网络的组建与运行策略课程

网络技术应用网络技术应用第一章第一章网络的组建与运行网络的组建与运行1.1 1.1 认识计算机网络认识计算机网络 学习目标：学习目标：l对各种生活中的计算机网络有一定的认识；l理解什么是计算机网络及其功能；l说出计算机网络的三种类型及相应的特点；l了解因特网的发展历史。生活中的计算机网络生活中的计算机网络l1各种商业应用的计算机网络系统l2证券交易系统l3中国教育科研网（CERNET）l4Novell网l5.电话网络l6.电视网络办公自动化 电子政府 电子邮件服务 可视会议 分布式数据库 电子商务 电子数据交换 电子商务 在线服务 远程教育 校园网 金融服务与管理 WWWWWW服务服务器器课件积件课件积件库库资服务器资服务器源源教育城域网教育城域网网络中心网络中心C4506C4506千兆千兆百兆百兆 综合楼综合楼综合综合楼信息点楼信息点3535个个 .Netscreen-25Netscreen-25办公楼办公楼办公楼信息点办公楼信息点229229个个 .公寓楼公寓楼DES-1008（两边用光纤收发器转百兆）教学楼信息点教学楼信息点122122个个 教学楼教学楼 .机房机房3 3信息点信息点6161个个 .机房机房4 4信息点信息点6161个个 .机房机房5 5信息点信息点6161个个 .机房机房6 6信息点信息点6161个个 .机房机房2 2信息点信息点6161个个 .机房机房1 1信息点信息点6161个个 .康杰中学网络拓扑图讨论：讨论：l结合日常生活、学习体验，谈谈你对计算机网络的看法。l1、计算机网络有哪些特点?l2、尝试概括一下计算机网络的应用与功能?计算机网络的基本概念计算机网络的基本概念q从计算机与通信技术相结合的观点出发，人们把计算机网络定义为“以计算机之间传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理并进一步达到资源共享的系统”。q从强调资源共享的观点出发，计算机网络是“把地理上分散的资源，以能够相互共享资源（硬件、软件和数据）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统之集合体”。q从物理结构上看，计算机网络又可定义为“在协议控制下，由若干计算机、终端设备、数据传输和通信控制处理机等组成的集合”。综合上述观点，我们把计算机网络定义为：凡是将分布在不同地理位置并具有独立功能的多台计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件（网络协议及网络操作系统等）支持下，以实现网络资源共享和数据传输为目的的系统，称为计算机网络。可以从以下三个方面理解计算机网络的概念:计算机网络是一个多机系统。计算机网络是一个互连系统 计算机网络是一个资源共享系统 计算机网络的组成 计算机网络在物理结构上，可分为网络硬件和网络软件组成，如下图所示：、数据库应用系统等）应用软件（如）、协议软件（如）、网络操作系统（如网络软件关）器、网桥、路由器、网网络互连设备（如中继同轴电缆、光纤）传输介质（如双绞线、节点处理机（交换机）网络适配器（网卡）网络工作站网络服务器计算机网络硬件计算机网络IESPXIPXIPTCPUnixLinuxServerWindows/2000计算机网络的产生计算机网络的产生起源于一个名叫ARPANET的广域网。1969年由美国国防部高级研究计划署创办。最初只连接了位于不同地区的四台计算机。计算机网络的功能计算机网络的功能 （1）资源共享 硬件共享软件共享数据共享 （2）数据通信 （3）分布式控制和分布处理 纵观计算机网络的形成与发展历史，大致可以分为四个阶段，如下图所示：终 端 网络通 信 网络OSI/RM网络因 特 网面向终端的计算机网络 面向通信的网络 面向应用的网络 网络广泛应用与进一步发展阶段 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展计算机网络的分类计算机网络的分类 按网络的覆盖区域分为:广域网（WAN）局域网（LAN）城域网（MAN）按信息交换方式分为:电路交换网报文交换网分组交换网按网络拓扑结构分为:总线网环型网星型网按通信介质可分为：双绞线网光纤卫星网微波网等按传输信号或传输方式可分为：基带网宽带网按通信传播方式可分为：点对点传播方式网广播方式网按网络的使用范围又可分为：专用网公用网 按网络的覆盖区域网络可分为按网络的覆盖区域网络可分为l1局域网（LAN）l通常是私有的，用于连接一个办公室、一栋建筑物或者一个校园的网路。