第一章计算机网络概述-课件

计算机网络技术基础计算机网络技术基础计算机网络是把不同地理位置并分别具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，利用功能完善的网络软件来实现数据通信和资源共享的系统计算机网络的发展1946年，美国宾夕法尼亚大学研制成功第一台计算机。20世纪60年代末期,美国国防部高级研究计划署开始向军队投资进行多种技术联网的研究，1969年12月Internet的前身-美国的ARPA网投入运行，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。1969，美国国防部远景研究规划局为军事实验用而建立的网络，名为ARPANET，初期只有四台主机，其设计目标是当网络中的一部分因战争原因遭到破 坏时，其余部分仍能正常运行。1980年前后，ARPAnet上的所有计算机开始了TCP/IP协议的转换工作，并以ARPAnet为主干网建立了初期的Internet。1984年，美国国家科学基金会NSF规划建立了13个国家超级计算中心及国家教育科技网。随后替代了ARPANET的骨干地位。1988年Internet开始对外开放。我国INTERNET的发展19871994年是第一阶段。这一阶段是Internet在中国的起步阶段，国内的科技工作者开始接触Internet资源。1990年10月，中国正式向国际互联网信息中心(InterNIC)登记注册了最高域名“CN，从而开通了使用自己域名的Internet电子邮件。国内一些大学和研究所相继开通了Internet电子邮件连接。我国第一封电子邮件：北京计算机应用技术研究所研究员钱天白先生于1987年9月14日发出的“Across the Great Wall we can reach every corner in the world”实现了和德国卡尔斯鲁厄大学的连接1994年初到2019年是第二阶段。这一阶段是教育科研网的发展阶段。我国通过TCP/IP连接实现了因特网的全部功能。中科院及北京大学、清华大学的校园网组成的NCFC网，以高速光缆和路由器实现了与Internet主干网的连接，并于1994年4月正式开通了与国际因特网的64?kb/s专线连接，设立了中国最高域名(CN)服务器。2019年至今称为第三阶段。这一阶段是商业应用阶段。此时中国的网络技术已经广泛融入了因特网的大家庭。计算机网络的功能和应用计算机最主要的功能：数据通信计算机最基本的功能：资源共享资源共享分为：1.硬件资源共享2.软件资源共享3.数据资源共享计算机网络的应用1.信息的获取与发布。信息的获取与发布。2.2.电子邮件电子邮件3.3.网上交际网上交际4.4.电子商务电子商务5.5.网络电话网络电话6.6.网上事务处理网上事务处理7.7.远程教育远程教育8.8.短信服务短信服务网络发展的趋势物联网的兴起物联网的兴起物联网物联网”是指通过装置在物体上的各种是指通过装置在物体上的各种信息传感设备信息传感设备，如如RFID装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等等，描器等等，赋予物体智能赋予物体智能，并通过接口与互联网相连，并通过接口与互联网相连而形成一个物品与物品相连的巨大的分布式协同网络。而形成一个物品与物品相连的巨大的分布式协同网络。总的一句话：总的一句话：让万物都有感知。让万物都有感知。基于传感网的典型案例Nike+IPod套件套件2019年年5月，耐克和苹果公司合作推出创新的月，耐克和苹果公司合作推出创新的Nike IPod系列产品，将运动与音乐完美结合起来。其中，包括一系列产品，将运动与音乐完美结合起来。其中，包括一个内置于鞋中的传感器和一个与个内置于鞋中的传感器和一个与IPod连接的接收器。通连接的接收器。通过过Nike IPod运动组件，就可以将运动组件，就可以将Nike运动鞋与运动鞋与IPod nano连接，连接，IPod就可以存储并显示运动的时间、距离、就可以存储并显示运动的时间、距离、热量消耗值和步幅等数据。跑步后将热量消耗值和步幅等数据。跑步后将IPOD与电脑相连开与电脑相连开始同步，就可以完美地同步你的跑步和健身数据。该产始同步，就可以完美地同步你的跑步和健身数据。该产品甚至还有自己的社交网络：它可以自动发布状态消息品甚至还有自己的社交网络：它可以自动发布状态消息。基于传感网的典型案例Adidas miCoach PACER这是一套跑步装备，包括心律检测器和一个传感器（跟这是一套跑步装备，包括心律检测器和一个传感器（跟鞋配套），该装置可以用语音提示跑步者在跑步过程中鞋配套），该装置可以用语音提示跑步者在跑步过程中保持目标心率。此外还有一个提供健身计划、设定目标、保持目标心率。