大学计算机信息技术课件第1章(第1讲)

1、第1章计算机网络概述 主讲：吴uyong 1.教学目的及要求 计算机网络是信息社会的基础，网络技术应用已经深入到社会的各个方面，这门课程建立在掌握计算机网络的基本工作原理的基础上，了解常用的网络应用技术和技能，学会使用网络。参考教材计算机网络实训教程 （第2版） 主编：张浩军评分标准 期末测试 50%平时（上课，作业） 50%上机时间地点：5515（3-9周 周二下午第一大节）2.学时：54（上机14学时）课程重点：计算机网络概述网络体系结构组建局域网（设备）网络工程布线网络互联（配置）网络服务的配置与管理网络安全网络管理网络多媒体网络规划与设计3.第一部分：教学内容

2、与要求主要内容 网络概念与发展 （约50分钟） 网络组成与分类 （约50分钟）重点与难点 了解计算机网络概念，发展 了解计算机网络组成，分类方法4.引言：网络应用背景计算机通信网络和Internet已成为社会生活重要组成部分。应用遍布经济、文化、科研、军事、政治、教育。产业结构变化，全球信息产业发展。5.专题1：概述 计算机网络概念 引论我们已经进入21世纪，主要特征是数字化、网络化和信息化的时代农业经济工业经济知识经济三网电信网络有线电视网计算机网络因特网是自印刷术以来人类通信方面的最大变革。 计算机网络概念计算机网络是以相互共享（硬件、软件、和数据）资源的方式连接起来，且各自

3、具有独立功能的计算机系统的集合 。计算机网络是利用通讯设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。 计算机网络概念功能 信息共享 信息交换作用 使分散的计算机能共享网上的资源，为用户提供强有力的通信手段和尽可能完善的服务，从而极大的方便用户。 计算机网络概念计算机网络涉及以下三个方面的问题：两台或两台以上的计算机相互连接构成网络，达到资源共享的目的。计算机之间互相通信交换信息，需要有一条通道。这条物理连接通道称为传输介质。传输介质可以是双绞线、同轴

4、电缆或光纤等“有线”介质；也可以是激光或无线电波等“无线”介质。计算机之间要通信交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这就是协议。9.计算机网络的产生和演变早期的计算机应用模式单机大、中、小型机庞大，昂贵，资源无法共享计算机网络产生始于1950s，发展的动因：资源共享的需求（CPU、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）10.从体系结构来观察，其发展可分为三个阶段（三代网络）：以主机为中心的联机终端系统 （以单计算机为中心的联机系统）2. 以通信子网为中心的主机互连 （计算机计算机网络）3. 具有层次化体系结构的标准化网络 （体系结构标准化网络

5、）宽带综合业务数字网 （高速、综合） 计算机网络的产生和发展1、面向终端的计算机通信网the 20th century 1950s这种“终端设备通信线路计算机”的系统，就是计算机网络的雏形。其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在不同地理位置，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务是进行批处理。 12.例子：飞机订票系统 HOST(航空公司总部) Terminals(订票点)通信线路(电话线路) 缺点主机负荷重数据处理通信线路利用率低集中控制方式，可靠性低改进终端集中器(近/远距)前端处理机（Front End Processor, F

6、EP），通信任务分离 计算机网络的产生和发展2、分组交换网的出现 the 20th century 1960s美国国防部高级研究计划局于1969年12月投入运行的ARPANET，该网络是一个典型的以实现资源共享为目的的具有通信功能的多机系统，其核心通信技术是分组交换技术。它为计算机网络的发展奠定了基础。 第二代计算机网络的不足之处网络普及程度低标准不统一网络体系结构的研究不成熟 计算机网络的产生和发展分组交换网的出现 15.为什么需要标准化？不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力标准化的时机？各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、

7、理论等方面的研究日趋成熟是其基础3. 标准化网络阶段the 20th century 1970sNetwork Standardization16.3、计算机网络体系结构的形成 国际标准化组织（ISO）提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架开放系统互连基本参考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Model),简称为OSI。 TCP/IP协议族下一代互联网络 17. TCP/IP与OSI参考模型的对应关系18.4.因特网时代的到来因特网的出现标志着网络时代的到来因特网是全球性的网络丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的

