计算机网络应用基础 教学课件 包海山 吴红波主编 计算机网络应用基础 1计算机网络基础知识

1、在线教务辅导网： :/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：模块一 计算机网络根底知识目标任务学习本模块涉及哪些重要内容？本模块导读 计算机网络技术是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，涉及计算机与通信两个领域。 从技术开展的角度看，计算机、通信技术的结合使得通信处理由传统的模拟信息到数字 信息的转变成为现实；从技术应用的角度看，计算机网络催生了现代信息应用的爆炸式增 长，使全球范围内的人们跨越地理限制，实现计算机硬件、软件、数据资源的共享和交 流成为可能。与此同时，信息应用的需求又在不断地推动计算机网络技术的高速开展。 本模块主要介绍了计算

2、机网络开展阶段划分、计算机网络的形成过程、计算机网络的定 义、计算机网络的组成、计算机网络的分类以及计算机网络的结构。通过本模块的学 习，学生应掌握计算机网络根本概念、分类方法和网络结构方面的知识。 本模块要点 认识计算机网络的形成与开展 认识计算机网络的定义与分类 认识计算机网络的结构任务一 认识计算机网络的形成与开展 回忆计算机网络的开展过程，通常把计算机网络的开展归纳为四个阶段：第一阶段为面向终端的计算机通信网络 第二阶段为以共享资源为目标的计算机网络 第三阶段为开放式标准化网络 第四阶段为互联网 子任务1 计算机网络的产生与开展 1、面向终端的计算机通信网络 【案例1】在分时系统中，多

3、个用户可以通过终端“同时使用一台主机，就好似自己独享该计算机一样。面向终端的计算机通信网络就是通过终端与计算机的连接，共享计算机资源，以完成计算机通信功能。 【案例2】美国在1963年投入使用的飞机订票系统SABRE1，就是这类系统的典型代表之一。此系统以一台中心计算机为主机，将全美范围内的2000多个终端通过 线连接到中心计算机上，实现并完成了订票业务。 【案例3】面向终端的计算机通信网络的另一个典型实例是SAGE。SAGE是美国在20世纪50年代中期建立的半自动地面防空系统。该系统共连接了1000多个远程终端，主要用于远程的控制导弹制导。该系统能够将远距离雷达设备收集到的数据，由终端通过通

4、信线路传送给一台中央主计算机，由主机进行计算处理，然后将处理结果再通过通信线路回送给远程终端去控制导弹的制导。 子任务1 计算机网络的产生与开展图1-1 面向终端的计算机通信网络子任务1 计算机网络的产生与开展2、以共享资源为目标的计算机网络 【案例4】这一阶段研究的典型代表是美国国防部高级研究方案局ARPAAdvance Research Project Agency的ARPANET。1969年美国国防部高级研究方案局提出将多个大学、公司和研究所的多台计算机互连的课题。在1969年ARPANET实验网络只有4个结点，而到1983年已经到达100多个结点。ARPANET通过有线、无线与卫星通信

5、线路，使网络覆盖了从美国外乡到欧洲的广阔地域。ARPANET是计算机网络技术开展的一个重要里程碑。 子任务1 计算机网络的产生与开展图1-4 ARPANET结构图子任务1 计算机网络的产生与开展3、标准化网络 第二代计算机网络，大多是由计算机公司、科研机构自行开发研制的，没有统一的体系结构和标准。其中著名的有IBM公司的SNASystem Network Architecture和DEC公司的DNADigital Network Architecture等。各个厂家生产的计算机产品和网络产品无论从技术还是从结构上都有很大的差异，从而造成不同厂家生产的计算机及网络产品很难实现互连。这种局面严重阻

6、碍了计算机网络的开展，也给广阔用户带来极大的不便。因此，建立开放式的网络，实现网络标准化，已成为历史开展的必然。 子任务1 计算机网络的产生与开展 20世纪70年代，国际标准化组织ISO International Organization for Standards为适应网络向标准化开展的需要，成立了TC97计算机与信息处理标准化委员会下属的SC16开放系统互联分技术委员会，在研究、吸收各计算机制造厂商的网络体系结构标准化经验的根底上，开始着手制定开放系统互联的一系列标准，旨在方便异种计算机互联，该委员会制定了“开放系统互联参考模型Open System Interconnect Refer

