计算机导论-计算机网络

计算机网络

本章讨论的主要问题是：

1.什么是计算机网络？计算机网络有那些基本组成部分？

2.计算机网络包括多个网络节点，这些网络节点的拓扑结构是什么？

3.计算机网络是极其庞大而复杂的，从系统思维的观点，如何用分层的方法构建计算机网络？

4.互联网和计算机网络是什么关系？互联网提供了哪些基本服务？情景问题——网络带来的变化

电子邮件逐步取代了普通信函，日记变成了博客，纸制书变成了eBook，网络新闻对传统的报刊发行量造成了很大的冲击，网络视频，网络游戏、QQ聊天、看电影……网络使人们的生活发生了怎样的变化？互联网是潘多拉的盒子，打开后未必都是好事。计算机网络的定义

计算机网络：把分布在不同地理位置上的、具有自主功能的多个计算机系统通过各种通信介质和通信设备连接起来，实现信息交换、资源共享或协同工作的复合系统。（1）包含多台具有自主功能的计算机；（2）这些计算机之间是相互连接的；（3）计算机连接的目的是进行信息交换、资源共享或协同工作。计算机网络——什么是计算机网络

计算机网络的分类1.局域网：覆盖范围在几百米的计算机网络。局域网中的计算机和外部设备通常是位于一个相对封闭的物理区域，一般是由一个机构所拥有、使用和管理，如办公室、多媒体网络教室、网吧、校园网等。计算机网络——什么是计算机网络

2.城域网：覆盖范围相当于一座大城市的规模，主要用于局域网互联和主机之间的数据传输。例如，许多企事业单位在同一城市的不同位置拥有分支机构，城域网非常适合作为这些分支机构和总部之间的互联。3.广域网：覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，可以连接若干个城市、地区，甚至跨越国家。广域网可以采用不同的通信技术，包括公用交换电话网、综合业务数字网、分组交换网、帧中继网、ATM网、数字数据网、移动通信网以及微型通信网等。计算机网络的分类计算机网络——什么是计算机网络

4.互联网：Internet可以说是当前世界上最大的计算机网络，更确切地说，Internet并不是一个单一的计算机网络，而是由许多已经存在的网络互联而成，因而称为互联网。计算机网络的分类计算机网络——什么是计算机网络

计算机网络的拓扑结构是指网络中的计算机、网络设备与通信线路之间的几何位置关系。常见的计算机网络拓扑结构可以分为总线型、环型、星型和网状型，实际使用的拓扑结构多是这四种结构及其衍生或组合。计算机网络的拓扑结构计算机网络——什么是计算机网络

计算机网络的基本组成计算机网络——基本组成计算机网络——基本组成1.主机即各种计算机，是构成网络的主体，根据其功能和作用又可分为服务器和工作站。服务器是可以提供网络服务的计算机，工作站不为其他计算机提供服务，但相互之间可以进行通信和信息交换。2.传输介质是将网络设备连接起来的通信线路，包括双绞线、同轴电缆、光纤等有线介质，和卫星、微波等无线介质，不同传输介质的信号传播方式和速率不同。

计算机网络的基本组成计算机网络——基本组成3.网络接口设备：（1）网卡。网卡是连接计算机与网线之间的硬件设备；（2）调制解调器。实现数字信号和模拟信号之间的转换。4.网络互联设备：（1）集线器作为网络的集中连接点，因此，被形象地称为Hub（Hub在英语里是港湾的意思）。（2）交换机。随着交换机价格的不断下降，集线器已经逐渐被交换机所取代。（3）路由器。将不同的网络进行连接构成更大的计算机网络。计算机网络的基本组成计算机网络——基本组成