8、主要驱动力截止到2000年, Internet的规模为网络数105（以数十万计）, 主机数107 （以数千万计）, 用户数108 （以数亿计） ，主干速率为2.5Gbit/s美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是主干网的速率比现在的因特网高1000倍端到端的速率要达到100Mbit/s10Gbit/s19.高速网络时代TCP/IP应用的成熟光通信的发展路由交换的提高千兆以太网技术的成熟产业界和国际标准的统一20.下一代互联网络 Internet2 一些企业、大学、与非营利组织早在1996年便尝试Internet2实验计划，提供企业与研究单位作为实验新技术之用，兼做未来网络的雏形，而此一计划目

9、前正逐渐开花结果，并获得诸多科技大厂支持。 一般人若想到视频串流(video streaming，在网络上看电影，或视频画面等)，一定会联想到断断续续的画面与不连贯的声音等状况，但使用Internet2网络却可达一般有线电视播出的效果。 一位在纽约就读曼哈顿音乐学院的学生吴洁即是透过Internet2与远在加拿大渥太华国立交响乐艺术中心的老师学琴。她的琴房教室有两台电视，一台可看见自己，另一台则是加拿大的老师Zuckerman。 Internet2的参与成员皆是产业雄霸一方的科技巨人，包括Qwest Communications、思科、微软、英特尔与朗讯科技。21.Internet2 2002

10、年9月22日，香港著名实业家李嘉诚先生向清华大学捐赠1000万美元，以全力支持推动中国未来互联网（Internet2）的技术研究。利用这笔资金，清华大学将建设中国未来信息科技发展的重要研究基地未来互联网络技术研究中心。 计算机网络的应用企业信息网络联机事务处理POS系统电子邮件系统电子数据交换系统 联机会议访问远程数据库 计算机网络的组成计算机网络通常由三个部分组成，它们是资源子网、通信子网和通信协议。资源子网：是指计算机网络中面向用户的部分，处于网络的外围，由主机系统、终端、终端控制器、外设、各种软件资源和信息资源组成，主要用于全网的信息处理、信息共享和信息存

11、储服务。主机系统是资源子网的主要组成部分，它通过高速通信线路与通信子网的通信设备相连接，用户终端可通过主机系统连接入网。 计算机网络的组成通信子网：负责数据通信的部分，处于网络的内层，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。构成通信子网的硬件设施包括各种数据传输线路，以及实现网络连接和数据通信的各种数据通信设备，包括集线器(Hub)、网桥(Bridge)、网络交换机(Switch)、路由器(Router)和网关(Gateway)等。通信协议：是主机之间或主机和子网之间的通信的规范，即通信双方必须共同遵守的规则和约定。 计算机网络的组成网络软件是实现网络功能的必不可

12、缺的支撑环境，通常包括：网络协议软件网络通信软件网络操作系统网络管理软件网络应用软件 计算机网络的分类1按网络覆盖的地理范围分类局域网城域网广域网Intranet27.（1）局域网局域网（Local Area Network，LAN）：指在有限的地理区域内构成的规模相对较小的计算机网络，其覆盖范围一般不超过几十公里。LAN具有以下特征：局域网仅工作在有限的地理范围内，采用单一的传输介质。数据传输率快，典型LAN数据传输速率10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps。由于数据传输距离短，传输延迟低（几十个毫秒）且误码率低。局域网组网方便、使用灵活。28.（1）局域网图

13、1-2 局域网联网结构图29.（2）城域网城域网（Metropolitan Area Network，MAN）可以理解为是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术，但是传输介质和布线结构更复杂。其覆盖范围为一个城市或地区，距离在几十公里到几百公里。城域网多采用光纤或微波作为传输介质，可以支持数据和多媒体应用。当前城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库以及LAN等互相连接起来。30.（3）广域网广域网（Wide Area Network，WAN）覆盖的地理范围非常大，又称远程网，是一种跨越城市、国家的网络。广域网常常借用传统的公共传输网进行通信，可以把