7、ence Model， OSI/RM，简称为OSI。子任务1 计算机网络的产生与开展 OSI/RM已被国际社会广泛认可，成为一个计算机网络体系结构的标准。国际标准化组织和网络产品的生产厂家都按照OSI/RM划分的层次结构开发国际标准，并按照国际标准生产网络设备，开发网络应用软件。OSI/RM极大地推动了网络标准化的进程。 自此，计算机网络进入了标准化网络阶段。网络的标准化又促进了计算机网络的迅速开展，因此标准化网络也是计算机网络开展的重要阶段，人们称其为第三代网络。 子任务1 计算机网络的产生与开展4、互联网随着计算机网络和通信技术的开展，在全球范围内建立了大量的局域网和广域网。人们又提出了将

8、这些网络互联在一起的为了扩大网络规模以实现更大范围的资源共享的迫切需求，国际互联网Internet在这样的背景下产生。Internet的前身是ARPANET，它是由美国国防部的高级研究方案局资助的，其核心技术是分组交换技术。在1983年1月，TCP/IP协议正式成为ARPANET的网络协议标准。此后，大量的网络、主机与用户都连入了ARPANET，使得ARPANET得到了迅速开展，随着很多地区网络的连入，这个网络逐步扩展到其它国家和与地区。很多现存的网络都已经连入到Internet，包括：空间物理网SPAN、高能物理网HEPNET以及IBM的大型机网络等。 子任务1 计算机网络的产生与开展 计算

9、机网络的开展和网络应用的普及与深入促进了Internet的开展。自Internet诞生以来，就呈快速的开展。而Internet 上提供的丰富资源及各种信息为人们效劳，各个国家接入Internet的热情非常高涨，纷纷将自己的局域网或互联网与Internet相连。于是，接入Internet的计算机越来越多，Internet互联网的规模越来越大，覆盖的地理区域也越来越广。目前，Internet是全球规模最大，覆盖面积最广的计算机互联网。Internet的诞生极大地促进了计算机网络的开展，是计算机网络开展的强大推动力。事实证明，自进入Internet阶段以来，网络技术的开展极为迅速，新的网络技术不断涌

10、现。子任务2 计算机网络的功能计算机网络的功能 ，概括为如下五个方面：1、数据通信功能2、资源共享3、信息的集中和综合处理功能 4、调节资源负荷的功能5、提高系统可靠性和性能/价格比任务二 认识计算机网络的定义与分类 子任务1 理解计算机网络的定义 1、计算机网络的定义 凡将地理位置不同，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等实现网络资源共享的系统，称为计算机网络系统。子任务1 理解计算机网络的定义 计算机网络的定义中包含三方面内容：1计算机网络是由两台或两台以上的计算机连接起来的系统 。2在计算机之间必须有通信

11、设备和线路进行连接 。3计算机之间的通信与信息交换需要遵循共同的原那么安装统一的通信协议。 计算机网络的根底是计算机技术和通信技术的结合。一方面，通信技术为计算机之间的数据传输和交换提供了手段；另一方面，计算机技术渗透到通信技术中，提高了通信网络的性能。 子任务2 认识计算机网络 计算机网络在物理结构上，是由网络软件和网络硬件组成。以下图一个计算机网络组成示意图。 子任务2 认识计算机网络1、网络硬件 网络硬件系统是计算机网络系统的物质根底，一个正常的计算机网络系统，最根本的就是通过网络连接设备和通信线路连接处于不同地区的计算机各种硬件，在物理上实现连接。网络硬件主要由可独立工作计算机、网络设

