第1章 计算机网络基础课件

孙善武Tel:84539409Email:ctusunshanwu@126.com课程辅助资料邮箱jlufe_jsjwl@126.com登录密码:sunshanwuChapter1计算机网络基础各高校目前开设网络类课程情况计算机网络原理数据通信网络工程综合布线技术网络程序设计计算机网络安全网络协议与仿真分析语言(JAVA、C#、ASP.NET、PHP、JSP)数据库本门课程内容覆盖计算机网络相关方向认证情况一、数据库技术方向微软数据库管理员认证MCDBAOracle数据库认证体系：OracleOCA认证专员，OracleOCP认证专家和OracleOCM认证大师IBMDB2解决方案专家认证二、网络程序设计方向国内：高级程序员认证，国家高级程序员认证，java程序员认证，java软件工程师认证等等国外：微软(Microsoft)程序员认证，宝兰(Borland)程序员认证，宝兰网络工程师认证，Sun高级工程师认证等等

三、系统集成、安全方向CISCO（CCNA、CCNP、CCIE、CCDA、CCDP）H3C（H3CNA、H3CNE、H3CSE、H3CTE、H3CIE）课程总体情况介绍第一章计算机网络基础第二章数据通信基础第三章计算机网络体系结构第四章局域网技术第五章交换机配置和应用第六章广域网技术第七章互联网络基础与应用第八章路由器配置与管理推荐参考书目《数据通信与计算机网络教程》杨心强清华大学出版社《计算机网络》雷震甲西安电子科技大学出版社《数据通讯与计算机网络》周昕，清华大学出版《计算机网络实用技术教程》马时来编著，清华大学出版社《计算机网络应用与实验教程》李成忠，张新有编著电子工业出版社路由交换技术杭州华三通信技术有限公司清华大学出版社建议大家从网络下载PDF参考书或购买二手参考书其它情况说明上课时间核对单周周一78节1320班周二12节1319班周二34节1320班双周周四78节1319班13-15周周六1234节1319班13-15周周四56节1319班13-15周周六5678节1320班13-15周周四34节1320班上课纪律要求实验室情况介绍作业、实验与考试问题第一章学习目标了解计算机网络的产生与发展过程掌握计算机网络定义了解计算机网络主要功能和应用理解常见计算机网络分类方法学习完本章课程，您应该能够：第一章计算机网络基础

第一节计算机网络的发展第二节计算机网络的概念第三节计算机网络的基本功能第四节计算机网络的应用与组成第五节计算机网络的常见分类引言国外研究机构和著名学者早就预见到计算机网络的重要性：1985年SUN公司(StanfordUniversityNetwork斯坦福大学网络)就提出了”网络就是计算机”的口号1997年微软总裁比尔盖茨,在美国拉斯维加斯全球计算机技术博览会上,提出了”网络才是计算机”的著名论点。引言21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。电信网络、有线电视网络和计算机网络大有三网合一的趋势中国的行业壁垒、垄断和过于行政化，制约了三网合一的发展，例如有线电视网络问题（高清数字电视、面临机顶盒冲击，利用同轴电缆接入互联网，广电总局出台一系列措施：停电视直播、停30天回放、停未经批准的境外连续剧电影）1.1计算机网络的发展过程计算机网络和计算机发展一样，经历了从简单到复杂、从低级到高级的发展过程；按不同的观点，此发展过程可划分为三个阶段或四个阶段，大多数概括为以下三个阶段：具有通信功能的单机系统、具有通信功能的多机互联系统、标准化的网络（有人将互联网阶段划分为第四阶段）。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）早期计算机发展特殊性导致了第一代计算机网络的产生计算机价格昂贵、数量少，一般放在全国各地的计算中心；工作方式采用批量处理方式工作。（纸带、卡片）；1954年开始使用收发器通过电话将数据传送至计算机中心。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）

使用线路控制器的计算机网络终端：仅具有输入、输出基本功能的设备。调制解调器：调制器和解调器合在一起的总称。使数字数据能在模拟信号传输线上传输的转换接口。线路控制器：一般用于远程终端或智能终端，是端点与通信线路上调制解调器的接口设备，一般上它是块插件板，如串行、并行通信控制卡。家庭接入网络方法：调制解调器接入16900、ADSL接入、园区局域网、有线电视宽带CableModem、光纤接入。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）

使用多重线路控制器的计算机网络多重线路控制器主要用于解决计算机端口和接口数量不足问题，如USB端口不足采用USB

HUB

1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）

使用前端处理机的计算机网络前端处理机（FED，FrontEndProcessor）：通常被称为通信控制机，主要功能是减轻主机运行的应用程序的负担，采用这种方法，主机就不会经常地被外部设备中断。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）

使用集中器的计算机网络减少通信线路冗余，减少调制解调器数量，提高设备利用率。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的单机系统（面向终端的第一代计算机网络）第一代计算机网络特点：在第一代计算机网络中，人们利用通信线路、集中器、多路复用器以及公用电话网络等设备，将一台计算机与多台用户终端相连接，用户通过终端命令以交互的方式使用计算机系统，从而将单一计算机系统的各种资源分散到了每个用户手中；数据的转移仅发生在同一台计算机上；如果计算机负荷较重，会导致系统响应时间过长；而且单机系统可靠性一般较低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统瘫痪。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的多机系统（以分组交换为核心的第二代计算机网络）

