第一章因特网应用技术计算机网络概述与使用

1、计算机网络技术教程计算机网络技术教程 第一章第一章 计算机网络概述计算机网络概述 长沙民政学院软件学院长沙民政学院软件学院胡伏湘胡伏湘 博士博士11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l111 计算机网络的产生和发展l在计算机网络出现以前，信息的交换是通在计算机网络出现以前，信息的交换是通过磁盘进行的。过磁盘进行的。 计算机 磁 盘 计算机11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l111 计算机网络的产生和发展l第一代网络，是以单台计算机为中心的第一代网络，是以单台计算机为中心的远程联机系统，称之为远程联机系统，称之为“面向终端的计面向终端的计算机通信网络算机通信网络” 计算机 前端处理机 调

2、制解调器 调制解调器 集中器 终端 终端 终端 高速通信线路 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l111 计算机网络的产生和发展l第二代网络，是在计算机通信网的基础第二代网络，是在计算机通信网的基础上，完成计算机网络体系结构和协议的上，完成计算机网络体系结构和协议的研究，形成的计算机初期网络研究，形成的计算机初期网络 protocolH IMP IMP H H：主机 IMP：接口信息处理机 T：终端 H IMP TIP T TIP：终端接口处理机 IMP T H 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l111 计算机网络的产生和发展l第三代网络，称为开放式标准化计算机网络。它是在解决了

3、计算机联网和网络互联标准的基础上，提出了开放系统互联OSI参考模型及相应协议，大大促进了网络技术的标准化工作，为网络的普及奠定了良好的基础 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l111 计算机网络的产生和发展l第四代网络，各种类型的网络全面互联，第四代网络，各种类型的网络全面互联，并向并向宽带化宽带化、高速化高速化、智能化、无线化智能化、无线化方向发展方向发展 l网络的发展趋势必将导致计算机网络、网络的发展趋势必将导致计算机网络、通信网络、广播电视网络通信网络、广播电视网络三网合一三网合一，网，网络安全、服务质量络安全、服务质量QoS、多媒体信息、多媒体信息（特别是视频信息）的快速传送将成

4、为（特别是视频信息）的快速传送将成为网络性能的关键问题网络性能的关键问题 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l112 计算机网络的定义与功能l1、网络的定义、网络的定义l网络是由某种传输介质，如电线、电缆、无线网络是由某种传输介质，如电线、电缆、无线所连接的一组计算机和其他设备。所连接的一组计算机和其他设备。 l计算机网络通常定义为：将计算机网络通常定义为：将地理位置不同地理位置不同并且并且具有独立功能具有独立功能的多个计算机系统通过的多个计算机系统通过通信线路通信线路和通信设备相互连接在一起，由网络操作系统和通信设备相互连接在一起，由网络操作系统网络协议网络协议软件进行管理，以软件进行

5、管理，以实现资源共享实现资源共享和和相相互通信互通信的系统。的系统。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l112 计算机网络的定义与功能l2、网络的功能、网络的功能l（1）文件和打印服务）文件和打印服务l（2）通信服务）通信服务l（3）邮件服务）邮件服务l（4）Internet服务服务11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l112 计算机网络的定义与功能l（5）管理服务）管理服务l1）流量监测和控制）流量监测和控制 l2）负载平衡）负载平衡 l3）硬件诊断和失效报警）硬件诊断和失效报警 l4）资产管理）资产管理 l5）许可证跟踪）许可证跟踪 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l1

6、12 计算机网络的定义与功能l（5）管理服务）管理服务l6）安全审计）安全审计 l7）软件分发）软件分发 l8）地址管理）地址管理 l9）数据备份和数据恢复）数据备份和数据恢复 l6、电子商务、电子商务11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l113 计算机网络的组成l1、硬件和软件的组成、硬件和软件的组成l（1）计算机系统和终端）计算机系统和终端l（2）通信处理机）通信处理机l（3）通信线路和通信设备）通信线路和通信设备l（4）网络操作系统）网络操作系统11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l113 计算机网络的组成l1、硬件和软件的组成、硬件和软件的组成l（5）网络协议软件）网络协议软件

