网络工程基础知识课件

1、网络工程基础知识 v1.1 计算机网络 v1.2 计算机网络发展史 v1.3 计算机网络分类 v1.4 网络通信基本概念 v1.5 网络通信设备 v 补充 第一章 网络工程基础知识 网络工程基础知识 第一章 网络工程基础知识 v了解计算机网络的含义 v 掌握计算机网络的主要功能 v 理解网络的分类形式 v 了解计算机网络的五种结构（总线型、星型 及网络设备的使用） v OSI七层参考模型 网络工程基础知识 1.1 计算机网络 计算机网络的定义计算机网络的定义 计算机网络是指在计算机网络是指在协议协议控制下由控制下由 一台或多台一台或多台计算机计算机、若干台、若干台终端设备终端设备、 数据传输设

2、备数据传输设备，以及用于终端和计算，以及用于终端和计算 机之间或者若干台计算机之间数据流机之间或者若干台计算机之间数据流 动的动的通信控制处理机通信控制处理机等所组成的系统等所组成的系统 的集合的集合。 网络工程基础知识 F 计算机网络是现代通信技术与计算机技术相 结合的产物。 简言之：简言之： F 计算机网络包括三部分：多台计算机（以及终 端）实体、通信线路和通信设备、网络软件。 网络工程基础知识 计算机网络的功能计算机网络的功能 给你发给你发E-mail 打印文件打印文件 mail 数据传输数据传输 分布式数据处理分布式数据处理 提高可靠性提高可靠性 没关系！ 资源共享资源共享 计算机网络

3、最主要的功能之一计算机网络最主要的功能之一资源共享资源共享 网络工程基础知识 计算机网络的发展过程大致分为四个阶 段，按时间先后顺序分别为： v 面向终端的计算机网络 v 两级结构的计算机网络 v 计算机互联网络（Internet） v 宽带综合业务数字网 1.2 计算机网络发展史 网络工程基础知识 5050年代年代 计算机计算机- -终端终端 终端终端 中央主机中央主机 终端终端 前置处前置处 理机理机 终端终端 中央主机中央主机 集中器集中器 终端终端 网络工程基础知识 60年代末年代末 计算机计算机- - 计算机计算机 典型代表典型代表ARPA网网 前置处前置处 理机理机 中央主机中央主

4、机 中央主机中央主机 中央主机中央主机 前置处前置处 理机理机 前置处前置处 理机理机 网络工程基础知识 7070年代中期年代中期 局域网局域网 80年代局域网迅速发展年代局域网迅速发展 90年代网络互连，年代网络互连，Internet崛起崛起 网络工程基础知识 1.3 计算机网络分类 v按地理范围分类 v按网络结构分类 v按速率和带宽分类 v按传输介质分类 v按通信方式分类 网络工程基础知识 采用局域网，传采用局域网，传 输速率较高，误输速率较高，误 码率较低。组网码率较低。组网 方便，技术简单。方便，技术简单。 1.局域网：指在有限的地理区域内构成的计算机网络， 通常以一个单位或一个部门为

5、限。这种网只能容纳有 限数量（几台或几十台）的计算机，它覆盖范围一般 不超过几公里。 网络工程基础知识 2.城域网：是指介于局域网和广域网之间的一种大范 围的高速网络，它是将一个个局域网连接起来的， 从而形成一个规模较大的都市范围内的网络。覆盖 范围一般为几十公里。 采用城域网，实采用城域网，实 现了大量用户、现了大量用户、 各种信息传输，各种信息传输， 但没能迅速推广但没能迅速推广 到世界各国。到世界各国。 网络工程基础知识 3.广域网：也称远程网。由相距较远的局域网 或城域网互联而成。有四种通信方式： 传输距离远，传输传输距离远，传输 速率较低，误码率速率较低，误码率 较高。机制复杂。较高

