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计算机网络基础教程,山东科技职业培训学校,计算机网络概述,山东科技职业培训学校,1,本章内容,对人类社会历史产生了重要影响和推动作用的四大信息媒体是什么？计算机网络正在逐渐发挥出越来越重要的作用,人类社会信息传播的传统四大媒体,生活中常见的网络,电信网络有线电视网路计算机网络,看看大家都在做什么,信息化社会对网络的依赖,今天我们每个人的生活都离不开网络银行：自助存款、取款、转账、异地存取、跨行交易证券：股票、基金交通运输：公路、铁路、航空等购票电话：固话、移动通信医疗卫生：医保刷卡、网上挂号教育：网络电子教室、网络报考、远程教育、网校餐饮旅游：刷卡系统、会员卡使用休闲娱乐：KTV点歌系统、在线影视、在线歌曲、网络游戏工作：邮件、QQ购物：淘宝、易趣、京东、当当、卓越,信息化社会对网络的依赖,今天我们每个人的生活都离不开网络电子商务-支付宝的网上交易数额达到4亿元/天。通过阿里巴巴、雅虎、淘宝和支付宝完成的网络电邮-网易08年时注册用户近2亿人，日访问量达3.41次即时通信-QQ在全球拥有超过4亿注册用户，并于2010年3月5日实现1亿人同时在线的记录网络搜素-Google每天需要提供2亿次以上的查询服务休闲娱乐-盛大网络08年的注册用户超过1亿7000万人，所有游戏的最高同时在线人数超过110万人政府十二金工程-金盾、金税、金财、金卡、金保、金审,中国网民人数增长情况统计,中国互联网普及情况,部分国家互联网普及率比较,06-09年中国IPv4资源变化,06-09年中国网站规模变化,06-09中国国际出口带宽变化,网络应用使用率排名,商务交易类应用用户对比,搜索引擎,搜索引擎应用统计,电子邮件服务供应商,电子邮件应用统计,电子邮件的使用率稳步提升，使用率达到近70%，根据中国互联网信息中心的研究，电子邮件的使用率与网民的学历密切相关。学历越高，电子邮件的使用率越高目前电子邮件为美国的第一大互联网应用，使用率达到92%，韩国网民的使用率为80.8%，均比中国的电子邮件使用率高出许多。中国与其他互联网发达国家的互联网发展特点不同，中国较高的即时通信使用率，对电子邮件的使用有一定的冲击,计算机网络的形成与发展,计算机网络的形成与发展,1、远程联机阶段为了共享主机资源和信息采集以及综合处理，用一台计算机与多台用户终端相连，用户通过终端命令以交互方式使用计算机，人们把它称为远程联机系统。,终端,Modem,Modem,CCP或FEP,Modem,公用电话网,主机,计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，因此在逻辑结构上可以将其分成两部分：资源子网和通信子网。,计算机网络的形成与发展,2、多机互联网络阶段,(1)资源子网：是计算机网络的外层，它由提供资源的主机和请求资源的终端组成。资源子网的任务是负责全网的信息处理。,(2)通信子网：是计算机网络的内层，它的主要任务是将各种计算机互连起来完成数据传输、交换和通信处理。,计算机网络的形成与发展,3、标准化网络阶段,计算机网络的形成与发展,4、网络互联与高速网络阶段进入20世纪90年代,计算机技术、通信技术以及建立在互联计算机网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施（NationalInformationInfrastructure，NII）后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII,从而极大的推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入一个崭新的阶段，这就是计算机网络互联与高速网络阶段。目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。,计算机网络的形成与发展,到目前为止,计算机网络并没有一个确切的定义。其实，我们可以简单地描述为：计算机网络是通过通信线路连接起来的自治的计算机集合。该描述包括了3个方面的含义：必须有两台或两台以上、具有独立功能的计算机系统相互连接起来，以达到共享资源为目的；计算机互相通信交换信息，必须有一条通道。这条通道的连接是物理的，由物理介质来实现（例如铜线、光纤、微波、卫星等）；计算机系统之间的信息交换，必须要遵守某种约定和规则。以上从三个方面概括了计算机网络的基本内涵。因此，我们可以把计算机网络定义为：,计算机网络的定义,计算机网络是把分布在不同地点，并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，在功能完善的网络软件和协议的管理下，以实现网络中资源共享为目标的系统。