计算机导论-第4章-操作系统与网络知识要点课件

第4章操作系统与网络知识4.1操作系统的形成与发展4.2操作系统的功能4.3操作系统实例4.4计算机网络概述4.5计算机网络体系结构4.6因特网技术4.7本章小结第4章操作系统与网络知识4.1操作系统的形成与发展4.1操作系统的形成与发展操作系统概念操作系统的形成操作系统的发展操作系统的特征4.1操作系统的形成与发展操作系统概念4.1.1操作系统概念计算机系统硬件子系统中央处理器：运算器/控制器/寄存器。存储器：内存/外存。外设：输入设备/输出设备。软件子系统系统软件：操作系统/语言翻译程序/数据库管理系统。应用软件：通用应用软件/专用应用软件。4.1.1操作系统概念计算机系统4.1.1操作系统概念操作系统操作系统定义管理计算机资源。控制程序执行。提供多种服务。方便用户使用。操作系统的目标方便性/有效性/开放性。可靠性/可扩充性/可移植性。4.1.1操作系统概念操作系统4.1.2操作系统的形成人工操作用穿孔机将编写好的程序及相应的数据穿孔在纸带/卡片上，通过纸带/卡片机输入计算机。启动计算机执行程序，通过控制台上的开关、按钮和指示灯来操作和控制程序的执行。程序执行完并取走计算结果后，下一个用户才能使用该计算机。高速的CPU绝大部分时间处于等待慢速的手工操作和外设运行，计算机资源得不到有效利用。4.1.2操作系统的形成人工操作4.1.2操作系统的形成批处理操作系统单道批处理系统把一批作业放入外存,但一次只调用一道作业进人内存运行。作业是指用户在一次数据处理中要求计算机所做的全部工作的总和，由用户程序、数据和作业说明书组成。多道批处理系统从外存中把多个作业同时调入内存。内存中的多个作业可以交替执行，但不能进行人机交互。一批作业放入外存的方式联机方式：在主机控制下进行。脱机方式：在外围机控制下进行,进一步提高了主机利用率。4.1.2操作系统的形成批处理操作系统4.1.2操作系统的形成分时操作系统把CPU的时间分成微小的时间片。按时间片轮流为多个终端服务。具有人机对话功能。实时操作系统实时控制系统/硬实时任务。实时信息系统/软实时任务。4.1.2操作系统的形成分时操作系统4.1.2操作系统的形成通用操作系统同时具备实时/分时/批处理功能。按优先级分类处理。UNIX的早期版本是当时通用操作系统的代表。4.1.2操作系统的形成通用操作系统4.1.3操作系统的发展微机操作系统单用户单任务一个用户执行一个程序。CP/M,MS-DOS。单用户多任务一个用户可以执行多个程序。Windows2000,WindowsXP。多用户多任务多个用户可以分别执行多个程序。微机版UNIX和Linux.4.1.3操作系统的发展微机操作系统4.1.3操作系统的发展多处理器操作系统多处理器系统的优点提高系统的吞吐量和可靠性节省投资多处理器操作系统分类主-从模式：易于实现/资源利用率低。对称模式：资源利用率高。多处理器操作系统实例SUN公司的Solaris.AT&T公司的UNIXSystemV4.0MP版本。DG公司的DG/UX.4.1.3操作系统的发展多处理器操作系统4.1.3操作系统的发展网络操作系统网络操作系统的功能网络通信。资源管理。网络服务。网络管理。网络操作系统实例WindowsNT,WindowsServer.网络版的UNIX和Linux.4.1.3操作系统的发展网络操作系统4.1.3操作系统的发展分布式操作系统分布式系统多个分散的处理单元经网络互连形成。每个单元包括处理器和局部存储器。分布式操作系统把分布式系统虚拟成一台独立的计算机。还没有得到广泛应用的分布式操作系统。4.1.3操作系统的发展分布式操作系统4.1.3操作系统的发展嵌入式操作系统嵌入式计算机嵌入到其他设备中。控制被嵌入设备的运行。嵌入式操作系统运行在嵌入式计算机中的操作系统。WindowsCE、VxWorks等是常用的嵌入式操作系统。4.1.3操作系统的发展嵌入式操作系统4.1.4操作系统的特征四个基本特征并发性两个或多个事件在同一时间段内发生。在一段时间内，可以让多个进程交替地使用CPU。操作系统负责多个进程之间的执行切换。共享性系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。互斥共享方式：对单处理器的访问。同时共享方式：对同一磁盘中的访问。4.1.4操作系统的特征四个基本特征4.1.4操作系统的特征四个基本特征虚拟性把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。通过分时使用的方式实现。异步性进程通常是以断断续续的方式运行的。功能上相互独立的进程执行进度也互不相关。4.1.4操作系统的特征四个基本特征4.2操作系统的功能处理器管理存储器管理设备管理文件管理网络与通信管理用户接口操作系统功能4.2操作系统的功能处理器管理操作系统功能4.2.1处理器管理功能总体功能保证处理器在多个进程之间进行有效的切换,进程是指程序的一次执行过程。具体功能进程控制创建进程/撤销进程。控制进程在运行过程中的状态转换。运行状态/就绪状态/等待状态。进程同步：协调相互有关的进程的执行。进程同步方式。进程互斥方式。加锁机制/死锁/饥饿。4.2.1处理器管理功能总体功能4.2.1处理器管理功能具体功能进程通信实现相互合作进程之间的信息交换。通信方式直接方式：相互合作的进程处于同一计算机系统时。间接方式：相互合作的进程处于不同的计算机系统时。处理器调度作业调度：把作业由外存调入内存，现在不再用。交换调度：内外存之间进程的交换。进程调度：把处理器分配某个进程让其运行。线程技术：一个进程的多个部分可以并发执行。4.2.1处理器管理功能具体功能4.2.2存储器管理功能总体功能方便用户使用存储器，提高存储器的利用率，从逻辑上扩充内存。具体功能

内存分配分配方式：静态分配/动态分配。分配功能：内存分配/内存回收/内存分配记录。内存保护设置界限寄存器。确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行。4.2.2存储器管理功能总体功能4.2.2存储器管理功能具体功能

地址映射将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。程序的相对地址范围称为地址空间。内存中的物理地址范围称为内存空间。内存扩充把外存虚拟成内存。请求调入部分程序功能。程序置换功能。4.2.2存储器管理功能具体功能4.2.3设备管理功能总体功能分配I/O设备,提高CPU和I/O设备的利用率,提高I/O速度,方便用户使用I/O设备。具体功能

缓冲管理设置缓冲区以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾。单缓冲区/双缓冲区/公共缓冲池。设备分配根据用户的I/O请求,为之分配所需的设备。4.2.3设备管理功能总体功能4.2.3设备管理功能具体功能