6、。机制复杂。 F 公用电话网（公用电话网（PSTN） F 综合服务数字网（综合服务数字网（ISDN） F 帧中继（帧中继（Frame Relay） F DDN专线专线 网络工程基础知识 4.因特网：国际互联网，分布在世界各地。它 是将成千上万个局域网和广域网互联形成一 个规模空前的超级计算机网络。 物理连接物理连接 Internet是世界上发展最快、应 用最广泛的网络。 5 物理连接：指网络的硬件设备的连接。 5 逻辑连接：指实现两个中间设备之间的信息交换时所涉及 到的路由选择和协议转换问题，是一种高层技术。 网络工程基础知识 拓扑结构：网络的组成形式 网络信道分布 v 总线型 v 星型 v

7、环型 v 树型 v 网状型 按网络拓扑结构分类按网络拓扑结构分类 计算机网络结构 网络工程基础知识 v总线型拓扑 总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输 介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直 接连接到传输介质或总线上（见下图）。任 何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播， 而且能被其他所有站点接收。 总线型拓扑图 网络工程基础知识 v星型拓扑 星型拓扑结构是由通过点到点链路接到中 央结点的各站点组成的（见下图）。 星型拓扑图 中心中心 处理机处理机 网络工程基础知识 v 环型 环型拓扑结构是由连接成封闭回路的网络 结点组成的，每一个结点与它左右相邻的结 点连接（见下图）。 环型拓扑图 网络工程

8、基础知识 v 树型 树型拓扑结构又称为分级的集中式网络。 是星型结构的扩展，它采用分层结构，具有 一个节点和多层分支节点（见下图）。 环型拓扑图 网络工程基础知识 v 网状型 网状型拓扑结构是一种无规定的连接方式， 其中的每个节点均可能与任何节点相连。 （见下图）。 终端终端 终端终端终端终端 终端终端 终端终端 终端终端 终端终端终端终端 终端终端 节点节点 节点节点 节点节点 节点节点 网络工程基础知识 v小结： 在实际组建网络时，网络拓扑结构不是单 一类型的，而是有几种基本类型混合而成。 如局域网常采用总线型、星型、环型和树型 结构，广域网常采用树型和网状型结构。 v 思考题 试比较5种

9、拓扑结构的优缺点？ 网络工程基础知识 v 网络带宽的单位为赫兹（Hz）传输速率为每秒传输的 比特数（bit/s）。 v 低速网 v 中速网 v 高速网 按速率和带宽分类按速率和带宽分类 网络工程基础知识 v有线网 v 无线网：主要有卫星无线网 按传输介质分类按传输介质分类 同轴电缆 双交线 光纤网 网络工程基础知识 v 点对点通信方式网：采用点对点的连接方式， 且没有信道竞争。 v 广播式结构网：一个共同的传播介质把各个计算 机连接起来，所有主机共享一条信道。由于信道共 享而容易引起信道访问冲突。 按通信方式分类按通信方式分类 网络工程基础知识 1.4 网络通信基本概念 v 通信系统的主要指标

10、： 1.数据传输速率S(比特率):指在有效带宽上,单位时间 内传送的二进制代码的有效位数(bit)数。它是一种 信号传输速率。 单位：bit/s kbit/s Mbit/s 2.波特率：指数字信号经过调制后的速率，即二进制 转换后的模拟信号每秒钟变化的次数。它是波形速 率。 网络工程基础知识 3.带宽:指信道允许的最高频率和最低频率之 差。它是物理信道的频带宽度。单位：赫兹 （Hz） 4. 信道容量:指物理信道上能够传输数据的最 大能力。 5. 误码率:指二进制码元在数据传输中被传错 的概率,也称为“出错率”。 网络工程基础知识 1.5 网络通信设备 在网络中，各个计算机之间必须通过网络 传输

11、设备构成规定的链路。 v 调制解调器（MODEM） （1）它是通过电话线,连接网络的小型设备。一种数 字形式的电信号与模拟形式的电信号之间互相转换。 当前最便宜、最普及的网络户联设备。 （2）作用： 调制：将计算机的数字信号转换成电话使用的模 拟信号。 网络工程基础知识 解调：将电话使用的模拟信号转换成计算机能识 别的数字信号。 （3）传输速率一般为33.6Kbit/s、56Kbit/s v 网络适配器（网卡） （1）完成工作站与局域网传输介质之间的物理连 接和电信号匹配接收、执行工作站与服务器送来的 各种控制命令。是计算机网络的专门附加接口电路。 （2）利用双绞线或同轴电缆以10Mbit/s

