网络讲义第一章计算机网络概述

第1章计算机网络概述

计算机网络是计算机技术和通信技术紧密相

结合的产物。

计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家

的计算机科学和通信技术水平，而且也是衡量其

国力及现代化程度的重要标志之一。

1.1计算机网络的基础知识

网络就是计算机，这已成为计算机领域人人

皆知的格言。计算机网络在改变着人们的生活

和工作方式，人们足不出户便可了解全球发生

的重大事件，用快捷、方便的方法与世界各地

的朋友进行联络。网络的出现，使世界变得越

来越小，生活节奏越来越快。它的产生扩大了

计算机的应用范围，为信息化社会的发展奠定

了技术基础。

1.1计算机网络的基础知识

1.1.1计算机网络的发展

•计算机网络源于计算机与通信技术的结合，其

发展历史按年代划分经历了以下几个时期。

50-60年代，出现了以批处理为运行特征的主机

系统和远程终端之间的数据通信。（SAGE50年代）

T

1.1.1计算机网络的发展

60-70年代，出现分时系统。主机运行分时

操作系统，主机和主机之间、主机和远程终

端之间通过前置机通信。美国国防高级计划

局开发的ARPA网投入使用，计算机网处于兴

起时期。

计算机--计算机通信网

T

・计算机-计算机资源共享网络（ARPA）

1.1.1计算机网络的发展

•70-80年代是计算机局域网的发展期

70年代中期

局域网

80年代局域网迅速发展

90年代网络互连，Internet崛起

1.1.1计算机网络的发展

进入90年代后，局域网成为计算机网络结

构的基本单元。网络间互连的要求越来越强,

真正达到资源共享、数据通信和分布处理的

目标。、、

Internet的广泛应用。

1.1.1计算机网络的发展

其发展经历了具有通信功能的批处理系统、

具有通信功能的多机系统和计算机网络系统

三个阶段。

1.具有通信功能的批处理系统

2,具有通信功能的多机系统

3.计算机网络系统

1.1.2计算机网络的定义

•计算机网络是把一定地理范围内的计算机

通过通信线路互连起来，在相应通信协议和网

络系统软件的支持下，彼此互相通信并共享资

源的系统。

八因忘.以把计算机网络定义为：凡将地理

位置不同，并具有独立功能的多台计算机系统

通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的

网络软件实现在网络中资源共享的系统，称之

为计算机网络系统。

1.1.3计算机网络系统的组成

•网络系统是由网络操作系统和用以组成计

算机网络的多台计算机，以及各种通信设备

构成的。

1.网络硬件

常见的网络硬件有：计算机、网络接口卡、

通信介质以及各种网络互连设备等。网络中

的计算机又分为服务器和网络工作站两类。

113计算机网络系统的组成

1.网络硬件

⑴服务器

服务器的主要功能是为网络工作站上的

用户提供共享资源、管理网络文件系统、提

供网络打印服务、处理网络通信、响应工作

站上的网络请求等。常用的网络服务器有文

件服务器、通信服务器、计算服务器和打印

服务器等。

一个计算机网络系统至少要有一台服务

器，也可有多台。通常用小型计算机、专用

PC服务器或高档微机做网络的服务器。

14.3计算机网络系统的组成

•⑵网络工作站

功能是：向各种服务器发出服务请求；从网

络上接收传送给用户的数据。

网络工作站是通过网络接口卡连接到网络上

的计算机。

1」.3计算机网络系统的组成

•⑶网络接口卡

网络接口卡简称网卡，又称为网络接口适配器，是计

算机与通信介质的接口，是构成网络的基本部件。

网卡的主要功能是实现网络数据格式与计算机数据格

式的转换、网络数据的接收与发送等。

按照网卡的总线类型可以分为ISA（Industrial

StandardArchitecture：工业标准结构）总线接口卡、

MCA（MicroChannelArchitecture：微通道结构）总线

接口卡、EIES（ExtendedIndustrialStandardArchitecture：

价展工业标准结构）总线接口卡、PCI（Peripheral

ComponentInterconnect：根卜围设备互连）总线接口卡和

PCMCIA（PCMemoryCardInternationalAssociation:个

人计算机存储卡国际委员会）接口卡等。

113计算机网络系统的组成

•⑷通信介质

作用：计算机之间传输数据信号的重要媒介，它提供

了数据信号传输的物理通道。

类型：！有形介质，双绞线、同轴电缆或光缆等。

［无形介质，无线电、微波、卫星通信等

参数：

传输容量

信号衰减

抗干扰能力

安装难度

价格

14.3计算机网络系统的组成

▼局域网的硬件组成

通信链路

1.1.3计算机网络系统的组成

2.网络软件

网络操作系统(NetworkOperatingSystem)