12、备、传输介质、外围设备等组成。子任务2 认识计算机网络2、网络软件 网络软件系统主要用于合理地调度、分配、控制网络系统资源，并采取一系列的保密平安措施，保证系统运行的稳定性和可靠性。 网络软件包括：网络操作系统、网络协议和通信软件、网络应用软件。子任务3 认识计算机网络的分类 1、计算机网络的分类1按网络覆盖的地理范围分类 【案例4】本例是一个典型的网络分类实例。假设一 个城市内有许多的高校，各高校内部的机房、办公机构的计算机构成了许多小的局域网；校内许多小的局域网之间相互连接构成了更大的局域网校园网；各高校的校园网之间互联组成了本地教育网城域网；本地教育网连入CERNET就构成了广域网。子任

13、务3 认识计算机网络的分类1局域网 局域网Local Area Network，LAN是将较小地理区域内的各种数据通信设备连在一起的通信网络，也就是在一个较小区域范围内，将分散的计算机系统或数据终端互连起来为实现资源共享而构成的网络。局域网覆盖的地理范围，一般在几十米到几十千米，常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群或一个校园、一个企业的计算机网络。 子任务3 认识计算机网络的分类2广域网 广域网Wide Area Network，WAN是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的通信网。广域网通常能覆盖一个城市、一个地区、一个国家、一个洲，甚至全球。广域网一般由中间设备路由器和通信

14、线路组成，其通信线路大多借助于一些公用通信网，如PSTNPublic Switeched Telephone Network，公共交换 网、DDNDigital Data Network，数字数据网、ISDNIntegrated Service Digital Network，综合业务数字网等。广域网的作用是实现远距离计算机、局域网之间的数据传输和资源共享。目前，人们使用广泛的Internet因特网、国际互联网就是遍布全球计算机网络组成的广域网。 子任务3 认识计算机网络的分类3城域网Metropolitan Area Network，MAN 城域网是一种大型的LAN，覆盖范围介于LAN和WA

15、N间，一般是一个城市。目前城域网的开展越来越接近LAN，通常采用LAN和WAN技术构成宽带城域网。 子任务3 认识计算机网络的分类2按网络拓扑结构分类 1总线型拓扑结构 总线型拓扑结构所有的站点都通过接口接到总线上，如图以下图所示： 子任务3 认识计算机网络的分类2环型拓扑结构 环型拓扑结构是由多个首尾相接的中继器组成的，每个中继器都连接一个工作站，如以下图所示：子任务3 认识计算机网络的分类3星型拓扑结构 星型拓扑结构中所有的结点都连接到中心结点，如以下图所示。中心结点是网络中的关键设备可以是Hub集线器或Switch交换机。Hub可以构成共享式局域网，Switch可以构成交换式局域网。子任

16、务3 认识计算机网络的分类4树型拓扑结构 树型结构是总线型结构的扩展，是在总线网上加上分支形成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路。树型结构网络是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一定的容错能力，如以下图所示： 子任务3 认识计算机网络的分类5混合型总线/星型拓扑结构 用一条或多条总线把多组设备连接起来，相连的每组设备呈星型分布。采用这种拓扑结构，用户很容易配置和重新配置网络设备，如以下图所示： 子任务3 认识计算机网络的分类6网状拓扑结构 网状拓扑构型又称作无规那么型，如以下图所示：子任务3 认识计算机网络的分类3按网络的传输介质分类 1有线网络 有线网络通常是指采用双绞线、

17、同轴电缆以及光缆等有线传输介质组建的网络。 双绞线 双绞线是由一对相互绝缘的铜导线相互扭绞在一起形成的，扭绞可以减小铜线之间的电磁干扰，如以下图所示： 子任务3 认识计算机网络的分类同轴电缆 同轴电缆由绕同一轴线的两个导体所组成的，即内导体铜芯导线和外导体金属丝编织的网，外导体即为屏蔽层，其作用是屏蔽电磁干扰和辐射，两导体之间用绝缘材料隔离，最外层为绝缘保护套。芯线与金属网同轴，所以叫同轴电缆，如以下图所示：绝缘外套外导体屏蔽层绝缘材料内导体铜芯子任务3 认识计算机网络的分类光缆 光缆是由多根光纤组成的，光纤是由玻璃纤维组成的传输光波的介质，光纤中的光束在光纤芯和包层界面上形成全反射，使光束不

