第1章 计算机网络知识概述

1、第一章计算机网络知识概述，本章的主要内容，1.1计算机网络的发展1 . 1 . 1 . 1终端计算机网络1.1.2计算机计算机网络1.1.3开放式标准化网络1.1.4网络计算机新时代1.2计算机网络的分类和配置1.2.1计算机网络的分类1.2.2计算机网络的分类1.3计算机网络可以提供的服务，本章的主要内容(续传输网络和广域网1.5.2ADSL接入网络技术1.5.3传输网络技术1.6局域网的基本功能1.6.1局域网的基本功能1.6.2局域网的基本配置1.6.3局域网的类型，1.1计算机网络的开发，1.1.1最终计算机网络第一代计算机网络实际上是以单台计算机为中心的远程在线系统。 这些系统除了一

2、台中央计算机外，其他终端没有自主处理功能，系统主要在终端和中央计算机之间进行通信。历史上也被称为计算机网络，但是为了更清楚地区分随后出现的多种计算机互连计算机网络，现在也被称为面向终端的计算机网络。1.1.2计算机计算机网络，第二代计算机网络是指多个主计算机通过通信线路连接并为用户提供服务的计算机网络。这种网络从20世纪60年代后期开始出现，与以单台计算机为中心的远程在线系统有很大区别，这里的多台主计算机具有自主处理能力，没有主从关系。这样多台主计算机连接的网络才是我们现在统称的计算机网络。第二代计算机网络的典型代表是ARPA网络。以ARPA网络和英国国家物理研究所NPL的数据包交换网络为先锋

3、，20世纪70年代和80年代第二代计算机网络得到了迅速发展。第二代电算网有不少弊病，不能满足信息社会发展的要求。其中主要的缺点是第二代计算机网络大部分是由研究单位、大学应用部门或计算机公司自行开发的，没有统一的网络体系结构，为了更大范围的信息交换和共享，连接不同的第二代计算机网络非常困难。因此，计算机网络必须发展到新的一代。1.1.3开放式标准化网络，第三代计算机网络是具有遵循国际标准化协议的统一网络体系结构的开放式标准化网络。标准化使不同的计算机可以轻松地相互连接。70年代后期，人们意识到第二代计算机网络的不足，开始提出下一代计算机网络开发问题。国际标准化组织国际标准组织(iso)下属的计算

4、机和信息处理标准化技术委员会(TC97)向专门负责此问题的委员会(Sub-Committee)ISO在生产性工作了数年后，于1984年正式发布了称为开放系统互连基本参考模型(OSI/RM)的国际标准。在20世纪80年代，ISO和当时的国际电话电报咨询委员会CCITT以OSI模式为参考，为每一层制定了一套协议标准，形成了一套庞大的OSI基本标准。CCITT是国际电信联盟(ITU)的下属组织，目前是iyu-TSS(电信标准dardizationsector)或简称ITU-CCITT开发的标准称为建议。现在没有CCITT，但也有称为CCITT提案的数据。最著名的CCITT建议在公共数据网络(如X.2

5、5、X.3、X.28、X.29和X.75)中被广泛采用。开放式标准化网络的另一个著名例子是互联网(互联网也翻译成国际互联网)。原始ARPAnet技术对通过通道访问internet的所有计算机开放，只要遵循TCP/IP协议集标准并申请IP地址。其中TCP和IP是internet采用的最重要的协议之一，称为transmission control protocol(TCP)和internet protocol(IP)。不是某国际管组织制定的标准，但被广泛采用，成为事实上的国际标准。1.1.4网络计算机的新时代，计算机的发展进入了网络计算机的新时代，即以网络为中心的时代。目前计算机网络的发展有几个值

6、得关注的方向。首先是计算机网络高速发展。其次，对网络带宽、延迟(实时)、时间抖动(等时性)和服务质量的要求更加苛刻。目前电话、有线电视、数据等具有不同的网络，随着多媒体网络的建立和成熟，三网融合或多网融合是重要的发展方向。1.2计算机网络的分类和配置，1.2.1计算机网络的分类1按网络复盖范围划分(1)局域网(LAN)。(2)广域网(WAN)。(3)大都会区域网络(MAN)。表1-1计算机网络的主要特征参数，2特定于网络的通信传输技术(1)广播网络(BroadcastNetworks):总线网络、环形网络、微波卫星网络等。(2)点到点网络：星形、树、网格等。3不同的分类方法，(1)根据波特率。