设备处理通过设备驱动程序实现CPU和设备控制器之间的通信。虚拟设备把一个物理设备对应成多个逻辑设备,这种逻辑设备称为虚拟设备。使一个物理设备能供多个用户共享使用，提高了设备的利用率。4.2.3设备管理功能具体功能4.2.4文件管理功能总体功能方便用户使用文件并保证文件的安全。具体功能

文件存储空间管理存储空间分配-非连续分配方式。存储空间回收。存储空间使用记录。目录管理为每个文件建立一个目录项。实现文件的按名存取和快速检索。4.2.4文件管理功能总体功能4.2.4文件管理功能具体功能

文件的读写管理和存取控制读写管理从外存中读取数据或将数据写入外存。存取控制系统级存取控制：设置帐号和口令。用户级存取控制：为用户分配存取权限。文件级存取控制：设定文件属性。4.2.4文件管理功能具体功能4.2.5网络管理功能总体功能保证网络功能的正常、高效实现。具体功能

资源管理网络资源的共享。信息资源的安全性和完整性。通信管理通过通信软件完成网络上计算机之间的信息传送。网络管理保证网络的安全高效运行。故障管理/安全管理。性能管理/日志管理/配置管理。4.2.5网络管理功能总体功能4.2.6用户接口方便用户使用操作系统直接操作：良好的人机界面。程序开发：方便的系统功能调用方式。接口类型命令接口联机用户接口脱机用户接口程序接口用户程序使用系统功能。图形接口由图标、菜单和对话框组成的可视化操作界面。4.2.6用户接口方便用户使用操作系统4.3操作系统实例CP/M操作系统DOS操作系统Windows操作系统UNIX操作系统Linux操作系统VxWorks操作系统

操作系统实例4.3操作系统实例CP/M操作系统操作系统实例4.3.1CP/M操作系统微型计算机的第一个操作系统诞生于1974年的8位微型机操作系统。主要功能能够进行文件管理。具有磁盘驱动功能。可以控制磁盘的输入输出。可以控制显示器的显示以及打印机的输出。曾经有多个版本CP/M-80/CP/M-86/CP/M-68K.4.3.1CP/M操作系统微型计算机的第一个操作系统4.3.2DOS操作系统典型的单用户单任务操作系统

最早的版本是1981年8月推出的1.0版。在Windows流行之前，DOS一直占据微机操作系统的霸主地位。有效地扩充了CP/M的功能。增加了许多内部和外部命令。增强了文件系统的功能。我国曾推出基于MS-DOS的汉字磁盘操作系统CC-DOS，能够有效处理汉字。4.3.2DOS操作系统典型的单用户单任务操作系统4.3.3Windows操作系统优秀的单用户多任务操作系统Microsoft公司从1983年开始研发Windows操作系统。1990年推出的Windows3.0开始逐步占领微型机操作系统市场。从Windows95开始，Windows成为个人计算机的主流操作系统。WindowsNT是一种面向高端微机的网络操作系统。2001年3月，人版本WindowsXP问世。2003年3月，推出WindowsServer2003网络操作系统。2006年11月正式发布WindowsVista。根据2006年的统计，在桌面计算机操作系统领域，Windows的市场占有率达到95%以上。4.3.3Windows操作系统优秀的单用户多任务操作系统4.3.4UNIX操作系统典型的多用户多任务型操作系统UNIX操作系统起源于美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室。1971年UNIX第1版（UNIXV1）正式诞生。1973年C语言出现后，用C语言改写出第3版。20世纪70年代中后期，更多人的参与为UNIX的改进、完善和普及起了重要作用。从1977年开始，各公司陆续推出了多种UNIX的商业化版本。众多UNIX版本的出现，促进了UNIX的快速发展和应用普及。UNIX开发标准的制定促进了UNIX的标准化。20世纪90年代后，UNIX开始支持多处理器系统，推出了多处理器操作系统版本。4.3.4UNIX操作系统典型的多用户多任务型操作系统4.3.5Linux操作系统多用户多任务操作系统起源于一个大学生的课程设计。多人扩充其功能。源码全部开放。可以在网上自由下载。多家公司支持IBM/Intel/Oracle/SUN.得到广泛应用4.3.5Linux操作系统多用户多任务操作系统4.3.6VxWorks操作系统嵌入式操作系统的代表支持各种工业标准POSIX,ANSIC,TCP/IP.支持各种实时功能快速多任务处理/中断支持/抢占式和轮转式调度。应用领域广泛网络通信/多媒体设备/消费电子品医疗设备/交通运输/工业控制/航空航天1999年12月3日发射升空的“极地登陆者号”火星探测器上，就采用了VxWorks操作系统。4.3.6VxWorks操作系统嵌入式操作系统的代表4.4计算机网络概述

计算机网络发展历程计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的拓扑结构计算机网络的功能和应用计算机网络的传输介质网络计算模式4.4计算机网络概述计算机网络发展历程4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的萌芽阶段20世纪50年代初期—20世纪60年代中期。由一台主机和若干个终端组成。终端通过电话网/调制解调器与主机连接。终端主要是键盘和显示器。美国航空公司与IBM公司在20世纪60年代初联合开发的飞机定票系统SAVRE-I。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的萌芽阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的发展阶段20世纪60年代中期—20世纪70年代中期。多台主机互连,实现计算机之间的通信。1969年美国国防部建成的ARPAnet实验网。最初只有4个结点，以电话线路为主干网络。70年代后期，网络结点超过60个，主机100多台。Internet就是由ARPAnet发展来的。资源共享/分散控制/分组交换/分层的网络协议。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的发展阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的标准化阶段20世纪70年代中期—20世纪80年代末。国际标准化组织制定了统一的网络标准。1977年，开始标准的制定工作。1984年，公布了开放系统互连参考模型（OSI/RM）的正式文件。对推动计算机网络理论和技术的发展，对统一网络体系结构和协议标准起到了积极的作用。促进了计算机网络的广泛应用。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的标准化阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的快速发展阶段20世纪80年代末—。信息高速公路的建设促进了网络的快速发展。提出了新一代互联网研究计划。美国的网络研究的全球环境-GENI。欧盟的未来互联网研究和实验-FIRE。我国的中国下一代互联网-CNGI。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的快速发展阶段4.4.2计算机网络的定义计算机网络自主计算机的互连集合，由通信子网和资源子网两部分构成。资源子网由互连的主机或提供共享资源的其他设备组成。提供可供共享的软硬件和信息资源。通信子网由通信线路和通信设备组成。负责计算机间的数据传输。4.4.2计算机网络的定义计算机网络4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围个人区域网（PersonalAreaNetwork，PAN）一般在100米以内的范围。用于把PDA/手机/数码相机等设备与计算机连接。一般采用无线连接方式。蓝牙是目前流行的个人区域网技术。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围局域网（LocalAreaNetwork，LAN）覆盖范围一般在几千米以内。传输速率高/传输延迟小/误码率低。常用的局域网技术令牌环网。光纤分布式数据接口-FDDI。以太网（Ethernet）。10Mbps/100Mbps以太网。1000Mbps/10Gbps快速以太网。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）覆盖范围在几千米到几十千米。一般在一个城市的范围内。

