第7章 计算机网络

1、第第7章章 计算机网络计算机网络张凯张凯 博士博士 教授教授计算机科学技术系计算机科学技术系电话：电话：1365721558013657215580邮件：邮件：第第7章章 计算机网络计算机网络7.1计算机网络计算机网络7.2互联网概述互联网概述7.1计算机网络7.1.1计算机网络定义计算机网络定义1.定义定义计算机网络，是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。计算机网络的最简单定义是：一些相互连接的、以共享资源为目的的、自治的计算机的集合。7.1计算机网络2.功

2、能功能 计算机网络的主要功能是硬件资源共享、软件资源共享和用户间信息交换三个方面。（1）硬件资源共享。（2）软件资源共享。（3）用户间信息交换。7.1.2拓扑结构与组成拓扑结构与组成1.拓扑结构拓扑结构 网络拓扑结构指的是网络上的通信链路以及各个计算机之间的相互连接的几何排列或物理布局形式。7.1计算机网络7.1计算机网络1) 星型拓扑结构星型拓扑结构的中央结点到各站之间呈辐射状连接，由中央结点完成集中式通信控制。星型拓扑结构的节点有两类，即中心节点和外围节点。2) 环型拓扑结构环型拓扑结构中每个节点连接形成一个闭合回路，数据可以沿环单向传输，也可以设置两个环路实现双向通信。3) 总线型拓扑结

3、构在总线型拓扑结构中，所有工作站点都连在一条总线上，通过这条总线实现通信。4) 树型拓扑结构在树型拓扑结构中，有一个根节点和若干个枝节点，最末端是叶节点。7.1计算机网络5) 网状型结构 网状结构实际是由上述4种拓扑结构中的两种或多种简单组合而成，形状像网一样；网状结构中计算机之间的通信有多条线路可供选择。2.层次结构层次结构 OSI（Open System Interconnection，开放系统互连）七层网络模型称为开放式系统互联参考模型，是一个逻辑上的定义，一个规范，它把网络从逻辑上分为了7层。图图7-3 OSI网络模型网络模型 1)物理层（Physical Layer） 2)数据链路层

4、（Datalink Layer） 3)网络层（Network Layer） 4)传输层（Transport Layer）7.1计算机网络5)会话层（Session Layer）6)表示层（Presentation Layer）7)应用层（Application Layer）7.1.3发展历史发展历史随着计算机网络技术的蓬勃发展，计算机网络的发展大致可划分为4个阶段。1.第一阶段第一阶段:诞生阶段诞生阶段2.第二阶段第二阶段:形成阶段形成阶段3.第三阶段第三阶段:互联互通阶段互联互通阶段4.第四阶段第四阶段:高速网络技术阶段高速网络技术阶段7.1计算机网络7.1.4 网络硬件和软件网络硬件和软件

5、1. 网络硬件网络硬件1）服务器）服务器2）终端）终端3）联网部件）联网部件4）通信介质）通信介质2. 网络软件网络软件网络软件就是在计算机网络环境中，用于支持数据通信和各种网络活动的软件。网络软件包括通信支撑平台软件、网络服务支撑平台软件、网络应用支撑平台软件、网络应用系统、网络管理系统以及用于特殊网络站点的软件等。7.1计算机网络7.1.5 网络互联设备网络互联设备 网络互连设备根据不同层实现的机理不一样，又具体分为五类：网络传输介质互联设备；网络物理层互联设备；数据链路层互联设备；网络层互联设备；应用层互联设备。常用的网络互连设备：中继器、网桥、路由器、桥由器、网关、集线器、交换机、网线

6、、光纤。1.网络传输介质互联设备网络传输介质互联设备2.网络物理层互联设备网络物理层互联设备（1）中继器(Repeater)。7.1计算机网络（2）集线器。它是一种以星型拓扑结构将通信线路集中在一起的设备，相当于总线，工作在物理层，是局域网中应用最广的连接设备3.数据链路层互联设备数据链路层互联设备（1）网桥。网桥(Bridge)是一个局域网与另一个局域网之间建立连接的桥梁。网桥是属于网络层的一种设备，它的作用是扩展网络和通信手段，在各种传输介质中转发数据信号，扩展网络的距离，同时又有选择地将有地址的信号从一个传输介质发送到另一个传输介质，并能有效地限制两个介质系统中无关紧要的通信。7.1计算

7、机网络（2）交换器(switch)。交换式以太网数据包的目的地址将以太包从原端口送至目的端，向不同的目的端口发送以太包时，就可以同时传送这些以太包，达到提高网络实际吞吐量的效果。4.网络层互联设备（1）桥由器（Brouter)。（2）路由器（Router)。5.应用层互联设备网关应用层互联设备网关(Gatway)在一个计算机网络中，当连接不同类型而协议差别又较大的网络时，则要选用网关设备。网关的功能体现在OSI模型的最高层，它将协议进行转换，将数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。7.1计算机网络7.1.6网络分类网络分类计算机网络可按不同的标准进行分类。（1）从网络结点分布

8、来看，可分为局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network，WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。 （2）按交换方式可分为线路交换网络（Circurt Switching）、报文交换网络（Message Switching）和分组交换网络（Packet Switching）。 （3）按网络拓扑结构可分为星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络等。（4）按传输介质分类，可分为有线网和无线网。局域网通常采用单一的传输介质，而城域网和广域网采用多种传输介质。7.1计算机网络（5）按通信方式分类点对