l2城域网（MAN）l处在局域网和广域网之间，是一种由许多局域网连接而成的大型局域网。l3广域网（WAN）l通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。局域网局域网通过网卡、网线把多通过网卡、网线把多台计算机连接起来就台计算机连接起来就构成了一个局域网。构成了一个局域网。组成局域网的计算机组成局域网的计算机一般距离较近一般距离较近一个局域网中有一台一个局域网中有一台称为服务器的计算机，称为服务器的计算机，供其它计算机共享供其它计算机共享城域网城域网一种界于局域网与广一种界于局域网与广域网之间，覆盖一个域网之间，覆盖一个城市的地理范围，用城市的地理范围，用来将同一区域内的多来将同一区域内的多个局域网互连起来的个局域网互连起来的中等范围的计算机网。中等范围的计算机网。广域网广域网一种用来实现不同地一种用来实现不同地区的局域网或城域网区的局域网或城域网的互连，可提供不同的互连，可提供不同地区、城市和国家之地区、城市和国家之间的计算机通信的远间的计算机通信的远程计算机网。程计算机网。卫星 天线 天线 局域网 电话 传真 局域网 电话 传真 因特网简介因特网简介l因特网的英文名称Internet l使用TCP/IP协议l（Transport Control Protocol/Internet Protocol）l发展阶段：l20世纪70年代初期 ARPANET l20世纪80年代 NSFNET l1987年以后，引进一些商业网络（如UUNET等）因特网的示意图1.2 1.2 不同的连接策略不同的连接策略一、根据需求选择网络一、根据需求选择网络l1、对等网-简单、低廉的个人互连计算机的方法。所有计算机都处于平等的地位，一台计算机既可以向其他计算机提供相应的文件和打印共享服务，又可以作为客户机去访问其他计算机提供的共享资源。l2、服务器-客户机网络-可以提供组建大型网络的能力，能向用户提供更大量的资源和网络服务。由服务器和客户端组成。二、网络传输介质二、网络传输介质l1.1.双绞线双绞线l非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线l屏蔽双绞线屏蔽双绞线l2.2.同轴电缆同轴电缆l50、75和和 93同轴电缆同轴电缆l3.3.光导纤维（又称光缆）光导纤维（又称光缆）1 1、传输介质的特性、传输介质的特性l物理特性：传输介质物理结构的描述；物理特性：传输介质物理结构的描述；l传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及传输特性：传输介质允许传送数字或模拟信号，以及调制技术、传输容量、传输的频率范围；调制技术、传输容量、传输的频率范围；l连通特性：允许点连通特性：允许点-点或多点连接；点或多点连接；l地理范围：传输介质最大传输距离；地理范围：传输介质最大传输距离；l抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据抗干扰性：传输介质防止噪声与电磁干扰对传输数据影响的能力；影响的能力；l相对价格：器件、安装与维护费用。相对价格：器件、安装与维护费用。（1 1）双绞线的主要特性）双绞线的主要特性l屏蔽双绞线屏蔽双绞线 STPSTP和非屏蔽双绞线和非屏蔽双绞线UTPUTP 铜线绝缘层外屏蔽层外部保护层（a）屏蔽双绞线（a）屏蔽双绞线铜线绝缘层外部保护层（b）非屏蔽双绞线（b）非屏蔽双绞线双绞线结构示意图双绞线结构示意图l同轴电缆结构示意图同轴电缆结构示意图内导体绝缘层外屏蔽层外部保护层（2 2）同轴电缆的主要特性）同轴电缆的主要特性同轴电缆结构示意图同轴电缆结构示意图（3 3）光纤的主要特性）光纤的主要特性光电转换LED发送端输入输入PIN接收端输出输出光纤光纤光信号光电转换光纤包层外部保护层(a)(a)保护层包层光纤(b)(b)包层保护层光导纤维结构与原理示意图光导纤维结构与原理示意图光纤传送模式：MMF、SMF光纤的直径减小到一个光波波长多束光线以不同的反射角传播多束光线以不同的反射角传播单束光线沿直线传播单束光线沿直线传播（4 4）无线通信与卫星通信）无线通信与卫星通信l1.1.