由多台计算机组成的计算机网络系统模型如图1-4所示。,计算机网络的定义,计算机网络的主要功能,1、资源共享硬件资源：包括各种类型的计算机、大容量存储设备、计算机外部设备，如彩色打印机、静电绘图仪等。软件资源：包括各种应用软件、工具软件、系统开发所用的支撑软件、语言处理程序、数据库管理系统等。数据资源：包括数据库文件、数据库、办公文档资料、企业生产报表等。信道资源：通信信道可以理解为电信号的传输介质。通信信道的共享是计算机网络中最重要的共享资源之一。2、网络通信通信通道可以传输各种类型的信息,包括数据信息和图形、图像、声音、视频流等各种多媒体信息。,计算机网络的主要功能,3、分布处理把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在一台大型计算机上。这样，不仅可以降低软件设计的复杂性，而且还可以大大提高工作效率和降低成本。4、集中管理对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等。5、均衡负荷当网络中某台计算机的任务负荷太重时，通过网络和应用程序的控制和管理，将作业分散到网络中的其它计算机中，由多台计算机共同完成。,计算机网络的主要功能,计算机网络的特点,1、可靠性在一个网络系统中，当一台计算机出现故障时，可立即由系统中的另一台计算机来代替其完成所承担的任务。同样，当网络的一条链路出了故障时可选择其它的通信链路进行连接。2、高效性计算机网络系统摆脱了中心计算机控制结构数据传输的局限性，并且信息传递迅速，系统实时性强。网络系统中各相连的计算机能够相互传送数据信息，使相距很远的用户之间能够即时、快速、高效、直接地交换数据。3、独立性网络系统中各相连的计算机是相对独立的，它们之间的关系是既互相联系，又相互独立。,计算机网络的特点,4、扩充性在计算机网络系统中,人们能够很方便、灵活地接入新的计算机，从而达到扩充网络系统功能的目的。5、廉价性计算机网络使微机用户也能够分享到大型机的功能特性,充分体现了网络系统的“群体”优势，能节省投资和降低成本。6、分布性计算机网络能将分布在不同地理位置的计算机进行互连，可将大型、复杂的综合性问题实行分布式处理。7、易操作性对计算机网络用户而言,掌握网络使用技术比掌握大型机使用技术简单，实用性也很强。,计算机网络的结构组成,一个完整的计算机网络系统是由网络硬件和网络软件所组成的。网络硬件是计算机网络系统的物理实现,网络软件是网络系统中的技术支持。两者相互作用,共同完成网络功能。,网络硬件的组成,计算机网络硬件系统是由计算机(主机、客户机、终端)、通信处理机(集线器、交换机、路由器)、通信线路(同轴电缆、双绞线、光纤)、信息变换设备(Modem，编码解码器)等构成。,HUB,HUB,路由器,中心交换机,服务器,服务器,处理机,工作站,Modem,终端,终端,子网,子网,远程网络,Internet,算机硬件的组成,1、主计算机在一般的局域网中，主机通常被称为服务器，是为客户提供各种服务的计算机，因此对其有一定的技术指标要求，特别是主、辅存储容量及其处理速度要求较高。根据服务器在网络中所提供的服务不同,可将其划分为文件服务器、打印服务器、通信服务器等。2、网络工作站除服务器外，网络上的其余计算机主要是通过执行应用程序来完成工作任务的，我们把这种计算机称为网络工作站或网络客户机，它是网络数据主要的发生场所和使用场所，用户主要是通过使用工作站来利用网络资源并完成自己作业的。,计算机硬件的组成,3、通信处理机一方面作为资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能。4、通信线路通信线路（链路）是为通信处理机与通信处理机、通信处理机与主机之间提供通信信道。5、信息变换设备对信号进行变换，包括：调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。,在计算机网络系统中，除了各种网络硬件设备外，还必须具有网络软件。,网络软件的组成,网络软件的组成,算机软件的组成,1、网络操作系统网络操作系统是网络软件中最主要的软件,用于实现不同主机之间的用户通信，以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口,便于用户使用网络。目前网络操作系统有三大阵营：UNIX、NetWare和Windows。目前，我国最广泛使用的是Windows网络操作系统。