网络协议软件。■

⑴网络操作系统

网络操作系统是运行在网络硬件基础之上的，

为网络用户提供共享资源管理服务、基本通信服

务、网络系统安全服务及其他网络服务的软件系

统。

网络操作系统必须对用户进行控制；

网络操作系统需要通过软件工具对网络资源进行

全面的管理，进行合理的调度和分配。

1.1.3计算机网络系统的组成

•⑵网络协议软件

连入网络的计算机依靠网络协议实现互相通信,

而网络协议是靠具体的网络协议软件的运行支持

才能工作。凡是连入计算机网络的服务器和工作

站上都运行着相应的网络协议软件。

如IPX、TCP\IPo

网络管理软件、网络通信软件、网络应用软件

1.1.4计算机网络的主要用途

1.共享资源

硬件、软件、数据

2.数据通信

E-mail>IPPhone

3.分布式数据处理

数据分布处理，起到均衡负载的作用。

1.2计算机网络的类型与特点

1.2.1计算机网络的类型

1•按配置划分

⑴同类网：在网络系统中，每台计算机既是服务

器，又是工作站。在同类网中，每台计算机都可以共

享其它任何计算机的资源。

⑵单服务器网：在网络系统中只有一台计算机作

为整个网络的服务器，其它计算机全部是工作站。

⑶混合网：在网络系统中的服务器不只一个，但

又不是每台工作站都可以当作服务器来使用，那么这

个网就是混合网。

混合网与单服务器网的差别在于网络中不仅仅只

有一个服务器；混合网与同类网的差别在于每个工作

站不能既是服务器又是工作站。

1.2.1计算机网络的类型

2.按对数据的组织方式划分

⑴分布式网络系统

特点：系统独立性强，用户使用方便、灵活。但

对整个网络系统来说，管理复杂，保密性、安全

性差。

⑵集中式网络系统■

特点：对信息处理集中，系统响应时间短，可靠

性高，便于管理。但整个系统适应性差。

⑶分布集中式网络系统

采用分布与集中相结合的系统。

1.2.1计算机网络的类型

3.按通信传播方式划分

⑴点对点传播方式网

点对点传播方式网是以点对点的连接方式，把各台计

算机连接起来的。

⑵广播式传播结构网

广播式传播结构网是用一个共同的通信介质把各个计

算机连接起来的，如以同轴电缆联接起来的总线形网；

以微波、卫星方式传播的广播式网。

1.2.1计算机网络的类型

4.按信息传输距离的长短划分

(1)局域网(LAN)(LocalAreaNetwork)

局域网指十几公里的地理范围内将计算机、外设

和通信设备互连在一起的网络系统。

采用局域网，传输速率较高(10M-1000M),误

码率较低(10-8-10-11)o组网方便，技术简单。

⑵广域网(WAN)(WideAreaNetwork)

广域网涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、

几百公里，甚至更远。

传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制

复杂。

1.2.2计算机网络的特点

1.数据通信

2.自治性

3.建网周期短

4.成本低

5.对技术要求不高

1.3计算机网络拓扑结构

1.3.1拓扑的概念

所谓拓扑学（TOPOLOGY）是一种研究与

大小、距离无关的几何图形特性的方法。

网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的

网络结构图。

在选择拓扑结构时，主要考虑的因素有：

安装的相对难易程度、重新配置的难易程度、

维护的相对难易程度、通信介质发生故障时，

受到影响的设备的情况。

1.3.2基本术语

1.节点

节点就是网络单元。网络单元是网络系统中的各种数据处理设

备、数据通信控制设备和数据终端设备。

节点分为：转节点，它的作用是支持网络的连接，它通过通信线

路转接和传递信息；

访问节点，它是信息交换的源点和目标。

2.链路

链路是两个节点间的连线。链路分“物理链路”和“逻辑链路”