广域网（WideAeraNetwork，WAN）覆范围从几十千米到几千千米。可以覆盖一个地区或一个国家，甚至更大的范围。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围

互联网（internet）互连各种网络而形成的网。覆盖范围最广/网络规模最大。最有代表性的互联网是Internet。基于ARPAnet发展起来的互联网称为Internet。翻译成中文为因特网或国际互联网。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据传输技术广播式网络所有连网计算机都共享一个公共通信信道。一台计算机可以同时向多台计算机发送数据。点对点式网络每条物理线路连接一对计算机。根据传输介质有线网：采用双绞线/同轴电缆/光纤等作为传输介质。

无线网：采用微波/卫星/红外线等作为传输介质。4.4.3计算机网络的分类根据传输技术4.4.4计算机网络的拓扑结构星形结构连接方式各工作站点都通过单独的通信线路与中心结点直接连接。工作站点之间的信息传输需要通过中心结点的转发才能实现。处于中心结点的设备一般是集线器或交换机。星形结构的优点结构简单/易于维护和扩充某个工作站点出现故障不会影响其他结点和全网的工作用双绞线连接的简单局域网多采用这种结构星形结构的缺点需要的连接线较多/连接成本较高。一旦中心结点出现故障，将导致整个网络瘫痪。4.4.4计算机网络的拓扑结构星形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构总线结构连接方式所有站点共享同一条通信线路。任何一个结点发送的数据都会通过总线传送到每一个结点上。每个站点接收到数据后，分析该数据是否为发给本站点的，若是，接收此数据，否则拒绝接收。总线结构的优点结构简单/布线容易/可靠性高/易于扩充。节省连接线/连接成本较低。早期的同轴电缆局域网多采用这种结构。总线结构的缺点故障诊断相对困难。总线故障会引起整个网络的瘫痪。同一时刻只能有一个结点发送数据，存在总线的使用权争用。4.4.4计算机网络的拓扑结构总线结构4.4.4计算机网络的拓扑结构环形结构连接方式所有站点连接在一个封闭的环路中。一个站点发出的数据要通过所有的站点，最后回到起始站点。某个站点接收到数据，要把此数据的目标地址与本站点地址进行比较，相同时才接收该数据。环形结构的优点结构简单/数据在网络中沿环单向传送。不存在对中心结点的依赖。令牌环网采用的就是这种结构。环形结构的缺点可靠性差/故障检测困难。需要一种控制方法来决定每个结点何时能够发出数据。4.4.4计算机网络的拓扑结构环形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构树形结构连接方式从星形结构演变而来。各结点按一定的层次连接起来。树形结构的优点可靠性高/易于扩充网络结点和分支。复杂一点的局域网多采用这种结构。

树形结构的缺点使用的连接线较多。整个网络对根结点的依赖性大。4.4.4计算机网络的拓扑结构树形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构网状结构连接方式每个结点通过多条链路与其他结点相连。数据从一个结点传输到另一个结点有多条路径可选。网状结构的优点可靠性高。数据传输速度快。广域网多采用网状结构。网状结构的缺点结构复杂/连接成本比较高。不易管理和维护。4.4.4计算机网络的拓扑结构网状结构4.4.5计算机网络的功能与应用主要功能资源共享硬件资源/软件资源/信息资源。节约成本/方便维护管理/方便用户使用。数据通信接发电子邮件/即时通信。视频会议/网络教育/网上银行。协同工作计算机远程医疗系统/面向对象软件开发环境。4.4.5计算机网络的功能与应用主要功能4.4.5计算机网络的功能与应用应用示例网格计算通过互联网把分散在不同地理位置、不同类型的物理与逻辑资源以开放和标准的方式组织起来，通过资源共享和动态协调，来解决不同领域的复杂问题的分布式和并行计算。云计算对于单位用户或个人用户来说，把原本在本地计算机完成的数据存储和数据处理工作更多地通过互联网来进行，有专业的网络公司提供数据存储和数据处理平台。4.4.5计算机网络的功能与应用应用示例4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质双绞线电缆-TwistedPairCable

由螺旋状相互绞合在一起的两根绝缘铜线组成双绞线。线对绞合在一起可以减少相互之间的电磁辐射干扰。将多对双绞线封装于绝缘套里做成双绞线电缆。广泛地应用于局域网中。传输距离不超过100米。非屏蔽双绞线。屏蔽双绞线。4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质同轴电缆-CoaxialCable

由同轴的内外两个导体组成。内导体是一根金属线。外导体是是由细金属线编织成的网状结构。内外导体之间有绝缘层。光缆-FiberOpticalCable

光纤是能传导光波的石英玻璃纤维。光纤外加保护层构成光缆。一根光缆中可包括数十至数百根光纤。容量大/传输速率高/传输距离长/抗干扰能力强。4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质4.4.6计算机网络的传输介质无线传输介质通过空间传输，不需要架设或铺埋电缆或光缆。常用的无线传输介质。微波/卫星。无线介质的优点受地理位置的限制较小。使用方便。无线介质的缺点容易受到障碍物和天气的影响。4.4.6计算机网络的传输介质无线传输介质4.4.7网络计算机模式分时共享模式多个终端通过分时的方式共享使用主机。所有的计算任务和数据管理任务都集中在主机上。早期的终端一般只是键盘/显示器等输入输出设备。现在的终端大多是一台独立的计算机。4.4.7网络计算机模式分时共享模式4.4.7网络计算机模式资源共享模式各终端计算机有一定的计算能力（有CPU和内存），但没有硬盘或容量很小。用户的应用程序和数据保存在文件服务器上。应用程序运行时需要先从文件服务器下载到终端计算机，再在终端计算机上运行。服务器一般是一台性能比较高的计算机。4.4.7网络计算机模式资源共享模式4.4.7网络计算机模式客户/服务器模式客户机是一台能独立工作的计算机。服务器是高档微机或专用服务器。把计算任务分成服务器部分和客户机部分，分别由服务器和客户机完成，数据库在服务器上。客户机接受用户请求，进行适当处理后，把请求发送给服务器。服务器完成相应的数据处理功能后，把结果返回给客户机，客户机以方便用户的方式把结果提供给用户。

4.4.7网络计算机模式客户/服务器模式4.4.7网络计算机模式浏览器/服务器模式是一种三层结构的分布式计算模式。客户机只需要一个Web浏览器，用户通过Web页面与应用系统交互。Web服务器充当应用服务器的角色，专门处理业务逻辑，它接受来自Web浏览器的访问请求，访问数据库服务器进行相应的逻辑处理，并将结果返回给浏览器。数据库服务器则负责数据的存储、访问和优化。4.4.7网络计算机模式浏览器/服务器模式4.5计算机网络体系结构网络体系结构的定义计算机之间相互通信的层次、各层次中的协议和层次之间接口的集合。协议：控制和管理两个实体间数据传输过程的一组规则和约定。主要的网络体系结构开放系统互连参考模型。TCP/IP参考模型。4.5计算机网络体系结构网络体系结构的定义4.5.1开放系统互连参考模型模型的层次组成应用层：为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。会话层：允许不同主机上各进程之间的会话。传输层：在通信子网的环境中实现端到端的数据传输。网络层：把网络层的协议数据单元从源站点传输到目的站点。数据链路层：将原始的物理连接改造成无差错的、可靠的数据传输链路。

