通信和网络技术课件

1、本讲主要内容计算机网络的发展计算机网络的分类计算机网络体系结构局域网的硬件局域网的软件局域网的协议标准常见局域网第六章通信与网络技术（第二讲）计算机网络的发展（第6章第2讲） 计算机网络的发展经历了以下几个阶段：面向终端的计算机网络。主要分为具有通信功能的单机系统和多机系统。分组交换网互联网（Internet）综合业务数字网计算机网络的定义（第6章第2讲） 计算机网络就是把分布在不同地点上的具有独立功能的多个计算机系统通过通信线路和设备互联起来，由功能完善的网络软件，按照网络协议进行信息通信，实现资源共享的系统。 计算机网络的定义包含以下几点含义：网络是计算机的群体，是由多台计算机组成的。网络

2、中的每台计算机是独立的。通信设备是指网络上的任何设备，包括计算机通信处理器、终端、外围设备、传感器、电话、电视、发送机、接收机及传真机等。网络软件包括通信协议、通信控制程序、网络操作系统和网络数据库等，而通信协议是网络的重要概念。网络计算机之间在协议控制下互连。面向终端的计算机网络-单机系统终端与中心计算机之间通过电话网调制解调器构成的网络系统就是单机系统。面向终端的计算机网络-多机系统终端通过集中器调制解调器电话网与多台计算机构成的通信网络称为多机系统。分组交换网（1） （第6章第2讲）基于数字通信的分组交换技术构造的计算机网络，被称为分组交换网，如图所示。分组交换网的核心是通信子网，它主要

3、负责数据的存储、转发以及选择转发所经过的路经。通信子网外围的计算机或终端则构成了资源子网。资源子网可以利用通信子网进行通信来相互共享彼此拥有的软硬件资源。分组交换网（2） （第6章第2讲）互联网是一个基于TCP/IP通信协议联接到不同的计算机网络，而构成的可共享数据资源的大型网络，也被称作“因特网”。全世界最大的国际计算机互联网（Internet）是一个建立在计算机网络之上的网络，是一个广域计算机网络，是一种具有自由形式的网络集合体。各式各样的计算机以及各式各样的计算机网络都可以同Internet相连。网络内拥有的各种资源，均可被接入到Internet用户所使用，而且任何用户还可将自己的资源加

4、进Internet中去。互联网（Internet） （第6章第2讲）将声音、数据、图像等信息传输业务综合在一个网络中进行传输，就形成了综合业务数据网（ISDN）。国际电报电话咨询委员会对综合业务数字网（ISDN）是这样定义的：为了传输数字信号，由数字变换机及数字信道构成的综合数字网（Integrated Digital Network, IDN），利用此网络提供电话、数据等各种业务。从ISDN的定义中不难看出：ISDN是个通信网；ISDN支持电话及非电话信息的通信，比如：全动画电视、高分率电视、图像、电视电话、电话会议、视频电报、数据电子邮件、数据处理、语言视频及高速数据传输等。综合业务数字网

5、（第6章第2讲）计算机网络的分类（第6章第2讲）计算机网络的分类方法有很多种，主要有:网络按传输技术可分为：点一点通信方式和广播式通信方式；按拓扑结构可分为：总线、星型、树型、环型、全部互连和不规则型结构；按规模范围可分为：局域网、城域网、广域网。计算机网络的广播点一点通信方式采用点一点通信的基本拓扑结构有星型、树型、环型、不规则型及全部互连等。如图所示，终端1可通过节点主机A，节点主机B与终端2建立一个物理连接链路。终端3终端1终端2节点主机节点主机节点主机节点主机ABCD计算机网络的广播式通信方式广播式通信常用于微波通信和卫星通信中。在广播式通信子网中有一个公共通信信道，为所有节点共享使用

6、，任一时刻只允许一个节点使用公用信道。当一个节点利用公共通信道发送数据时，必须携带目的地址，只有地址相符的节点，才能接收数据，如图所示：服务器终端终端以太网计算机网络的总线结构（第6章第2讲）终端通过公共总线相互连接起来的结构，叫总线结构。这种结构存在总线争用问题。常用于局域网。如图所示：服务器终端终端总线计算机网络的星型结构（第6章第2讲）星型结构的中心是一个功能强大的计算机，也可以是交换机或集线器、统称为中心节点，星型结构上各终端（节点）之间通信必须经过中心节点。如图所示：中心节点终端3终端2终端1计算机网络的树型结构（第6章第2讲）树型结构是星型结构的扩展，树型网络是分层机构，具有根节点

