计算机网络基础

第7章计算机网络根底计算机网络的形成与开展计算机网络的定义与功能计算机网络分类计算机网络的体系结构计算机网络的组成7.1计算机网络概述7.2局域网技术以太网无线局域网组网实例—建立Windows对等网第7章 计算机网络根底远程终端联机阶段计算机互连阶段网际互连阶段国际互联网与信息高速公路计算机网络从20世纪60年代开始发展至今,经历了从简单到复杂、从单机到多机，最终形成了全球互联网。发展经历的4个阶段计算机网络的形成与开展多个终端负责信息的发送和接收，通信线路主要使用线，中心计算机负责信息的处理。网络功能以数据通信为主远程终端联机系统〔终端-计算机系统〕20世纪50年代，把多个终端设备、通信线路、1台计算机连接起来。第一代计算机网络HOSTTSTTTTTTT计算机网络的形成与开展线路利用率低网络的平安性和可靠性较低典型代表：美国军方的半自动地面防空系统〔SAGE〕--1954年SAGE的缺点：计算机网络的形成与开展1

分组交换网2

网络结构的变化计算机技术开展，网络结构由一台中心计算机，演变成假设干台地位相等、相互独立的计算机。1967年提出，核心思想是“存储-转发〞模式把要发送的数据分成分组，分组中携带目标节点和源节点的地址信息，独立的在网络中传输，两台设备间通信没有必要独占线路，提高通信效率通信线路网-->分组交换网每台计算机相互独立，一台出问题，其他主机不受影响，提高了网络的可靠性。通信线路使用交换网，通信效率大大提高了。计算机网络的形成与开展计算机互连系统网络结构从“主机－终端〞转变为“主机－主机〞第二代计算机网络“主机-主机的网络结构〞通信双方是具有自主能力的计算机。网络功能是以资源共享为主，而不是以数据通信为主。计算机网络的形成与开展主机－主机网络的演变典型代表：美国国防部1969年建成的ARPAnet，它是Internet的雏形。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3年时间连接了美国的东西部地区是Internet网的雏形通信任务从主机中别离，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典型代表：美国国防部1969年建成的ARPAnet，它是Internet的雏形。在ARPANET网络结构中，通信子网资源子网两级网络结构的演进以OSI为核心的网际互连系统20世纪70年代，OSI参考模型〔开放系统互连参考模型〕提出，标志网络标准化建立。第三代计算机网络应用层Application表示层Presentation会话层Session传输层Transport物理层Physical数据链路层DataLink网络层Network7654321处理网络应用数据表示主机间通信端到端的连接路由寻址和最短路径介质访问（接入）二进制传输计算机网络的形成与开展具有层次化体系结构的标准化网络为什么需要标准化？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的标准化的原动力标准化过程的演变 厂商标准：IBM-SNA〔系统化网络体系结构〕，DEC-DNA〔分布式网络体系结构〕缺点：适用范围〔同样存在兼容性的问题〕技术垄断〔很容易形成垄断〕标准不统一〔影响了用户的利益〕国际互联网与信息高速公路第四代计算机网络OSI的建立给计算机网络的开展提供了一个可以遵循的规那么使得计算机网络进入第四代国际互联网与信息高速公路人们开始认识到信息技术的应用与信息产业的开展对各国经济的开展产生重要的影响各国开始组建信息根底设施NII计算机网络的形成与开展现代计算机网络逻辑结构示意图20世纪80年代，因特网诞生，使用TCP/IP协议90年代中期开始，Internet的广泛应用、高速网络技术、网络计算技术与网络平安技术的研究与开展宽带网络分为：宽带骨干网和宽带接入网两局部计算机网络的形成与开展141.计算机网络的定义计算机网络是以共享资源为目的，将各个具有独立功能的计算机系统用通信设备和线路连接起来，按照网络协议进行数据通信的计算机集合

