计算机网络基础（第二版）第1章

第1章

计算机网络概述

本章要点：

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了解计算机网络的产生和发展过程◆

了解计算机网络的分类方法◆掌握计算机网络的通信子网类型和拓扑结构◆

掌握计算机网络的体系结构、分层原理和标准化组织◆

初步掌握OSI/RM、TCP/IP和IEEE802三种模型Lizq98@1第1章

计算机网络概述

目录

1.1计算机网络概述

1.2计算机网络的拓扑结构1.3网络协议和标准化组织1.4计算机网络体系结构Lizq98@21.1计算机网络概述

计算机网络(ComputerNetwork)是计算机技术和通信技术紧密结合的产物。1.1.1计算机网络的定义和演变

1.计算机网络的定义

把分布在不同地理位置计算机、终端，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），实现互相通信及网络资源共享的系统。IEEE高级委员会坦尼鲍姆博士给它的定义是“计算机网络是一组自治计算机互联的集合”。

人的身体内部也有网络哟，如神经系统、消化系统网络。生活中就存在许多网络，例如电话网、铁路网等。没有严格的定义，内涵也不断变化。

Lizq98@31.1计算机网络概述◆

具有通信功能的多机系统◆

局域网◆计算机网络◆

面向终端的计算机网络1.1.1计算机网络的定义和演变1.计算机网络的定义2.计算机网络的演变Lizq98@41.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变1.计算机网络的定义2.计算机网络的演变3.网络发展的里程碑

建立的ARPA网196970年代80年代19931993出现局域网，特别是以太网(Ethernet)CCITT建立了传输声音数据的国际标准，ISO制定了OSI/RM。克林顿政府提出了NIIIETF成立了Ipng(IPv6)工作组1989Web技术的出现，使Internet得到了普及1995IPng工作组完成IPv6的协议文本

Lizq98@51.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变1.计算机网络的定义2.计算机网络的演变3.网络发展的里程碑4.我国的网络发展

◆1989年11月CNPAC建成运行。1993年建成CHINAPAC。1993年下半年开始规划实施“金桥”、“金卡”和“金关”的三金工程。

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中国的公用计算机网络：

l中国公用计算机互联网（CHINANET）

l中国金桥信息网（CHINAGBN）

l中国教育和科研计算机网（CERNET）

l中国科学技术网（CSTNET）

lGLOBALNET、NCFC、UNINET、CNCNET、CMNET、CIENET、CGWNET、CSNET和利用军队资源的数据网等。Lizq98@61.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能

1.计算机网络的分类

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按覆盖范围分为：WAN、LAN、MAN

◆按通信速率分为：低速网、中速网、高速网◆按带宽分为：基带网络、宽带网络◆其它分类方法:

……◆按网络协议分类◆按网络操作系统分类

……Lizq98@71.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能

2.计算机网络的组成

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通信子网

通信子网提供网络通信功能，能完成网络主机之间的数据传输、交换、通信控制和信号变换等通信处理工作，由通信控制处理机CCP、通信线路和其它通信设备组成的数据通信系统。

◆资源子网资源子网为用户提供了访问网络的能力，它由主机系统、终端控制器、请求服务的用户终端、通信子网的接口设备、提供共享的软件资源和数据资源(如数据库和应用程序)构成。

……Lizq98@81.1计算机网络概述1.1.2计算机网络的分类、组成和网络性能

3.网络性能◆

带宽（Bandwidth）

是指网络上数据在一定时刻内从一个节点传输到任意节点的信息量。可以用链路每秒钟能传输的比特数表示，如以太网的带宽有10Mbps、100Mbps和10GMbps等。也可以用传输每个比特所花的时间长短来衡量，如一个10Mbps的网络上，传输每个比特所花的时间为0.1μs。

◆延迟（Delay）

是指将一个比特从网络的一端传输到另一端所花费的时间。造成延迟的原因有三种：第一个因素是传输介质的传播延迟；第二个因素是发送一个数据单元花费的时间，它和网络的带宽和数据分组的大小密切相关；第三个因素是网络内部的排除延迟，因为交换机在将分组转发出去之前一般要将它存储一段时间。另外，由于网络设备的速率不匹配或中间节点产生拥塞可能会导致更大的延迟或数据的丢失。