7、和分支节点，如图所示：根节点分支节点分支节点终端终端终端终端终端终端计算机网络的环型结构（第6章第2讲）环型结构网络即网络中节点计算机连成一个环路，环路上信息单向从一个节点发送到另一个节点，传送路径固定。如图所示：节点节点节点节点节点局域网（LAN） （第6章第2讲）局域网（Local Area Network ，LAN）是局部地区网的简称，计算机网络的通信距离通常限于中等规范的地理区域内，一般不超过10KM，可以由一个单位或地区组建。两台计算机连接起来就构成了最小的局域网。局域网由于其组建方便，使用灵活、现已成为技术发展最快的网络。城域网（MAN） （第6章第2讲）城域网（Metropoli

8、tan Area Network）是介于局域网与广域网之间的高速网络，其规模仅限于一个城市。城域网主要是将一个城市内大量企业、机关、公司的多个局域网进行互连，以实现信息的传输。 广域网（WAN） （第6章第2讲）广域网（Wide Area Network ,WAN）也称为远程网，它所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。广域网可以覆盖几个国家或跨越几个大洲。广域网的通信子网主要采用分组交换技术，借助卫星通信网和无线分组交换网以及公用分组交换网，可以将不同地区的局域网或计算机系统互连起来，达到资源共享。 计算机网络的体系结构（第6章第2讲）当数据从源节点输入后，网络就自动执行各种操作，将数据传送至

9、目的节点。网络从执行各种操作开始到操作过程结束这一过程，称为通信过程.为了完成计算机间的数据通信和信息处理，把计算机的功能划分成为定义明确的层次，规定同层次通信的协议及相邻层之间的接口。这样计算机功能的实现就变成各层的操作。 1977年，国际标准化组织制订了国际标准网络体系结构，即OSI/RM。计算机网络的通信过程 （第6章第2讲） 通信过程通常可分为以下5个阶段：建立链路 源节点得到要传送的数据后要向目的节点发出通信请求，即通过呼叫（如拨号），由各节点在源节点和目的节点之间建立一条通信链路。传送开始 当确定目的节点已连网，已做好通信准备，愿意和源节点通信，并所有条件得到满足时，源节点就收到目

10、的节点发来的肯定应答，传送就开始。交换数据 从传送开始到传送结束的过程，称为数据交换，通过数据交换，可将数据从源节点发送到目的节点。传送结束 源节点数据传送完毕或源节点及目的节点中某一节点请求停止时，就结束数据交换。链路断开 源节点或目的节点通过适当的请求终止通信操作，链路就断开。 计算机网络的OSI/RM分层结构 1977年，国际标准化组织制订了国际标准网络体系结构，即OSI/RM，这是一个七层结构，如图所示。 七层含义（1） （第6章第2讲）物理层（Physical layer）。物理层的任务就是为数据链路上的两端实体间提供适应、维护和拆除物理连接的方法。这些物理连接可以是单工或双工的，也

11、可以是串行或并行的。链路层（Data link layer）。链路层的功能就是建立、维持和释放网络实体之间的数据链路，保证网络中相邻节点之间数据有效传输。网络层（Network layer）。网络层也被称为“通信子网层”其主要功能是实现整个网络系统内的连接，为传输层提供整个网络范围的两个终端之间数据传输的道路。七层含义（2） （第6章第2讲）传输层（Transport layer）。传输层的功能是在两个终端之间可靠透明地传送报文。会话层（Session layer）。会话层主要任务是两个应用进程间建立、组织和同步进行一次“对话”的逻辑连接关系。并解决应用进程之间会话的许多具体问题，包括令牌管理

12、、差错恢复、会话管理等。表示层（Presentation layer）。表示层是为在应用进程之间传送的信息提供表示方法的服务，这些服务包括代码转换、数据压缩与恢复、数据加密与解密、实际终端与虚拟终端之间的转换以及文件传送协议等。应用层（Application layer）。应用层主要负责两个应用进程之间的通信，为网络之间的通信提供专用的应用程序包。 局域网的硬件（第6章第2讲）局域网的基本硬件包括： 服务器、微机工作站、网卡、网络连接设备以及网线等设备。服务器 （第6章第2讲）服务器是指能向网络用户提供特定服务的硬件和软件计算机系统。服务器按设计思想可分为专用服务器和通用服务器。服务器按硬件机

13、构可分为单处理器服务器和多处理服务器。 服务器按应用可分为打印服务器、文件服务器、应用程序服务器、邮件服务器、通信服务器、数据库服务器和FAX（传真）/调制解调器服务器等。 网卡 （第6章第2讲）网卡又称为网络适配器或网络接口卡：NIC(Network Interface Card)，它是网络设备（如服务器、工作站等）到网络传输介质（网线）的通信枢纽，是完成网络数据传输的关键部件。网卡实际上就是局域网中的通信控制器或通信处理机。在网络通信中，网卡主要完成链路层和物理层的功能。网卡通常以它所支持的通信协议进行分类，比如：以太网卡、ATM网卡等。按微机总线结构来分又ISA、EISA、VESA、PC

