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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,1,章,计算机网络概述,Li_zhihui,第,1,章 计算机网络概述,教学目标,通过了解计算机网络及其起源和演变过程，了解局域网、广域网、城域网及互联网之间的不同，了解用于网络通信的基本介质等，使学生对今天的,Internet,由来有一个基本的认识。,教学内容,1.1,计算机网络定义、功能,1.2,计算机网络发展过程,1.3,计算机网络分类,1.4,计算机网络通信介质,1.1,计算机网络定义、功能,计算机网络定义：是指,利用通信设备和通信介质把地理位置不同、具有独立功能的多个计算机系统互连起来，按照一定通信协议进行数据通信，以实现资源共享和信息交换为目的的系统。,通信线路,其他外设,打印机,客户机,资源服务器,网络协议,计算机网络功能,主要可归纳以下四点：,1,、资源共享,2,、数据通信,3,、信息管理,4,、分布式处理,5,、提高计算机系统的可靠性,1.2.1,计算机网络发展过程,追溯计算机网络的发展历史，它的演变可概括地分成四个阶段：,(1),面向终端的网络,以单个计算机主机为中心的远程联机系统。,(2),面向内部通信的网络,多个计算机主机，通过线路互联的计算机网络。,(3),异种机互连的网络,推出国际标准化的计算机网络体系结构,OSI,。,(4),网络互联与信息高速公路,第一阶段 面向终端的网络,20,世纪,50,年代，计算机技术和通信技术相结合，为计算机网络的产生奠定了基础,50,年代，特征,共享主机资源,单台主机与本地多终端的接入,提供高性能的计算、通信服务,存在问题,1,、主机负荷较重,既要承担通信又要处理数据,2,、通信线路利用率低,3,、可靠性差,中心计算机,远程高速线路,近程低速线路,第一阶段 主要演变过程,引入了前置处理机,FEP,或通信控制器,CCU,；,出现终端控制器,TC,或集中器（复用器）等设备。,提供远程多终端的接入服务,modem,第二阶段 面向内部通信的网络,60,年代，多个主机出现，要求主机之间通讯,这个阶段网络特征,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”,网络产品是相对独立的，未有统一标准。,？,？,？,第二阶段 演变过程,CCP,主机,CCP,主机,T,T,T,T,CCP,主机,T,T,通信线路,通信子网扩大：出现,IMP-,接口信息处理机,出现,CCP-,通信控制处理机,两层网络概念的建立,通信子网和资源子网,主机,主机,IMP,IMP,IMP,IMP,资源子网,通信子网,主机,主机,ARPANET,网出现,通信子网和资源子网,通信子网：由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备连接构成。负责网络通信，完成网络数据传输、转发等信息处理任务；,资源子网：由众多主机系统、终端，以及各种外围设备等组成。负责网络数据的产生和处理，并向网络用户提供网络资源和网络服务等功能。,ARPANET,网的出现,60,年代末，美国国防部高级研究计划署研发,ARPANET,，其主要特点：,资源共享、分散控制，分组交换；,采用专门的通信控制处理机,作为,Internet,的早期骨干网，,ARPAnet,的试验奠定了,Internet,存在和发展的基础。,ARPAnet,在技术上的另一个重大贡献就是,TCP/IP,协议簇的开发和利用。,第三阶段 异种机互连的网络,70,年代末、,80,年代初，各部门间网络希望相互能通信，但传输标准不统一。,推进了网络体系结构的标准化：,各计算机制造厂商网络结构标准化；,国际网络体系结构标准化。,77,年，提出由国际标准化组织,ISO,来约定或定义一个“统一的传输协议”。,83,年，,ISO,推出“,开放系统互联参考模型,”,OSI-RM,。,国际标准：,OSI/RM,International Organization for Standardization),国际标准化组织,Open System Interconnection/ Recommended Model,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间的兼容性和互操作性,规定了网络体系结构的框架：共七层,1986,年,美国国家科学基金会（,NSF,）的,NSFNET,建成，基于,OSI,模型，采用标准的,TCP/IP,协议，成为,Internet,的主干网。