计算机课件第1章 计算机网络概述

计算机网络技术

第一章计算机网络概述

・计算机网络的基本概念

・计算机网络的发展过程

・计算机网络的功能

・计算机网络的组成

・计算机网络的分类

1.1计算机网络的基本概念

计算机网络就是用通信线路和网络连接设备

将分布于不同地点且具有独立功能的若干

个计算机系统、终端设备及其附属设备相

互连接起来，通过网络软件（即通信协议、

网络操作系统等）实现网络中资源共享和

信息传递的系统。

注意：计算机网络不仅可以是计算机的连接,

还可以是外部设备及其他设备的连接。

1.2计算机网络的发展过程

由于计算机技术和相关网络的不断发展，使

得计算机网络从出现到现在已经经历了许

多次重大的变化和发展。大致分为四个阶

段：

»面向终端的第一代计算机网络

＞以ARPANET与分组交换技术为重要标志的

第二代计算机网络

＞以OSI/RM模型为基础的第三代计算机网络

»综合化和高速化的第四代计算机网络

1、面向终端的第一代计算机网络

1946年世界上第一台计算机ENAIC问世。直

到1954年，随着收发器(Transceiver)终

端的研制成功，人们实现了将穿孔卡上的

数据通过电话线路发送到远程计算机上。

之后，电传打字机也作为远程终端和计算

机实现了相连，面向终端的第一代计算机

网络出现了。

其主要形式是：一台主机通过电话线连接若

干个远程的终端，是一种以单个主机为中

心的星型网络，但用户终端并不具备数据

的存储和处理能力。如图1所示。

图1:面向终端的第一代计算机网络

2、以ARPANET与分组交换技术为重要标志

的第二代计算机网络

第二代计算机网络诞生于1969年。它采用了

更适合于数据通信的分组交换方式，以

“通信子网”为中心，使多个主机与终端

设备在通信子网的外围构成一个“资源子

网”。如图2所示。

第二代计算机网络的工作方式一直延续到现

在，它所使用的协议组即TCP/IP协议。

图2：第二代计算机网络模型

分组交换演示:

3、以OSI/RM模型为基础的第三代计算机网络

在早期的计算机组网中是有种种条件限制的，即同

一网络中只能用同一厂家生产的计算机，其他计

算机厂家的计算机是无法接入的。其主要原因为:

(1)当时的计算机并不象现在这样普及

(2)没有建立相关的标准

为了解决这种情况，1977年，国际标准化组织成立

了专门机构，提出了一个各种计算机能够在世界

范围内互联成网的标准框架，即著名的开放系统

互连基本参考模型OSI/RM,简称OSI。

我们熟知的Internet就属于第三代计算机网络。

4、综合化和高速化的第四代计算机网络

第四代计算机网络是进入20世纪90年代后随

着数字通信的出现而产生的。它的特点是

综合化和高速化。

综合化指采用交换的数据传送方式将多种业

务综合到一个网络中完成。比如，我国提

倡的综合业务数字网ISDN,就是将图像、

数据、语音等信息以二进制代码0和1的形

式综合到一个网络中来传送。

高速化指的是网络传输速度越来越快。

1.3计算机网络的功能

计算机网络的主要功能有6点：

1、数据通信

数据通信即实现计算机与终端、计算机与计算

机间的数据传输。它是计算机网络最基本的

功能，也是实现其他功能（电子邮件、远程

数据交换等）的基础。

2、资源共享

网络中可共享的资源有硬件资源、软件资源、

数据资源，其中数据资源共享最重要。

3、远程传输

即分布在很远的用户可以相互传输数据信息，

互相交流，协同工作。

4、集中管理

目前已经有了许多MIS（管理信息系统）系统,

0A（办公自动化）系统等，通过这些系统

可以实现日常工作的集中管理，提高工作

效率，增加经济效益。

5、实现分布式处理

网络技术的发展，使得分布式计算成为可能。

对于大型的课题，可以分为许多小题目，

由不同的计算机分别完成，然后再集中起

来解决问题。

6、负载平衡

负载平衡指工作被均匀的分配给网络上的各

台计算机。网络控制中心负责分配和检测,

当某台计算机负载过重时，系统会自动转

移部分工作到负载较轻的计算机中去处理。

1.4计算机网络的组成

1、包括网络硬件和网络软件两大部分。

网络硬件主要包括网络服务器、工作站、网

卡、传输介质（双绞线、同轴电缆、光缆

等）、集线器（HUB）、交换机、路由器、

网桥、网关等。

网络软件包括各个电脑和通信设备上所使用

的操作系统、以及网络通信时所采用的网

络协议。

操作系统：是对计算机系统中的各种软件和

硬件资源进行管理，使其得到充分利用并

方便用户使用的一个系统软件。操作系统

是用户和计算机的一个接口。

网络协议：是指网络中为通信而事为约定的

一组通信规则。两台计算机在进行通信时，

必须使用相同的通信协议。

2、包括资源子网和通信子网两大部分

通信子网是网络中面向数据传输或者数据通

信的部分资源集合，主要支持用户数据的

传输。子网包括传输线路、网络设备和网

络控制中心等软硬件设施。

资源子网是网络中面向数据处理的资源集合,

主要支持用户的应用。资源子网由用户的

主机资源组成，包括接入网络的用户主机

以及面向应用的外设（如终端）、软件和

可共享的数据（如公共数据库）等。

资源子网和通信子网

1.5计算机网络的分类

计算机网络可按不同的标准进行分类。

一、按网络覆盖的地理范围分类

1、广域网(WideAreaNetwork,WAN)