7、低速网络：传输速度为10-10 kbps。中速网络：传输速度从数万到数十Mbps。高速网络：传输速率在100Mbps和几Gbps之间。附注：1K=1000，1M=1000K，1G=1000M。(2)按传输介质。有线计算机网络：传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤等。无线计算机网络：传输介质包括无线电波、微波、红外、激光等。(3)按拓扑分隔。网络拓扑是指将网络系统抽象为点和线的逻辑结构，而不考虑网络上的特定设备。可以分为星、总线、环、树、织物。(4)以交换方式分割。电路交换网：例如电话系统。信息交换：如电报。封包交换器：例如网际网路、ATM网路。(5)根据服务范围。公共网络：例如，CHINAPA

8、C。专用网络：例如Microsoft的内部网络。1.2.2包含通信子网和资源子网的计算机网络的配置。通信子网完成每个通信节点具有存储转发功能的信息分组的转发操作。资源子网包含通过通信子网连接的所有主机，并为网络提供不同类型的资源。通信子网和资源子网可以单独部署。计算机网络系统由网络硬件和网络软件组成。1网络硬件，网络硬件表示计算机网络中使用的物理设备，包括：(1)网络服务器：提供网络资源。(2)工作站：用户计算机。(3)网络设备。网卡集线器集线器集线器交换机(桥)节点交换机路由器网关(4)传输介质，例如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。2网络软件、协议和软件在网络通信中扮演着非常重要的角

9、色。网络软件主要分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是网络软件，它控制和管理网络操作，提供网络通信和网络资源分配和共享功能，并为用户提供访问网络和生产网络的熟悉界面。网络应用程序是为特定应用程序开发的网络软件，为用户提供一些实际应用程序。网络应用程序是网络本身和业务领域，1.3计算机网络中可用的服务，1数据通信2资源共享3远程传输4数据信息的集中和统一处理，1.4互联网的概念，互联网的全称是互联网工作，中文称为互联网，是全球计算机互连网络。多媒体通信媒体和无限的信息资源。在数百万个不同规模的网络中，通过自愿原则主要使用TCP/IP协议进行连接。通俗地说，成千上万台电脑相互连接的集合体就

10、是互联网。1.4.1互联网的出现和发展，互联网是世界上最大的计算机网络，源于1968年美国国防部高级研究计划局(ARPA)主持为支持军事研究而开发的计算机实验网络ARPANET。20世纪90年代以前，互联网主要由美国政府资助，用于大学和研究机构，但近年来，该网络的业务用户数量增加，并逐渐从研究教育网络向业务网络转型。近年来，网络规模迅速发展，以包括我国在内的154个国家为对象，网络连接6万多个，主机500万台，近5000万名最终用户，以每年15%的速度增长。1 . 4 . 2 internet提供的服务；(1)world wide web或WWW。(2)电子邮件。(3)电子公告板(BBS)。(

11、4)文件传输功能(FTP)。(5)信息检索系统(Archie)。(6)网络论坛(NetNews)。(7)数据查询系统(Gopher)。1.4.3由于互联网的前景，互联网创造的计算机空间以爆发性的势头迅速发展。互联网可以给人们现有的生活、学习、工作、思维方式带来根本性的变化。1.5 wan相关技术、1.5.1访问网络、传输网络和wan 1访问网络(1)访问网络的概念。国际电子标准部门(ITU-T)根据近年来通信网络的发展趋势，提出了接入网络的概念。在整个通信网方面，整个网络可以分为公共网络和订户居住网络(CPN)两大部分，其中CPN属于用户，因此一般意义上的通信网是指公共通信网。公共通信网可分为

