计算机网络课件

重点难点重点难点 计算机网络的含义计算机网络的组成与结构计算机网络的分类重点难点计算机网络的含义1第一讲第一讲 计算机网络概论计算机网络概论1.1计算机网络的形成与发展1.2计算机网络的含义1.3计算机网络的组成与结构1.4计算机网络的分类1.5计算机网络的应用1.6计算机网络的应用带来的社会问题第一讲计算机网络概论1.1计算机网络的形成与发展21.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展通信与计算机的结合通信与计算机的结合1946年第一台数字电子计算机刚问世的几年里，计算机和通信并没有什么联系。1954年人们开始使用一种叫做收发器(transceiver)的终端，将穿孔卡片上的数据从电话线发送到远地地计算机，后来用户可在远地的电传打字机上键入自己的程序，而计算机算出来的结果又可从计算机传送到远地的电传打字机上打印出来，这样计算机与通信的结合就这样开始了。1.1计算机网络的形成与发展通信与计算机的结合3网络网络始于50s，近20年发展迅速。发展的动力：资源共享的需求大型项目的合作人与人之间的沟通 从体系结构来观察，网络的发展可分为从体系结构来观察，网络的发展可分为四四 个时代：个时代：联机终端系统以通信子网为中心采用标准化的层次体系结构高速的综合业务网络单机单机大、中、小型机庞大，昂贵缺点资源无法共享计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展网络单机计算机网络的形成与发展4一一.以以主机主机为中心的联机终端网络系统为中心的联机终端网络系统20世纪60s以前特征共享主机资源单台主机计算、通信多台终端用户交互本地、远程连接结构计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展一.以主机为中心的联机终端网络系统20世纪60s以前5例子例子美国的飞机订票系统SABRE-11HOST2000Terminal通信线路（电话线路）此结构的网络至今仍在使用缺点缺点主机负荷重，数据处理通信线路利用率低改进改进多点通信，近距终端集中器，近/远距前端处理机通信任务分离计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展例子计算机网络的形成与发展6计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展二二.主机主机网络主机主机网络20世纪60s20世纪70s特征单主机终端网络的互联，形成多主机为中心的网络网络结构从“主机终端”转变为“主机主机”结构HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路计算机网络的形成与发展二.主机主机网络20世纪607主机主机网络的演变主机主机网络的演变演变阶段演变阶段1通信任务从主机中分离CCP-通信控制处理机专门处理主机之间的通信任务CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT主机主机网络的演变演变阶段1CCPCCPHOSTHOST8两层网络概念的出现两层网络概念的出现由CCP组成的传输网络通信子网通信子网，为资源子网提供信息传输服务两层网络概念的出现9主机的集合资源子网资源子网，提供各种网络资源，建立在通信子网基础上（可多系统并存）CCCHHHTTTTTTT资源子网资源子网通信子网通信子网TT主机的集合资源子网，提供各种网络资源，建立在通信子网基础10演变阶段演变阶段2通信子网规模扩大，私有社会公用公用数据通信网PSTNX.25优点降低用户系统建设成本通信线路利用率高兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT演变阶段2公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOS11例子例子因特网的前身ARPANET美国军方建立的实验性网络最初4个节点70s的60多个节点地域跨越美洲、欧洲具有现代网络的许多特征，例如分组交换分层次的网络协议第二代计算机网络的不足之处第二代计算机网络的不足之处网络普及程度低标准不统一网络体系结构的研究不成熟例子12三三.体系结构标准化网络体系结构标准化网络计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展 20世纪世纪70s-至今至今不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力体系结构的标准化的原动力各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础等方面的研究日趋成熟是其基础标准化过程的两个阶段标准化过程的两个阶段厂商标准：厂商标准：IBM-SNA,DEC-DNA缺点：适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？