14、众多的城域网、局域网连接起来。目前，很多全国性的计算机网络就属于这类网络，如邮电部的CHINANET（中国公网）、国家教委的CERNET（中国科研教育网）、中科院的NCFC（科技网）和电子部的CHINAGBN（经济网）等。31.（3）广域网典型广域网示意图32.（4）网际网网际网通常是指连接多个国家的计算机网络，Internet（因特网）就是世界上最大的网际网。通常把互联的网络集合称为互联网，Internet是指特定的世界范围的互联网，它通过网络互连设备把不同的众多网络或网络群体根据全球统一的通信规则（TCP/IP协议）互连起来形成全球最大的、开放的计算机网络。33.（4）网际网另外一个典型网

15、络是Intranet，Intranet也称“企业内部网”。从原理上来说，Intranet其实就是一个局域网。Intranet是在一个协同作业的企业或者组织的内部，使用Internet技术实现应用需求的网络应用系统。它可以建立在企业内部原有的硬件、软件和服务器基础上，实现Internet上的几乎所有应用。另外，以Intranet为平台的管理信息系统MIS，可获得高效的开发和企业级应用。 计算机网络的分类(续)2按传输介质分类根据采用的传输介质不同，计算机网络可分为两种：有线网和无线网。有线网：传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网。常用的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光导纤

16、维。无线网：采用无线介质连接的网络称为无线网，典型的无线网有以下几种。35.有线网有线电话网电力线有线电视电缆同轴电缆双绞线光纤无线网无线电话语音广播网无线电视网微波通信网卫星通信网36.（1）有线网双绞线双绞线(TP：Twisted Pairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质，由多对具有绝缘保护层的铜导线组成。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP：Unshielded Twisted Pairwire)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pairwire)。双绞线既可以用来传输模拟声音信号、也可以用于传输数字信号，特别适用于较短距离的数字通信。目前局域网中使用双绞

17、线可以达到100Mbps10Gbps的传输速率，而且其价格相对其他传输介质低廉，是目前局域网布线的主要传输介质。 37.（1）有线网同轴电缆同轴电缆(Coaxial)是指有内外两个同心导体，而这两个同心导体即导体和屏蔽层又共用同一轴心的电缆。常用的同轴电缆有两类：50和75的同轴电缆。75同轴电缆常用于CATV（有线电视网）网，传输带宽可达1GHz，目前常用CATV电缆的传输带宽为750MHz。50同轴电缆主要用于基带信号传输，传输带宽为120MHz，传统的总线型以太网就是使用50同轴电缆。38.（1）有线网光纤光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光信号的玻璃纤维。如果将许多根光纤聚在一起并敷

18、以保护层，就得到我们常说的光缆。利用光缆通讯，能同时传播大量信息。光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量高，能防窃听。光缆的质量小而细，不怕腐蚀，铺设也很方便。目前光缆已广泛用作为长途通信干线、广域网的主要传输介质。39.（2）无线网微波通信微波通信是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波微波进行的通信。当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波通信，微波通信具有容量大、质量好、传输距离远、抗灾性能好等特点，普遍使用于各种专用通信网。微波通信用途广泛，可以用于各种电信业务的传送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等。40.（2）无线网卫星通信卫星通信是地球上(包括陆地、水面和低层大气中)无

19、线电通信站之间利用人造卫星作为中继站而进行的空间微波通信，卫星通信是地面微波接力通信的继承和发展。卫星通信具有覆盖区域大、通信距离远、通信质量好、可靠性高、通信频段宽、容量大等优点，是目前远距离越洋电话和电视广播的主要手段。41.（2）无线网红外线传输红外线传输利用发光二级管产生红外光波发送信号，采用光电管接收信号，生活中各种电器使用的摇控器基本上是使用红外线进行信号传输。红外线与微波传输之间的重要差异是前者不能贯穿墙壁，但是，在微波系统中遭遇的安全和干扰问题这里不再出现。红外线信号能获得较高的数据吞吐量。红外线传输方式分为点到点传输和广播传输。红外线一般局限在很小的区域内，并且要求发送器直接

20、指向接收器；不过，红外线相关设备相对比较便宜，且不需要天线。42.（2）无线网WLAN无线局域网(Wireless Local Area Networks, WLAN)。WLAN采用射频(Radio Frequency, RF)技术，利用电磁波在空气中发送和接受数据，无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在可以达到，传输距离可远至20km以上。WLAN最大的优势就是免去或减少了繁杂的网络布线，一般只要在适当位置安放一个或多个接入点(Access Point)设备就可建立覆盖整个建筑或地区的局域网络。43.（2）无线网无线传感器网络无线传感器网络（Wireless Sensor Network）

