计算机网络技术 第5章 计算机网络基础

1、第五章 计算机网络基础 主题 计算机网络的概述 数据通信基础 网络体系结构与协议 Internet和常用服务 计算机网络的发展历史 计算机终端网络阶段 n20世纪50年代末20世纪60年代中 计算机计算机网络阶段 n20世纪60年代末20世纪80年代初 开放标准化的计算机网络阶段 n20世纪80年代中20世纪90年代中 高速互联网络阶段 n20世纪90年代中至今 计算机终端网络阶段 数据处理和通信控制分开，专门用于负责与各 终端之间的通信控制 n前端处理机 FEP（Front End Processor） n通信控制器CCU（Communication Control Unit） 计算机计算机

2、网络阶段 多台主计算机不直接相连 由接口报文处理机IMP（Interface Message Processor）转接后通过通信线路互联 开放标准化的计算机网络阶段 统一的网络体系结构、遵循国际标准化 协议 1984年国际标准化组织ISO（International Standard Organization）推出开放系统互 联OSI（Open System Interconnection）参 考模型ISO 7498 网络产品只要符合统一标准就能入网， 相互之间进行通信 计算机网络 计算机网络是指将分布在不同地点分布在不同地点的多 台独立的计算机遵照一定的协议协议，通过 通信介质和通信设备通信

3、介质和通信设备连接起来，在网络网络 操作系统和通信软件操作系统和通信软件的控制下，实现通通 信和资源共享信和资源共享的计算机系统。 计算机网络的分类 局域网，简称局域网，简称LAN(Local Area NetWorks) 地理 分布范围有限，一般在1KM2KM以内 n城域网，即MAN(Metropolitan Area NetWorks) n无线网络（Wireless NetWorks） 广域网，简称广域网，简称WAN(Wide Area NetWorks) 地理 分布范围广，通常采用公共的通信线路和通信设备将分布 在各地的许多局域网连接起来实现。 网际网（网际网（internet），），两

4、个或多个网络互相连接所形成的 网络 ，通过WAN连接的LAN的集合。 Internet网网 是网间网（internet），特指由ARPANet发展起来的全世 界范围内的一个超大网络。 拓扑结构 星型星型 总线型总线型 环形环形 星型树星型树 网状网状 网络上的通信线路及网络设备之间相互连接的几何排 列的形式 ，用线来表示连接网络设备的通信线路 。 星型结构 以一台设备（交换机或集线器 ）为中央节点，使用电缆将其 它网络工作站、网络服务器等 各种设备与中央节点相连。 优点优点：组网简便，易于扩展；信息传输路线短；便于故障的检 测和隔离。 缺点缺点：连接电缆长；且对中央节点的依赖性较强。 星型树结

5、构 优点优点：易于扩展， 故障隔离比较容 易 缺点缺点：对根节点和 上层节点的依赖 性强 总线型结构 优点优点：最少的电缆，易于安装和扩展；成本较低。 缺点缺点：信息传输依赖于每一节点的正常工作；信号 在总线上衰减使信号减弱，而且信息沿公用线路传 送，正确性和安全性较差；另外故障检测困难，可 能需要检查全网的连接。 所有的网络设备都连接到 一条主干电缆既总线上， 信息沿总线双向传输。任 一时刻只能有一个节点占 用总线发送信息，其它节 点只能接收信息。 环型结构 优点优点：信号经每个设备再生，可以传输长距离而 不衰减; 令牌传递建立一个有序的网络，能提 供较通畅的网络访问。 缺点缺点：一个节点故

6、障可引起整个环路工作瘫痪； 增减节点比较麻烦，要中断网络的正常工作。 数据流在计算机之间单向传输 ，信息被传递给相邻节点时， 每个节点对它重新传输，保证 信息能可靠地穿越一个大型网 络。常用令牌令牌传递方法控制信 息传递。 网状结构 优点优点：系统可靠性高，用于网间互连 缺点缺点：结构复杂，需要较复杂的网络协议和数据 传输控制方法 主题 计算机网络的概述 数据通信基础 网络体系结构与协议 Internet和常用服务 通信 传输各种各样形式的消息的，例如符号、 文字、话音、图片、图像等 信息的传输与交换 计算机系统中的数据通信 n如何将表示信息的二进制比特序列通过传输 介质正确送达对方 信息传递

7、的载体 - 信号 数据与信号 数据 n模拟数据，反映的是连续信息，取值是连续 值，如语音和图像等 n数字数据，反映的是离散信息，如电报数字 和计算机产生的二进制数等 信号 n数据的电编码或电磁编码 n模拟信号与数字信号 模拟信号 模拟信号 n某一数值范围内可以连续取值的电信号 n频率 n振幅 n电视, 广播, 电话等 数字信号 离散信号 n它的取值是有限个数值 使用on/off表示 101001 数据与信号（2） 模拟数据 数字数据 模拟信号 数字信号 转换 转换 传输 传输 信号类型取决于传输介质 数据通信方式 按照数据流传送的方向与时间关系 n数据通信分单工、半双工和全双工 单工通信 n数