标准制定问题标准化任务只能由不偏向于任何厂商的非盈利中立组织来制定例外“事实上的标准”，如TCP/IP三.体系结构标准化网络计算机网络的形成与发展20世纪7013国际标准：国际标准：ISO-OSI/RMOpenSystemInterconnection/RecommendedModel（开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型）OSI参考模型是一种概念上的网络模型其标准保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性规定了网络体系结构的框架只说明了做什麼（WHATTODO）而未规定怎样做（HOWTODO）现在的计算机网络均是在OSI/RM的框架下运作的PC导致了局域网的出现导致了局域网的出现局域网的标准：IEEE802IEEE802也符合OSI/RM标准开始就建立在标准化的基础上国际标准：ISO-OSI/RMPC导致了局域网的出现141.2 计算机网络的含义计算机网络的含义计算机网络的定义以相互共享资源方式连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合利用各种通信手段，把地理分散的计算机互联起来，互相通信且共享资源的系统归纳：自主计算机的互连集合自主计算机的互连集合自主：不是主从关系主控从属主机终端（终端网络）互连：以任何通信方式铜线、光纤红外、激光、微波、卫星如果一台计算机可以强制地启动，停止或控制另一台计算机，这些计算机就不是自主的。一台主控机和多台从属机的系统不能成为网络。同样，一台带有远程打印机和终端的大型机也不是网络。1.2计算机网络的含义计算机网络的定义如果一台计算机可以15类似系统终端分时系统多机系统分布式系统计算机网络与终端分时系统计算机网络与终端分时系统从设备在系统中的地位进行比较类似系统计算机网络与终端分时系统16分时系统主机以分时方式为终端服务终端完全依赖于主机主机与终端是支配与被支配的关系，数据处理用户交互资源高度集中，由许多用户共享终端之间无联系计算机网络每台计算机地位平等，互相共享每台计算机都能独立工作资源分布分时系统17计算机网络与多机系统计算机网络与多机系统从耦合度和用途方面进行比较多机系统设备之间耦合度紧设备分布近传输速度极快主要用途为科学计算计算机网络网络设备之间耦合度松设备分布相对较远传输速度快主要用途为资源共享计算机网络与多机系统18计算机网络与分布式系统计算机网络与分布式系统从协调性和用途两方面进行比较分布式系统在分布式OS统一调度下，各计算机协调工作，共同完成一项任务。如并行计算用户面对的是一台逻辑上的计算机，组成分布式系统的各计算机怎样协同工作，对用户透明用途主要是科学计算和数据处理计算机网络非协调性的各计算机对用户非透明，用户必须指定资源的位置用途主要是资源共享在分布式系统中，多台自主计算机的存在对用户是透明的，或者说不可见的，不可觉察的，用户可以输入一条命令运行某个程序，分布式系统便会运行它，操作系统会选择合适的处理器，寻找所有的输入文件，然后传送给该处理器，并把结果放到合适的地方。换言之，分布式系统的用户觉察不到多个处理器的存在，用户所面对的是一个虚拟的单处理器，为处理器分配任务，为磁盘分配文件，把文件从存储的地方传送到需要的地方，以及其他所有的系统的功能都必须自动完成的。而在网络中，用户必须明确地指定在哪一台机器上登录，明确地远程递交任务，明确地指定文件传输地源地址和目的地，并且要管理整个网络，在分布式系统中，不需要指定，系统自己完成。这么看来分布式系统是建立在网络上软件系统，它具有高度地整体性和透明性。因此网络和分布式系统地区别更多地取决于软件（尤其是操作系统），而不是硬件。但是二者之间也有许多共同之处，如都需要文件地传送，区别在于是谁发起传送，用户还是系统。计算机网络与分布式系统在分布式系统中，多台自主计算机的存在191.3 计算机网络的组成与结构计算机网络的组成与结构网络硬件（三部分）网络硬件（三部分）端节点：计算机等转接节点：交换机集中器路由器通信处理机等通信链路：电缆光缆无线（卫星、微波、红外）网络软件网络软件网络协议（软件）一系列规则和约定的规范性描述，它控制了网络中的设备之间如何进行信息交换网络操作系统网络中软硬件设备的控制程序网络管理及网络应用软件对网络资源进行管理维护的软件1.3计算机网络的组成与结构网络硬件（三部分）201.4 计算机网络的分类计算机网络的分类n按距离按距离局域网局域网(LAN,Local Area Network)范围：小，20KM传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低（10-11）拓扑结构：总线，环城域网城域网(MAN,Metropolitan Area Network)范围：中等，100KM传输技术：宽带/基带拓扑结构：总线广域网广域网(WAN,Wide Area