第1章 计算机网络概论

21世纪高职高专新概念规划教材数据通信与计算机网络技术（第二版）中国水利水电出版社主编季福坤第1章计算机网络概论1.1计算机网络与Internet1.2计算机网络的组成1.3计算机网络的功能1.4计算机网络的分类1.5计算机网络的拓扑结构1.6计算机网络体系结构1.7计算机网络协议相关的标准化组织1.1计算机网络与Internet1.1.1计算机网络的产生与发展1.1.2Internet简介1.1.3计算机局域网1.1.4计算机网络的定义1.2计算机网络的组成1.2计算机网络的组成硬件构成：1．服务器2．主机或端系统设备3．通信链路软件构成：1．网络操作系统2．网络协议软件1．资源共享2．数据通信3．分布式处理4．负载均衡5．提高系统的可靠性和可用性1.3计算机网络的功能1．按覆盖范围分类：广域网城域网局域网1.4计算机网络的分类1．按传输技术分类：广播式网络点—点式网络1.4计算机网络的分类1．总线型拓扑结构1.5计算机网络的拓扑结构2．环型拓扑结构1.5计算机网络的拓扑结构3．星型拓扑结构1.5计算机网络的拓扑结构4．网状拓扑结构1.5计算机网络的拓扑结构5．混合拓扑结构1.5计算机网络的拓扑结构1.6计算机网络体系结构简介

协议在社会生活中人们进行交流时都要遵循一定的规则在计算机网络中要做到有条不紊地交换数据，就必须遵守一些事先约定好的网络通信协议。1.6计算机网络体系结构简介

协议1.6计算机网络体系结构简介

协议协议定义了计算机网络中两个或多个通信实体之间交换信息的格式和顺序以及信息传输过程中所应产生的各项行为的规则约定。协议有三个要素：（1）语法（Syntax）：数据与控制信息的格式、数据编码等。（2）语义（Semantics）控制信息的内容，需要做出的动作及响应。（3）时序（Timing）：事件先后顺序和速度匹配。1.6计算机网络体系结构简介

1协议和体系结构的概念为了减少网络协议设计的复杂性，协议的设计者并不是设计一个单一、巨大的协议来为所有形式的通信规定完整的细节，而是采用把复杂的通信问题按一定层次，划分为许多相对独立的子功能，然后为每一个子功能设计一个单独的协议，即每层对应一个协议。

将网络层次结构模型与各层协议的集合定义为计算机网络体系结构

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型：应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

实体与层间通信OSI参考模型中的层由实体（Entity）组成，这些实体执行规定的网络任务，在许多特殊情况下，实体就是一个特定的软件模块。每一层可以包含一个或多个实体。在不同的开放系统中的对等实体之间，可以进行通信。控制两个对等实体间通信的规则的集合称为协议，两个实体间的通信使得N层能够向上一层提供服务。

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

分层的好处：使网络变得更简单将网络部件标准化有利于模块化设计保证不同类型部件的互操作性加快了技术发展的速度简化了教育和学习1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层网络应用软件一种通用的数据格式对话和交谈流量控制和可靠性路径选择及逻辑寻址帧和介质访问控制信号和介质关键词1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型应用层表示层会话层传输层数据链路层物理层网络层较高层：与应用有关较低层：与数据传输有关1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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物理层：保证二进制位流的透明传送。涉及到如何连接双方、如何用电信号表示数据、使用何种传输媒体等的机械的、电器的、功能的、规程的特性。

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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数据链路层：在网络两节点间进行无差错的帧传送。涉及到成帧、可靠传输、流量调节与差错控制、媒体访问与争用等问题。

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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网络层：在源和目的节点间进行路径选择和拥塞控制。在广域网中是网络与网络的互联，而不同的网络可能规则不同（编址方案、分组大小、协议等），这也是网络层要解决的问题。

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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传输层：端—端经网络传送报文。将网络的复杂的传输过程向上层隔离起来。甚至下层的技术变化上层也浑然不知。1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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会话层：会话管理与数据传送的同步。1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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表示层：数据格式转换、数据加密、解密等。1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型各层的功能