7、protocol，其组成是：，其组成是：l1）语法语法：协议的语法规定了将若干个协议元：协议的语法规定了将若干个协议元素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容素和数据组合在一起来表达一个更完整的内容时所应遵循格式时所应遵循格式 l2）语义语义：协议的语义是指对构成协议的协议：协议的语义是指对构成协议的协议元素含义的解释元素含义的解释l3）同步同步：也称时序，用来规定事件的执行顺：也称时序，用来规定事件的执行顺序序 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l113 计算机网络的组成l（6）网络管理和网络应用软件）网络管理和网络应用软件l网络从逻辑上可以分为网络从逻辑上可以分为2部分：资源子网部分

8、：资源子网和通信子网。和通信子网。11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l113 计算机网络的组成l (1)、通信子网、通信子网 l网络中网络中面向数据传输或者数据通信面向数据传输或者数据通信的部的部分资源集合，主要支持用户数据的传输；分资源集合，主要支持用户数据的传输；该子网包括传输线路、网络设备和网络该子网包括传输线路、网络设备和网络控制中心等硬软件设施控制中心等硬软件设施 。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l113 计算机网络的组成l资源子网和通信子网资源子网和通信子网l (2)、资源子网、资源子网l网络中网络中面向数据处理的资源集合面向数据处理的资源集合，主要，主要支持用户

9、的应用；资源子网由用户的主支持用户的应用；资源子网由用户的主机资源组成，包括接入网络的用户主机，机资源组成，包括接入网络的用户主机，以及面向应用的外设（如终端）、软件以及面向应用的外设（如终端）、软件和可共享的数据（如公共数据库）等和可共享的数据（如公共数据库）等 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l114 计算机网络的分类l1、根据网络传输技术进行分类、根据网络传输技术进行分类l（1）点到点式网络）点到点式网络 l点到点传播指网络中点到点传播指网络中每两台主机每两台主机、两台、两台节点交换机之间或主机与节点交换机之节点交换机之间或主机与节点交换机之间都存在一条物理信道。间都存在一条物理

10、信道。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l114 计算机网络的分类l1、根据网络传输技术进行分类、根据网络传输技术进行分类l（2）广播式网络）广播式网络l在广播式网络中，所有连网计算机都在广播式网络中，所有连网计算机都共共享一个公共通信信道享一个公共通信信道。当一台计算机利。当一台计算机利用共享通信信道发送报文分组时，所有用共享通信信道发送报文分组时，所有其它计算机都会接收到这个分组。其它计算机都会接收到这个分组。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l114 计算机网络的分类l2、根据网络的覆盖范围进行分类、根据网络的覆盖范围进行分类l（1）广域网广域网WAN(Wide Area

11、 Network)l广域网的作用范围通常为广域网的作用范围通常为几十到几千公几十到几千公里里，现在采用了新技术和新设备，广域，现在采用了新技术和新设备，广域网的主干线路传输速率已可达网的主干线路传输速率已可达2.5Gbps。最典型的广域网是最典型的广域网是Internet。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l114 计算机网络的分类l2、根据网络的覆盖范围进行分类、根据网络的覆盖范围进行分类l（2）局域网局域网LAN(Local Area Network)l局域网的覆盖范围较小，局域网的覆盖范围较小，从几十米到几从几十米到几千米千米，通信距离一般小于，通信距离一般小于10公里，传输公里

12、，传输速率在速率在0.11000Mbps，响应时间为百，响应时间为百微秒（微秒（s）级。局域网的特点是组建方）级。局域网的特点是组建方便、使用灵活。便、使用灵活。 11 计算机网络的功能计算机网络的功能 l114 计算机网络的分类l2、根据网络的覆盖范围进行分类、根据网络的覆盖范围进行分类l（3）城域网城域网MAN(Metropolitan Area Network)l城域网是介于城域网是介于广域网与局域网之间广域网与局域网之间的一的一种高速网络，城域网设计的目标是满足种高速网络，城域网设计的目标是满足几十公里范围内的大量企业、机关、公几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求

13、，以实现大司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能等多种信息的传输功能 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l1、 星型拓扑结构星型拓扑结构 集线器（HUB）交换机（SWITCH）12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l1、 星型拓扑结构星型拓扑结构l特点特点:网络结构简单，便于管理、集中控网络结构简单，便于管理、集中控制，组网容易；网络延迟时间短，误码制，组网容易；网络延迟时间短，误码率低，网络共享能力较差，通信线路利率低，网络共享能力较差，通信线路