18、断地向前传播，如以下图所示：子任务3 认识计算机网络的分类2无线网络 无线网络就是使用无线传输介质进行传输的网络。目前的无线传输介质主要包括微波、红外线和无线电短波等。卫星通信系统子任务3 认识计算机网络的分类4按网络的传输技术分类1播送式网络 所谓播送式网络是用唯一共享的传输介质，把各个计算机模块连接起来，这样，任何一个计算机向网络系统发送信息时，连接在总线上的所有计算机均可以接收到信息，如以下图所示：子任务3 认识计算机网络的分类2点对点式网络ABCDEFG子任务3 认识计算机网络的分类5按网络的归属分类1公用网 一般由政府电信部门组建、管理和控制，网络内的传输和交换装置可提供如租用给任何

19、部门和单位使用，例如公共 交换网PSTN、数字数据网DDN、综合业务数字网ISDN等。 2专用网 由某个单位或部门组建，不允许其它部门或单位使用，例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。政府机关、企业、学校等单位自己组建的内部网络业可以认为是专用网。专用网可以租用电信部门的传输线路，也可以自己铺设线路，但后者的本钱较高。子任务3 认识计算机网络的分类2、评价计算机网络的性能 评价一个计算机网络性能的好坏，通常有如下几个指标：数据传输速率、延迟、吞吐量和丧失率等。1数据传输速率：即通常所说的“网络速度。其单位一般采用比特每秒bps或b/s表示。目前的网络传输速率可到达100Mbps每秒100兆

20、比特、10000Mbps10Gbps。2发送延迟：表示将一个数据包从发送方开始发送到发送完毕所用的时间。发送延迟与数据包的大小和数据的发送率有关即每秒发送的比特数。子任务3 认识计算机网络的分类3传播延迟：表示将一个比特位从发送方传输到接收方所需的时间。传播延迟与站点之间的距离和电磁信号的传播速度有关。4处理延迟：表示某个站点接收完数据包开始到这个站点将该数据包转发出去所需的时间。处理延迟与网络的状态、站点的运算速度等有关。5吞吐量：指单位时间内网络传输的数据量，一般用每秒比特表示。6丧失率：指数据在网络传输过程中，单位时间内所丧失的数据与所要传输数据的比率，丧失率经常用来描述网络传输线路质量

21、好坏。7误码率：表示数据传输过程中出错的概率，是出错的比特数与传输的比特总数之比。任务三 认识计算机网络结构 子任务1 逻辑二级子网划分 为了实现资源共享，计算机网络必须具有数据处理和数据通信两种能力，从这个前提出发，计算机网络可以从逻辑上被划分为二级子网：资源子网和通信子网，如以下图所示： 子任务1 逻辑二级子网划分子任务1 逻辑二级子网划分1、资源子网 资源子网又称用户子网，一般由主计算机系统、终端、各种软件资源和数据资源等组成，是用户资源配置与管理、数据处理和操作应用的环境。2、通信子网 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其它通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。子任务2

22、 通信子网中常用设备简介 1、通信子网中的常用设备1网卡 网卡也称为网络适配器，是计算机和网络缆线之间的物理接口，如以下图所示： 子任务2 通信子网中常用设备简介2调制解调器 调制解调器Modem是计算机与公共 交换网PSTN连接所必不可少的设备。调制解调器有内置和外置之分，内置调制解调器，如以下图所示： 子任务2 通信子网中常用设备简介3中继器 中继器Repeater主要作用是放大在传输介质上传输的信号，以便在网络上传输得更远。和日常看到的电灯线不同，网络中用的各种电缆不能简单的拧在一起。这将产生严重的杂波使网络中断，必须使用中继器这样的专用设备来实现连接，消除噪声。子任务2 通信子网中常用设备简介4集线器 集线器Hub的作用是将网段上的各个介质段连接在一起。在星型或树型网络中，每个结点计算机与其他结点计算机之间通过传输介质连接时需