此外还有一个提供健身计划、设定目标、跟踪进度的支持网站。跟踪进度的支持网站。基于基于传感网的典型案例感网的典型案例农业监测管理农业监测管理温室环境信息采集和控制温室环境信息采集和控制自动灌溉系统自动灌溉系统环境信息和动植物信息监测环境信息和动植物信息监测土壤水分监测计算机网络的分类计算机网络的分类n按地域范按地域范围分分类局域网局域网(Local Area Network(Local Area Network，LAN)LAN)范围：小，20km传输技术：基带，10Mb/s1000Mb/s，延迟低，出错率低（10-11）城域网城域网(Metropolitan Area Network(Metropolitan Area Network，MAN)MAN)范围：中等，100km传输技术：宽带/基带广域网广域网(Wide Area Network(Wide Area Network，WAN)WAN)范围：大，100km传输技术：宽带，延迟大，出错率高按拓扑结构分类按拓扑结构分类拓扑学是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点成与其大小、形状无关的点,将连接实体的线路抽象将连接实体的线路抽象成线成线,进而研究点、线、面之间的关系进而研究点、线、面之间的关系,即拓扑结构即拓扑结构(Topology Structure)(Topology Structure)。在计算机网络中，抛开网络中的具体设备，把服在计算机网络中，抛开网络中的具体设备，把服务器、工作站等网络单元抽象为务器、工作站等网络单元抽象为“点点”，把网络中的，把网络中的电缆、双绞线等传输介质抽象为电缆、双绞线等传输介质抽象为“线线”优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。缺点：故障诊断和隔离比较困难。1 1 1 1、总线型拓扑结构、总线型拓扑结构、总线型拓扑结构、总线型拓扑结构 总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线,所有的站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。打印机磁盘工作站工作站工作站工作站终接器终接器服务器 2 2 2 2、星型拓扑结构、星型拓扑结构、星型拓扑结构、星型拓扑结构 星型拓扑结构是符合令牌协议的高速局域网络。它是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容 易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：成本较高，资源利用率低；网络性能过于依赖中心节点。工作站工作站工作站工作站服务器集线器 3 3 3 3、树型拓扑结构、树型拓扑结构、树型拓扑结构、树型拓扑结构 树型结构是星型结构的扩展，它由根结点和分支结点所构成，如图1-8所示。优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。缺点：对根的依赖性大。工作站工作站打印机服务器集线器集线器集线器集线器 环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用户相连。优点：简化路径选择控制，传输延 迟固定,实时性强,可靠性高。缺点：节点过多时,影响传输效率。环某处断开会导致整个系统 的失效，节点的加入和撤出 过程复杂。工作站工作站工作站服务器工作站工作站 4、环型拓扑结构环型拓扑结构 环型拓扑结构将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路,数据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。传输介质定义：定义：是指传输信号经过的物理通信。是指传输信号经过的物理通信。分类：分类：常用的介质，有线传输介质，如双绞线，同轴常用的介质，有线传输介质，如双绞线，同轴电缆，光纤电缆，光纤 无线传输介质，如微波，卫星通信无线传输介质，如微波，卫星通信注意：注意：传输介质的性能对网络的通信，速度，距离，传输介质的性能对网络的通信，速度，距离，价格以及网络中的节点数和可靠性都有很大影响价格以及网络中的节点数和可靠性都有很大影响20传输介质传输介质同轴电缆（同轴电缆（coaxial linecoaxial line、coaxial-cablecoaxial-cable）：）：在在2 0 2 0 世纪世纪8 0 8 0 年代，它是年代，它是EthernetEthernet网络的基础，曾经是多年流行的传输介质。然而，随着时间的推移，网络的基础，曾经是多年流行的传输介质。