作用范围从几十km到几千km不等，有时也称远程网。

2、局域网(LocalAreaNetwork,LAN)

一般用高速通信线路将多个微型计算机连接起来，数

据的传输速窣一般在10Mbit/s—1000Mb让/s之间，

可以是一栋楼房或一个单位的内部网。

3、城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)

它的地理覆盖范围是一个城在。城域网的传输速率在

〔Mbit/s以上，但其作用隹禺约为5km—50km。

二、按交换方式

1、线路交换网络(CircurtSwitching)最早出现在电

话系统中，早期的计算机网络采由此方式来传输数

据，数字信号经过变换为模拟信号后才能在线路上

翔俞。

2、报文交换网络(MessageSwitching)

报文交换是一种数字化网络。当通信开始时，源机发

出的一个报文被存储在交换器里，交换器根据报文

的目的地址选择合适的路径发送报文。所有数据放

在一个报文中，报文的大小不确定。

3、分组交换网络(PacketSwitching)

是报文交换的改进，将一个不定长的报文划分为许多

定长的报文分组，以分组作为传输的基本单位。这

样大大简化了对计算机存储器的管理，而且也加速

了信息在网络中的传输速度。因此它称为计算机网

络由主流。

i

市

话

线路交换

本地邮政海淀邮政

支局\支局

市总局按地

址往省市邮

政局投寄邮

AW沈阳市邮政局7件、发往天

本地邮政\省市邮政

津的邮件投

支局\局收到各支局收到

到天津市

地局来的市邮政局

北京市邮政总H邮件按地来的邮件

址发往各按地址交

支局给用广二

支局把发天津市邮政局

往外地邮/

件投到南//

总局/河西区邮政

用支局

投

长沙市邮政局

邮东城邮政

舱'支局

本地邮政

支局

本地邮政

支局

存储转发交换

三、按网络拓扑结构

计算机网络拓扑结构是通过计算机网络中的

各个节点与通信线路之间的几何关系来表

示网络的结构，并反映出计算机网络中各

实体（通信对象）之间的结构关系。

常用的计算机网络的基本拓扑结构有：总线

型、星型、环型、树型、网状型等。

通常拓扑结构都指的是通信子网的结构。

1、总线型结构

总线型结构是指各节点通过一条总线连接在

一起，如图4所示。

图4：总线型结构

总线型结构的特点：

(1)结构简单，可扩充性好。

(2)网络可靠性高，网络节点间相应速度快，

成本低，安装使用方便。

(3)实时性较差。一

(4)维护难度大，查找分支节点故障较困难。

2、星型结构

星型结构是指各工作站以星型方式连接成网,

如图5所示。网络有中央节点，其他节点都

与中央直接相连，这种结构以中央节点为

中心，因此又称为集中式网络。

图5：星型

结构

星型结构网络特点：

(1)结构简单，便于管理。

(2)控制简单，便于建网。

(3)网络延迟时间较少，传输误差较低。

(4)成本高，可靠性较低，资源共享能力也

较差。

3、环型结构

环型结构由网络中若干个节点通过点到点的

国路首尾相连形成一个闭合的环，如图6所

7J\O

这种结构使公共传输介质组成环型连接，数

据在环路中沿着一个方向在各节点间传输,

信息从一个节点传到另一个节点。

图6：环型结构

环型结构特点：

（1）信息流在网中是单向逐点流动，简化了

路径选择控制。

（2）环路上各点都是自举控制，控制简单。

（3）当环中节点过多时，影响信息传输速度,

使网络的响应时间延长。

（4）环路是封闭的，不便于扩充。

（5）可靠性低，一个节点故障，将会造成全

网瘫痪。

（6）维护难，对分支节点故障定位较难。

4、树型结构

树型机构是分级集中控制式网络,如图7所示。

图7：树型

结构

树型结构特点：

(1)与星型相比，它的通信线路总长度短，

成本较低，节点易于扩充，寻找路径比较

方便。

(2)除了叶节点及其相连的线路外，任一节

点或其相连的线路故障都会使系统受到影

响。

5、网状结构

将多个子网或多个局域网连接起来，便构成网状型

拓扑结构。

(1)全部互连型：网络的每节点之间都有点到点的

链路连接，如图8所示。有时也称为分布式结构