物理层：在传输介质上传输原始的由0和1组成的比特流。4.5.1开放系统互连参考模型模型的层次组成4.5.2TCP/IP参考模型模型的层次组成应用层：对应于OSI/RM的会话层、表示层和应用层，提供用户所需要的各种服务。

传输层：相当于OSI/RM的传输层，负责在源主机和目的主机的应用程序间提供端到端的数据传输服务。互联层：与OSI/RM中的网络层对应，负责将报文独立地从源主机传输到目的主机。网络接口层：与OSI/RM的物理层、数据链路层对应，负责将相邻高层提交的IP报文封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，从中取出IP报文并提交给相邻高层。4.5.2TCP/IP参考模型模型的层次组成4.5.3常用的网络连接设备调制解调器一种可以将数字信号转换成模拟信号，也可以将模拟信号转换成数字信号的网络设备。用于计算机与电话线等模拟线路的连接。中继器是一种在物理层上互连网段的设备。具有对信号进行放大/补偿/整形/转发的功能。集线器是一种多口的中继器。在早期的星形网络中用的比较多。4.5.3常用的网络连接设备调制解调器4.5.3常用的网络连接设备网桥可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换。用于连接两个或多个局域网。交换机由输入输出端口以及具有交换数据单元能力的转发逻辑组成。在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输。连接在其上的网络设备独享全部的带宽。4.5.3常用的网络连接设备网桥4.5.3常用的网络连接设备路由器为在网络上传送的数据从多条可能的路径中选择一条合适的路径。可以实现具有相同或不同类型的网络的互连。作用于OSI/RM参考模型的网络层。网关是一种作用在应用层（包括传输层）的网络互连设备。用来连接异种网络。网络适配器/网卡把网络结点连接到传输介质接口部件。网卡的接口有多种类型，便于与不同的传输介质连接。4.5.3常用的网络连接设备路由器4.6因特网技术因特网的发展IP地址和域名因特网接入方式因特网服务4.6因特网技术因特网的发展4.6.1因特网的发展国外因特网的发展1969年，在美国国防部高级研究计划署的资助下，建立了最初只有4个结点的ARPAnet。1972年，在首届国际计算机通信会议上首次公开展示了ARPAnet的远程分组交换技术，ARPAnet成为现代计算机网络诞生的标志。1983年，TCP/IP协议作为ARPAnet的标准协议正式启用。1986年，美国国家科学基金会利用ARPAnet中使用的TCP/IP协议，建立了NSFnet。很多大学和研究机构纷纷把自己的局域网并入NSFnet，NSFnet逐步取代ARPAnet成为Internet的主干网。陆续有多个国家相继建立了自己的主干网，并接入Internet。商业组织的介入使Internet得以更快发展和更广泛的普及。4.6.1因特网的发展国外因特网的发展4.6.1因特网的发展中国因特网的发展1987年9月14日，从中国发出第一封电子邮件：“AcrosstheGreatWallwecanreacheverycornerintheworld.”（越过长城，走向世界），揭开了中国人使用互联网的序幕。1994年4月20日，连入Internet的64K国际专线开通，实现了与Internet的全功能连接。从此中国被国际上正式承认为真正拥有全功能Internet的第77个国家。中国接入Internet的主要网络中国公用计算机网ChinaNet/宽带中国China169。中国科技网CSTNet/中国教育科研网CERNet。截至2009年6月30日，我国上网用户人数已达3.38亿，居世界第一。4.6.1因特网的发展中国因特网的发展4.6.1因特网的发展中国教育科研网CERNet拓扑图4.6.1因特网的发展中国教育科研网CERNet拓扑图4.6.2IP地址和域名IP地址连接在Internet上的每台计算机都必须有一个唯一的IP地址。IP地址由两部分组成：网络标识和主机标识。网络标识确定主机所在的物理网络。主机标识确定某一物理网络上的一台主机。每个IP地址是一个32位的二进制数，可以表示为用小数点分开的的4个10进制整数。10100110011011110001100100101001是一个有效的IP地址，可以表示成1。IP地址有3种常用格式A类地址：用于特大规模网络。B类地址：用于较大规模网络。C类地址：用于较小规模网络。4.6.2IP地址和域名IP地址4.6.2IP地址和域名IP地址格式4.6.2IP地址和域名IP地址格式4.6.2IP地址和域名域名字符串形式的计算机名，便于记忆。域名的层次结构主机名.组织名.组织类型名.国家或地区名。就是一个域名。域名系统将域名翻译成IP地址。域名服务器用于存放域名及对应的IP地址。4.6.2IP地址和域名域名4.6.2IP地址和域名域名结构4.6.2IP地址和域名域名结构4.6.3因特网接入方式拨号接入一种使用电话线接入Internet的方式。在计算机和电话线之间要连接调制解调器。拨号方式的优点简单方便/成本低。拨号方式的缺点网络传输速度比较慢。完全占用电话线，上网时不能接打电话。早期个人用户上网用的比较多，逐渐被淘汰。4.6.3因特网接入方式拨号接入4.6.3因特网接入方式ISDN接入也是一种使用电话线接入Internet的方式。相对于拨号接入传输速度有了明显的提高。上网的同时可以接打电话或收发传真。小单位用户可以使用这种方式。xDSL接入DSL是以铜质电话线为传输介质的传输技术组合，统称为xDSL。目前，最为常用的是ADSL技术。小型单位、家庭用户和网吧用这种方式比较多。4.6.3因特网接入方式ISDN接入4.6.3因特网接入方式光纤接入一种以光缆（光纤）为传输介质的Internet接入方式。速度快/障碍率低/抗干扰性强，不足之处是成本比较高。目前主要还是用于骨干网和到路边、到小区、到楼宇的连接。一些网吧已改用光纤接入方式。移动网接入基于移动通信技术接入Internet。适合于流动性使用笔记本的场合，如会议室、广场等。4.6.3因特网接入方式光纤接入4.6.3因特网接入方式局域网接入一个局域网接入Internet有两种方式通过局域网的服务器、高速调制解调器和电话线路，在TCP/IP软件支持下，把局域网接入Internet，局域网中所有计算机共享一个IP地址。另一种方式是通过路由器或交换机在TCP/IP软件支持下，把局域网接入Internet，局域网中所有计算机都可以有自己的IP地址，也可以共享IP地址。共享IP地址需要地址转换，可以由防火墙完成地址转换任务。这种方式成本比较高，适合于比较大型的单位。4.6.3因特网接入方式局域网接入4.6.4因特网服务网民常用服务（CNNIC2009年1月发布）网络音乐83.7%网络新闻78.5%即时通信75.3%搜索引擎68.0%网络视频67.7%网络游戏62.8%电子邮件56.8%拥有博客54.3%论坛/BBS30.7%网络购物24.8%网上银行19.3%网络求职18.6%网上教育16.5%4.6.4因特网服务网民常用服务（CNNIC2009年1月4.6.4因特网服务万维网与网络新闻WWW是WordWideWeb的缩写，中文名称为万维网。提供了包括文本/声音/图像/动画在内的丰富的信息。Web网页是由超文本标记语言HTML编写的。浏览器是查看WWW信息的有效工具。网络新闻是WWW信息的重要组成部分。4.6.4因特网服务万维网与网络新闻4.6.4因特网服务搜索引擎与信息检索Internet是一个重要的信息源。搜索引擎是找到用户所需信息的有效工具。谷歌（www.）百度（）搜狗（）利用搜索引擎可以方便的搜索出网页、图片、新闻、软件、MP3、Flash动画等诸多信息。4.6.4因特网服务搜索引擎与信息检索4.6.4因特网服务电子邮件（E-Mail）使用电子邮件的前提是拥有自己的电子信箱，即E-mail地址，实际上就是在邮件服务器上申请一块用于存储邮件的存储空间。电子邮件地址的典型格式为：username@mailserver。mailserver代表邮件服务器的域名。username代表用户名。abc@就是一电子邮件地址。电子邮件是Internet上应用最为广泛的功能之一。快捷/方便/费用低廉。4.6.4因特网服务电子邮件（E-Mail）4.6.4因特网服务博客博客（Blogger）就是写Blog（网络日记）的人。通过在网络上发表文章（帖子）来表达个人的思想和观点。文件传输-FTP无论两台计算机相距多远，只要它们都连入Internet并且都支持FTP协议，就可以进行文件的传输。FTP可以传送各种类型的文件文本文件/二进制文件图像文件/视频文件/音频文件一般的FTP服务器都支持匿名登录，此时只能下载文件。4.6.4因特网服务博客4.6.4因特网服务电子商务与电子政务电子商务的基本含义是利用Internet进行商务活动。电子商务的主要模式B2B：企业与企业之间进行网上交易，