9、点传输网络和广播式传输网络。（6）按网络使用的目的分类可分为。目前网络使用目的都不是唯一的。（7）按服务方式分类可分为客户机/服务器网络和对等网。（8）其他分类方法。如按信息传输模式的特点来分类的ATM网，网内数据采用异步传输模式，数据以53字节单元进行传输，提供高达1.2Gbps的传输率，有预测网络延时的能力。可以传输语音、视频等实时信息，是最有发展前途的网络类型之一。 7.2互联网概述7.2.1 Internet概述概述 1.定义定义Internet，中文正式译名为因特网，又叫做国际互联网。它是由那些使用公用语言互相通信的计算机连接而成的全球网络。因特网（Internet）是一组全球信息资

10、源的总汇，由于许多小的网络（子网）互联而成的一个逻辑网，每个子网中连接着若干台计算机（主机）。Internet以相互交流信息资源为目的，基于一些共同的协议，并通过许多路由器和公共互联网而成，它是一个信息资源和资源共享的集合。7.2互联网概述2.Internet功能功能（1）WWW 服务。（2）电子邮件E-mail 服务。（3）远程登录Telnet 服务（4）文件传输FTP 服务。3.Internet历史历史NSFnet将美国各地的科研人员连接到分布在美国不同地区的超级计算机中心，并将按地区划分的计算机广域网与超级计算机中心相连（实际上它是一个三级计算机网络，分为主干网、地区网和校园网，覆盖了全

11、美国主要的大学和研究所）。7.2互联网概述4.第二代第二代InternetINTERNET 2是美国参与开发该项目的184所大学和70多家研究机构给未来网络起的名字，旨在为美国的大学和科研群体建立并维持一个技术领先的互联网，以满足大学之间进行网上科学研究和教学的需求。Internet2的扩展也已经列入计划。只要增加适当的设备，这个网络就可以很容易再扩容四倍，达到400Gbps。可惜的是，高速Internet2与普通网络用户的距离还很遥远，新增的带宽主要供物理学家、天文学家等专业人士更好地收发数据、开展研究。但在某种程度上，Internet2已经成为全球下一代互联网建设的代名词。基于新一代互联网

12、络Internet2研究开发的超高速Internet2网络即将推出，理论最高网速可达100Gbps。7.2互联网概述7.2.2 常用网络协议常用网络协议1.协议协议协议，是用来描述进程之间信息交换数据时的规则术语。在计算机网络中，为了使不同结构、不同型号的计算机之间能够正确地传送信息，必须有一套关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等的约定，这一整套约定称为协议。2. TCP/IP协议协议TCP/IP（Transmission Control Protocol/Internet Protocol)的简写，中文译名为传输控制协议/因特网互联协议，又叫网络通讯协议，这个协议是Internet最基本的

13、协议、Internet国际互联网络的基础，简单地说，就是由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成的。TCP/IP 定义了电子设备（比如计算机）如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。7.2互联网概述3.NETBEUI协议协议NETBEUI是为IBM开发的非路由协议，用于携带NETBIOS通信。NETBEUI缺乏路由和网络层寻址功能，既是其最大的优点，也是其最大的缺点。因为它不需要附加的网络地址和网络层头尾，所以很快并很有效且适用于只有单个网络或整个环境都桥接起来的小工作组环境。4.IPX/SPX协议协议IPX是NOVELL用于NETWARE客户端/服务器的协议群组，避免了NETBE

14、UI的弱点。但是，IPX具有完全的路由能力，可用于大型企业网。它允许有许多路由网络。包括32位网络地址，在单个环境中带来了新的不同弱点。7.2互联网概述7.2.3 IP地址与域名地址与域名1. IP地址地址1）定义）定义IP地址就是给每个连接在Internet上的主机分配的一个32bit地址。按照TCP/IP协议规定，IP地址用二进制来表示，每个IP地址长32bit，比特换算成字节，就是4个字节。2）IP构成构成Internet 上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。3）IP地址分类地址分类最初设计互联网络时，为了便于寻址以及层次化构造网络，每个IP地址包括两个标识码（ID），即网络

15、ID和主机ID。7.2互联网概述2. 域名域名1）定义）定义企业、政府、非政府组织等机构或者个人在域名注册商上注册的名称，是互联网上企业或机构间相互联络的网络地址。网络是基于TCP/IP协议进行通信和连接的，每一台主机都有一个唯一的标识固定的IP地址，以区别在网络上成千上万个用户和计算机。可见域名就是上网单位的名称，是一个通过计算机登上网络的单位在该网中的地址。2）域名的构成）域名的构成以一个常见的域名为例说明，baidu网址是由二部分组成，标号“baidu”是这个域名的主体，而最后的标号“com”则是该域名的后缀，代表的这是一个com国际域名，是顶级域名。7.2互联网概述3）域名基本类型）域

16、名基本类型一是国际域名（international top-level domain-names，简称iTDs），也叫国际顶级域名。这也是使用最早也最广泛的域名。二是国内域名，又称为国内顶级域名（national top-level domainnames，简称nTLDs），即按照国家的不同分配不同后缀，这些域名即为该国的国内顶级域名。在实际使用和功能上，国际域名与国内域名没有任何区别，都是互联网上的具有唯一性的标识。7.2互联网概述3）域名级别）域名级别域名可分为不同级别，包括顶级域名、二级域名等。（1）顶级域名。（2）二级域名。（3）三级域名。（4）国家代码域名。（5）组织域名（organization domains)。7.2.4互联网接入互联网接入互联网接入是通过特定的信息采集与共享的传输通道，利用以下传输技术完成用户与IP广域网的高带宽、高速度的物理连接。7.2互联网概述1、电话线拨号（PSTN），普遍的窄带接入方式。2、ISDN，俗称“一线通”。3、xDSL接入，主要是以ADSL/ADSL2+接入方式为主，是