12、长途通信网、中继网、连接网三部分。远距离网络和中继网络相结合，称为核心网络。本地交换机和用户之间的访问网络执行的任务主要是允许用户访问核心网络，该网络由业务节点接口(SNI)和用户网络接口(UNI)之间的一系列传输设备组成。(2)宽带有线接入网络技术。宽带有线访问网络技术包括基于双绞线的ADSL技术、基于HFC网络(光纤和同轴电缆混合网络)的电缆调制解调器技术、cat 5以太网访问技术以及光纤访问技术。1)基于双绞线的ADSL技术。2)基于HFC网络的电缆调制解调器技术。3)基于5线的以太网访问技术。4)光纤接入技术。(3)宽带无线接入网络技术。目前有4种宽带无线接入技术。1)MMDS访问技术

13、。2)LMDS访问技术。3)卫星通信接入技术。4)可见光光纤无线系统。2传输网，传输网分为远距离传输网和本地中继传输网两个级别。长途传输网包括用作区域网络之间信息传输的地方间骨干和地方干线网络，各种业务可以在本地网络上相互连接。中继传输网络用作本地网络内本地或交换节点之间的中继电路，以支持本地网络的建立。传输网络目前主要使用SDH光纤传输，并利用DWDM扩展。随着DWDM的广泛使用和OADM、ODXC和光交换技术的广泛使用，所有光网络都将成为传输网络的核心网络(层)。3广域网、广域网(WAN)表示大范围通信子网(通常是城市、省、国家/地区)，也称为远程网络。(1)广域网的特点。1)主要提供面向

14、通信的服务，用户可以使用计算机支持远距离信息交换。2)复盖范围大，通信距离远，需要考虑的因素很多，如介质成本、线冗馀、介质带宽利用、错误处理等。3)通信部门或公司负责配置、管理和维护，向整个社会提供通信对象有偿服务、流量统计和计费问题。(2)广域网的配置。广域网包括多节点交换机和连接这些交换机的链接，每台计算机连接到交换机，节点到节点连接是点对点连接。广域网的初始大小取决于站点数和连接的计算机数，其他交换机可以根据需要用于连接其他站点或计算机。交换机集相互连接，构成wan。交换机通常具有多个输入/输出接口，允许配置连接多台计算机的各种拓扑。例如，图1-1显示了4节点交换机和8台计算机互连的wa

15、n的可能情况。图1-1 4节点交换机和8台计算机连接的广域网(wan)；图1-2中具有两个输入/输出接口的节点交换机；(3)wan中的数据包转发机制。1)存储转发。在Lan中，在给定时间内只有一对计算机可以交换帧，而在wan中，组通常要经过许多节点交换机的存储转发才能到达目标。要完成存储转发功能，节点交换机必须缓冲阵列中的分组。存储操作在数据包到达时执行，节点交换机的输入/输出硬件将在存储上放置分组拷贝，通知处理器(例如，因使用中断)，然后执行转发操作。处理器检查分组以确定发送到哪个接口，启动输出硬件设备以发送分组。使用存储转发模式的系统允许数据包以硬件允许的最快速度在网络上发送。更重要的是，

16、如果有很多组需要发送到同一输出设备，节点交换机可以将分组存储在存储设备中，直到输出设备为空。2) wan的物理地址。LAN使用平面地址结构，对于不需要路由的LAN来说非常方便。但是，在wan中，数据包通常通过多节点交换机上的存储转发到达目的地。Wan可以使用hierarchicaladdressingscheme(层次地址方案)更有效地进行传递。分层地址将地址分成多个部分。最简单的分层地址方案将地址分成两部分。第一部分表示节点交换机，第二部分表示连接到交换机的计算机。图1-3交换机地址的分层表示法，3) wan中的路由。如果连接了其他计算机，则必须能够适当地扩展广域网的容量。添加较少的计算机后，您可以通过添加输入/输出接口硬件或更快的CPU来扩展单个交换机的容量。这种变化可以适应网络的小规模扩展，随着规模的扩大，需要增加节点交换机。这些基本概念使建立可扩展的广域网成为可能，因为无需添加计算机就可以增加交换容量。尤其是在网络内部，可以通过添加节点交换机来处理负载，这