网络操作系统是用户和计算机网络之间的操作接口，也就是说，用户通过网络操作系统使用计算机网络资源。

网络协议是计算机网络中各部分之间传输信息所必须遵守的一组规则和约定，如TCP/IP、IEEE802等。计算机网络的基本组成计算机网络——基本组成

网络管理软件负责监视和控制网络的运行情况，对网络资源进行管理和分配。

网络应用软件是为各种网络应用而开发的软件，可以提供专门的服务，例如电子邮件、电子商务、远程教育等。计算机网络的基本组成计算机网络——网络体系结构

从系统思维的角度，将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统，这是计算机学科的典型方法。网络体系结构是层次化的系统结构，其实质是将大量的、各种类型的协议合理地组织起来，并按功能进行逻辑分层，相邻层之间提供接口，每一层都通过接口直接使用其低层提供的服务，完成自身的功能，然后向其高层提供“增值”服务。

网络体系结构的分层原则计算机网络——网络体系结构

两个哲学家之间的通话是虚拟通信，上一层的虚拟通信是通过下一层接口提供的服务以及下一层的通信来实现的。真正的通信是由电信号在物理媒体上进行的。对等层的通信必须遵循协议。网络体系结构的分层原则应用层：提供与用户应用有关的功能，如电子邮件等。计算机网络——网络体系结构OSI参考模型表示层：提供由应用层选择的一组特定服务，对交换数据的含义进行解释，如数据格式转换、代码转换等。计算机网络——网络体系结构OSI参考模型会话层：进行高层通信控制，允许在不同计算机上的用户建立会话关系（即通信关系），如会话服务与管理。计算机网络——网络体系结构OSI参考模型传输层：从会话层接受数据，必要时把报文分成较小的单元传输，并确保到达对方的各段信息准确无误。OSI参考模型计算机网络——网络体系结构网络层：将报文进行分组，并确定每一分组从源端到目的端的路由选择和流量控制。计算机网络——网络体系结构OSI参考模型数据链路层：为网络中两端建立、维持和释放数据链路，负责将数据帧无差错地进行传递。OSI参考模型计算机网络——网络体系结构物理层：为数据链路层实体之间的物理连接提供、维护和释放物理线路所需的机械、电气及功能特性。计算机网络——网络体系结构OSI参考模型计算机网络协议

计算机网络协议精确地描述了水平方向上（即对等层）模块之间的逻辑关系。协议具体到计算机中是一组实现规则，对连接的方式、过程以及信息的组织等网络行为进行约定。协议的目的是使相互连接的计算机之间按照统一的方式准确、及时地传送信息。第一个商业化的协议标准是IBM公司的SNA协议。国际标准化组织定义的OSI参考模型把网络的功能分成7层协议。

TCP/IP协议是另一种既成事实的工业标准。计算机网络——网络体系结构互联网的起源和发展Internet原来叫做互联网，后来由国家名词委员会正式定名为因特网，不过公众和学术界还是习惯称之为互联网。

Internet起源于ARPANET，由美国国防部高级研究计划资助。ARPANET建造在两个非正规理论的设想之上：（1）网络本身是不可靠的，因此它必须能够克服自身的不可靠性；（2）对等网络原理：网络中的计算机与其他计算机在通信功能上是等效的。计算机网络——互联网

互联网的起源和发展1972年，在首届国际计算机通信会议上首次公开展示了ARPANET的分组交换技术。

1973年，英国和挪威加入ARPANET，实现了ARPANET的首次跨洲连接。

1984年，国际标准化组织制定了OSI，Internet的诞生。目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，计算机网络进入实用阶段。计算机网络——互联网

TCP/IP分层模型计算机网络——互联网

TCP协议提供可靠的面向连接的传输服务，IP协议是TCP/IP协议的核心，IP协议定义了IP数据包的格式以及若干路由协议。（1）服务邮件：保证网络上的用户通过电子邮件进行信息交流。邮箱地址的形式为name@domain.xxx，其中name为个人的姓名标识；domain为域标识，对企事业单位而言是单位名称，如ccut；对ICP而言是ICP的名称，如163；xxx是组织或企业，如net、com。（2）文件和打印服务：使用文件服务器提供数据文件和磁盘空间的共享功能。（3）即时通信：借助于网络通信服务，远程用户可以使用网络中的各种资源和设备。（4）其他Internet服务：WWW服务、讨论组、文件传输服务、远程登录服务、信息检索等。互联网提供的服务计算机网络——互联网