计算机网络基础课件

第一章 计算机网络基础第一章第一章 计算机网络基础计算机网络基础本章知识要点本章知识要点计算机网络概述计算机网络概述计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构计算机网络体系结构计算机网络体系结构数据通信基础知识数据通信基础知识计算机网络新技术计算机网络新技术1.1 计算机网络概述计算机网络概述1 1计算机网络的定义计算机网络的定义计算机网络是将分布在不同地理位置上的具有计算机网络是将分布在不同地理位置上的具有独立功能的计算机通过通信设备和传输介质相独立功能的计算机通过通信设备和传输介质相互连接，并遵守共同的协议，实现相互通信、互连接，并遵守共同的协议，实现相互通信、资源共享和协同工作。资源共享和协同工作。计算机网络的功能主要表现：资源共享、网络计算机网络的功能主要表现：资源共享、网络通信、提高可靠性、负载平衡与分布式处理、通信、提高可靠性、负载平衡与分布式处理、集中控制等方面。集中控制等方面。2.2.计算机网络的分类计算机网络的分类u按照网络规模大小和通信距离远近划分为广域网、城域按照网络规模大小和通信距离远近划分为广域网、城域网和局域网。网和局域网。（1 1）局域网）局域网(Local Area Network(Local Area Network，LAN)LAN)（2 2）广域网）广域网(Wide Area Network(Wide Area Network，WAN)WAN)（3 3）城域网）城域网(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network，MAN)MAN)u按照网络中计算机所处的地位划分可以分为对等网络、按照网络中计算机所处的地位划分可以分为对等网络、基于服务器的网络。基于服务器的网络。（1 1）对等网络）对等网络 （2 2）基于客户机）基于客户机/服务器模式网络服务器模式网络 1.1 计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络是由网络硬件计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统构成系统和网络软件系统构成的。从拓扑结构上讲计算的。从拓扑结构上讲计算机网络是由一些网络节点机网络是由一些网络节点和连接这些节点的通信链和连接这些节点的通信链路构成的；从逻辑功能上路构成的；从逻辑功能上讲，计算机网络由资源子讲，计算机网络由资源子网和通信子网两个子网组网和通信子网两个子网组成，如图所示成，如图所示1.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构1 1计算机网络的基本组成计算机网络的基本组成1.2 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构2 2计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构是指网络结点和通信线路组计算机网络的拓扑结构是指网络结点和通信线路组成的几何排列，也称网络物理结构图型。成的几何排列，也称网络物理结构图型。计算计算机网机网络拓络拓扑结扑结构构总线型总线型星星 状状环环 状状树树 状状网网 状状1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1 1OSI/RMOSI/RM开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型 为了实现不同制造商的计算机产品之间进行相互通信，为了实现不同制造商的计算机产品之间进行相互通信，20世纪世纪70年代后期，国际标准化组织年代后期，国际标准化组织ISO和国际电报电话咨询和国际电报电话咨询委员会委员会CCITT共同制定了开放系统互联参考模型共同制定了开放系统互联参考模型OSI/RM（Open System Interconnection/Reference Model），），也就是七层网络通信模型，通常称为也就是七层网络通信模型，通常称为OSI七层模型，它的颁七层模型，它的颁布促使所有的计算机网络走向标准化，从而具备了开放和互布促使所有的计算机网络走向标准化，从而具备了开放和互联的条件，即只要遵循联的条件，即只要遵循OSI标准，一个系统就可以与位于世标准，一个系统就可以与位于世界上任何地方、遵循同样标准的其他系统进行通信。界上任何地方、遵循同样标准的其他系统进行通信。1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构划分层次的原则划分层次的原则（1 1）网路中各结点都有相同的层次；）网路中各结点都有相同的层次；（2 2）不同结点的同等层具有相同的功能；）不同结点的同等层具有相同的功能；（3 3）同一结点内相邻层之间通过接口通信；）同一结点内相邻层之间通过接口通信；（4 4）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；）每一层使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；（5 5）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。）