第1章计算机网络基础知识课件

第1章 计算机网络基础知识 内容提要1.1 计算机网络概述1.2 计算机网络的产生与发展 1.4 计算机网络的基本组成/计算机网络的四大要素 1.5 计算机网络的拓扑结构 1.6 计算机网络的分类 1.7 习题1、计算机网络的应用(1)信息浏览；(2)资源搜索：各种软件资源、天气预报、邮编电话、列车航班、电视预报、在线翻译、电子地图、专业学术期刊库等等；(3)收发邮件；(4)资源下载；1.1 计算机网络概述(5)网络交流：即时通讯类、网络电话类、网络会议类、论坛类、网络博客为类等等；(6)网络娱乐：游戏类、音乐类、电影类、电视类、网络图书类、网上证券类等等；(7)电子商务。2、计算机网络人才的结构 3、计算机网络(Computer Network)的定义 利用计算机技术和通信技术，通过通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机、终端及其附(f)属(sh)设备互相连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件，实现资源共享的计算机系统的集合。技术：计算机技术和通信技术 硬件：计算机等、通信线路/通信介质和通信设备 软件：网络软件和协议 功能：资源共享和通信，并且资源共享是主要功能 1.2 计算机网络的产生与发展 1.2.1 第一代计算机网络第一代计算机网络1、名称：计算机-终端的网络/面向终端的计算机网络/联机系统2、出现时期：20世纪50年代初期3、组成：一个主机(Host)系统(一台或多台计算机)和多个终端(Terminal)图1-1 第一代计算机网络结构示意图 4、特点主机系统中的计算机有处理功能，而终端没有处理功能，只具有I/O功能。因此，并不是真正意义上的计算机网络；只能在主机和终端之间进行通信。5、典型应用：1953年，美国空军建立的半自动地面防空系统SAGE网，这是计算机网络的雏(ch)形(xng)。6、分类(1)单机系统：一个主机系统与一个或多个终端连接，并且在每个终端和主机系统之间都有一条专用的通信线路。特点：主机负担太重，既要进行数据处理，又要进行通信控制；通信线路的利用率较低。(2)多机系统：一个主机系统与一个或多个终端连接，并且使用了集中器和前端机(FEP：Front End Processor)。特点：集中器用来连接多个终端，从而让多个终端可以共用同一条通信线路与主机系统通信，提高了通信线路的利用率。前端机放在主机系统的前端，用来承担主机系统的通信控制功能，从而减轻了主机系统的负担。图1-2 具有通信功能的单机与多机系统 1.2.2 第二代计算机网络第二代计算机网络1、名称：计算机-计算机的网络/计算机通信网络/以共享资源为目的的网络2、出现时期：20世纪60年代中期3、组成：多个主机，多个终端，多个CCP(Communication Control Processor通信控制处理机)。资源子网：由主计算机系统/主机(Host)、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。其功能是全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网：由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组成。其功能是完成网络数据传输、转发等通信处理任务。4、特点：实现了计算机和计算机之间的互联及通信，真正实现了计算机网络5、典型应用：美国国防部高级研究计划局开发的ARPANET，这是Internet的雏(ch)形(xng)。图1-3 第二代计算机网络结构示意图 1.2.3 第三代计算机网络第三代计算机网络1、名称：现代计算机网络2、出现时期：20世纪70年代初期3、组成：主机、服务器和路由器等网络互联设备4、特点没有处理功能的终端逐渐消失；实现了局域网和局域网互联，局域网和广域网互联，广域网和广域网之间的互联。图1-4 现代计算机网络结构示意图 1.4 计算机网络的基本组成/计算机网络的四大要素 1计算机系统-重要组成部分(1)组成：各类计算机、终端及其所属设备。(2)主要作用：负责数据信息的收集、处理、存储、传播和提供共享资源。2通信线路和通信设备(1)通信线路：是指传输介质及其介质连接部件。如光缆、同轴电缆、双绞线、无线电等。(2)通信设备：是指网络连接设备和网络互连设备。如网卡、集线器(Hub)、中继器(Repeater)、交换机(Switch)、网桥(Bridge)、路由器(Router)和调制解调器(Modem)。(3)主要作用：负责控制数据的发出、传送、接收或转发，包括信号转换、路径选择、编码与解码、差错校验和通信控制管理等。3网络协议(1)协议的定义：是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则，它是通信双方关于通信如何进行所达成的共(gng)识(sh)。