计算机互连网络系统基本模型AB存储器A机能使用B机的存储器B机能使用A机的打印机计算机网络的定义与功能15独立：能独立运行，不依赖于其他计算机 主控－附属？主机－终端〔第一代终端网络〕？连接：以任何通信方式，具有相互通信的规那么有线方式：铜线、光纤、双绞线无线方式：红外、无线电波、微波、卫星共享：资源共享〔硬件、软件、信息〕要点：2.计算机网络的主要功能〔1〕数据通信——集中处理，最根本的功能完成计算机网络中各个节点之间的系统通信。如，传送电子邮件、发布新闻消息、进行电子购物……〔2〕资源共享——建立计算机网络的最根本目的资源包括软、硬件资源。如，计算处理能力、大容量磁盘、高速打印机、数据库……〔3〕提高系统的可靠性和可用性〔4〕分布式处理——均衡负荷，提高系统的性能一项复杂的任务可以划分成许多局部，由网络内计算机分别完成有关局部。计算机网络的定义与功能常见的计算机网络分类方法：从网络的拓扑结构分类从网络的数据交换技术分类从网络的地理范围〔规模〕分类从传输介质分类计算机网络的分类1、从网络的拓扑结构分类将网络中的计算机等设备抽象成点，将传输介质抽象为线，那么计算机网络就形成了由点和线组成的几何图形，从而可以采用拓扑学方法来描述网络中各个节点之间的连接方式，称为网络的拓扑结构。常用的拓扑结构有：星形、总线形、环形、树形、网状。计算机网络的分类

星型拓扑结构优点：通信协议简单；对外围站点要求不高；单个站点故障不会影响全网。缺点：网络性能过于依赖中央节点；每个站点都需要专用链路，通信线路利用率低；网络扩展困难。总线型拓扑结构优点：结构简单布线容易缺点：总线任务重，易产生瓶颈问题；总线本身的故障将危及全网。环型拓扑结构优点：传输速率高，传输距离远。各节点地位和作用相同，容易实现分布式控制便于实现实时控制缺点：一个站点的故障会引起全网的崩溃。树型拓扑结构优点：信息交换在上、下结点之间进行；通信线路连接简单，网络管理软件不复杂，维护方便。缺点：资源共享能力差，可靠性低。ABCABCABC2、

从网络的交换技术分类电路交换：发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。报文交换：采用存储转发的方式，一站一站传送报文，提高了网络的利用率。分组交换：分组传送，特点如下：传送单位是分组，一旦传送失败，重传分组；分组数据保存在节点的内存中，较高的交换速率路径选择采用动态分配策略，不同分组可以有独立传送路径，提高线路的利用率。计算机网络的分类三种交换技术的比较

电路交换 报文交换 分组交换tABCD报文报文报文ABCD呼叫阶段数据传送报文ABCDP1P2P3P4P1P2P3P4P1P2P3P43、从网络的地理范围分类局域网(LAN)：局部地区范围内的网络，特点是连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。城域网(MAN)：将不同局域网通过网间连接设备连接成一个覆盖城市范围的网络。多采用ATM技术做骨干网。广域网(WAN)：将不同城市之间的LAN或者MAN互联。计算机网络的分类4、从传输介质分类有线网：采用同轴电缆、双绞线、光纤等物理介质传输数据。无线网：采用卫星、微波、红外等无线形式来传数据。5、其他使用范围：专用网、公用网控制方式：集中式和分布式通信速率：低速网、中速网、高速网通信传播方式：点对点传播、播送传播计算机网络的分类例:甲乙两个人通语法：号码；语义：响铃〔表示有打进〕，乙接，通话等一系列的动作；同步：甲先拨，响铃，乙接听，等一系列的通话时序。语法：数据与控制信息的结构或格式语义：用来说明通信双方应当怎么做同步：详细说明事件如何实现协议：一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。协议三要素