Lizq98@91.2计算机网络的拓扑结构1.2.1网络拓扑的概念

1.2.2通信子网的信道类型

◆点到点式网络（Point-to-PointNetworks）

每条物理线路只连接一对设备（计算机或节点交换机），发送的数据在信道另一端只有惟一的一个设备接收。

没有信道竞争，几乎不存在访问控制问题，但点到点信道浪费一些带宽。◆广播式网络（BroadNetworks

也称多点共享所有节点共享一个通信信道，任何一个节点发送报文信息时，所有其它节点都会接收到该信息。

会引起争用信道而产生的介质访问冲突的问题。Lizq98@101.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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总线型结构优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。缺点：故障诊断和隔离比较困难。Lizq98@111.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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环型结构

优点：简化了路径选择控制，传输延迟固定。实时性强。

可靠性较高。

缺点：节点过多时，影响传输效率。环某处断开会导致

整个系统的失效，节点的加入和撤出过程复杂。Lizq98@121.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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星型结构优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护

管理容易；故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：成本较高，通信资源利用率低；网络性能过于依赖

中心节点。Lizq98@131.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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树型结构优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。缺点：对根的依赖性大。Lizq98@141.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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网状结构优点：具有较高的可靠性。某一线路或节点有故障时，不会

影响整个网络的工作。缺点：结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软

件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护。Lizq98@151.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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卫星通信网络的拓扑结构卫星通信网络中，通信卫星就是一个中心交换站，它通过和分布在地球不同地理位置的地面站将各个地区网络相互连接。

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混合型拓扑实际组建网络时，网络的拓扑结构通常是几种拓扑结构的组合。在选择网络拓扑结构时，应考虑可靠性、费用、灵活性、响应时间和吞吐量等因素。Lizq98@161.3网络协议和标准化组织1.3.1网络协议

网络协议就是指网络中计算机、设备之间相互通信和进行数据处理及数据交换而建立的规则（标准或约定）。

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语法

如何讲

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语义

讲什么

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时序

讲话次序Lizq98@171.3网络协议和标准化组织1.3.2标准化组织

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国际标准化组织(ISO)

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国际电信联盟-电信标准化部（ITU-T）

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美国国家标准化协会（ANSI）

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电气电子工程师协会（IEEE）

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电子工业协会（EIA/TIA）

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贝尔（Bell）中心

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国际电子技术委员会（IEC）

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国家标准和技术协会（NIST）

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Internet标准化组织Lizq98@181.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构

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分层结构的优点

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分层原则

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常见的网络体系结构1.OSI/RM2.TCP/IP3.IEEE802Lizq98@191.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型1.OSI七层参考模型Lizq98@201.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型2.OSI/RM各层功能简介

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物理层(PhysicalLayer，PH)

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数据链路层(DataLinkLayer，DL)

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网络层(NetworkLayer，N)

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传输层(TransportLayer，T)

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会话层(SessionLayer，S)

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表示层(PresentationLayer，P)

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应用层(ApplicationLayer，A)Lizq98@211.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型3.OSI/RM数据封装过程

Lizq98@221.4计算机网络体系结构1.4.3TCP/IP参考模型

1.TCP/IP概述

2.TCP/IP体系结构

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网络接口层

Ethernet、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring

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网际层

IP、ARP、RARP、ICMP、IGMP

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传输层

TCP、UDP

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应用层

HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping…Lizq98@231.4计算机网络体系结构

TCP/IP协议也采用对等层通信的模式，封装和解除封装也在各层进行。发送方在发送数据时，应用程序将要发送的数据加上应用层头部交给传输层，TCP或UDP再将数据分成大小一定的数据段，然后加上本层的报文头。TCP/IP的数据封装过程如图所示。4.TCP/IP和OSI/RM的比较

1.4.3TCP/IP参考模型3.TCP/IP的数据封装Lizq98@24应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层Physical应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层TCP头部数据IP头部应用数据帧头部IP数据包物理层◆OSI/RMTCP/IP1.4计算机网络体系结构数据传输过程.Lizq98@251.4计算机网络体系结构1.4.4IEEE802标准1.IEEE802局域网标准

2.IEEE802