第1章 计算机通信网概论

1、1计算机通信网2005年8月计算机系网络教研室田华2联系方式Email：（每周一）QQ:252284939（每周一下午）Phone:5998094（周四下午）3提交作业方式n电子版/手写均可n邮件标题：作业-net04班号-作业号-学号 例如：网络0403班1号同学第1章作业邮件标题为：作业-net0403-1-01 每次作业用1个文件上交。如果需要多个文档，则使用winrar压缩成1个文件后上交。 文件名同邮件标题。4网管员？1.网络基础设施管理2.网络操作系统管理3.网络应用系统管理4.网络用户管理5.网络安全保密管理6.信息存储备份管理7.网络机房管理5网络基础设施管理？n确保网络通信传

2、输畅通；确保网络通信传输畅通；n掌握掌握局域网局域网主干主干设备设备的配置情况及配置参数变更情况，备份各个的配置情况及配置参数变更情况，备份各个设备的配置文件；设备的配置文件；n对运行关键业务网络的主干设备配备相应的备份设备，并配置为对运行关键业务网络的主干设备配备相应的备份设备，并配置为热后备设备；热后备设备；n负责负责网络布线网络布线配线架的管理，确保配线的合理有序；配线架的管理，确保配线的合理有序；n掌握用户端设备掌握用户端设备接入接入网络的情况，以便发现问题可迅速定位；网络的情况，以便发现问题可迅速定位；n采取技术措施，对网络内经常出现用户需要变更位置和部门的情采取技术措施，对网络内经

3、常出现用户需要变更位置和部门的情况进行管理；况进行管理；n掌握与掌握与外部网络的连接外部网络的连接配置，配置，监督网络通信监督网络通信状况，发现问题后与状况，发现问题后与有关机构及时联系；有关机构及时联系；n实时监控整个局域网的运转和网络通信流量情况；实时监控整个局域网的运转和网络通信流量情况；n制订、发布网络基础设施使用管理办法并监督执行情况。制订、发布网络基础设施使用管理办法并监督执行情况。6网络？ISP1ISP2路由器防火墙网络入侵探测系统主交换机备用机Web服务器数据库服务器存储系统应用服务器国家天文台授时中心时间戳设备7网络？8课程内容n计算机网络基本概念n数据通信基本概念n各种典型

4、网络协议n局域网构建n广域网接入9学习目标n了解 计算机网络技术的基本概念； 数据通信的常用术语、性能参数。n理解 OSI、TCP/IP网络模型； 常用各类网络设备工作原理； 主要网络协议内容。n掌握 组建各类常见局域网的基本操作； 配置广域网连接的基本操作； 常见网络设备的配置； 常用网络连接监测命令的使用。 10第1章计算机网络概论2005年8月计算机系网络教研室田华11本章内容.1.1 计算机发展历史.1.1.1 计算机网络定义.1.1.2 计算机网络发展历史.1.1.3 Internet简介.1.2 计算机网络的组成.1.2.1 计算机网络软硬件组成.1.2.2 通信子网和资源子网.1

5、.3 计算机网络的功能.1.4 计算机网络的分类.1.4.2 按覆盖范围分类.1.4.3 按传输技术分类.1.5计算机网络的拓扑结构.1.6 计算机网络体系结构.1.6.1 协议和体系结构概念.1.6.2 OSI.1.6.3 TCP/IP.1.7 计算机网络协议相关标准化组织12学习目标n 了解 计算机网络基本概念：网络定义、网络组成、网络拓扑 网络标准化组织n理解 网络体系结构、协议 TCP/IP模型、OSI模型13计算机网络定义n什么是网络？n什么是计算机网络？ 利用通信线路 将 地理上分散的、具有独立功能的计算机系统计算机系统 通信设备通信设备 按不同形式连接连接起来 以功能完善的网络软

6、件网络软件 实现 资源共享资源共享 信息传递信息传递的系统。14计算机网络定义的解释n独立功能的计算机 断开网络后仍然可以进行数据处理的计算机15计算机网络定义的含义n计算机网络涉及3方面问题 至少2台计算机互联 通信设备和线路介质 网络软件，是指通信协议和网络操作系统16Internet简介nInternet 基于TCP/IP协议的网际网17计算机网络发展历史n计算机-终端通信网络n共享资源为目的的计算机网络 层次结构 报文 资源子网和通信子网 TCP/IPn基于个人计算机的局域网 Ethernet、omni-net、z-net、pc-net、plan、arcnetn标准化网络 OSI模型中