B2C：企业与消费者之间进行网上交易，

C2C：消费者与消费者之间进行网上交易，

电子政务是指政府机构在其管理和服务职能中运用现代信息技术，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作模式。4.6.4因特网服务电子商务与电子政务4.6.4因特网服务远程登录在远程登录协议Telnet的支持下，用户的计算机通过Internet暂时成为远程计算机的终端。实现远程登录后，用户的键盘和显示器就好像与远程计算机直接相连一样，可以直接使用远程计算机上对外开放的资源。一些大图书馆就曾利用远程登录对外提供图书信息的联机检索服务。4.6.4因特网服务远程登录4.6.4因特网服务电子公告板系统-BBS能提供各种各样的讨论话题。为用户提供的具体服务。选择进入某个主题的讨论区。阅读讨论区中感兴趣的文章。针对讨论主题或他人的文章发表自己的看法。BBS网站有两种类型文本界面：通过远程登录方式访问。Web界面：通过浏览器访问。4.6.4因特网服务电子公告板系统-BBS4.7本章小结计算机快速发展的主要因素微型计算机的出现和快速发展。操作系统功能的不断增强和完善。因特网的快速发展和网络服务的不断丰富。操作系统对于充分利用计算机资源、保证程序的高效正确执行、方便用户使用具有重要作用。计算机网络就是自主计算机的互连集合。因特网得到了最广泛的应用，为人们的工作、学习提供了方便，影响并在一定程度上改变着人们的生活方式。4.7本章小结计算机快速发展的主要因素第4章操作系统与网络知识4.1操作系统的形成与发展4.2操作系统的功能4.3操作系统实例4.4计算机网络概述4.5计算机网络体系结构4.6因特网技术4.7本章小结第4章操作系统与网络知识4.1操作系统的形成与发展4.1操作系统的形成与发展操作系统概念操作系统的形成操作系统的发展操作系统的特征4.1操作系统的形成与发展操作系统概念4.1.1操作系统概念计算机系统硬件子系统中央处理器：运算器/控制器/寄存器。存储器：内存/外存。外设：输入设备/输出设备。软件子系统系统软件：操作系统/语言翻译程序/数据库管理系统。应用软件：通用应用软件/专用应用软件。4.1.1操作系统概念计算机系统4.1.1操作系统概念操作系统操作系统定义管理计算机资源。控制程序执行。提供多种服务。方便用户使用。操作系统的目标方便性/有效性/开放性。可靠性/可扩充性/可移植性。4.1.1操作系统概念操作系统4.1.2操作系统的形成人工操作用穿孔机将编写好的程序及相应的数据穿孔在纸带/卡片上，通过纸带/卡片机输入计算机。启动计算机执行程序，通过控制台上的开关、按钮和指示灯来操作和控制程序的执行。程序执行完并取走计算结果后，下一个用户才能使用该计算机。高速的CPU绝大部分时间处于等待慢速的手工操作和外设运行，计算机资源得不到有效利用。4.1.2操作系统的形成人工操作4.1.2操作系统的形成批处理操作系统单道批处理系统把一批作业放入外存,但一次只调用一道作业进人内存运行。作业是指用户在一次数据处理中要求计算机所做的全部工作的总和，由用户程序、数据和作业说明书组成。多道批处理系统从外存中把多个作业同时调入内存。内存中的多个作业可以交替执行，但不能进行人机交互。一批作业放入外存的方式联机方式：在主机控制下进行。脱机方式：在外围机控制下进行,进一步提高了主机利用率。4.1.2操作系统的形成批处理操作系统4.1.2操作系统的形成分时操作系统把CPU的时间分成微小的时间片。按时间片轮流为多个终端服务。具有人机对话功能。实时操作系统实时控制系统/硬实时任务。实时信息系统/软实时任务。4.1.2操作系统的形成分时操作系统4.1.2操作系统的形成通用操作系统同时具备实时/分时/批处理功能。按优先级分类处理。UNIX的早期版本是当时通用操作系统的代表。4.1.2操作系统的形成通用操作系统4.1.3操作系统的发展微机操作系统单用户单任务一个用户执行一个程序。CP/M,MS-DOS。单用户多任务一个用户可以执行多个程序。Windows2000,WindowsXP。多用户多任务多个用户可以分别执行多个程序。微机版UNIX和Linux.4.1.3操作系统的发展微机操作系统4.1.3操作系统的发展多处理器操作系统多处理器系统的优点提高系统的吞吐量和可靠性节省投资多处理器操作系统分类主-从模式：易于实现/资源利用率低。对称模式：资源利用率高。多处理器操作系统实例SUN公司的Solaris.AT&T公司的UNIXSystemV4.0MP版本。DG公司的DG/UX.4.1.3操作系统的发展多处理器操作系统4.1.3操作系统的发展网络操作系统网络操作系统的功能网络通信。资源管理。网络服务。网络管理。网络操作系统实例WindowsNT,WindowsServer.网络版的UNIX和Linux.4.1.3操作系统的发展网络操作系统4.1.3操作系统的发展分布式操作系统分布式系统多个分散的处理单元经网络互连形成。每个单元包括处理器和局部存储器。分布式操作系统把分布式系统虚拟成一台独立的计算机。还没有得到广泛应用的分布式操作系统。4.1.3操作系统的发展分布式操作系统4.1.3操作系统的发展嵌入式操作系统嵌入式计算机嵌入到其他设备中。控制被嵌入设备的运行。嵌入式操作系统运行在嵌入式计算机中的操作系统。WindowsCE、VxWorks等是常用的嵌入式操作系统。4.1.3操作系统的发展嵌入式操作系统4.1.4操作系统的特征四个基本特征并发性两个或多个事件在同一时间段内发生。在一段时间内，可以让多个进程交替地使用CPU。操作系统负责多个进程之间的执行切换。共享性系统中的资源可供多个并发执行的进程共同使用。互斥共享方式：对单处理器的访问。同时共享方式：对同一磁盘中的访问。4.1.4操作系统的特征四个基本特征4.1.4操作系统的特征四个基本特征虚拟性把一个物理实体变成若干个逻辑上的对应物。通过分时使用的方式实现。异步性进程通常是以断断续续的方式运行的。功能上相互独立的进程执行进度也互不相关。4.1.4操作系统的特征四个基本特征4.2操作系统的功能处理器管理存储器管理设备管理文件管理网络与通信管理用户接口操作系统功能4.2操作系统的功能处理器管理操作系统功能4.2.1处理器管理功能总体功能保证处理器在多个进程之间进行有效的切换,进程是指程序的一次执行过程。具体功能进程控制创建进程/撤销进程。控制进程在运行过程中的状态转换。运行状态/就绪状态/等待状态。进程同步：协调相互有关的进程的执行。进程同步方式。进程互斥方式。加锁机制/死锁/饥饿。4.2.1处理器管理功能总体功能4.2.1处理器管理功能具体功能进程通信实现相互合作进程之间的信息交换。通信方式直接方式：相互合作的进程处于同一计算机系统时。间接方式：相互合作的进程处于不同的计算机系统时。处理器调度作业调度：把作业由外存调入内存，现在不再用。交换调度：内外存之间进程的交换。进程调度：把处理器分配某个进程让其运行。线程技术：一个进程的多个部分可以并发执行。4.2.1处理器管理功能具体功能4.2.2存储器管理功能总体功能方便用户使用存储器，提高存储器的利用率，从逻辑上扩充内存。具体功能