2、网络协议软件网络协议是网络通信的数据传输规范，网络协议软件是用于实现网络协议功能的软件。目前,典型的网络协议软件有TCP/IP协议、IPX/SPX协议、IEEE802标准协议系列等。其中,TCP/IP是当前异种网络互连应用最为广泛的网络协议软件。,计算机软件的组成,3、网络管理软件网络管理软件是用来对网络资源进行管理以及对网络进行维护的软件，如性能管理、配置管理、故障管理、记费管理、安全管理、网络运行状态监视与统计等。4、网络通信软件是用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件，使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下，控制应用程序与多个站进行通信,并对大量的通信数据进行加工和管理。5、网络应用软件网络应用软件是为网络用户提供服务，最重要的特征是它研究的重点不是网络中各个独立的计算机本身的功能，而是如何实现网络特有的功能。,网络的拓扑结构,计算机网络的拓扑结构就是指计算机网络中的通信线路和结点相互连接的几何排列方法和模式。拓扑结构影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等许多方面，是决定局域网性能优劣的重要因素之一。,网络的拓扑结构,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、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。,网络的拓扑结构,2、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。,网络的拓扑结构,3、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。,图1-8树型拓扑结构示意图,工作站,工作站,打印机,服务器,集线器,集线器,集线器,集线器,网络的拓扑结构,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。,4、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。,网络的拓扑结构,5、网状拓扑结构网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的,没有规律。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。,工作站,工作站,工作站,路由器,工作站,路由器,路由器,路由器,优点：具有较高的可靠性。某一线路或节点有故障时，不会影响整个网络的工作。缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。,计算机网络的分类,从不同方向来进行分类,由于计算机网络自身的特点，其分类方法有多种。根据不同的分类原则，可以得到不同类型的计算机网络。,按覆盖范围分类,局部区域网：传输速率为120Mb/s,最大距离为25km,采用分组交换技术,入网最大设备数为几百到几千。高速区域网：采用CATV电缆或光缆,传输速率一般50Mb/s，最大距离为1km,入网最大设备数为几十个。,服务器,工作站,工作站,工作站,打印机,根据网络连接的地理范围,可将计算机网络分成局域网、城域网、广域网三种类型。1、局域网（LocalAreaNetwork，LAN）局域网的作用范围是几百到几千米，通常用于组建企业网和校园网，并分为局部区域网和高速区域网。,按覆盖范围分类,2、城域网（WideAreaNetwork，WAN）城域网是局域网的延伸,用于局域网之间的连接,网络规模局限在一座城市范围内,覆盖的地理范围从几十至几百公里。,按覆盖范围分类,3、广域网（WideAreaNetwork，WAN）广域网又称远程网，是指在一个很大地理范围（从数百公里到数千公里，甚至上万公里）由许多局域网组成的网络。广域网是将远距离的网络和资源连接起来的任何系统，主要用在一个地区、行业甚至在全国范围内组网,达到资源共享的目的。,按覆盖范围分类,广域网使用的主要技术为存储-转发技术。城域网与局域网之间的连接是通过接入网来实现的。接入网又称为本地接入网或居民接入网，它是近年来由于用户对高速上网需求的增加而出现的一种网络技术，是局域网与城域网之间的桥接区。,按传播方式分类,如果按照传播方式不同，可将计算机网络分为“广播网络”和“点-点网络”两大类。,广播式网络是指网络中的计算机或者设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任一结点发出的数据信息。