第一代计算机网络基本上实现了数据的传输、收集和分配功能，但是没有解决不同计算机间的资源共享问题。第二代计算机网络主要研究多台计算机互联通信的方法，从借鉴电话系统的电路交换发展到分组交换技术。1.1计算机网络的发展过程

具有通信功能的多机系统（以分组交换为核心的第二代计算机网络）

特点：面向主机以通信子网为核心，重点需要解决通信、连接技术。代表：IBM的系统网络体系结构（Systems

Network

Architecture，SNA）存在问题：不同公司、不同操作系统很难互联互通。主要源于知识产权、技术保密、没有统一标准。1.1计算机网络的发展过程

第三代标准化的网络制订了统一的不同计算机之间的互联标准ISO国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization）提出的OSI开放式系统互联参考模型（OpenSystemInterconnection）参考模型。1.1计算机网络的发展过程

第三代标准化的网络阶段特点：共享资源：包括硬件、软件、数据等；提高可靠性：当一个资源出现故障时，可以使用另一个资源（如：双核心技术）；分担负荷：当作业任务繁重时，可以让其它计算机系统分担一部分任务（如：服务器集群技术）。1.1计算机网络的发展过程

以高速和多媒体应用为核心的第四代计算机网络

第四代计算机网络是在进入20世纪90年代后，随着数字通信的出现而产生的，其特点是综合化和高速化。综合化是指采用交换的数据传送方式将多种业务综合到一个网络中完成。例如人们一直在使用一种与计算机网络很不相同的电话网传送语音信息，但是，现在已经可以将多种业务，如语音、数据、图像等信息以二进制代码的数字形式综合到一个网络之中进行传送。第一章计算机网络基础

第一节计算机网络的发展第二节计算机网络的概念第三节计算机网络的基本功能第四节计算机网络的应用与组成第五节计算机网络的常见分类1.2计算机网络的定义广义观点（数据通信网络）用户透明观点（分布式计算机网络）资源共享观点将分布在不同地理位置上的具有独立功能的多台计算机系统，利用通信设备和线路在物理上互连，配置功能完善的网络软件，实现数据通信和网络资源共享的系统。

1.2计算机网络的特点计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享（硬件、软件和数据资源）互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机”（没有主从关系，区别终端和网络计算机NC）联网计算机之间的通信必须遵循共同的网络协议（数据交换过程中约定的数据格式、同步、差错控制、路由选择）第一章计算机网络基础

第一节计算机网络的发展第二节计算机网络的概念第三节计算机网络的基本功能第四节计算机网络的应用与组成第五节计算机网络的常见分类1.3计算机网络的功能1、数据通信，是计算机网络的最基本功能，是实现其他功能的基础。网络系统中各相连的计算机能够相互传送数据信息，使相距很远的用户之间能够直接交换数据。包括技术：连接的建立和拆除、数据传输控制、差错检测、流量控制、路由选择、多路复用等技术。

例如：电子邮件1.3计算机网络的功能2、资源共享

是计算机网络最常见的应用。网络中的昂贵的软件，硬件资源如外部设备，文件系统和数据等可为多个用户所共享。可以采用两种方式对文件和数据进行共享：数据迁移（DataMigration）计算迁移（ComputationMigration）1.3计算机网络的功能3、并行和分布式处理

在计算机网络中用户可根据问题的性质和要求选择网内最合适的资源来处理。对于综合性的大问题，可以采用合适的算法，将任务分散到不同的计算机上进行分布和并行处理。例如：SETI@home计划（对外星智能的探索Search

for

ExtraTerrestrial

Intelligence）射电望远镜1.3计算机网络的功能4、提高可靠性

利用计算机网络的控制、数据、软件和硬件的分散性，资源冗余以及结构上可动态重组提高了可靠性。例如：备份（热备份、冷备份），银行冗灾技术第一章计算机网络基础

第一节计算机网络的发展第二节计算机网络的概念第三节计算机网络的基本功能第四节计算机网络的应用与组成第五节计算机网络的常见分类1.4计算机网络的应用与组成1、应用服务业

（远程购物、订票、酒店）金融服务业

（ATM、网上证券、电子银行）企业管理

（ERP）制造业

（CAD、CAM）电子消息传递

（Email、QQ、微信）信息服务（门户网站新浪、分类信息网站58）实时信息传递（音频视频会议、视频点播直播、远程教学）2、组成网络软件（网络操作系统、网络管理、各类应用软件）网络系统的组成（通信子网、资源子网）第一章计算机网络基础

第一节计算机网络的发展第二节计算机网络的概念第三节计算机网络的基本功能第四节计算机网络的应用与组成第五节计算机网络的常见分类1.5计算机网络的分类

计算机网络在经历了多年的发展之后，形成了多种类型的网络。可以从不同的角度对它们加以分类。可以根据拓扑结构、连接介质、交换方式、数据传输速度、网络覆盖范围等多项技术进行划分。1.5计算机网络的分类按地理覆盖范围划分：广域网WAN（WideAreaNetwork）局域网LAN（LocalAreaNetwork）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）接入网AN(AccessNetwork)