(2)主要作用：规定了用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输中的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制，同时还规定了分层原则、层次间的关系、执行信息传递过程的方向、分解与重组等约定。协议有多种，但是网络上的通信双方必须遵守相同的协议才能正确交流信息；协议的实现是：硬件、软件、硬件和软件配合。4网络软件(1)定义：是一种在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。(2)分类网络系统软件：用来控制和管理网络运行、提供网络通信、分配和管理共享资源的网络软件。包括NOS、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。网络应用软件：是指为某一个应用目的而开发的网络软件。NOS是计算机网络软件的核心程序，是网络系统软件的基础；网络协议是网络软件中最重要、最核心的部分，任何网络软件都要通过协议才能发生作用。1.5 计算机网络的拓扑结构 一、网络拓扑结构的定义1、定义：网络拓扑结构是计算机网络结点和通信链路所组成的几何形状。2、网络拓扑结构中的图示：通信线路；：通信设备；：计算机系统。二、常用的网络拓扑结构1总线型结构采用一条单根的通信线路(总线)作为公共的传输通道，所有的结点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。图1-6 总线型拓扑结构 采用广播传输技术；典型代表：粗、细同轴电缆以太网。2环型结构各个网络结点通过环接口连在一条首尾相接的闭合环形通信线路中，并且通过令牌控制数据的传输。有两种类型：(1)单环结构：如令牌环(Token Ring)(2)双环结构：光纤分布式数据接口(FDDI：Fiber Distribute Data Interface)。AB图1-7 环型拓扑结构 环形结构中，信息在环上是单向传输的；双环结构中，信息的传输方向是相反的。3星型结构 每个结点都由一条点到点链路与中心结点相连，信息的传输是通过中心结点的存储转发技术实现的，并且只能通过中心结点与其他结点通信。图1-8 星形拓扑结构 现在的绝大部分局域网采用星型结构，采用双绞线作为通信线路，采用集线器或交换机作为通信设备。4树型结构是从总结型结构和星型结构演变而形成的，或者由多条总线连接而成，或者各结点按一定的层次连接起来，形状像一棵倒置的树。图1-9 树型拓扑结构 也叫扩展的总路线型结构或扩展的星型结构；树型结构一般用在单位或小区的主干网中，采用光纤作为通信线路。5网状结构 网状结构是指将各网络结点与通信线路互联成不规则的形状，每个结点至少与其他两个结点相连，或者说每个结点至少有两条链路与其他结点相连。图1-10 网状拓扑结构 图1-11 CERNET主干网拓扑结构适合于大型网络的互联；Internet的主干网采用网状结构。6混合型结构混合型结构是由以上几种拓扑结构中的其中几种混合而成的。如环星型、总线型和星型的混合结构等。1.6 计算机网络的分类 1.6.1 按网络覆盖的地理范围分类按网络覆盖的地理范围分类1局域网（Local Area Network，LAN）局域网是将较小地理区域内(0.1KM20KM)的计算机或数据终端设备连接在一起组成的通信网络。2广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是在一个相对广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的通信网。3城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网是一种大型的LAN，其覆盖范围介于局域网和广域网之间(几千米至几万米)，即它可以覆盖一个城市的范围。1.6.2 按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类1、总线型网络2、环型网络3、星型网络4、树型网络5、网状型网络6、混合型网络1.6.3 按物理结构和传输技术分类按物理结构和传输技术分类1广播式网络在广播式网络中仅使用一条通信信道，该信道由网络中的所有结点共享。如总线型以太网。2点到点网络点到点网络由一对对机器之间的多条链路连接构成，在每对机器之间都有一条专用的通信信道。如交换机所组成的局域网。信息高速公路：1993年2月，美国政府制定了“国家信息基础设施”(NII：National Information Infrastructure)规划，即建立一个主要通过光纤将声音、图像、数据等以统一的数字化形式进行传输的信息网络，并将其形容为“信息高速公路”。1.7 习题 P14 1、6、8、9。