不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构OSIOSI七层模型七层模型（1 1）物理层）物理层 （2 2）数据链路层）数据链路层 （3 3）网络层）网络层 （4 4）传输层）传输层（5 5）会话层）会话层 （6 6）表示层）表示层 （7 7）应用层）应用层1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层结点结点A A应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层结点结点B B应用层协议应用层协议表示层协议表示层协议会话层协议会话层协议传输层协议传输层协议网络层协议网络层协议数据链路层协议数据链路层协议物理层协议物理层协议传输介质传输介质1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构2 2TCP/IPTCP/IP网络协议网络协议 网络间的互联需要网络用户共同遵守一个协议，这个网络间的互联需要网络用户共同遵守一个协议，这个协议是网络协议。作为协议是网络协议。作为Internet 使用的协议，使用的协议，TCP/IP协议是目前被广泛使用的网络协议。协议是目前被广泛使用的网络协议。TCP、IP协议都不是协议都不是OSI标准，但它们是目前最流行标准，但它们是目前最流行的商业化协议，并被公认为当前的工业标准。的商业化协议，并被公认为当前的工业标准。1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构TCP/IPTCP/IP协议的特点协议的特点 开放的协议标准，独立于特定的计算机硬件和操作系开放的协议标准，独立于特定的计算机硬件和操作系统；统；统一分配网络地址，使整个统一分配网络地址，使整个TCP/IP设备在网络中具有设备在网络中具有唯一的唯一的IP地址；地址；同时适用于局域网、广域网和互联网中；同时适用于局域网、广域网和互联网中；可以为用户提供多种可靠的网络服务。可以为用户提供多种可靠的网络服务。1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构TCP/IPTCP/IP参考模型由上到下分为四个层次：参考模型由上到下分为四个层次：应用层应用层 传输层传输层 互联网层互联网层 网络接口层网络接口层 1.3 计算机网络体系结构计算机网络体系结构TCP/IPTCP/IP参考模型与参考模型与OSIOSI参考模型的层次对应关系如图所示参考模型的层次对应关系如图所示TCP/IPTCP/IP参考模型参考模型应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层传输层传输层网络层网络层网络访问层网络访问层OSIOSI参考模型参考模型1.4 数据通信基础知识数据通信基础知识1 1数据通信的基本概念数据通信的基本概念在数据通信的基础知识中所涉及的基本概念：在数据通信的基础知识中所涉及的基本概念：信息：消息所包含的内容，载体是数字、文字、语音、图形、图信息：消息所包含的内容，载体是数字、文字、语音、图形、图像等。计算机及其外部设备产生和交换的信息都是以二进制的代像等。计算机及其外部设备产生和交换的信息都是以二进制的代码来表示的字母、数字或控制符号。码来表示的字母、数字或控制符号。数据：传输的二进制代码。数据与信息的区别在于，数据涉及事数据：传输的二进制代码。数据与信息的区别在于，数据涉及事物的表示形式，而信息涉及数据的内容和解释。物的表示形式，而信息涉及数据的内容和解释。信号：是数据在传输过程中电信号的表示形式，包括模拟信号和信号：是数据在传输过程中电信号的表示形式，包括模拟信号和数字信号。数字信号。1.4 数据通信基础知识数据通信基础知识1 1数据通信的基本概念数据通信的基本概念在数据通信的基础知识中所涉及的基本概念：在数据通信的基础知识中所涉及的基本概念：信道：通信中传输信息的通道，它由相应的发送信息与接收（或信道：通信中传输信息的通道，它由相应的发送信息与接收（或转发）信息的设备以及与之相连接的传输介质组成。转发）信息的设备以及与之相连接的传输介质组成。信道容量：单位时间内信道上所能传输的最大比特数，单位信道容量：单位时间内信道上所能传输的最大比特数，单位bpsbps。码元：或称码位，是对计算机网络传送的二进制数字中的每一位码元：或称码位，是对计算机网络传送的二进制数字中的每一位的通称。的通称。码字：由若干个码元序列表示的数据单元代码称为码字。码字：由若干个码元序列表示的数据单元代码称为码字。1.4 数据通信基础知识数据通信基础知识2 2数据通信系统主要技术指标数据通信系统主要技术指标数据传输速率：指单位时间内所传送的二进制代码的有效位数据传输速率：指单位时间内所传送的二进制代码的有效位(bit)数，也数，也称比特率，单位是比特每秒（称比特率，单位是比特每秒（bps）。