内存分配分配方式：静态分配/动态分配。分配功能：内存分配/内存回收/内存分配记录。内存保护设置界限寄存器。确保每道用户程序都在自己的内存空间中运行。4.2.2存储器管理功能总体功能4.2.2存储器管理功能具体功能

地址映射将地址空间中的逻辑地址转换为内存空间中与之对应的物理地址。程序的相对地址范围称为地址空间。内存中的物理地址范围称为内存空间。内存扩充把外存虚拟成内存。请求调入部分程序功能。程序置换功能。4.2.2存储器管理功能具体功能4.2.3设备管理功能总体功能分配I/O设备,提高CPU和I/O设备的利用率,提高I/O速度,方便用户使用I/O设备。具体功能

缓冲管理设置缓冲区以缓和CPU和I/O速度不匹配的矛盾。单缓冲区/双缓冲区/公共缓冲池。设备分配根据用户的I/O请求,为之分配所需的设备。4.2.3设备管理功能总体功能4.2.3设备管理功能具体功能

设备处理通过设备驱动程序实现CPU和设备控制器之间的通信。虚拟设备把一个物理设备对应成多个逻辑设备,这种逻辑设备称为虚拟设备。使一个物理设备能供多个用户共享使用，提高了设备的利用率。4.2.3设备管理功能具体功能4.2.4文件管理功能总体功能方便用户使用文件并保证文件的安全。具体功能

文件存储空间管理存储空间分配-非连续分配方式。存储空间回收。存储空间使用记录。目录管理为每个文件建立一个目录项。实现文件的按名存取和快速检索。4.2.4文件管理功能总体功能4.2.4文件管理功能具体功能

文件的读写管理和存取控制读写管理从外存中读取数据或将数据写入外存。存取控制系统级存取控制：设置帐号和口令。用户级存取控制：为用户分配存取权限。文件级存取控制：设定文件属性。4.2.4文件管理功能具体功能4.2.5网络管理功能总体功能保证网络功能的正常、高效实现。具体功能

资源管理网络资源的共享。信息资源的安全性和完整性。通信管理通过通信软件完成网络上计算机之间的信息传送。网络管理保证网络的安全高效运行。故障管理/安全管理。性能管理/日志管理/配置管理。4.2.5网络管理功能总体功能4.2.6用户接口方便用户使用操作系统直接操作：良好的人机界面。程序开发：方便的系统功能调用方式。接口类型命令接口联机用户接口脱机用户接口程序接口用户程序使用系统功能。图形接口由图标、菜单和对话框组成的可视化操作界面。4.2.6用户接口方便用户使用操作系统4.3操作系统实例CP/M操作系统DOS操作系统Windows操作系统UNIX操作系统Linux操作系统VxWorks操作系统

操作系统实例4.3操作系统实例CP/M操作系统操作系统实例4.3.1CP/M操作系统微型计算机的第一个操作系统诞生于1974年的8位微型机操作系统。主要功能能够进行文件管理。具有磁盘驱动功能。可以控制磁盘的输入输出。可以控制显示器的显示以及打印机的输出。曾经有多个版本CP/M-80/CP/M-86/CP/M-68K.4.3.1CP/M操作系统微型计算机的第一个操作系统4.3.2DOS操作系统典型的单用户单任务操作系统