8、据流仅限于单个方向上进行传输 半双工与双工通信 半双工通信 n数据流双向但交替进行传送 全双工通信 n数据流可以双向同时进行传送 串行和并行传输 同时传送数据的位数不同可分为串行传 输和并行传输 同步与异步传输 保证数据的准确和完整传输，发送方和接收方 必须保持同步 异步传输 n每个字符前后增加“起”、“止”符号 同步传输 以同步的时钟节拍来发送数据信号 同步信号 数据交换技术 广域网中使用 n点对点链路 n电路交换 n报文交换 n分组交换 点对点链路 建立一条从客户端经过电信运营商网络 到达目标网络的通信路径 数据收发双方可以在两点之间建立起永 久性固定连接 通过租用专线建立 n很多时候难以

9、实现 电路交换 通过网络中的结点在两个通信终端之间 建立一条专用的物理链路 n电话系统 报文交换 源结点要向目标结点发送一个报文 n把目标结点的地址附加在要发送的报文上 n把报文通过网络连接从结点到结点进行发送 n网络中间每个结点完整地接收整个报文且暂存这个 报文，然后再发送到下一个结点 n60/jpkc/xt_sy/demo/net_flash/c2new 1.swf n60/ctec/ 每个结点是一个电子或机电结合的交换设备 分组交换 报文交换 n存储 转发 n报文长度不限，时延较长 分组交换 n将报文分成多个组 n每

10、个分组独立进行报文交换 nInternet上广泛使用 n60/jpkc/xt_sy/demo/net_flash/c2new 2.swf 主题 计算机网络的概述 数据通信基础 网络体系结构与协议 Internet和常用服务 计算机网络协议 通信双方事先约定的通信规则 n双方必须遵守的约定，如: n开始、结束标志 n数据格式、编码 n流量控制、差错控制等 网络协议组成 n语法：定义数据及控制信息的结构或格式、编码 及信号电平等 n语义：定义用于协调与进行差错处理的控制信息 n时序：定义速度匹配和数据发送顺序 层次化的网络体系结构 每一层实现相对与其他层独立的功

11、能，可以将 复杂的问题和系统分解为较小的容易处理和实 现的问题 n一层的变更不会影响到其它层的功能，便于扩充和 改进 n各层可以采用最合适的技术，灵活性较好 邮政系统 用户A 邮局 运输工具 邮局 用户B ISO-OSI模型 OSI模型数据传输过程 n60/jpkc/xt_sy/demo/net_flash/c32.swf 6 表示层 应用层 物理层 数 据 链 路 会话层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数 据 链 路 会话层 网络层 传输层 会话层 数据 数据 H6 H5 H4 H3 数据 数据 数据 数据 H7 H2 数据 二进制数据流

12、 ISO-OSI模型 6 表示层 应用层 物理层 数 据 链 路 会话层 网络层 传输层 会话层 表示层 应用层 物理层 数 据 链 路 会话层 网络层 传输层 会话层 数据 数据 H6 H5 H4 H3 数据 数据 数据 数据 H7 H2 数据 二进制数据流 提供物理连接 采用差错控制措 施 ，保证数据帧 的正确传输 传输数据分组， 路由选择 提供端到端的透 明数据传输服务 ，实施流量控制 负责不同主机上各种 进程间的通信 应用层用户提供 数据信息的语法 表示变换 为用户提供 了接口 TCP/IP协议 因特网中主要采用的是TCP/IP体系结构 网络体系结构分为四层，即网络接口层、互联 层、传

13、输层和应用层 各种逻辑链路控制和 媒体访问协议 负责计算机之间 的通信 负责应用程序之 间的通信 为用户提供网络 应用 主题 计算机网络的概述 数据通信基础 网络体系结构与协议 Internet和常用服务 Internet Internet是世界各 地局域网、地区、 国家以及跨国计 算机网络的集合， 它们相互连接进 行数据交换、分 布式任务处理。 Internet起源 Internet的前身为ARPANet（ARPA网） n美国国防部资助的通信研究 n保持军方核武器网络的通信 1985，NSF接管 Internet 发展 规模庞大，估算 Internet 主机: 提供服务的计算机 nIn 1969, 4 hosts nIn 1986, 2000 hosts nIn 1999, 200,000 hosts http:/ 中国的Internet连接 总出口带宽（2005/1/31） n74429M n主机4160万台 连接国家 n美国、加拿大 n英国、德国、法国 n澳大利亚、日本、韩国等 http:/ CERNET 连接全国高校的广域网 通过各级出口和Inte