两种，前者是指实际存在的通信连线，后者是指在逻辑上起作用的

网络通路。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最大信息

量。

3.通路

通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和

链路。也就是说，它是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点

的链路。

1.3.3常见的网络拓扑结构

1.星型结构2.总线结构

工作站工作站工作站

1.3.3常见的网络拓扑结构

・3.环型结构4.树型结构

1.3.3常见的网络拓扑结构

5.网状结构

终端

终端终端终端

1.4计算机网络通信协议

1.4.1协议的定义与组成

•协议的定义:两个通信对象在进行通信时，须

遵从相互接受的一组约定和规则，这些约定和规

则使它们在通信内容、怎样通信以及何时通信等

方面相互配合。简单地说，协议是指通信双方必

须遵循的控制信息交换的规则的集合。

协议的组成:一般来说，一个网络协议主要由

语法、语义和同步三个要素组成。

语法指数据与控制信息的结构或格式。

语义由通信过程的说明构成。

同步是对事件实现顺序的详细说明，指出事件

1.4.1协议的定义与组成

•协议的特点：

网络系统体系结构是有层次的，通信协议也被分为多

个层次，在每个层次内又可分成若干子层次，协议各层

现4计算机.络采用高度结构化的设计利实现技术，

是用分层或协议分层来组织的。每一层和相邻层有接口,

较低层通过接口向它的上一层提供服务，但这一服务的

实现细节对上层是屏蔽的。较高层又是在较低层提供的

低级服务的基础上实现更高级的服务。

在设计和选择协议时，不仅要考虑网络系统的拓扑结

构、信息的传输量、所采用的传输技术、数据存取方式,

还要考虑到其效率、价格和适应性等问题。

1.4.2开放式系统互连参考模型OSI

•国际标准化组织ISO于1978年提出了OSI

模型，该模型是设计和描述网络通信的基本

1.0SI的分层结构

它通过分层把复杂的通信过程分成了多个

独立的、比较容易解决的子问题。在OSI模

型中，下一层为上一层提供服务，而各层内

部的工作与相邻层是无关的。

网络体系结构的几个基本概念：

■协议：为进行网络中的数据交换（通信）而建立的规则、

标准或约定。

■实体：任何可以发送或接收信息的硬件/软件进程，

每一层中的活跃元素。

■对等实体：位于不同系统内同一层次的两个实体。

*协议作用在对等实体之间。

■接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的

原语操作及上层对下层的服务。

■服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供

给其相邻上层。

■协议栈：某-系统内的各层协议集。

■网络体系结构：计算机网络的层次结构及其协议的集合，

相邻层间的接口以及服务统称为网络体系结构，式对网络及

中国德国

教师教师

2/3接口2/3接口

翻译翻译

1/2接口1/2接口

秘书秘书

图多层通信示例：中德教师之间的讨论

*多层通信的实质:

•对等层实体之间虚拟通信

•下层向上层提供服务

多

层

通

信

的

实

质

n层对等实体间的协议

系统A到系统B的•个消息的传送

5

4

3

2

1

源主机目的主机

通信过程中的数据流变化示例

A系统

需

证

实

无需

证实

B电话系统工作示例

例如：张三打电话请李四吃饭，服务提供者为电话局

①CONNECT.request—张三拨李四的电话号码

②CONNECT,indication—李四的电话振铃

③CONNECT.response—李四摘机

④CONNECT.confirm—张三听到振铃停止，知道有人应答

|⑤DATA,request—张三说话，发出邀请

@DATA,indication—李四听到张三的邀请

©DATA,request—李四说话，接受邀请

®DATA,indication—张三听到李四的答复

(9)DISCONNECT,request—李四挂机

⑩DISCONNECT,indication张三听到李四挂机，也挂机。

2.ISO/OSIRMI

各层之间的关系

物理层

A

在数据链路层的,

两个实体之间建「传送二进V物

立、维持和释放V制位流Z理

物理连接./层

规定在物理层传

送0、1数据的电

参数（波形、频

率、电平），一

规定所用的

连接器

送分组］

路径选择.

［网络中拥

挤控制■