7、心计算机终端终端终端181.2 计算机网络的组成n按计算机技术1. 软件2. 硬件n功能1. 通信子网2. 资源子网 计算机网络硬件组成n服务器 网络中提供服务的设备。 种类： 按照功能分类： 文件服务器、应用程序服务器、通信服务器 按照性能分类： 入门级服务器，PC服务器 工作组级服务器（中小企业业务部门使用） 企业级服务器（担当企业整体网络部署）n工作站 连接到网络中使用网络服务的计算机。 计算机网络硬件组成n连接设备 完成信号转换和恢复的设备。n传输介质 网络中的通信线路。21选择传输介质考虑的因素n传输容量n信号衰减n抗干扰能力n安装难度n价格22.1.

8、2.1 计算机网络软件组成n网络软件1.网络操作系统：运行在网络硬件基础之上的软件系统为网络用户提供：1.共享资源管理服务2.基本通信服务3.网络系统安全服务4.及其它网络服务2.网络协议软件TCP/IPNovell IPX/SPX 通信子网和资源子网n资源子网功能：负责全网面向应用的数据处理，向用户提供1.数据处理能力2.数据存储能力3.数据管理4.数据输入输出5.其他数据资源组成：主机终端 通信子网和资源子网n通信子网 功能：网络通信。将各种计算机互联起来，完成计算机之间数据的交换交换和通信通信处理。 组成： 通信线路 网络连接设备 网络通信协议 种类： 专

9、用数据通信网 公用数据通信网25.1.3 计算机网络的功能n资源共享 数据 软件 硬件n数据通信n分布式处理n负载均衡n提高系统的可靠性和可用性26.1.4 计算机网络的分类n按网络覆盖的地理范围地理范围 局域网 广域网 城域网n按传输介质 有线网、无线网n按网络传输技术网络传输技术 广播 点到点n按网络协议 Internetn网络操作系统 Windows Unixn应用范围 教育科研网 电子政务网 按覆盖范围分类n局域网 Local area networkn广域网 Wide area networkn城域网 Metroploitan area network广域网广域网城域

10、网城域网 按覆盖范围分类分类特点覆盖范围典型分布区域传输速率局域网LAN覆盖范围小共享一条信道网络出现故障概率较小10米房间4Mbps2Gbps100米楼宇数千米校园城域网MAN10千米城市50Kbps100Mbps广域网WAN传输速度通常低于LAN连接以非永久性布线居多几十千米几千千米城市、国家、洲、 全球9.6Kbps45Mbps 按传输技术分类n信道种类 广播信道 多个节点共享一个通信信道，一个节点广播信息，其它节点必须接受信息。 例如：局域网 点到点信道 一条通信线路只能连接一对节点。 如果2个节点间没有直接连接的线路，则需要中间节点转接。30广播式网络

11、n工作原理：1. A发送信息2. 所有计算机都能收听到信息3. 所有收到信息的计算机检查目的地址信息和自己是否相符4. 相符，则接收5. 不相符，则丢掉ABCDA BA BA BA BA B31广播式网络的地址n单一节点地址 e.g. A、B、C、Dn多节点地址 分组地址n广播地址 e.g. FFABCDAB A FF32点到点式网络ABCA BA BA BA B33.1.5计算机网络的拓扑结构n什么是计算机网络拓扑结构 以计算机为点 以通信线路为线 构成的几何图形34物理拓扑、逻辑拓扑n物理拓扑 电缆的布线方式n逻辑拓扑 信号从网络一个点到达另一个点所采用的路径35网络可采用的物理拓扑拓扑优

12、点缺点总线网络中所有节点直接连接到同一条传输介质上1.需电缆长度短，布线容易2.可靠性高3.增加减少节点方便1.系统范围受限2.故障检测和隔离困难环型各个节点通过中继器两两相连，构成一个闭合的环。1.需介质较短2.链路单向3.传输延迟固定4.传输机制较简单，实时性强5.安装简便1.单点故障影响到全网36总线型37环型RingDCBToken38星型39网络可采用的物理拓扑星型每个节点通过点到点链路接到中间节点上1.容错性高2.网络重新配置简便3.可以综合布线1.电缆消耗大网状每个节点和其他节点直接相连1.容错性最高1.电缆消耗最大混合结合了2种或2种以上的标准拓扑1.结构灵活拓扑优点缺点40.