14、利用率不高，用率不高，中央节点负担过重中央节点负担过重，可同时，可同时连双绞线、同轴电缆及光纤等多种媒介连双绞线、同轴电缆及光纤等多种媒介12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l2、环型拓扑结构、环型拓扑结构 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l2、环型拓扑结构、环型拓扑结构 l特点：特点：信息在网络中沿固定方向流动信息在网络中沿固定方向流动，两个节，两个节点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；某个节点发生故障时，可以自动旁路，控制；某个节点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于

15、信息是串行穿过多个节点环可靠性较高；由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网路接口，当节点过多时，影响传输效率，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固定，实时性强；由于环路封闭故扩充不方便。定，实时性强；由于环路封闭故扩充不方便。12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l3、总线拓扑结构、总线拓扑结构 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l3、总线拓扑结构、总线拓扑结构 l特点：结构简单灵活，非常便于扩充；特点：结构简单灵活，非常便于扩充；可靠性高，网络响应速度

16、快；设备量少、可靠性高，网络响应速度快；设备量少、价格低、安装使用方便；共享资源能力价格低、安装使用方便；共享资源能力强，极便于广播式工作即一个节点发送强，极便于广播式工作即一个节点发送所有节点都可接收。所有节点都可接收。 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l4、树型拓扑结构、树型拓扑结构 l特点：是特点：是总结型结构的扩展总结型结构的扩展，是在总线网上加，是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，树形网是一种分层网，其结不形成闭合回路，树形网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定容

17、错能力，构可以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和节点的故障不影响另一分支节一般一个分支和节点的故障不影响另一分支节点的工作，任何一个节点送出的信息都可以传点的工作，任何一个节点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是广播式网络遍整个传输介质，也是广播式网络 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l5、总线、总线/星型拓扑结构星型拓扑结构 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l121 计算机网络拓扑结构l6、网状拓扑结构、网状拓扑结构l特点：将多个子网或多个局域网连接起特点：将多个子网或多个局域网连接起来构成网际拓扑结构。在一个子网中，来构成网际拓扑

18、结构。在一个子网中，集线器、中继器将多个设备连接起来，集线器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连接而桥接器、路由器及网关则将子网连接起来起来 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l1、同轴电缆 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l1、同轴电缆l同轴电缆共有4层，最内层是中心导体，从里往外依次分为绝缘层、导体网和保护套。中心导体和导体网是它的两根导线 ，分为2类：l1)、基带同轴电缆：阻抗为50，只用于传输数字信号（细同轴电缆） 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l1、同轴电缆l2）宽带同轴

19、电缆（粗同轴电缆）： l这是通常使用的电视电缆，其特征阻抗为75，带宽可达300一400MHZ，既可传输模拟信号，也可传输数字信号 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l2、双绞线l计算机网络中通常将若干对双绞线(2对或4对)捆成一条电缆，并以坚韧的护套包裹着，每对双绞线合并成一根通信线使用，以减小各对导线之间的电磁干扰。当传输距离不大时，双绞线可传输数字信号 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l2、双绞线l双绞线可分为以下两类:l（1）屏蔽双绞线 (STP) l这是在上述的一对铜线外面，再包上一层网状金属线，用作屏蔽，最外面再包上一层具有

20、保护性的聚乙烯塑料 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l2、双绞线l双绞线可分为以下两类:l（2）无屏蔽双绞线(UTP)l无屏蔽双绞线没有一层起屏蔽作用的网状导线，也没有金属保护膜，其最大优点是价格便宜，广泛应用于传输模拟信号的电话系统中 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l（2）无屏蔽双绞线(UTP) 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l3、光导纤维 l光导纤维是用玻璃纤维作为传输介质的，与其他介质不同之处在于，信号是光信号而不是电信号。 12 计算机网络的拓扑结构与网络传输介质l122 网络传输介质l3、光导纤维 l光导纤维可分为单模光纤、多模光纤，（所谓“模”就是指以一定的角度进入光纤的