常用的数据传输速率单位有：）。常用的数据传输速率单位有：Kbps、Mbps、Gbps与与Tbps，其中：，其中：1Kbps=103 bps，1Mbps=106 bps，1Gbps=109 bps，1Tbps=1012 bps数据传输速率计算公式：数据传输速率计算公式：S=log 2N/TS=log 2N/T（bpsbps）其中：其中：T表示单位脉冲宽度，单位为秒；表示单位脉冲宽度，单位为秒；N表示一个脉冲所能表示的有表示一个脉冲所能表示的有效值状态，在二进制中，一个脉冲效值状态，在二进制中，一个脉冲“有有”和和“无无”表示表示0和和1两种状态。两种状态。对于多相调制来说，对于多相调制来说，N表示相的数目。通常，对于二进制编码传输，表示相的数目。通常，对于二进制编码传输，N=2；对于八进制编码传输，；对于八进制编码传输，N=8，对于十六进制编码传输，对于十六进制编码传输，N=16。如果为二进制编码传输，如果为二进制编码传输，N=2，S=1/T。1.4 数据通信基础知识数据通信基础知识2 2数据通信系统主要技术指标数据通信系统主要技术指标信号传输速率：是指单位时间内通过信道传输的码元个数，也称码元信号传输速率：是指单位时间内通过信道传输的码元个数，也称码元速率、调制速率或波特率，单位是波特（速率、调制速率或波特率，单位是波特（Baud）。信号传输速率的计）。信号传输速率的计算公式是算公式是B=1/T（Baud），其中），其中T为信号码元的宽度，单位为秒。波为信号码元的宽度，单位为秒。波特率与比特率的关系为：特率与比特率的关系为：S=Blog2N (bps)S=Blog2N (bps)或或B=S/log2N (Baud)B=S/log2N (Baud)信道容量：指一个信道的最大数据传输速率，与数据传输速率的区别信道容量：指一个信道的最大数据传输速率，与数据传输速率的区别是信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的最是信道容量表示信道的最大数据传输速率，是信道传输数据能力的最大值，数据传输速率是实际的数据传输速率。信道容量的单位是位大值，数据传输速率是实际的数据传输速率。信道容量的单位是位/秒秒（bit/s或或bps）。）。误码率：指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量数据通信系统在误码率：指二进制数据位传输时出错的概率，是衡量数据通信系统在正常工作时的传输可靠性的指标。一般计算机网络通信系统要求误码正常工作时的传输可靠性的指标。一般计算机网络通信系统要求误码率低于率低于10-6。1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术1 1xDSLxDSL技术技术 数字用户线路（数字用户线路（Digital Subscriber LineDigital Subscriber Line，DSLDSL）是以普）是以普通电话线为传输介质的传输技术组合，它包括通电话线为传输介质的传输技术组合，它包括ADSLADSL、HDSLHDSL、SDSLSDSL、VDSLVDSL和和RADSLRADSL等，一般称之为等，一般称之为xDSLxDSL，其主要区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以其主要区别就是体现在信号传输速度和距离的不同以及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。及上行速率和下行速率对称性的不同这两个方面。1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术2 2三网融合三网融合三网指的是电信网、计算机网和有线电视网。三网融合是一种广义的、三网指的是电信网、计算机网和有线电视网。三网融合是一种广义的、社会化的说法，在现阶段并不意味着电信网、计算机网和有线电视网社会化的说法，在现阶段并不意味着电信网、计算机网和有线电视网三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。其表现为技三大网络的物理合一，而主要是指高层业务应用的融合。其表现为技术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层术上趋向一致，网络层上可以实现互联互通，形成无缝覆盖，业务层上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的上互相渗透和交叉，应用层上趋向使用统一的IPIP协议，在经营上互相协议，在经营上互相竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的竞争、互相合作，朝着向人类提供多样化、多媒体化、个性化服务的同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三同一目标逐渐交汇在一起，行业管制和政策方面也逐渐趋向统一。