计算机网络的体系结构采用分层结构：希拉克俄译法翻译通讯线路普京秘书法译俄翻译秘书网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。OSI参考模型七层1物理层2数据链路层3网络层4传输层5会话层6表示层7应用层与用户应用进程的接口进行数据格式转换会话管理和数据同步从端到端透明地传输报文分组传输和路由选择在链路上无差错地传输一帧一帧信息将比特流放到物理介质上传送应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层主机A主机B通信子网(多个中间节点)传输层协议会话层协议表示层协议应用层协议网络层网络层链路层链路层物理层物理层节点1节点n…应用层表示层会话层传输层链路层物理层APAP网络层层间数据传送OSI参考模型〔开放系统互连参考模型〕提出，标志网络标准化建立。OSI参考模型是一种理论上的网络模型，规定了网络体系结构的框架，具体实现由公司完成。事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议)计算机网络的体系结构TCP/IP与OSI参考模型的对应关系TCP/IP资料：OSI参考模型TCP/IP参考模型应用层应用层Telnet、SMTP、FTP、DNS表示层会话层传输层传输层TCP、UDP协议网络层网际网层IP协议数据链路层网络接口层物理层TCP/IP参考模型网络主体设备网络接入介质网络传输介质网络互连设备网络操作系统网络应用软件计算机网络的组成主体设备（HOST）中心站（服务器）提供共享资源工作站（客户机）用户入网操作的节点常用服务器文件服务器域名服务器打印服务器通信服务器数据库服务器大多数时候效劳器是网络的核心386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。1.网络主体设备网络适配器(网卡)网卡通过总线与计算机设备接口相连，另一方面又通过电缆接口与网络传输媒介相连。在PC机中主要使用PCI总线结构的网卡和USB接口的网卡安装网卡后，还要进行协议的配置。例如，TCP/IP协议。插入主机扩展槽中有线介质2.网络接入设备调制解调器一种通过公用网〔PSTN〕连接计算机的设备。实现模拟信号和数字信号的转换。调制解调器的技术指标传输速率：9600bps、14400bps、28800bps、33.6kbps、56kbps、112kbps电话网调制

解调模拟信号数字信号数字信号2.网络接入设备用于连接网络中的各种设备，是数据传输的通路有线介质双绞线同轴电缆光纤无线介质电磁波、红外线、激光等3.网络传输介质通信距离一般不超过100m100m距离内速率可达100Mbps目前常用的是五类双绞线，有四根双绞线放在同一根电缆内线序标准：橙白,橙,绿白,蓝,蓝白,绿,棕白,棕双绞线数据速率可达500Mbps有两种传输信息模式基频广泛用于局域网中宽带每个频率范围都携带各自的编码信息，可以在一根电缆上传输多个数据流，如有线电视同轴电缆传输速率高〔几十至数百Gbps〕，距离远抗干扰能力强保密性好光纤包括无线频段、红外线、激光等。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外、可见光。地面微波通信卫星微波通信无线介质网络互连将不同的网络或相同的网络用互连设备连接在一起而形成一个范围更大的网络。网络互连形式:局域网与局域网局域网与广域网广域网与广域网TCP/IP网络设备4.网络互连设备中继器网桥交换机路由器网关4.网络互连设备集线器：多口中继器。中继器用于连接拓扑结构相同的两个局域网或延伸一个局域网在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生。中继器和集线器网桥能够读取目标地址信息，并决定是否向网络的其他段转发同一网段不转发不同网段网桥转发不同网段网桥转发在OSI模型的数据链路层上实现互连的设备

网桥交换机的本质为多口网桥，作为LAN核心主干连接设备。交换机通过内部的交换矩阵把网络划分为多个网段——每个端口为一个冲突域；交换机能够同时在多对端口间无冲突地交换帧。交换机连接多个网络或网段的网络设备，把LAN连入广域网或作为广域网的核心连接设备。根本功能是把数据〔IP报文〕传送到正确的网络路由器网关的连接操作是在OSI模型的七层协议的传输层以上，用于连接使用不同通信协议或结构的网络。网关ZyXELVSG-1200ZyXELP-2602HWLZyXELP-2002艾泰HiPER4520VF硬件网关对等式网络操作系统客户机/服务器（Client/Server）模式1）分类对等网网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。客户机/效劳器模式网络中有几台计算机专门充当效劳器，为整个网络提供共享资源和效劳。2〕常见的网络操作系统有：WindowsServer2023/2023、NetWare操作系统、Unix操作系统、Linux操作系统等5.网络操作系统3〕局域网上流行的传输协议有：NetBEUINetBEUI〔NetBIOSExtendUserInterface〕网络根本输入输出系统扩展用户接口。适合单网段小型局域网，无路由功能。IPX〔InternetPacketExchangeProtocol〕运行在网络层的包交换协议。使应用程序能在网络上发送包和接收包。SPX〔SequencedPacketProtocol〕运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行过失检测。IPX/SPX包括了100多个不同功能的协议，最主要的是TCP和IP协议。TCP/IP协议的主要特点：标准化，任何网络软件或设备都能在该协议下运行；可路由性，用户可以将多个局域网连成一个大型互联网络。TCP/IP协议包5.网络操作系统网络杀毒软件和防火墙工具网页浏览工具网络聊天工具电子邮件工具下载工具FTP工具6.网络应用软件1、局域网定义局域网是将有限范围内〔如一个实验室、一幢大楼或一个校园〕的各种计算机、效劳器、网络设备及其他外围设备连接在一起，实现相互通信和资源共享的计算机网络。局域网技术主要表达在OSI参考模型的第二层，即数据链路层。7.2局域网技术hubhubhubSwitchServerfarmstationstationsstations2、局域网特点覆盖范围小房间、建筑物、园区范围距离≤25km高传输速率10Mbps～10Gbps低误码率10-12