13、1.6 计算机网络体系结构n协议n网络体系结构nOSI模型nTCP/IP模型计算机网络计算机网络 通信及网络服务软件系统通信及网络服务软件系统的的功能模块图功能模块图41协议n定义： 计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。n要素： 语法：数据编码、数据格式 语义：控制信息的内容，做出的动作及响应 时序：事件先后顺序和速度匹配n协议的实现： 与物理线路相关的由硬件电路实现 与应用相关的由软件实现42网络体系结构n计算机网络互联的实现需要解决多种问题，e.g. 物理连接，包括：机械性连接、电气性连接等等 如何在网络上找到通信的计算机 如何区分计算机上的程序 如何解决通信中的错误43网络体系结

14、构n将网络互联中需要解决的问题“分而治之”n分块-分层n层次结构模型n解决各层问题的方法，将其标准化，出现了各个层次上的通信协议n网络体系结构： 网络层次结构模型+各层协议的集合44网络采用层次结构的好处n各层之间相互独立。n灵活性好。n每层可以选择最为合适的实现技术，各层实现技术改变，不会影响其他层。n易于实现和维护。n易于标准化的实现。45OSI模型应用层：为用户使用网络提供接口表示层：实现通信程序数据到网络传输数据的信息 格式转换、数据加密、解密。会话层：通过建立会话实现应用程序进程间的连接。 会话管理与数据传送同步。传输层：通过差错控制、流量控制、顺序控制等， 实现应用程序之间的连接。

15、网络层：在通信的源节点和目的节点间选择一条路 径。数据链路层：通过差错、流量控制可控制的数据 “帧”，使有差错的物理线路变成无差 错的数据链路。物理层：物理连接标准、数据传输率、监控数据差错率。46OSI模型数据传送过程传输层传输层网络层网络层数据链数据链路层路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链数据链路层路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层DATA数据报数据报分组分组帧帧DATAAHDATAAHDATAPHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHNHLHTHAHDATAPHSHNHAHDATAAHDATA

16、PHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHNHLHTHAHDATAPHSHNH47TCP/IP模型nARPnet网络通信实现过程中形成的一系列通信协议。n分为4层1.应用层所有与应用程序有关的接口2.传输层可靠性、流量控制、重传3.网络互联层路由选择4.网络接口层物理接口和链路控制48TCP/IP模型数据传送过程n源主机A上应用程序FTP按照FTP这个应用层协议将一串数据包装好，送给传输层。n传输层将数据分段，包装，送给网络层n网络层在传输层数据段基础上，增加目的主机B、源主机A的IP地址，形成IP数据报，送往网络接口层。n网络接口层，将IP数据报封装上帧头，发往

17、目的主机B或IP路由器。n目的主机B收到数据，在数据链路层去掉帧头，将IP包交给网络层。n网络层检查IP包，去掉包头，送给传输层。n传输层判断数据段是否正确，去掉传输层头，将数据传送给应用层。n应用层按应用层协议解析数据。TCP/IP数据传送过程数据传送过程49.1.7 计算机网络协议相关标准化组织n国际标准化组织，ISO 国际上最大的标准化组织，由各国标准化组织组成。 代表作： ISO/IEC 7498（后来被ITU-T 采用为X.200 建 议），定义了OSI模型n国际电信联盟，ITU 下设3个部门，其中ITU-T为电信标准化部门，原名为CCITT，即国际电报、电话咨询委员会。 代表作：

18、V系列、X系列标准。例如50.1.7 计算机网络协议相关标准化组织n电器和电子工程师协会，IEEE 专业技术团体 代表作： IEEE802系列标准，用于局域网n美国国家标准学会，ANSI 美国自发标准情报交换机构，美国指定的ISO投票组织。 EIA、IEEE均是ANSI成员。 代表作： EIA/TIA 568B、RS-232、RS-485 51.1.7 计算机网络协议相关标准化组织nInternet有关标准化组织和管理机构 Internet协会，ISOC Internet体系结构委员会，IAB Internet工程任务组，IETF Internet研究任务组，IRTF Internet赋号管理局，IANA Internet网络名称与号码分配机构，ICANN WWW联盟，W3C Http协议52Internet有关标准化组织和管理机构Internet协会ISOCInternet体系结构委员会IABInternet工程任务组IETFInternet研究任务组IRTF53RFCnIETF产生2种文件1. Internet Draft ，即“互联网草案” 任何人都可以提交没有任何特殊限制，其他的成员也可以对它采取一个无所谓的态度。IETF 的一些很多重要的文件