三大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体大网络通过技术改造，能够提供包括语音、数据、图像等综合多媒体的通信业务，这就是所谓的三网融合。的通信业务，这就是所谓的三网融合。1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术3 33G3G 3G3G（3rd Generation3rd Generation），中文含义就是指第三代数字通信。），中文含义就是指第三代数字通信。第一代模拟制式手机（第一代模拟制式手机（1G1G）只能进行语音通话；第二代）只能进行语音通话；第二代GSMGSM、TDMATDMA等数字制式手机（等数字制式手机（2G2G）增加了接收数据的功）增加了接收数据的功能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别能，如接受电子邮件或网页；第三代与前两代的主要区别是在传输声音和数据速度上的提升，它能够在全球范围内是在传输声音和数据速度上的提升，它能够在全球范围内更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种更好地实现无缝漫游，并处理图像、音乐、视频流等多种媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多媒体形式，提供包括网页浏览、电话会议、电子商务等多种信息服务。种信息服务。1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术TD-SCDMATD-SCDMA的主要技术特点的主要技术特点 综合的寻址（多址）方式综合的寻址（多址）方式 灵活的上下行时隙配置灵活的上下行时隙配置 克服远近效应克服远近效应 智能天线（智能天线（Smart AntennaSmart Antenna）动态信道分配动态信道分配1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术3G3G的核心应用的核心应用 宽带上网宽带上网 视频通话视频通话 手机电视手机电视 手机购物手机购物 手机网游手机网游1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术4 4、网格、网格网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源（包括计算资源、存网格是利用互联网把地理上广泛分布的各种资源（包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等）储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等）连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样，为用户提供一体化信连成一个逻辑整体，就像一台超级计算机一样，为用户提供一体化信息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚息和应用服务（计算、存储、访问等），虚拟组织最终实现在这个虚拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源拟环境下进行资源共享和协同工作，彻底消除资源“孤岛孤岛”，最充分，最充分地实现信息共享。网格区别于传统的分布式系统，具有以下特点：地实现信息共享。网格区别于传统的分布式系统，具有以下特点：u资源共享，消除资源孤岛资源共享，消除资源孤岛u协同工作协同工作u通用开放标准通用开放标准u动态功能，高度可扩展性动态功能，高度可扩展性1.5 计算机网络新技术计算机网络新技术5 5、IPv6IPv6IPv6IPv6是是Internet Protocol Version 6Internet Protocol Version 6的缩写，其中的缩写，其中Internet ProtocolInternet Protocol译为译为“互联互联网协议网协议”。目前。目前IPIP协议的版本号是协议的版本号是4 4（简称为（简称为IPv4IPv4），），IPv6IPv6正处在不断发正处在不断发展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的展和完善的过程中，它在不久的将来将取代目前被广泛使用的IPv4IPv4。与。与IPv4IPv4相比，相比，IPv6IPv6具有以下几个优势：具有以下几个优势：uIPv6具有更大的地址空间。具有更大的地址空间。uIPv6使用更小的路由表。使用更小的路由表。uIPv6增加了增强的组播（增加了增强的组播（Multicast）支持以及对流的支持（）支持以及对流的支持（Flow Control）。）。uIPv6加入了对自动配置（加入了对自动配置（Auto Configuration）的支持。）的支持。uIPv6具有更高的安全性。具有更高的安全性。