最早的版本是1981年8月推出的1.0版。在Windows流行之前，DOS一直占据微机操作系统的霸主地位。有效地扩充了CP/M的功能。增加了许多内部和外部命令。增强了文件系统的功能。我国曾推出基于MS-DOS的汉字磁盘操作系统CC-DOS，能够有效处理汉字。4.3.2DOS操作系统典型的单用户单任务操作系统4.3.3Windows操作系统优秀的单用户多任务操作系统Microsoft公司从1983年开始研发Windows操作系统。1990年推出的Windows3.0开始逐步占领微型机操作系统市场。从Windows95开始，Windows成为个人计算机的主流操作系统。WindowsNT是一种面向高端微机的网络操作系统。2001年3月，人版本WindowsXP问世。2003年3月，推出WindowsServer2003网络操作系统。2006年11月正式发布WindowsVista。根据2006年的统计，在桌面计算机操作系统领域，Windows的市场占有率达到95%以上。4.3.3Windows操作系统优秀的单用户多任务操作系统4.3.4UNIX操作系统典型的多用户多任务型操作系统UNIX操作系统起源于美国电报电话公司（AT&T）贝尔实验室。1971年UNIX第1版（UNIXV1）正式诞生。1973年C语言出现后，用C语言改写出第3版。20世纪70年代中后期，更多人的参与为UNIX的改进、完善和普及起了重要作用。从1977年开始，各公司陆续推出了多种UNIX的商业化版本。众多UNIX版本的出现，促进了UNIX的快速发展和应用普及。UNIX开发标准的制定促进了UNIX的标准化。20世纪90年代后，UNIX开始支持多处理器系统，推出了多处理器操作系统版本。4.3.4UNIX操作系统典型的多用户多任务型操作系统4.3.5Linux操作系统多用户多任务操作系统起源于一个大学生的课程设计。多人扩充其功能。源码全部开放。可以在网上自由下载。多家公司支持IBM/Intel/Oracle/SUN.得到广泛应用4.3.5Linux操作系统多用户多任务操作系统4.3.6VxWorks操作系统嵌入式操作系统的代表支持各种工业标准POSIX,ANSIC,TCP/IP.支持各种实时功能快速多任务处理/中断支持/抢占式和轮转式调度。应用领域广泛网络通信/多媒体设备/消费电子品医疗设备/交通运输/工业控制/航空航天1999年12月3日发射升空的“极地登陆者号”火星探测器上，就采用了VxWorks操作系统。4.3.6VxWorks操作系统嵌入式操作系统的代表4.4计算机网络概述

计算机网络发展历程计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的拓扑结构计算机网络的功能和应用计算机网络的传输介质网络计算模式4.4计算机网络概述计算机网络发展历程4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的萌芽阶段20世纪50年代初期—20世纪60年代中期。由一台主机和若干个终端组成。终端通过电话网/调制解调器与主机连接。终端主要是键盘和显示器。美国航空公司与IBM公司在20世纪60年代初联合开发的飞机定票系统SAVRE-I。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的萌芽阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的发展阶段20世纪60年代中期—20世纪70年代中期。多台主机互连,实现计算机之间的通信。1969年美国国防部建成的ARPAnet实验网。最初只有4个结点，以电话线路为主干网络。70年代后期，网络结点超过60个，主机100多台。Internet就是由ARPAnet发展来的。资源共享/分散控制/分组交换/分层的网络协议。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的发展阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的标准化阶段20世纪70年代中期—20世纪80年代末。国际标准化组织制定了统一的网络标准。1977年，开始标准的制定工作。1984年，公布了开放系统互连参考模型（OSI/RM）的正式文件。对推动计算机网络理论和技术的发展，对统一网络体系结构和协议标准起到了积极的作用。促进了计算机网络的广泛应用。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的标准化阶段4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的快速发展阶段20世纪80年代末—。信息高速公路的建设促进了网络的快速发展。提出了新一代互联网研究计划。美国的网络研究的全球环境-GENI。欧盟的未来互联网研究和实验-FIRE。我国的中国下一代互联网-CNGI。4.4.1计算机网络的发展历程计算机网络的快速发展阶段4.4.2计算机网络的定义计算机网络自主计算机的互连集合，由通信子网和资源子网两部分构成。资源子网由互连的主机或提供共享资源的其他设备组成。提供可供共享的软硬件和信息资源。通信子网由通信线路和通信设备组成。负责计算机间的数据传输。4.4.2计算机网络的定义计算机网络4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围个人区域网（PersonalAreaNetwork，PAN）一般在100米以内的范围。用于把PDA/手机/数码相机等设备与计算机连接。一般采用无线连接方式。蓝牙是目前流行的个人区域网技术。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围局域网（LocalAreaNetwork，LAN）覆盖范围一般在几千米以内。传输速率高/传输延迟小/误码率低。常用的局域网技术令牌环网。光纤分布式数据接口-FDDI。以太网（Ethernet）。10Mbps/100Mbps以太网。1000Mbps/10Gbps快速以太网。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）覆盖范围在几千米到几十千米。一般在一个城市的范围内。

广域网（WideAeraNetwork，WAN）覆范围从几十千米到几千千米。可以覆盖一个地区或一个国家，甚至更大的范围。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围

互联网（internet）互连各种网络而形成的网。覆盖范围最广/网络规模最大。最有代表性的互联网是Internet。基于ARPAnet发展起来的互联网称为Internet。翻译成中文为因特网或国际互联网。4.4.3计算机网络的分类根据覆盖范围4.4.3计算机网络的分类根据传输技术广播式网络所有连网计算机都共享一个公共通信信道。一台计算机可以同时向多台计算机发送数据。点对点式网络每条物理线路连接一对计算机。根据传输介质有线网：采用双绞线/同轴电缆/光纤等作为传输介质。

无线网：采用微波/卫星/红外线等作为传输介质。4.4.3计算机网络的分类根据传输技术4.4.4计算机网络的拓扑结构星形结构连接方式各工作站点都通过单独的通信线路与中心结点直接连接。工作站点之间的信息传输需要通过中心结点的转发才能实现。处于中心结点的设备一般是集线器或交换机。星形结构的优点结构简单/易于维护和扩充某个工作站点出现故障不会影响其他结点和全网的工作用双绞线连接的简单局域网多采用这种结构星形结构的缺点需要的连接线较多/连接成本较高。一旦中心结点出现故障，将导致整个网络瘫痪。4.4.4计算机网络的拓扑结构星形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构总线结构连接方式所有站点共享同一条通信线路。任何一个结点发送的数据都会通过总线传送到每一个结点上。每个站点接收到数据后，分析该数据是否为发给本站点的，若是，接收此数据，否则拒绝接收。总线结构的优点结构简单/布线容易/可靠性高/易于扩充。节省连接线/连接成本较低。早期的同轴电缆局域网多采用这种结构。总线结构的缺点故障诊断相对困难。总线故障会引起整个网络的瘫痪。同一时刻只能有一个结点发送数据，存在总线的使用权争用。4.4.4计算机网络的拓扑结构总线结构4.4.4计算机网络的拓扑结构环形结构连接方式所有站点连接在一个封闭的环路中。一个站点发出的数据要通过所有的站点，最后回到起始站点。某个站点接收到数据，要把此数据的目标地址与本站点地址进行比较，相同时才接收该数据。环形结构的优点结构简单/数据在网络中沿环单向传送。不存在对中心结点的依赖。令牌环网采用的就是这种结构。环形结构的缺点可靠性差/故障检测困难。需要一种控制方法来决定每个结点何时能够发出数据。4.4.4计算机网络的拓扑结构环形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构树形结构连接方式从星形结构演变而来。各结点按一定的层次连接起来。树形结构的优点可靠性高/易于扩充网络结点和分支。复杂一点的局域网多采用这种结构。