,第四阶段 信息高速公路,所谓“信息高速公路”，就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。,从,20,世纪,90,年开始，计算机网络开始进入其发展的第四代时期。,其主要标志：,多媒体计算机及宽带综合业务数字网的应用；,出现高速以太网、快速分组交换技术、帧中继、,ATM,等,网络传输介质光纤化及光纤分布式数据接口,FDDI,1.2.2 Internet,起源,1962,年，美国国防部在军事上为了对抗前苏联，提出设计一种分散的指挥系统构想。,1969,年，为了对上述构想进行验证，美国国防部高级研究计划署资助建立了一个名为,ARPANET,的实验网络。,1972,年，,ARPANET,接入的主机数多达,40,个。,1983,年，,ARPAnet,分裂为两部分，,ARPAnet,和纯军事用的,MILNET,。,ARPANET,给予,Internet,的重大贡献之一就是,TCP/IP,协议的可行性应用,，为,Internet,第一次快速发展打下了坚实的基础。,Internet,起源,80,年代初，美国国家科学基金会投入大量资金介入国家骨干网络的建设，建立了,NSFNET,网。,80,年代中期，美国国家科学基金会（,NSF,）鼓励并希望各大学、研究所的计算机与其四台巨型计算机联接。,1986,年,NSFNET,建成后正式营运，实现了与其他已有的和新建的网络的互联和通信，成为今天,Internet,的基础。,1990,年,6,月，,NSFNET,全面取代,ARPANET,成为,Internet,的主干网。,可以这样说，,NSFNET,的出现，给予,Internet,的最大贡献就是,向全社会开放,，它准许各大学或私人科研机构网络的接入，促使,Internet,迅速地商业化并有了第二次的飞跃发展。,Internet,初期示意图,国家宇航科学网,美国著名的通讯公司网,能源科学网,国家科学基金会网,国家宇航科学网,两联邦,Internet,交换机,FIX-E,FIX-W,两商用交换机,GIX,CIX,1.2.3,我国,Internet,的发展过程,大致分五个阶段：,第一阶段：中国,Internet,研究试验阶段,第二阶段：中国,Internet,教育科研应用阶段,第三阶段：中国,Internet,商业应用阶段,第四阶段：我国,Internet,快速发展阶段,第五阶段：我国,Internet,的信息高速公路,中国互联网的,10,大主干网,中国公用计算机互连网,CHINANET,中国科学技术计算机网,CSTNET,国家公用经济信息通信网,GBNET,中国教育和科研计算机网络,CERNET,中国联合通信网,(UNINET),中国网通公用互联网,(CNCNET),中国长城互联网,(GWNET),中国移动通讯网,(CMNET),中国对外经济贸易网（,CIENET,）,中国铁通互联网（,CRNET,）,中国卫星集团互联网,(CSNET),http:/,http:/,1.3,计算机网络分类,按覆盖的地理范围分：局域网（,LAN,）、广域网（,WAN,）、城域网（,MAN,）和互联网（,Internet,）等；,按网络的拓扑结构分：总线网、环型网、星型网、树型网和网状型网等；,按媒体访问技术分：以太网（,Ethernet,）和令牌网（,TokenRing,）等；,按通讯方式分：广播式网和点对点网；,按传输介质分：有线网和无线网；,按不同操作系统分：,Unix,网、,Novell,网、,IBM LAN,网、,DECnet,网、,AppleTalk,网、,Microsoft LAN,网等；,按用途分：公用网、专用网和内部网,1.3.1,局域网,局域网（,Local Area Network,，,LAN,），就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。,局域网就是将单独的计算机（或终端）以及接入设备，利用通信介质相互连接起来，遵循一定的通信协议，进行信息交换，实现资源共享。,局域网特点：,1,）具有较高的传输带宽，数据传输率高，目前一般在,100Mbps,或以上；,2,）数据传输可靠，误码率低；,3,）,LAN,网络结构简单，可有总线型、环型、星型或树型（即多个星型的组合）等结构类型，见图,1-5,所示，易于实现，一般使用广播链路；,4,）通常由单一机构所拥有和使用，不受公共网络所属机构的约束，容易进行设备更新和使用最新技术。,1.3.2,广域网,广域网（,Wide Area Network,，,WAN,），其覆盖的地域范围比局域网要大很多，可达,100,公里以上，是一个地区、一个国家、甚至全世界。