无线通信无线通信l2.2.微波通信微波通信l3.3.蜂窝无线通信蜂窝无线通信l4.4.卫星通信卫星通信l5.5.蓝牙技术蓝牙技术（Bluetooth）地面微波接力地面微波接力l频率：频率：100MHz10GHz100MHz10GHzl两个地面站之间传送两个地面站之间传送l可视范围可视范围l距离：距离：50-100 km50-100 kml速率低，几百速率低，几百kb/skb/s地球同步卫星地球同步卫星l与地面站相对固定位置l使用3个卫星覆盖全球l传输距离远l传输延迟时间长蓝牙技术蓝牙技术l蓝牙(Bluetooth)技术是一种短距的无线通讯技术，工作在2.4 GHz ISM频段，其面向移动设备间的小范围连接，通过统一的短距离无线链路，在各种数字设备间实现灵活、安全、低成本、小功耗的话音以及数据通信。主要技术特点如下：l蓝牙的指定范围是10 m，在加入额外的功率放大器后，可以将距离扩展到100 m。辅助的基带硬件可以支持4个或者更多的语音信道。l蓝牙技术提供低价、大容量的语音和数据网络，最高数据传输速率为723.2kbit/s。l蓝牙技术使用快速跳频(1 600跳/s)避免干扰，在干扰下，使用短数据帧来尽可能增大容量。常用传输媒体的比较常用传输媒体的比较三、网络连接设备的选择三、网络连接设备的选择l网卡主要包括了以下几个部分的部件：发送和接收部件、载波检测部件、发送和接收控制部件、曼彻斯特编码译码器、LAN管理部件、微处理器等。l按照网卡传输速度的不同，可以分为：10Mbps、100Mbps、10100Mbps自适应、千兆位以太网卡。集线器集线器l集线器Hub，工作在物理层（最底层），没有相匹配的软件系统，是纯硬件设备。集线器主要用来连接计算机等网络终端。l集线器为共享式带宽，连接在集线器上的任何一个设备发送数据时，其他所有设备必须等待，此设备享有全部带宽，通讯完毕，再由其他设备使用带宽。正因此，集线器连接了一个冲突域的网络，所有设备相互交替使用。交换机交换机l交换机Switch，工作在数据链路层（第二层），稍微高端一点的交换机都有一个操作系统来支持。和集线器一样主要用于连接计算机等网络终端设备。l交换机允许连接在交换机上的设备并行通讯，设备间通讯不会再发生冲突，因此交换机打破了冲突域，交换机每个接口是一个冲突域，不会与其他接口发生通讯冲突。路由器路由器l路由路由器Router，工作在网络层（第三层），所有的路由器都有自己的操作系统来维持，并且需要人员调试，否则不能工作。路由器没有那么多接口，主要用来进行网络与网络的连接。简单的说路由器把数据从一个网络发送到另一个网络，这个过程就叫路由。路由器不仅能像交换机一样隔离冲突域，而且还有更强的网络隔离能力、流量控制能力，从而有效的控制拥塞，提高整个网络的性能。四、计算机网络的拓扑构型四、计算机网络的拓扑构型l计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构l计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;l计算机网络拓扑主要是指计算机网络拓扑主要是指通信子网通信子网的拓扑构型。的拓扑构型。l计算机网络拓扑分类计算机网络拓扑分类l在采用点在采用点-点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对结点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对结点。点。l点点-点线路的通信子网基本拓扑构型有：点线路的通信子网基本拓扑构型有：l星型星型l环型环型l树型树型l网状型网状型1.1.总线型拓扑结构总线型拓扑结构总线拓扑结构图总线拓扑结构图2.2.星型拓扑结构星型拓扑结构星型拓扑结构图星型拓扑结构图3.3.环型拓扑结构环型拓扑结构环型拓扑结构图环型拓扑结构图