树形结构的缺点使用的连接线较多。整个网络对根结点的依赖性大。4.4.4计算机网络的拓扑结构树形结构4.4.4计算机网络的拓扑结构网状结构连接方式每个结点通过多条链路与其他结点相连。数据从一个结点传输到另一个结点有多条路径可选。网状结构的优点可靠性高。数据传输速度快。广域网多采用网状结构。网状结构的缺点结构复杂/连接成本比较高。不易管理和维护。4.4.4计算机网络的拓扑结构网状结构4.4.5计算机网络的功能与应用主要功能资源共享硬件资源/软件资源/信息资源。节约成本/方便维护管理/方便用户使用。数据通信接发电子邮件/即时通信。视频会议/网络教育/网上银行。协同工作计算机远程医疗系统/面向对象软件开发环境。4.4.5计算机网络的功能与应用主要功能4.4.5计算机网络的功能与应用应用示例网格计算通过互联网把分散在不同地理位置、不同类型的物理与逻辑资源以开放和标准的方式组织起来，通过资源共享和动态协调，来解决不同领域的复杂问题的分布式和并行计算。云计算对于单位用户或个人用户来说，把原本在本地计算机完成的数据存储和数据处理工作更多地通过互联网来进行，有专业的网络公司提供数据存储和数据处理平台。4.4.5计算机网络的功能与应用应用示例4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质双绞线电缆-TwistedPairCable

由螺旋状相互绞合在一起的两根绝缘铜线组成双绞线。线对绞合在一起可以减少相互之间的电磁辐射干扰。将多对双绞线封装于绝缘套里做成双绞线电缆。广泛地应用于局域网中。传输距离不超过100米。非屏蔽双绞线。屏蔽双绞线。4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质同轴电缆-CoaxialCable

由同轴的内外两个导体组成。内导体是一根金属线。外导体是是由细金属线编织成的网状结构。内外导体之间有绝缘层。光缆-FiberOpticalCable

光纤是能传导光波的石英玻璃纤维。光纤外加保护层构成光缆。一根光缆中可包括数十至数百根光纤。容量大/传输速率高/传输距离长/抗干扰能力强。4.4.6计算机网络的传输介质有线传输介质4.4.6计算机网络的传输介质无线传输介质通过空间传输，不需要架设或铺埋电缆或光缆。常用的无线传输介质。微波/卫星。无线介质的优点受地理位置的限制较小。使用方便。无线介质的缺点容易受到障碍物和天气的影响。4.4.6计算机网络的传输介质无线传输介质4.4.7网络计算机模式分时共享模式多个终端通过分时的方式共享使用主机。所有的计算任务和数据管理任务都集中在主机上。早期的终端一般只是键盘/显示器等输入输出设备。现在的终端大多是一台独立的计算机。4.4.7网络计算机模式分时共享模式4.4.7网络计算机模式资源共享模式各终端计算机有一定的计算能力（有CPU和内存），但没有硬盘或容量很小。用户的应用程序和数据保存在文件服务器上。应用程序运行时需要先从文件服务器下载到终端计算机，再在终端计算机上运行。服务器一般是一台性能比较高的计算机。4.4.7网络计算机模式资源共享模式4.4.7网络计算机模式客户/服务器模式客户机是一台能独立工作的计算机。服务器是高档微机或专用服务器。把计算任务分成服务器部分和客户机部分，分别由服务器和客户机完成，数据库在服务器上。客户机接受用户请求，进行适当处理后，把请求发送给服务器。服务器完成相应的数据处理功能后，把结果返回给客户机，客户机以方便用户的方式把结果提供给用户。

4.4.7网络计算机模式客户/服务器模式4.4.7网络计算机模式浏览器/服务器模式是一种三层结构的分布式计算模式。客户机只需要一个Web浏览器，用户通过Web页面与应用系统交互。Web服务器充当应用服务器的角色，专门处理业务逻辑，它接受来自Web浏览器的访问请求，访问数据库服务器进行相应的逻辑处理，并将结果返回给浏览器。数据库服务器则负责数据的存储、访问和优化。4.4.7网络计算机模式浏览器/服务器模式4.5计算机网络体系结构网络体系结构的定义计算机之间相互通信的层次、各层次中的协议和层次之间接口的集合。协议：控制和管理两个实体间数据传输过程的一组规则和约定。主要的网络体系结构开放系统互连参考模型。TCP/IP参考模型。4.5计算机网络体系结构网络体系结构的定义4.5.1开放系统互连参考模型模型的层次组成应用层：为特定类型的网络应用提供访问OSI环境的手段。表示层：用于处理在两个通信系统中交换信息的表示方式。会话层：允许不同主机上各进程之间的会话。传输层：在通信子网的环境中实现端到端的数据传输。网络层：把网络层的协议数据单元从源站点传输到目的站点。数据链路层：将原始的物理连接改造成无差错的、可靠的数据传输链路。

物理层：在传输介质上传输原始的由0和1组成的比特流。4.5.1开放系统互连参考模型模型的层次组成4.5.2TCP/IP参考模型模型的层次组成应用层：对应于OSI/RM的会话层、表示层和应用层，提供用户所需要的各种服务。

传输层：相当于OSI/RM的传输层，负责在源主机和目的主机的应用程序间提供端到端的数据传输服务。互联层：与OSI/RM中的网络层对应，负责将报文独立地从源主机传输到目的主机。网络接口层：与OSI/RM的物理层、数据链路层对应，负责将相邻高层提交的IP报文封装成适合在物理网络上传输的帧格式并传输，或将从物理网络接收到的帧解封，从中取出IP报文并提交给相邻高层。4.5.2TCP/IP参考模型模型的层次组成4.5.3常用的网络连接设备调制解调器一种可以将数字信号转换成模拟信号，也可以将模拟信号转换成数字信号的网络设备。用于计算机与电话线等模拟线路的连接。中继器是一种在物理层上互连网段的设备。具有对信号进行放大/补偿/整形/转发的功能。集线器是一种多口的中继器。在早期的星形网络中用的比较多。4.5.3常用的网络连接设备调制解调器4.5.3常用的网络连接设备网桥可以进行两个网段之间的数据链路层的协议转换。用于连接两个或多个局域网。交换机由输入输出端口以及具有交换数据单元能力的转发逻辑组成。在同一时刻可进行多个端口之间的数据传输。连接在其上的网络设备独享全部的带宽。4.5.3常用的网络连接设备网桥4.5.3常用的网络连接设备路由器为在网络上传送的数据从多条可能的路径中选择一条合适的路径。可以实现具有相同或不同类型的网络的互连。作用于OSI/RM参考模型的网络层。网关是一种作用在应用层（包括传输层）的网络互连设备。用来连接异种网络。网络适配器/网卡把网络结点连接到传输介质接口部件。网卡的接口有多种类型，便于与不同的传输