14、I和PCMCIA、USB等网卡。由于网卡是通过网络传输介质与网络设备相连的，对不同的网络传输介质，网卡的连接端口也不一样。有RJ45端口（双绞线）、BNC端口（细同轴电缆）和AUI端口（粗同轴电缆）等。网络连接设备-中继器（第6章第2讲）常用的网络互连设备有中继器、集线器、交换机、网桥、路由器等。它们应用于不同的层上。 中继器（Repeat）是物理层的连接设备，它是将衰减、变形的网络信号进行整形放大的设备，其用法如图所示。 服务器终端服务器终端中继器中继器以太网以太网终端网络连接设备-集线器（第6章第2讲）集线器（HUB）是一个多端口中继器，主要用来构建网络的物理星型结构，如图所示。 服务器终

15、端集线器终端打印机网络连接设备-交换机（第6章第2讲）交换机与集线器都是使用非屏蔽双绞线构建的星形网络所需的中央节点设备。集线器与交换机的区别在于：所有连接到集线器上的网络节点是共享带宽的，也就是说集线器一个时间内只能为一对网络节点服务；而交换机则是独占带宽的，也就是说交换机可以在一个时间内同时为所有的网络节点服务。用交换机代替集线器，可以使网络速度大大提升。交换机能为每个网络节点提供独占带宽，并行地处理多个网络节点对，主要是通过背板来实现的，所以背板的带宽，决定了一个时间内能通过交换机的数据量。网络连接设备-网桥（第6章第2讲）网桥（Bridge）是一种在数据链路层上实现局域网互连的设备，它

16、是一种基于数据帧的存储转发设备。利用网桥建立局域网之间互连通信的连接图网络连接设备-路由器、网关 路由器（Router）与网桥的最大差别在于网桥实现网络互连是发生在数据链路层，而路由器实现网络互连是发生在网络层。 路由器的主要功能：可以连接不同类型传输介质的局域网，可以连接不同协议的网络，可以将局域网与广域网进行连接。在传输层以上的层次上实现网络互连的设备称为网关（Gateway）。网关的基本功能就是互连不同的协议框架，即实现不同网络协议之间的转换。 传输介质 （第6章第2讲）局域网中常用的传输介质有双绞线、同轴电缆和光缆。 几种介质传输距离设计规格 介质 标准 标准距离（M） 设计最大距离（

17、M） 双绞线 10BASE- T100150细同轴电缆 10BASE- 2185300粗同轴电缆 10BASE- 5500800光缆 10BASE- F20004000局域网的软件（第6章第2讲）局域网的软件包括网络操作系统，通信软件和网络协议软件。目前最流行的网络操作系统是Novell Netware、Windows NT 和Linux。 网络操作系统（Netware） Novell 网是美国Novell公司于20世纪80年代开发的一种高性能局域网络，它采用服务器/工作站模式。Netware是该局域网络的操作系统，也是Novell 网的核心，1989年被推为网络工业标准，还被国际组织选定为数

18、据库的标准环境。Netware的主要功能有： 支持客户机/服务器的网络结构, 支持文件和打印服务, 支持远程通信服务, 支持数据库服务, 支持存储转发服务, 支持网络管理服务, 支持分布式目录服务, 具有安全管理, 具有名字服务（NNS）, 支持Web服务。网络操作系统（Windows NT） Windows NT是Microsoft公司于20世纪90年代推出的网络操作系统，它是一种面向分布式图形应用程序的完整平台系统。Windows NT的功能强大，与Netware相比，其优越点在于： 图形化操作风格 支持Web服务，FTP服务和GOPHER服务。 应用程序多，易开发、推广。网络操作系统（L

19、inux） Linux是一套免费使用和自由传播的类UNIX操作系统。这个操作系统是由全世界各地的程序员设计和实现的。其目的是建立不受任何商品化软件的版权制约的、全世界都能自由使用的UNIX兼容产品。局域网的协议（第6章第2讲）协议是指通信双方在通信过程中的一组约定（包括信息传输顺序，信息格式等）的集合。它是一套语义、语法和语序的规则，用来规定有关功能部件在通信过程中的操作。局域网的体系结构只包含OSI参考模型的最低两层，即物理层和数据链路层。LAN支持IEEE802和ISO制定的协议标准。局域网系列标准 局域网的标准 （第6章第2讲）IEEE802.1高层接口（包括MAC网桥与局域网管理）；IEEE802.2逻辑链路控制（LLC）；IEEE802.3带碰撞检测的载波侦听多址访问（CSMA/CD）方法和物理层规范；IEEE802.4令牌总线访问方法和物理层规范；IEEE802.5令牌环访问和物理层规范；IEEE802.6城域网标准