计算机网络概论第一章计算机网络知识基础

计算机网络概论

--刘晶璘方才学高良诚金道胜

高等教育出版社

第一章计算机网络知识基础

第一章计算机网络知识基础

本章内容简介：

■1.1什么叫计算机网络

■1.2计算机网络的分类

■1.3网络的拓扑结构

・1.4计算机网络设备

■1.5网络操作系统

■1.6网络体系结构模型

1.7数据通信技术常识

1.1什么叫计算机网络

典型“太LM

1-1什么叫计算机网络

我们把几台计算机连在一起，可以从一

台机器拷贝文件到另一台机器，就建起

一个简单的计算机网络，图1.1-1就是一

个非常简单的办公网络。图中的服务器

实际是一种高性能的计算机；图中还显

示了一台网络打印机；集线器（hub）是

一种网络互联设备。

1.1什么叫计算机网络

计算机网络的定义

现代意义上的计算机网络(computernetwork)

可以这样定义：为了实现计算机之间的通信联

络、资源共享和协同工作，将地理位置分散的、

各自具备独立自主功能的众多计算机通过各种

通信手段有机地连接起来，这样组成的多计算

机复合系统就是计算机网络。

上述计算机网络的定义包含以下三个要点：

一个计算机网络包含多台具有“自主”功能的计算机。

所谓的“自主”这些计算机脱离开计算机网络后，也能

独立地工作和运行。通常将网络中这些“自主”的计算

机称为主机（host）o（网络中有独立运行的主机）

组成计算机网络需要使用通信手段，把众多的计算机有

机地连接起来。所谓“有机地连接”使之连接时必须遵

循所规定的约定和规则，这些约定和规则就是通信协议。

这些通信协议有些是有关的国际组织颁布的国际标准，

有些是网络设备和软件生产厂商自己开发的通信协议。

（"有机地连接”需要通信协议）

建立计算机网络的主要目的是为了实现通信联络、信息

资源的交流、计算机数据资源的共享，或者是计算机之

间的协同工作。一般将计算机资源共享作为网络的最基

本特征。（实现资源共享是网络的最基本特征）

1.1什么叫计算机网络

学习计算机网络概念时，要注意

计算机网络与以下两个概念相区

别。

■1、多终端的计算机系统

2、分布式计算机系统

计算机网络上可以共享的资源

文件

（通过网络共享，电子邮件传递，文件上传下

载等方式共享）

■信息

（例如：通过WorldWideWeb共享信息）

■外设

（打印机、传真机、扫描仪、摄像头等多种外

设都可以在网络中共享）

■计算机及其应用程序

1.2计算机网络的分类

第一章内容简介:

■1.1什么叫计算机网络

■1.2计算机网络的分类

■1.3网络的拓扑结构

■1.4计算机网络设备

■1.5网络操作系统

■1.6网络体系结构模型

1.7数据通信技术常识

1.2计算机网络的分类

计算机网络的划分方法有很

多种，不同的划分方法有不

同的分类。

1.2计算机网络的分类

按照网络的覆盖范围划分可以分为:

广域网

(WAN即WideAreaNetwork)、

城域网

(MAN即MetropolitanAreaNetwork)

局域网

(LAN即LocalAreaNetwork)

1.2计算机网络的分类

按照网络上各主机的组网方式可以分为:

对等网络、

客户机/服务器模式网络、

浏览器/服务器模式网络

1.2计算机网络的分类

按照信息交换方式可以分为:

电路交换网、

报文交换网、

分组交换网等等

（还有其它划分方式就不一一介绍了）

1.2计算机网络的分类

局域网

局域网是指覆盖范围很小的局部区域的

计算机网络，局域网往往只覆盖连接一

片校园、一个企业、一座或几座楼宇内

的计算机。一般局域网的各个网络节点

之间的距离较短，传输比较可靠、速度

较快、延迟较小。局域网的设备也比较

便宜。

1.2计算机网络的分类

目前常见的局域网类型有:

以太网(Ethernet)、

令牌环网(TokenRing)、

光纤分布式数据接口(FDDI)、

异步传输模式(ATM)等，

这些不同的网络类型在拓扑结构、

传输介质、传输速率、数据格式以及所

使用的网络传输设备都有许多不同。

广域网是覆盖地理范围很大的计算机网络。

它的覆盖范围通常是一个国家或一个大洲。广

域网把各个城市的城域网相互连接起来，在通

过各城市的城域网把城市里的许多局域网连接

在一起，这样实现众多局域网之间的计算机的

资源共享。最广为人知的广域网就是因特网

(Internet),它将全世界众多计算机通过网络

连接在一起了。不过因特网并不是世界上唯一

存在的广域网，有少数大企业例如大型银行、

少数大型公司以及军事机构因为自身的特殊需

要和安全考虑建有自己独立的广域网，这些网

络与因特网在物理层面上是相互隔离的。

1.2计算机网络的分类

城域网

城域网的规模和覆盖范围介于局域网和广

域网之间。一些电信运营商在许多城市中

规划建设了覆盖了各个城市范围的城域网,

从而为城市当地许许多多的局域网提供因

特网（Internet）的接入服务，把当地的众

多局域网连接汇聚在一起，在城域网的核

心层与广域网相连接。

Internet和Intranet

Internet就是国际互联网，它是全世界各种网络

互联的一个庞大的计算机网络系统；Intranet是

指企业内部互联网，即企业内联网，通常称为

内部网、企业网或单位内部网。它是指采用

Internet技术建立的相对比较独立的，供机构、

企业或单位内部使用的计算机网络系统，主要

侧重机构内部的信息管理、内部通信等。

Intranet属于局域网。简单地说，Intranet是建

立在企业内部的计算机网络，它们都使用

TCP/IP协议，Internet是谁都可以去漫游的国

际公用网络，Intranet是采用TCP/IP协议的企

业内部私有网络。

1.2计算机网络的分类

对等网和基于服务器的网络

按照组网方式的不同，即网络中计

算机之间的地位和关系的不同，局

域网分为对等网和基于服务器的网

络两种。

1.2计算机网络的分类

对等网(Peer-to-PeerNetworks)

指的是网络中没有专用的服务器

(Server)＞每一台计算机的地位

平等、每一台计算机既可充当服务

器又可充当客户机(Client)的网

络。

1.2计算机网络的分类

基于服务器(Server-based)的网络是指

服务器在网络中起核心作用的组网模式。

基于服务器的网络与对等网不同，网络中

必须至少有一台采用网络操作系统(如

WindowsNT/2000Server、Linux>Unix

一等)的服务器，其中服务器可以扮演多种

角色，如文件和打印服务器、应用服务器、

电子邮件服务器等。

服务器作为一台特殊的计算机，除了向

其他的计算机提供如文件共享、打印共

享等服务之外，它还具有账号管理、安

全管理的功能，它能赋予账号不同的权

限，它与其他非服务器计算机之间的关

系不是对等的，即存在制约与被制约的

关系。

■需要注意的是，服务器虽然对客户机有

相当大的制约，但是对于客户机之间共

享的资源，服务器是无法控制的。

1.3网络的拓扑结构

网络的拓扑结构分为网络的物理拓

扑结构和逻辑拓扑结构。网络的物

理拓扑结构指的是计算机、电缆或

光缆、集线器、交换机、路由器以

及其它网络组件的物理布局。网络

的逻辑拓扑指的是信号在网络中的

实际通路。除非特别指明，一般情

况下，网络的拓扑结构指的是物理

拓扑结构。

1.3.1总线型拓扑结构

1.3.2星形拓扑结构

中心

节点

O

1.3.3环形拓扑结构

如图，环型拓扑结构

1.3.4网状拓扑结构

1.4计算机网络设备

有线网络设备：网卡、集线器(hub)、交换

机(switch)、路由器(router)

调制解调器、中继器、网桥

无线局域网设备：无线网卡、无线接入点(AP)

IntRrnRt

一客户计手算机。DA

艮务器网络打印机

T

-------------------------------E♦»