,广域网特点：,1,）,WAN,由节点交换机以及连接这些交换机的链路组成；,2,）节点交换机具有分组存储转发的功能，节点之间都是点到点的通信链路；,3,）为了提高网络通信的可靠性，通常一个节点与多个节点相连。相邻节点之间可直接通信，而不相邻节点间通信需要通过中间若干节点转发，见图,1-6,；,4,）,WAN,常常采用信道复用技术（有关信道复用技术请参见第,2,章,2.2.4,的介绍），以提高传输线路的利用率。,1.3.3,城域网,城域网（,Metropolitan Area Network,，,MAN,），这种网络的连接距离在,10100,公里，其规模介于,LAN,和,WAN,之间。在地理范围上可以说，,MAN,是,LAN,网络的延伸；在技术上，,MAN,通常使用与,LAN,相似的技术，但又属于公共性质的网络。,城域网与局域网、广域网的区别：,1,）局域网或广域网通常是为了一个单位或系统服务，而城域网则是为整个城市而不是为某个特定的部门服务。,2,）建设局域网或广域网包括资源子网和通信子网两个方面。而城域网的建设主要集中在通信子网上，其中有两个方面构成：一是城市骨干网，它与全国的骨干网相连；二是城市接入网，它把本市所有的联网用户与城市骨干网相连。,1.3.4,互联网,将局域网以及单台主机通过广域网互联并按照一定的通讯协议通信，所组成的国际计算机网络就是一互联网。,互联网特点：,1,）在互联网中，不同网络之间的互联是通过路由器实现的；,2,）互联网是由多个网络构成，与广域网有所不同；广域网是指单个的网络，是使用节点交换机连接各主机而不是用路由器连接各网络。,1.4,计算机网络通信介质,通信介质是网络通信双方传送数据的物理通道，是通信中实际传输信息的载体。,常用的通信介质可分有线和无线两大类：,有线通信介质有：同轴电缆、双绞线、光缆等；,无线通信介质有：微波、卫星等。,1.4.1,同轴电缆,同轴电缆的构成由,4,部分组成。,同轴电缆分：细缆和粗缆两种。,细缆有,10BASE-2,细缆，即,10Mbps,的基带传输，最大传输距离,200,米（实际应用要求限制在,185,米），一般用于小型以太网络总线型结构的布线。,直径约为,1.27,厘米，阻抗是,75,。由于直径相对粗点，因而弹性较差，不适合在室内狭窄的环境布线；。,绝缘层,保护层,外导体,内导体,1.4.2,双绞线,构成：由,8,根彼此绝缘的铜导线组成，每一对按一定规则相互绞合，组成,4,对。双绞线种类：分屏蔽和非屏蔽两大类。,非屏蔽双绞线有,1,、,2,、,3,、,4,、,5,五类、超,5,类以及最新的,6,类若干种。,两根,1,对,共有,4,对,非屏蔽双绞线,屏蔽双绞线,五类双绞线：只使用其中,4,根通信，基带传输可达,100Mbps,，最大传输距离为,100,米。,超五类双绞线：具有衰减小，串扰少以及更小的时延误差等特；使用所有,8,根线通信，主要用于,1000Base-T,局域网中，也可用于,100Base-T,的局域网，最大传输距离能达,130,米或更长。,六类双绞线：能提供,2,倍于超五类的带宽，其传输性能远远高于超五类的标准，最适于传输速率高于,1Gbps,网络的应用，也可用于,1000Base-T,。,1.4.3,光缆,光缆由多根石英玻璃或塑胶纤维制成的光纤构成，光纤外围封装几层保护结构。,光缆具有很多独特的优点：,1,）传输频带宽，通信容量大；,2,）误码率极低，传输损耗小，无中继传输距离长；,3,）不受雷电和电磁干扰，本身也无相互串扰和辐射；,4,）重量轻，还具有安全性和隐秘性。,单芯光缆,玻璃封套,塑料外套,玻璃内芯,多芯光缆,玻璃内芯,塑料外套,玻璃封套,外壳,光纤的传输模态,多模光纤：,容许有多条不同入射角的光信号以不同的反射角在一根光纤中传播。纤芯直径大，一般用于近距离的传输。,单模光纤：,纤芯直径小到光的波长数量级，以至光纤几乎没有空间提供光信号进行来回反射，光信号只能沿中心轴直线进行传播。纤芯直径很小，一般用于远距离传输。,多模光纤,单模光纤,1.4.4,无线,目前，最常用的无线网络传输有：微波通信、卫星通信等。,1,、微波通信,使用波长在,0.1,毫米至,1,米之间的电磁波,-,即微波进行的通信。,微波通信只能直线传播。,一般都采用抛物面天线，其聚焦作用可大大提高传送距离。,2,、卫星通信,卫星通信，指地面上的无线电通信站，其站之间利用卫星作为中继而进行的通信，卫星通信系统由卫星和地面站两部分组成。,地面,覆盖乡村,覆盖海域,卫星,地面站,应急情况,
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