12、或 100Mbit/s速度传输信息。 v 中继器（Repeater） 网络工程基础知识 （1）又称重发器，用来连接相同拓扑结构的局域 网，是网络中最简单的设备。如果传输距离长的话， 就要安装一个“中继器” （2）作用：清除噪声，放大整型信号，增大网段 以延长网络距离 v 集线器（Hub） （1）提供连接成物理上的星型拓扑，实现网络的 连通，相当与多口的中继器，完成计算机结点的连 接。 （2）功能： 在局域网上 网络工程基础知识 减少网络堵塞 提供不同类别的局域网之间的连接能力。 实现高速通信 v 网桥（Bridge） (1)从一个网段将数据帧转发至另一个网段，被广 泛地用于扩展局域网的范围。

13、（2）功能：在延长网络跨度上类似于中继器，它 提供智能化连接服务，起到调整网络负载，提高整 个网络传输性能的作用。 v 路由器（Router） 网络工程基础知识 (1)路由器在Internet中起着数据转发和信息资源 进出的枢纽作用，是Internet的核心设备。它是局 域网和广域网之间进行互联的关键设备。 （2）功能：负载平衡，阻止广播风暴，控制网络 流量以及提高系统容错能力。简言之：支持多协议， 提供多种不同的物理接口，从而使不同的厂家，不 同规格的网络产品之间以及不同协议的网络之间进 行非常有效的网络互联。 v 网关（Gate Way） 连接两个完全不同结构的网络，发生在网络层上， 是网

14、络层以上的互联设备总称。 网络工程基础知识 v ISO:国际标准化组织 OSI:开放系统互连 网络工程基础知识 v OSI七层模型介绍 : 网络工程基础知识 1. 物理层 (1) 物理层是OSI/ISO的第一层，它虽然处于最底层，却 是整个开放系统的基础。物理层为设备之间的数据通信提 供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。 (2)数据单位是位 (3)物理层的主要功能 为数据端设备提供传送数据的通路,数据通路可以是 一个物理媒体,也可以是多个物理媒体连接而成.一次完整 的数据传输,包括激活物理连接,传送数据,终止物理连接. 所谓激活,就是不管有多少物理媒体参与,都要在通信的两 个数据终

15、端设备间连接起来,形成一条通路。 2. 数据链路层 网络工程基础知识 (1)数据链路可以粗略地理解为数据通道。物理层要为终 端设备间的数据通信提供传输媒体及其连接。 (2)数据单位是帧 (3)分为两层:介质访问控制层(MAC) 逻辑链路控制层(LLC) (4)数据链路层协议分为两类:面向字符型 面向比特型 3.网络层 (1)高层协议与低层协议之间的界面，提供路由，为信息包 的传送选择一条最佳路径。 （2）数据单位是包 网络工程基础知识 （3）功能： a:实现整个网络系统内连接，为传输层提供整个网络范 围内两个终端用户之间数据传输的通路。 b:提供建立，保持和释放通信连接手段。 4.传输层 （1

16、）建立在网络层和会话层之间，是网络体系结构中高低 层之间衔接的一个接口层，它是整个分层体系协议的核心。 （2）功能： 从会话层接受数据，根据需要把数据切成较小的数据 片，并把数据传送给网络层，确保数据片正确到达网络层， 从而实现两层间数据的透明传送。 网络工程基础知识 5. 会话层 （1）用于建立、管理以及终止两个应用系统之间的会话，它 是用户连接到网络的接口。最重要的特征是数据交换。 （2）基本任务是负责两主机间的原始报文的传输 （3）功能：会话层连接到传输层的映射，会话连接的流量 控制、数据传输、会话连接恢复与释放、会话连接管理、差 错控制。 6. 表示层 （1）为在应用过程之间传送的信息提供表示方法的服务， 它关心的只是发出的信息的语法和语义。 （2）特定的功能：不同数据编码格式的转换，提供数据压 缩、解压缩服务，对数据进行加密、解密。 网络工程基础知识 7. 应用层 (1)是OSI的最高层,为网络用户之间的通信提供专用的程 序。 （2）主要功能是通过一些编码规则定义在通信中传送这些 信息所需要的传送语法。 网络工程