Network)范围：大，100KM传输技术：宽带，延迟大，出错率高拓扑结构：不规则，点到点1.4计算机网络的分类按距离21n按拓扑结构按拓扑结构(图)星形星形有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接中心节点可以是智能设备，也可以是非智能设备树形树形一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成可看成是多个星形的组合总线总线所有节点挂接到一条总线上广播发送需要有介质访问控制规程以防止冲突BusBCCABCAStarA按拓扑结构(图)BusBCCABCAStarA22环形环形所有节点连接成一个闭合的环结点之间为点到点连接不规则不规则点到点部分连接多用于广域网全连接全连接点到点全连接随节点数的增长，建造成本急剧增长，所以只适用于节点数很少的广域网中RingADCBT环形RingADCBT23n按介质访问控制方式按介质访问控制方式以太网（Ethernet）令牌网（TokenRing）n按按NOS或协议或协议(非正式)Novell网络WindowsNT网络TCP/IP网络n按各站点地位按各站点地位对等(PeertoPeer)网基于服务器的网络按介质访问控制方式按各站点地位241.5 计算机网络的应用计算机网络的应用文件和打印服务通信服务邮件服务Internet服务管理服务网络提供的功能通常都称为服务，我们日常感触最多是mail服务，文件服务等等。1.5计算机网络的应用文件和打印服务网络提25文件和打印服务文件和打印服务文件服务是指使用文件服务器提供数据文件、应用（文字处理程序或电子表格）和磁盘空间共享的功能在一个中心位置存放共享的数据比把文件拷贝到磁盘上，然后通过磁盘传送文件更容易和快捷，而且更容易实现数据备份，而不需依靠单个用户分别做备份，而且减少购买文件的拷贝数，减少维护。共享打印机等网络设备，也可以节约资金。文件和打印服务文件服务是指使用文件服26通信服务通信服务借助于网络通信服务，远程用户可以连接到网络（通过电话线和modem）也称为“访问”服务，安全重要性突出商业公司和其他组织通常使用通信服务为远离局域网的员工提供局域网访问能力，（当建立广域网连接办公室太昂贵时）。除此之外，这些组织和商业公司还可以使用通信服务来使其他组织的员工（比如软件或硬件提供商）帮助分析和解决问题。通信服务借助于网络通信服务，远程用户可以连接到网络（通过电27邮件服务邮件服务最常见的网络服务邮件服务可以保证网络上的用户间电子邮件的保存和传送用户借助于电子邮件可以实现组织内外的快捷方便的通信可连接到Internet，也可以隔离在组织内功能的不断扩展邮件服务最常见的网络服务28 Internet服务服务服务包括广泛的网络功能：WWW、FTP、DNS、ISP和安全（Firewall）等等使得人们冲破了LAN的束缚，促进了信息的交流Internet服务服务包括广泛的网络功能：WWW、FT29管理服务管理服务集中管理网络可能包括以下方面：流量的监测和控制负载平衡硬件诊断和失效报警资产管理许可证跟踪安全审计地址管理数据备份和数据恢复当网络规模小时，问题比较容易解决，比方说地址冲突，也许两台冲突的机器离得很近，地址很容易就修改过来。然而，随着网络变得越来越庞大和复杂，网络会变得很难管理。为了跟踪大型网络运行情况，就必须使用特殊的网络服务，网络服务可集中来管理网络管理服务集中管理网络当网络规模小时，问题比301.6 计算机网络的应用带来的社会问题计算机网络的应用带来的社会问题信息泄漏信息泄漏完整性破坏完整性破坏拒绝服务拒绝服务非法使用非法使用窃听窃听 业务流分析业务流分析 电磁电磁/射频截获射频截获 人员疏漏人员疏漏 媒体清理媒体清理假冒假冒 旁路控制旁路控制授权侵犯授权侵犯物理侵犯物理侵犯渗入渗入 特洛伊木马特洛伊木马陷门陷门 业务欺骗业务欺骗植入植入窃取窃取截获截获/修改修改否认否认信息泄漏信息泄漏 完整性破坏完整性破坏窃取窃取 重放重放资源耗尽资源耗尽 完整性破坏完整性破坏4目前，网络安全已不再是军方和政府要目前，网络安全已不再是军方和政府要害部门的一种特殊需求。害部门的一种特殊需求。4实际上，所有的网络应用环境包括银行实际上，所有的网络应用环境包括银行、电子交易、政府（无密级的）、公共电信电子交易、政府（无密级的）、公共电信载体和互联载体和互联/专用网络都有网络安全的需求。专用网络都有网络安全的需求。网络社会的网络社会的 道道德德与与法律法律问题问题1.6计算机网络的应用带来的社会问题信息泄漏完整性破坏拒绝31本讲复习小结本讲复习小结计算机网络的形成与发展计算机网络的含义计算机网络的组成与结构计算机网络的分类计算机网络的应用计算机网络的应用带来的社会问题本讲复习小结32思考与练习题思考与练习题 1.1.什么是计算机网络？计算机网络的要素。什么是计算机网络？计算机网络的要素。2.2.试述计算机网络发展阶段和重大技术？试述计算机网络发展阶段和重大技术？3.3.从系统的功能的角度考察，计算机网络从系统的功能的角度考察，计算机网络由哪两个子网组成？他们各自的功能是什么？由哪两个子网组成？他们各自的功能是什么？思考与练习题33