路由器交换机可5带无然网

―茅

本电脑

小型局域网示意图

一块10/1OOM自适应PCI插槽的以太网网卡

一台24端口的集线器

1.5网络操作系统

常见的网络操作系统有：

■Unix系统、

■Linux系统、

NetWare操作系统

Windows操作系统家族的WindowsNT

4.0、Windows2000Server、Window

2003Server、WindowsXP等。

这些网络操作系统是安装在服务

器或网络工作站上的，服务器和

工作站硬件往往是通用计算机，

它们可以有多种网络操作系统可

以选择安装。

1.6网络体系结构模型

计算机网络体系结构是指整个网络体系中的逻

辑构成和功能分配，它是对构成计算机网络的

各个组成部分所具备的功能的一组定义，它使

计算机网络系统能够在统一的原则下进行设计、

建造、使用和发展。它提出的问题并不是制造

网络的某个产品部件，也不是具体的某个网络,

而是对整个网络功能，进行合理地抽象和概括。

由于它从全局出发研究、探讨计算机网络，所

以对促进网络的合理化、标准化、高性能化、

通用化，产生了巨大影响。

OSI的分层原则

(1)每层的功能选择立足于能使该层协议易于标准化；

一(2)每层都应该有准确的定义和相适应的描述；

(3)每层的功能尽量限制在本层内，层与层之间相对独

立；

□(4)每层的功能选择尽量立足于现有比较成熟的技术；

u(5)每层边界选择应尽量减少跨边界的接口通信信息流;

(6)每层只与它的上下邻层产生服务接口；

(7)层次不能太少，以避免不同的功能混杂在同一层中,

但也不能太多，以防止体系结构过于庞大复杂。

ISO/OSI开放系统互连参考模型

第一层物理层、

■第二层数据链路层、

第三层网络层、

第四层传输层、

■第五层会话层、

■第六层表示层、

第七层应用层

1.6.4OSI参考模型的数据传输

发＞K

法州

用网0向川协仪

.——————V

&小历汉

会活力议数据

传幡也以故据

*4*———■■■

⑼络海以故据

数掘遗路？

'攵际数据传输路程

表1.6-1OSI参考模型和TCP/IP协议模型的对比表

OSI中的层功能TCP/IP中的层TCP/IP协议族

文件传输，电子邮件，

应用层文件服务，虚拟终

端

TFTP,HTTP,SNMP,

数据格式化，代码转换，应用层

表示层FTP,SMTP,DNS,

数据加密Telnet

解除或建立与别的接点

会话层

的联系

传输层提供端对端的接口传输层TCP,UDP

互联网层

IP,ICMP,RIP,OSPF,

网络层为数据包选择路由

BGP,IGMP

PPP,ARP,RARP,

传输有地址的帧以及错

数据链路层以太网、令牌环网、

误检测功能FDDLWLAN、

光缆、无线连接广域网协议

同轴电缆、双绞线、

以一进制数据形式在物

物理层

理媒体上传输数据

1.7数据通信技术常识

1.7.1数据通信的基本概念

■信号

■信道

■模拟信号与数字信号

■模拟数据和数字数据

■数据传输速率

带宽的两种概念

1.7数据通信技术常识

1.7.2数据通信的操作模式

■1.单工操作模式

■2.半双工操作模式

3.全双工操作模式

1.7数据通信技术常识

1.7.3通信的多路复用技术

■1.频分多路复用

(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)

■2,波分多路复用

(WaveDivisionMultiplexing,WDM)

■4.码分复用

(CodeDivisionMultiplexing,CDM)

■3.时分多路复用

(TimeDivisionMultiplexing,TDM)

1.7.4数据传输方式：

1.7.5数据同步技术

1二7.6数据传输的调制和编鸽技人.一

1.模拟数据经调制在模拟信道上传输

2.数字数据经调制在模拟信道上传输

3.模拟数据经采样编码在数字信道上传输

4.数字数据经编码在数字信道上传输

4.数字数据经编码在数字信道上传输

001101

数据值1

1

1

1

1

1

1

1

1

不归零码1

1

1

1

I

1

1

差分不归零码

一

一—一.一1

111

1

1--------