计算机网络基础李志球电子教案第1章课件

第1章计算机网络概述计算机网络基础

2课程简析◆

课程地位（专业技术课）◆

课程性质及后续课程◆学习本课程的目的◆

学习本课程的方法◆本学期课程主要讲授内容重点章节：2、3、4、5、9、10难点章节：2、3、5、9◆学分、学时数、实验数和考核办法3课程简析计算机网络基础计算机类专业电子类专业通信类专业网络工程师网络安装维护网络使用本课程是基础软件开发网络工程操作系统开设本课程的专业后继课程岗位基本能力课程定位包含是计算机等级考试内容5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61.1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。

71.1计算机网络概述ExtranetIntranetInternet91.1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

2.计算机网络的演变101.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变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111.1计算机网络概述1.1.1计算机网络的定义和演变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。

◆

我国四大公用计算机网络（自治系统）

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。131.1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

◆

通信子网

通信子网提供网络通信功能，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。141.1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0.1μs。◆延迟（Delay）

（平时说网络“超卡”）

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：一是传输介质的传播延迟；二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；三是网络内部延迟，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。151.2计算机网络的拓扑结构1.2.1网络拓扑的概念（重要概念）

拓扑学中先将实体抽象为与大小、形状无关的点，再将连接实体的线路抽象为线，进而研究点、线之间的特性，它是一种橡皮泥技术。而计算机网络的拓扑结构，是研究网络中各节点之间的连线（链路）的物理布局（只考虑节点的位置关系而不考虑节点间的距离和大小）。网络拓扑结构将网络中的具体设备（计算机、交换机等网络单元）抽象为节点，而把网络中的传输介质抽象为线。这样从拓扑学的角度看计算机网络就变成了点和线组成的几何图形，即通信链路和节点的几何排列或物理图形布局。只考虑节点的位置关系而不考虑节点间的距离和大小171.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

◆

总线型结构（广播式）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。181.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

◆

环型结构

（广播式）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。环某处断开会导致系统失效，节点的增删过程复杂。总线型结构首尾相连而成191.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

◆

星型结构（点到点式）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：线路增加成本较高，线路利用率低；网络性能过于依赖中心节点。211.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

◆

网状结构（点到点式）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。221.2计算机网络的拓扑结构1.2.3计算机网络的拓扑结构

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。无线拓扑结构通过空气作为介质传输数据，主要有微波红外线、卫星通信等形式。◆

无线拓扑结构◆

混合型拓扑231.3网络协议和标准化组织

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

◆

语义：

讲什么

◆

时序：

讲话次序1.3.1网络协议

OSI/RM、TCP/IP、IEEE802就是协议，本课程以它们为主线，介绍计算机网络知识。251.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构计算机网络系统的设计采用结构化方法，将一个较为复杂的系统分解为若干个容易处理的子系统，现代计算机网络都采用了层次化体系结构。分层及其协议的集合称为计算机网络体系结构CNA，它是关于计算机网络系统应设置多少层，每个层能提供哪些功能的精确定义，以及层之间的关系和如何联系在一起的。261.4计算机网络体系结构1.4.1网络体系结构

1．分层结构的优点（1）分解为相对简单的若干层后，易于实现和维护。（2）各层功能明确，相对独立，下层为上层提供服务，上层通过接口调用下层功能。不关心下层具体实现细节，各层都可以选择最合适的实现技术。（3）当某一层的功能需要更新或被替代时，只要它和上、下层的接口服务关系不变，则相邻层都不受影响。（4）分层结构易于交流、理解和标准化。291.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型1.OSI七层参考模型高三层资源子网低三层通信子网中间层301.4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

◆

物理层(PhysicalLayer，PH)

◆

数据链路层(DataLinkLayer，DL)

◆

网络层(NetworkLayer，NL)

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传输层(TransportLayer，TL)

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会话层(SessionLayer，SL)

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表示层(PresentationLayer，PL)

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应用层(ApplicationLayer，AL)311.4计算机网络体系结构1.4.2OSI七层参考模型3.OSI/RM各层数据封装OSI/RM通信过程flash动画演示

不能演示请修改链接路径；或安装flash插件，例如flashplayer32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.331.4计算机网络体系结构1.TCP/IP概述1.4.3TCP/IP参考模型

TCP/IP主要考虑异种网络互联问题，是网络史上最为成功的通信协议。TCP/IP是由一组通信协议所组成的协议簇，而TCP和IP是其中的两个主要协议。

1980年，ARPAnet的所有机器都使用TCP/IP协议，并建立了Internet。为推广TCP/IP协议，ARPA以低价出售TCP/IP的使用权，还资助一些机构来开发应用于UNIX操作系统中的TCP/IP协议。

TCP/IP使用范围广，既可用于广域网，又可用于局域网、内部网和外部网等各种网络中。TCP/IP协议已成为事实上的国际标准和工业标准。341.4计算机网络体系结构

2.TCP/IP体系结构

◆

网络接口层（是各种网络，实际上TCP/IP没定义它）

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、、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping…

1.4.3TCP/IP参考模型TCP/IP实际只定义了网际层、传输层和应用层三层（级）。351.4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。1.4.3TCP/IP参考模型

3.TCP/IP的数据封装361.4计算机网络体系结构4.TCP/IP和OSI/RM的比较

1.4.3TCP/IP参考模型

OSI/RM理论性强，学术价值高，每层功能划分清晰，适合于各种网络。缺点是层次过多，会话层和表示层划分意义不大，反而增加了复杂性。

TCP/IP已成了事实上的工业标准。它是先有了实际网络后再总结出的参考模型，核心协议IP和TCP是被仔细设计的。371.4计算机网络体系结构1.4.3TCP/IP参考模型（1）OSI/RM结构严密，理论性强，学术价值高，各种网络、硬件设备和学术文献都参考它。而TCP/IP相对简单，实用性更强。（2）OSI中高层只能调用和它相邻的低层所提供的服务，而TCP/IP可以跨层调用，效率更高。（3）ISO认识到IP协议的重要性后，后来又在网络层划分出一个子层来完成类似IP的作用。（4）TCP/IP一开始就对面向连接服务和面向无连接服务同样重视，而OSI很晚才完善标准。（5）OSI强调可靠性，各层都要检测和处理错误。TCP/IP的可靠性由主机来承担，这样效率很高。381.4计算机网络体系结构1.IEEE802局域网标准

OSI/RM和TCP/IP针对广域网制定的，而IEEE802针对的是局域网。IEEE802的发展不同于广域网，局域网厂商一开始就按照标准化、互相兼容的方向发展。局域网的拓扑结构非常简单，数据传输不经过中间节点的转发。

IEEE802只定义了物理层和数据链路层两层，而没有定义网络层。对于流量控制、差错控制等功能，就在数据链路层中的LLC中实现了，高层协议主要由操作系统去处理。1.4.4IEEE802标准391.4计算机网络体系结构2.IEEE802局域网体系结构