然而，随着时间的推移，大部分现代局域网中，双绞线电缆逐渐取代了同轴电缆。大部分现代局域网中，双绞线电缆逐渐取代了同轴电缆。同轴电缆包括：有绝缘体包围的一根中央铜线、一个网状金属屏蔽层以同轴电缆包括：有绝缘体包围的一根中央铜线、一个网状金属屏蔽层以及一个塑料封套及一个塑料封套。21双绞线：双绞线（双绞线（TP，Twisted Pair）电缆类似于电话线，由绝缘的彩色铜线）电缆类似于电话线，由绝缘的彩色铜线对组成，每根铜线的直径为对组成，每根铜线的直径为0.4毫米毫米 0.8毫米，两根铜线互相缠绕在一起。毫米，两根铜线互相缠绕在一起。双绞线对中的一根电线传输信号信息，另一根被接地并吸收干扰。双绞线对中的一根电线传输信号信息，另一根被接地并吸收干扰。主要特点：结构简单，易于安主要特点：结构简单，易于安装；信号随距离衰减较大，传装；信号随距离衰减较大，传输距离受限；主要适用于室内输距离受限；主要适用于室内网络终端或工作站的连接，构网络终端或工作站的连接，构成星型网络结构，局域网内，成星型网络结构，局域网内，传输距离小于等于传输距离小于等于100M100M双绞线分类 双绞线分为非屏蔽双绞线（双绞线分为非屏蔽双绞线（Unshielded Twisted Pair,UTPUnshielded Twisted Pair,UTP）和屏蔽双绞线）和屏蔽双绞线（Shielded Twisted Pair,STPShielded Twisted Pair,STP）。）。UTPUTP由八根铜线组成，其中八根线由绝缘体分开，每两根线通过相互绞合成螺旋状而由八根铜线组成，其中八根线由绝缘体分开，每两根线通过相互绞合成螺旋状而形成一对。形成一对。抗拉线 UTP UTP的优缺点：传输信号时信号衰减较严重，易受电磁干扰和噪声的影响，容易的优缺点：传输信号时信号衰减较严重，易受电磁干扰和噪声的影响，容易被窃听；成本低、易弯曲、易安装、适于结构化布线。被窃听；成本低、易弯曲、易安装、适于结构化布线。屏蔽双屏蔽双绞线：在双：在双绞线电缆增加屏蔽增加屏蔽层就是就是为了提高了提高电缆的物理性能的物理性能和和电器性能，减少器性能，减少电缆信号在信号在传输中的中的电磁干磁干扰STPSTP的的优缺点：抗缺点：抗电磁磁干干扰能力能力强、传输质量量高；价格高、接地要求高；价格高、接地要求高、安装复高、安装复杂23双绞线连接器 RJ-45连接器，水晶头，水晶头作为而网络布线的重要部件，其品质对网络传输速率也有很大的影响。24光纤（光导纤维）光纤（光导纤维）光纤是一种细而柔软的通信介质，其纤芯是由石英芯拉成的细丝制成的，纤芯光纤是一种细而柔软的通信介质，其纤芯是由石英芯拉成的细丝制成的，纤芯的外面由一层折射率较低的反光材料作为包层。的外面由一层折射率较低的反光材料作为包层。光纤的工作原理光纤的工作原理高折射率(纤芯)低折射率(包层)光线在纤芯中传输的方式是不断地全反射常见的网络的设备 网卡（Network Interface Card，NIC）,也叫“网络适配器”,是计算机网络中最基本的部件之一。发送数据送数据 将电脑的数据封装为帧，并通过网线(对无线网络来说就是电磁波)将数据发送到网络上去。接受数据接受数据 接收网络上其它设备传过来的帧，并将帧重新组合成数据，发送到所在的电脑中。常见的网络设备MODEM的工作原理 Modem是 Modulator(调制器)和 Demodulator(解调器)的简称。MODEMMODEM的作用是使的作用是使计算机之算机之间可以通可以通过普通普通电话线进行行连接并接并传输数据。数据。安装交换机 交交换机，英文名称机，英文名称为Switch，它是一种基，它是一种基于于MAC地址地址(网卡的网卡的硬件地址硬件地址)识别，能，能够在通信系在通信系统中完成中完成信息交信息交换功能的功能的设备。宽带路由器宽带路由器是近几年来新兴的一宽带路由器是近几年来新兴的一种网络产品，它伴随着宽带的普种网络产品，它伴随着宽带的普及应运而生。宽带路由器在一个及应运而生。宽带路由器在一个紧凑的箱子中集成了路由器、防紧凑的箱子中集成了路由器、防火墙、带宽控制和管理等功能，火墙、带宽控制和管理等功能，具备快速转发能力，宽带路由器具备快速转发能力，宽带路由器灵活的网络管理和丰富的网络状灵活的网络管理和丰富的网络状态等特点。态等特点。多数宽带路由器采用高度集成设多数宽带路由器采用高度集成设计，集成计，集成10/100Mbps宽带以太宽带以太网网WAN接口、并内置多口接口、并内置多口10/100Mbps自适应交换机，方自适应交换机，方便多台机器连接内部网络与便多台机器连接内部网络与Internet，可以广泛应用于家庭、，可以广泛应用于家庭、学校、办公室、网吧、小区接入、学校、办公室、网吧、小区接入、政府、企业等场合。政府、企业等场合。35谢谢！谢谢！