网络原理第1章课件

计算机网络技术第1章计算机网络基础知识■本章内容计算机网络发展概述计算机网络的产生与发展计算机网络的基本组成计算机网络的拓扑结构计算机网络的分类有线传输与无线传输1.1.1计算机网络概述计算机网络的定义利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置，且具有独立功能的多台计算机、终端及其附属设备互相连接，按照网络协议进行数据通信，并利用功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合。1.1.2计算机网络的基本功能计算机网络的基本组成主要包括四部分，常称为计算机网络的四大要素。 计算机系统通信线路和通信设备网络协议网络软件硬件软件计算机系统要素：建立两台以上具有独立功能的计算机系统作用：负责数据信息的传播、收集、处理、存储和提供资源共享通信线路和通信设备（即数据通信系统）通信线路分有线通信线路和无线通信线路。有线通信线路：光纤、同轴电缆、双绞线无线通信线路：红外、无线电（微波）、激光、卫星通信设备指网络连接设备、网络互联设备等通信设备。包括网卡、集线器（Hub）、中继器、交换机、网桥、路由器及调制解调器网络协议，如：TCP/IP、FTP、SMTP…网络软件（分为网络系统软件和网络应用软件）网络系统软件(Windows、Linux、Unix…)网络应用软件（IE、远程教学软件…）计算机网络的功能数据通信*(CommunicationMedium)文件传输、IP电话、email、视频会议、信息发布、交互式娱乐、音乐资源共享*(ResourceSharing)硬件资源共享、软件资源共享、用户间信息交换分布式处理(DistributedProcessing)均衡网络中各计算机的负载，提高处理问题的实时性提高兼容性和安全性1.1.3计算机网络的应用1、办公自动化 2、电子数据交换 3、远程教育 4、电子银行 5、证券和期货交易 6、娱乐和在线游戏计算机网络的产生=计算机+通信的结合

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（包括软、硬件资源）计算机构成了一个个的信息“孤岛”计算机网络产生始于1950’s，产生的原因：资源共享的需求（计算能力、外设、软件、数据）大型项目的合作（进行工程项目协作）人与人之间的信息沟通（数据通信）1.2计算机网络的产生与发展计算机网络发展过程主要可分为四个阶段：面向终端的计算机网络计算机通信网络计算机互联网络高速互联网络图1-1具有远程通信功能的单机系统1.2.1面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络又称为联机系统。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)

TSTTTTTHOST通信线路T终端（T）：主机和用户之间的接口。T缺点：主机系统负担过重——数据处理＋通信线路利用率低改进：终端集中器(近/远距)，使用终端集中器来管理多个服务器，减少通信费用；前端处理机（FrontEndProcessor,FEP），通信任务分离，以减轻主机的负担。图1-2具有远程通信功能的多机系统1.2.2计算机通信网络定义：

通过通信线路将若干台自主的计算机连接起来的系统，称之为计算机——计算机网络，简称计算机通信网络。特征：多个终端联机系统互联，形成了多主机互联网络；网络结构从“主机－终端”转变为“主机－主机”。HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成。CCP：处理主机之间通信任务的专用计算机。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT演变过程：两层网络概念的出现

由CCP、通信线路和其他通信设备组成的传输网络——通信子网，提供信息传输服务（数据传输和转发等通信处理任务）。建立在通信子网基础上的主机集合——资源子网，负责全网的数据处理业务。TCCPCCPHOSTHOSTTTTTCCPHOSTTTT通信子网T内层：通信子网。包括各通信处理机（CCP,CommunicationControlProcessor）、通信线路和其他通信设备。#完成网络数据传输和转发等通信处理任务。外层：资源子网。包括各主机(host)、终端、联网外设、终端控制器、各种软件资源及信息资源。#负责全网的数据处理业务,为用户提供网络资源和网络服务。各主计算机系统称为主机。资源子网由主计算机系统、终端、联网外设、终端控制器、各种软件资源及信息资源组成。主计算机系统简称主机（HOST），它可以是大型机、中型机或小型机。终端（Terminal）是用户访问网络的界面。通信子网是由通信控制处理机（CCP）、通信线路和其他通信设备组成。主要由两个独立的部分组成：通信线路和通信控制处理机（CCP）。常见的通信线路有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道等。CCCHHH资源子网通信子网在通信子网上可有多个资源子网，共享通信子网的服务HH1.2.3计算机互联网络通信子网规模逐渐扩大私有（某个独立机构使用）→社会公用（商业用途）优点降低用户系统建设成本提高通信线路利用率兼容性好公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT例子：因特网（Internet）的前身——ARPANET美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络最初4个节点→70’s的100多个节点地域跨越美洲、欧洲具有现代网络的许多特征，例如:分组交换分层次的网络体系(OSI/RM)较为完善的通信协议网络互联与标准化为什么需要标准化？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标准化的原动力。而兼容性和互操作性的最终目的仍是资源共享。标准化的时机各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是标准化的基础。网络体系结构标准化过程的演变厂商标准：IBM-SNA，DEC-DNA等缺点：适用范围不广 ：兼容性问题技术垄断 ：产生竞争标准不统一 ：用户利益国际标准:（国际标准化组织ISOOSI/RM）/P.6/OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(开放系统互联参考模型，简称OSI参考模型)OSI参考模型是一种概念上的网络模型，规定了网络体系结构的框架：7个层次(第三章中详述)只说明了做什么（WHATTODO）而未规定怎样做（HOWTODO）太复杂，几乎没有与之完全符合的网络事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)TCP称传输控制协议，IP称网际协议

