”和“1”的电压脉冲序列串。掌握大学计算机基础（第4章）25模拟信号与数字信号大学计算机基础（第4章）264.2.2信道及其分类1.信道信号传输必由之路。由传输线路和传输设备组成。物理信道：用来传送信号或数据的物理通路。传输介质通信设备逻辑信道：结点内部的其他“连接”。有线信道：电缆线、双绞线、同轴电缆、光缆等有形传输介质无线信道：无线电、微波、激光和红外线等无形传输介质专用信道（专线）：连接用户之间设备的固定线路。公共交换信道：通过公共交换机转接，例如公共电话交换网。大学计算机基础（第4章）274.2.3通信系统的主要技术指标1.数据传输速率SS（比特率）：数字信号的传输速率，它是指在有效带宽上，单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数，即bit/s，或b/s、Kb/s、Mb/s。2.带宽物理信道的频带宽度，即信道允许的最高频率和最低频率之差，单位为赫兹（Hz）。掌握大学计算机基础（第4章）284.2.3通信系统的主要技术指标3.信道容量物理信道上能够传输数据的最大能力4.带宽和比特率都可以用来表征信道容量：在模拟信道中：原用带宽（Hz）在数字信道中：常用比特率S（b/s）5.误码率（出错率）数据在传输过程中被传错的概率掌握大学计算机基础（第4章）294.2.4数据通信过程中的主要技术问题数据传输类型数字信号模拟信号差错控制技术自动检测差错差错纠正数据通信方式并行/串行单工（单向，eg.电视收看）同步/异步半双工（双向，eg.无线对讲机）全双工（双向同时，eg.电话）数据交换技术线路交换（电路交换）存储转发交换技术报文交换分组（包）交换公用电话网公用电报网公用数据网大学计算机基础（第4章）304.2.5数据传输方式（串行/并行传输）并行传输串行传输一次传输若干个bit的数据，需要用相应的若干根传输线。串行传输速率只有并行传输的几分之一发送端接收端信道8信道7信道6信道5信道4信道3信道2信道1并／串转换发送端7654321887654321串／并转换接收端76543218大学计算机基础（第4章）314.2.7数据交换技术用户A用户B网络1网络2报文交换技术存储—转发方式实时性强、延时小、成本低线路利用率低电路交换技术网络2用户B网络1用户A转发存储交换机交换机交换机中继线大学计算机基础（第4章）324.2.7数据交换技术封装用户B路由器数据分组data包1收发信息data包2收发信息data包n收发信息用户A解除封装节点1节点2节点…节点n选择路径重新装配压缩节点所需的存储容量，缩短了网路时延，提高了传输效率，提高了传输的可靠性。分组交换技术大学计算机基础（第4章）334.3计算机网络的组成4.3.1网络主体设备4.3.2网络传输介质4.3.3网络互联设备4.3.4网络操作系统4.3.5网络传输协议大学计算机基础（第4章）344.3计算机网络的组成传输介质：通信线路资源子网（数据处理）主机（服务器）终端及其控制器（客户机）外设软件资源信息资源硬件资源通信子网（数据通信）通信设备网络协议路由器交换机计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。掌握大学计算机基础（第4章）354.3.1计算机的发展历程1.服务器（提供服务）为网络提供共享资源的基本设备，也称中心站。2.客户机（提出请求）是网络用户入网操作的节点，也称工作站。主体设备（主机）客户机服务器通信连接设备传输介质网络硬件系统文件服务器通信服务器数据库服务器大学计算机基础（第4章）364.3.2网络传输介质1.通常用带宽来描述传输介质的传输容量（bit/s或bps）2.传输介质的传输容量越大，带宽就越宽，传输速率也越高，通信能力就越强。有线介质同轴电缆无线介质传输介质双绞线光缆（光纤）微波卫星传送红外线大多传输数字信号，可以利用利用空间电磁波等实现无线传输可传输模拟信号和数字信号通信子网中沟通发送方和接收方的物理通路激光大学计算机基础（第4章）374.3.3网络连接设备网内连接设备为计算机之间提供数据传输功能连接网络上的各个结点（星型结构）网络适配器（网卡）集线器（HUB）网间连接设备（局－局、局－广、广－广）局域网之间进行数据转发（放大、延伸）局域网与局域网互连（存储转发）协议转换器，多个异种网之间的连接公用电话线与网络连接中继器网桥与路由器网关（信关）调制解调器（Moden）交换机连接网络上的各个结点（独享额定带宽）大学计算机基础（第4章）384.3.4网络操作系统NOS1.定义：具有网络功能的操作系统，除了具有计算机操作系统的通用功能，还有网络支持功能。2.特点：复杂性、并行性、安全性。3.功能提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务4.常见的网络操作系统：Novell网中的NetWare操作系统WindowsNT操作系统（Workstation/Server）大学计算机基础（第4章）394.3.5