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应用层：为用户使用网络提供接口。在这一层上存在着多种协议，比如HTTP就是其中之一

1.6计算机网络体系结构简介2ISO/OSI参考模型

OSI参考模型还不是一个体系结构，它并没有定义每一层上的服务和协议，只是指明了每一层应该做什么事情。1.6计算机网络体系结构简介3TCP/IP参考模型

TCP/IP参考模型的具体协议情况

1.6计算机网络体系结构简介3TCP/IP参考模型

工作原理1.7计算机网络协议相关的标准化组织

1网络协议标准化组织1．国际标准化组织ISO（InternationalStandardOrganization）2．国际电报电话咨询委员会CCITT（ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone）3．国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationsUnion）4．电气和电子工程师协会IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）5．美国国家标准学会（ANSI）1.7计算机网络协议相关的标准化组织

2Internet管理机构1．Internet协会（InternetSociety，ISOC）

2．Internet体系结构委员会（InternetArchitectureBoard，IAB）

3．Internet工程任务组和Internet工程指导组4．Internet研究任务组（InternetResearchTaskForce，IRTF）

5．IANA与ICANN(InternetAssignedNumbersAuthority/InternetCorporationforAssignedNamesandNumbers)6．WWW联盟1.7计算机网络协议相关的标准化组织

3RFC文档、Internet草案与Internet协议标准RFC文档（requestforcomments，RFC）

/因特网草案homework1.7计算机网络协议相关的标准化组织

ISO(InternationalOrganizationforStandard)

成立于1947年,是世界上最大的国际标准化专门机构，是联合国甲级咨询机构。它的成员是89个成员国的国家标准化组织。美国在ISO中的代表是ANSI，大家所熟悉的ASCII和C语言的工业界标准，就是由ANSI所制定的。

ISO在网络领域的最突出贡献就是提出OSI参考模型，该模型是网络发展史上的一个重要里程碑。Back1.7计算机网络协议相关的标准化组织

IETF（InternetEngineeringTaskForce）是一个国际性团体。它主要的工作是制定关于因特网的各种标准。其成员包括网络设计者、制造商、研究人员以及所有对因特网的正常运转和持续发展感兴趣的个人或组织。因为因特网覆盖范围大，连接的成员很多，所以很多组织都希望通过加入IETF使技术向有利于自己的方向发展。

back1.7计算机网络协议相关的标准化组织

IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）电气和电子工程师协会IEEE是世界上最大的专业技术团体，由计算机和工程学专业人士组成。它创办了许多刊物，定期举行研讨会，还有一个专门负责制定标准的下属机构。IEEE在计算机网络界的最大贡献就是制定了802标准系列，802标准将局域网的各种技术进行了标准化。back1.7计算机网络协议相关的标准化组织国际电报电话咨询委员会CCITT实际上是国际电信联盟ITU的部门之一：ITU-T1953-1993ITU-T被称为CCITT,1993年后重组成为ITU-T主要在电话和通信领域提出建议。如X.25等建议是一种礼貌用语，实际上是标准Back1.7计算机网络协议相关的标准化组织

ICANN的成立背景：Internet起源于美国，在90年代之前一直是一个为军事、科研服务的网络。在90年代初，由美国国家科学基金会为Internet提供资金并代表美国政府与NSI公司（NetworkSolutions）签定了协议，将Internet顶级域名系统的注册、协调与维护的职责都交给了NSI。而Internet的地址资源分配则交由IANA来分配，由IANA将地址分配到ARIN（北美地区）、RIPE（欧洲地区）和APNIC（亚太地区），然后在由这些地区性组织将地址分配给各个ISP。但是，随着近年来Internet的全球性发展，越来越多的国家对由美国独自对Internet进行管理的方式表示不满，强烈呼吁对Internet的管理进行改革。美国商业部在98年初发布了Internet域名和地址管理的绿皮书，认为美国政府有对Internet的直接管理权，因此在它发布后遭到了除美国外几乎所有国家及机构的反对。美国政府在征求了大量意见后，于6月5日发布了“绿皮书”的修改稿“白皮书”。白皮书提议在保证稳定性、竞