。从体系结构上看，它是OSI参考模型的简化（4层）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主要驱动力。截止到2000年,Internet的规模为:网络数达到105数量级,主机数达到107数量级,

用户数108数量级，主干速率大于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/s~10Gbit/s1.2.4高速互联网络通信子网规模逐渐扩大私有（某个独立机构使用）→社会公用（商业用途）公用数据通信网PSTN（公共交换电话网）X.25（分组交换通信）特点业务的综合化网络的高速化公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT图1-3真正标准化的计算机网络1.2.5计算机网络发展趋势计算机网络的发展方向是IP技术+光网络，光网络将演化为全光网络。全光网络是指光信息流在网络中的传输及交换始终以光的形式实现。2、光通信技术发展方向：一是最终实现全光网络；二是最终实现光纤到家庭和光纤到桌面。3、IPv6协议IP协议是TCP/IP协议族的核心协议，是TCP/IP协议族中网络层的协议。4、宽带接入技术5、移动通信系统技术1、三网合一即通信网络、计算机网络、有线电视网络将通过IP三网合一。优点：简化管理、节约开支、提供集成服务1.3计算机网络的组成硬件网络节点端节点：计算机中间（转接）节点：交换机、集中器、复用器、路由器、中继器通信链路：信息传输的通道物理：传输介质逻辑：信道类比——CATV的电缆和频道之间的关系软件通信软件（网络协议软件，如：TCP/IP、FTP、SMTP…）网络操作系统(Windows、Linux、Unix…)网络管理/安全控制软件（网络防火墙…）网络应用软件（IE、Firefox…）1.4计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构

——是计算机网络节点和通信链路所组成的逻辑几何形状。最常用的网络拓扑结构有：1、总线型结构 2、环形结构 3、星型结构 4、树型结构 5、网状结构和混合型结构。总线型所有节点挂接到一条总线上，使用广播式传输技术同一时刻只允许一个站点发送数据总线型拓扑环型所有节点连接成一个闭合的环分为单环结构和双环结构环型拓扑星型有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接树型一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成星型拓扑树型拓扑网状结构与混合型结构网状拓扑结构节点与通信线路连接成不规则的形状，每个节点至少与其他两个节点相连，只适用于节点数很少的广域网中混合型拓扑结构点到点部分连接，由几种拓扑结构混合而成，多用于广域网，由于连接的不完全性，需要有交换节点混合型拓扑网状拓扑1.5计算机网络的分类和应用计算机网络的组成元素可以分为网络节点和通信链路。网络节点端节点：计算机中间（转接）节点：交换机、集中器、复用器、路由器、中继器通信链路：信息传输的通道物理：传输介质（电话线、同轴电缆、无线电线路、卫星线路、光纤等）按互联规模和通信方式（地域范围）分类

局域网(LocalAreaNetwork，LAN)局域网规模小、速度快、应用范围广泛。主要用于实现短距离的资源共享。范围：小，＜20KM。是一个单位或部门组建的小型网络。传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低（10-11）拓扑结构：总线型，星型，环型城域网(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范围：中等，＜100KM。介于局域网和广域网之间。传输技术：宽带/基带拓扑结构：总线型，星型，环型广域网(WideAreaNetwork，WAN)范围：大，＞100KM。包含的地理范围通常是一个国家或州。传输技术：宽带，延迟大，出错率高拓扑结构：不规则，点到点按使用方式分类

校园网(campusnetwork)用于学校内部的教学科研信息的交换和共享企业网(enterprisenetwork)用于企业管理和办公自动化按连接范围分类