1.5计算机网络的分类广域网也称为远程网。它所覆盖的地域范围从几十公里到几千公里，覆盖一个国家、地区或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。广域网的通信子网主要采用分组交换技术，可以利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。特点：网络覆盖范围广、传输率低例如：中国教育科研网、中国电信、中国联通区分：广域网和互联网1.5计算机网络的分类局域网用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）各种计算机、终端和外部设备互联成网，是计算机网络中最活跃的领域之一。主要采用以太网技术。特点：地理覆盖范围小、传输率高例如：一个实验室、网吧、校园网等等1.5计算机网络的分类城域网是介于广域网和局域网之间的一种高速网络。其设计目的是为满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。DQDB城域网的结构IEEE802.6分布式队列双总线网络1.5计算机网络的分类接入网AN(AccessNetwork)又称为本地接入网或居民接入网，它也是近年来由于用户对高速上网需求的增加而出现的一种网络技术。接入网是局域网和城域网之间的桥接区。接入网包括骨干网络到用户终端之间的所有设备，长度从几百米到几公里，被称为“最后一公里”。常用技术：

Modem、ADSL、光纤接入、有线Modem等1.5计算机网络的分类城域网城域网接入网接入网接入网接入网广域网家庭家庭校园网企业网……1.5计算机网络的分类按网络拓扑结构划分：星型网络树型网络（层次结构）总线型网络环型网络网状型网络1.5计算机网络的分类

星形网络交换机1.5计算机网络的分类

星形网络星型网络在星形拓扑中，每个设备只与中心控制器相连接，如果一个设备要向另一个设备发送数据，他先将数据发送到中央控制器，再由中央控制器把数据转发给对应的设备。星形拓扑具有以下优点：拓扑结构简单、健壮性强、便于管理星形拓扑网络的缺点是中央控制器是全网可靠性的瓶颈，中央控制器出现故障会造成整个网络的瘫痪。中央控制器还是整个网络性能的瓶颈。例如：实验室、网吧1.5计算机网络的分类

树形网络1.5计算机网络的分类

树形网络树形网络

大型网络多采用多级星形网络结构—树形树形拓扑的优点和缺点基本和星形拓扑相似。但次级控制器的引入带来了两个优势：允许更多的设备相连、增加了信号在设备间的传输距离。树型网络的特点：树型网络具有星型网络的优点并适用于汇集信息的应用要求，容易扩充。例如：校园网校园网拓扑结构示意图校园网络结构示意图双链路双备份结构一般局域网从核心层到汇聚层都采用双链路双备份的连接结构1.5计算机网络的分类

总线形网络连网计算机计算机通过一条电缆相互连接起来，其中不插入其它任何的连接设备。网络中的每台计算机均可以接收到其它计算机发送的数据，但只有地址相符的数据才保留。网络中计算机发送数据遵循CSMA/CD协议。早期局域网大量采用。1.5计算机网络的分类

总线形网络总线形拓扑的优点：信息传输不存在路由和转发的问题。成本低、易安装，主干电缆可以铺设在最有效的路径上，然后将网络节点通过各种长度的引出线连接到主干上。总线形拓扑的缺点：故障隔离和重新配置困难，加入新设备可能需要改动或更新主干，在总线上的故障或断裂会终止所有的传输。由于信号的衰减，总线的长度和连接的设备数要受到限制。

1.5计算机网络的分类

环形网络网络中各设备通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合的环形结构。每个设备只与两侧的两个设备之间有专有的链路连接，信号在环中从一个设备到另一个设备单向传输，直到到达目的地为止。整个结构既没有起点也没有终点。例如：IBM令牌环网1.5计算机网络的分类

环形网络环形网络的优点是：环形网络相对比较容易安装和重新配置，加入和删除一个设备只需改动两条连接。故障隔离也很简单，如果一个设备在一段特定的时间后没有收到信号，它可以发出一个警告，这个警告提示了故障的存在和位置。环形网络的缺点是：如果网络规模较大，会有较大的传输延迟。对环的最大长度和设备的数量要有限制。在一个简单环中，由于单向传输，在整个环中的一个故障就能使整个网络瘫痪。1.5计算机网络的分类

网状形网络网状型网络是广域网中最常用的一种网络形式。网络中的主机之间有大量的链路直接相连，这样主机之间的通信就非常快捷，不需要中间节点转发或者共享数据链路。1.5计算机网络的分类

网状形网络网状网络的特点：系统可靠性高，但是结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法。1.5计算机网络的分类

按使用者划分

公用网(publicnetwork)国家出资建造的大型网络，也称公众网。如：电信、联通。专用网(privatenetwork)某个部门为了本单位特殊工作需要建造的网络，这种网络一般不对外提供服务。如：金税工程网、军队、公安、铁路。随着技术的发展，公用网和专用网在