广播式网络的基本连接如图所示。,1、广播式网络,按传播方式分类,目前，在广播式网络中的传输方式有3种：,按传播方式分类,点-点传播方式主要应用于WAN中，通常采用的拓扑结构有：星型、环型、树型、网状型。,点-点式网络是两个结点之间的通信方式是点对点的。如果两台计算机之间没有直接连接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间结点的接收、存储、转发，直至目的结点。,2、点-点网络（Point-to-pointNetwork）,1、有线网（WiredNetwork）双绞线：其特点是比较经济、安装方便、传输率和抗干扰能力一般，广泛应用于局域网中。同轴电缆：俗称细缆，现在逐渐淘汰。光纤电缆：特点是光纤传输距离长、传输效率高、抗干扰性强，是高安全性网络的理想选择。2、无线网（WirelessNetwork）无线电话网：是一种很有发展前途的连网方式。语音广播网：价格低廉、使用方便，但安全性差。无线电视网：普及率高，但无法在一个频道上和用户进行实时交互。微波通信网：通信保密性和安全性较好。卫星通信网：能进行远距离通信，但价格昂贵。,按传输介质分类,标准化组织与机构,随着计算机通信、计算机网络和分布式处理系统的激增，协议和接口的不断进化,迫切要求不同公司制造的计算机之间以及计算机与通信设备之间方便地互连和相互通信。因此,接口、协议、计算机网络体系结构都应有共同遵守的标准。目前，世界范围内的标准化组织与机构有：,国际组织与机构,国际标准化组织,国际电信联盟,国际电报电话咨询委员会,电气和电子工程师协会,因特网体系结构委员会,美国组织与机构,欧洲组织与机构,1、欧洲计算机制造商协会欧洲计算机制造商协会（ECMA）是一个由在欧洲销售计算机的厂商（包括在欧洲的一些美国公司）所组成的标准化和技术评议机构，致力于计算机和通信技术标准的协调和开发。ECMA虽是CCITT和ISO的无表决权成员，但一些分委员会积极地参与了ISO和原CCITT的工作，并且发布了它自己的标准，对ISO工作有着重大影响。2、欧洲电信标准机构欧洲电信标准机构（ETSI）是由一些从事电信的厂家和研究所参加的一个从研究开发到标准制定的机构。,中国国家标准局,中国国家标准局是我国有关工程和技术标准的法律制定机构，它负责有关标准的颁布。由于我国决定在计算机与通信等领域采用相应的国际标准，所以国家标准局的主要工作是将有关国际标准采纳为国家标准，其标准代号均为GB一，每个表示一位十进制数字，前4位是标准号，后两位表示颁布的年份。1983年成立了“中国计算机和信息处理标准化技术委员会”，与ISO/TC97对口，有关OSI国家标准的制定由其下属“开放系统互连”和“数据通信”两个分技术委员会负责。,IEEE802局域网标准,1、IEEE802.32、IEEE802.11,IEEE802.3标准定义了以太网规范以太网（Ethernet）是采用目前最为常用的通信协议标准的一种局域网，传统的以太网速率为10Mb/s，随着网络的发展只支持十兆位的以太网已经不常见了，取而代之的是百兆位、千兆位、万兆位以太网络，且这些网络都可向下兼容IEEE802.3u标准，百兆位快速以太网标准，现已合并到IEEE802.3中IEEE802.3z标准，光纤介质实现千兆位以太网标准规范IEEE802.3ab标准，双绞线实现千兆位以太网标准规范IEEE802.3ae标准，光纤介质实现万兆位以太网标准规范IEEE802.3an标准，双绞线实现万兆位以太网标准规范,IEEE802.3,IEEE802.11,IEEE802.11标准成为第一个无线局域网标准，它主要用于解决办公室和校园等局域网中用户终端间的无线接入IEEE802.11a，IEEE802.11的一个修订标准，其载波频率为5GHz，通信速率最高可达54Mb/s，目前无线网络已经基本不再应用该标准IEEE802.11b，相当普及的一个无线局域网标准，而且现在大部分的无线设备仍然支持该标准，其载波频率为2.4GHz，通信速率最高可达11Mb/sIEEE802.11g，目前正被广泛应用的无线局域网标准，其载波频率为2.4GHz，通信速率最高可达54Mb/s，可与IEEE802.11b兼容IEEE802.11n，是一个还在草案阶段就广为应用的标准，很多支持IEEE802.11n标准的产品都是“早产”出来的。IEEE802.11n最高可达600Mb/s，是IEEE802.11b的50倍，IEEE802.11g的十多倍，覆盖范围大，兼容性好（如兼容3G网络）,本章总结,
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