21、。综合了微电子技术、嵌入式计算技术、现代网络及无线通信技术、分布式信息处理技术等先进技术，能够协同实现实时监测、感知和采集网络覆盖区域中各种环境或监测对象的信息，对信息进行处理后通过无线方式发送，并以自组多跳的特殊网络拓扑组织方式传送给观察者。无线传感器网络在军事侦察、工业生产与制造、农业监测、环境监测、自然灾害应急处理、医疗研究、危险工作环境等领域具有重要价值。44.客户机/服务器模式（client/server, C/S） 资源的所有者将资源放置在服务器上，供通过网络互连的其他客户计算机共享。 分布模式 资源的提供者和资源的使用者都分布在通过网络互连的不同地域的计算机上。 对等网（peer

22、 to peer） 通过网络互连的每台计算机，既向其他计算机提供自己的资源，又共享其他计算机上的资源。按资源共享的方式分类：45.概述 Internet Internet网起源于1969年美国国防部高级研究计划局协助开发的4个节点组成的ARPA网。1987年，美国国家科学基金会（NSF）采用招标的形式，由IBM等3家公司合作建立了一个新的广域网ANSnet，美国其他部门的计算机网络相继并入此网，形成了目前的Internet主干网。1994年4月，中科院计算机网络信息中心正式接入Internet网。1987年至1993年，我国与Internet的联接仅仅是电子函件的转发联接，并只在少数高校和科研

23、机构提供电子邮件服务。1987年9月，北京计算机应用技术研究所与德国卡尔斯鲁厄大学（Karlruhe University）合作，建成CANET中国科技网（China Academic Network），它是我国第一个Internet电子邮件服务结点，并于1990年10月正式向Internet信息中心InterNIC注册了我国的顶级域名cn。Internet产生与发展：46.概述 Internet 1994年3月，Internet管理委员会正式批准中国进入Internet，中政府也批准Internet与中国连通。1994年，我国第一条Internet专线在中国科学院高能物理研究所正式接通。该所

24、的IHEPNET网络（Institute of High Energy Physics Network）迈出了与世界数以百万计计算机共享信息的第一步，并最先向我国1000多名科研人员提供了Internet的访问和使用功能，同时也提供了我国在万维网上的第一套主页。同年8月，在北京召开的高能物理大会第一次通过Internet由中国向全世界发布信息。Internet产生与发展：47.概述 Internet 服务： WWW E-mail FTP BBS 搜索 聊天 视频点播 在线音乐 Internet应用与服务：工作学习电子商务 Electronic Commerce / Ecommerce / E-

25、commerce电子政务 e-Government48.概述 我国互联网应用 中国公用计算机互联网(CHINANET)：416778.9Mbps 中国金桥信息网:国际线路带宽69M/s 中国联通计算机互联网:295136.5Mbps 中国网通公用互联网:国际线路带宽377Mbps 中国移动互联网:15215Mbps 中国教育和科研计算机网：9932Mbps 中国科技网：10477Mbps 中国国际经济贸易互联网：2Mbps 中国长城网：不详 我国的计算机互联网络服务商：49.概述 我国互联网应用 我国上网调查总人数（万人）50.概述 我国互联网应用 中国互联网络发展状况统计报告 2003.7 中国互联网络信息中心 我国上网调查总计算机数（万台）51.概述 我国互联网应用 电子邮箱： 91.8%搜索引擎： 70.0%网上聊天（聊天室、QQ、ICQ等）： 45.4%软件上传或下载服务： 43.0%信息查询： 37.8%BBS论坛、社区、讨论组等： 22.6%新闻组： 20.7%网上游戏： 18.2%网上购物： 11.7%网上教育： 8.9%电子杂志： 8.2%短信服务： 7.8%免费个人主页空间： 6.2%电子政务： 2.1%网络电话： 1.0%网上医院： 0.8%用户经常使用的网络服务（多选题）：52.概述 我国互联