～10-7拓扑：总线、星形、环形私有性：自建、自管、自用主要技术要素：网络拓扑、传输介质与介质访问控制方法介质访问控制方法：共享式局域网和交换式局域网7.2局域网技术3、局域网体系结构1980年2月，美国电气和电子工程师学会IEEE〔InstituteofElectricalandElectronicsEngineers〕成立了局域网标准委员会，开发了IEEE802系列局域网标准IEEE802是一个标准系列：IEEE802.3(以太网标准),IEEE802.11〔无线局域网〕局域网不存在路由选择问题，因此它不需要网络层IEEE802为局域网规定的标准只对应OSI参考模型的最低两层即数据链路层和物理层7.2局域网技术7.2.1以太网以太网扩展标准IEEE802.3u〔快速以太网〕IEEE802.3z〔千兆以太网〕IEEE802.3ae〔万兆以太网以太网〕IEEE802.3局域网是一种基带总线网符合IEEE802.3标准的以太网(Ethernet〕其拓扑结构为总线形，以太网技术的关键是如何解决同一总线上多个网络节点有秩序地共享一个信道的问题。以太网是DEC、Intel和Xerox三家公司开发的局域网标准，编号为IEEE802.3。7.2.1以太网以太网利用了载波监听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)技术成功地提高了局域网共享信道的传输利用率。

CSMA/CD包含侦听、发送、检测、冲突处理四个控制过程。以太网是DEC、Intel和Xerox三家公司开发的局域网标准，编号为IEEE802.3。交换式局域网由交换机搭建的局域网可以通过支持交换机端口节点之间多个并发连接，实现多节点之间数据的并发传输。交换式局域网可以增加带宽，改善网络的性能与效劳质量。由于交换式局域网中传输的数据帧依然与传统以太网的数据帧格式一致，所以交换式局域网仍被称为以太网。7.2.2无线局域网1、无线局域网的典型应用在布线不方便或者不可能的情况下组网漫游访问2、常见协议802.11b，传输速率为11Mbps802.11a，速率可达54Mbps，价格昂贵，推广起来有困难802.11g，与802.11b和802.11a两种标准兼容802.11n，传输速率最高可达300-600Mbps7.2.2无线局域网3、无线局域网拓扑结构有根底设施的无线局域网有根底设施的无线局域网由无线网卡、无线接入点〔WirelessAccessPoint，AP〕、计算机和有关设备组成7.2.2无线局域网3、无线局域网拓扑结构无根底设施的无线局域网无根底设施的无线局域网不需要借助接入设备，网络中的无线终端通过相邻节点与网络中的其他终端实现数据通信。建立对等网络可以提供以下效劳使用一台计算机来保护整个网络的平安，并保护Internet连接；使网络中的所有计算机共享一个Internet连接；处理存储在网络中其他计算机上的文件；网络中的所有计算机共享打印机；玩多玩家游戏。7.2.3组网实例-建立Windows对等网建网步骤：网络规划布线线缆制作硬件连接网络协议设置标识计算机设置网络共享资源7.2.3组网实例-建立Windows对等网以组建宿舍局域网为例1.网络规划 网络建设目标将决定网络的结构、规模和性能。所选拓扑结构将决定电缆和接头类型规模和性能决定效劳器、工作站、协议和操作系统的选择设备：计算机8端口的交换机PCI总线网卡RJ-45接头非屏蔽5类双绞线7.2.3组网实例-建立Windows对等网2.布线水平布线垂直布线对于非屏蔽双绞线UTP，目前使用的信息