计算机网络技术与应用

1、课程简介,为什么学习这门课呢？,计算机网络技术,现代商务技术,电子商务,这门课我们要学什么？,如何学好这门课程？,“兴趣是最好的老师”,1.1 计算机网络的形成和发展,1.1.1 互联网的发展历程,第一阶段萌芽阶段 时间：20世纪60年代到20世纪70年代初 特征：为增加系统的计算能力和资源共享，把小型计算机连接成实验性的网络 典型代表：ARPANET,ARPANET的操作界面,第二阶段：20世纪70年代中后期 局域网（LAN）发展的重要阶段 特征：局域网作为一种新型计算机体系结构开始进入产业部门 典型代表：1976年 Xerox（施乐）公司的以太网(Ethernet) 以及1974年剑桥大学

2、开发的剑桥环局域网（Cambridge Ring）,以太网网络结构图,以太网常用的设备,第三阶段 20世纪80年代 计算机局域网发展时期 特征：局域网完全从硬件上实现了ISO的开放互联通信模式协议的能力。局域网与局域网，局域网与各类主机互联，以及互联网与广域网互联的技术越来越成熟,第四阶段20世纪90年代至今 特征：计算机网络协同化，协同计算能力发展以及全球互联网的盛行,1.1.2 计算机网络的发展历史,第一阶段：1987-1993 研究试验阶段 高等院校和科研机构小范围内的电子邮件服务,1987年9月20日：中国第一封电子邮件成功发出 1987年9月，CANET在北京计算机应用技术研究所内正

3、式建成中国第一个国际互联网电子邮件节点，并于9月14日发出了中国第一封电子邮件：Across the Great Wall we can reach every corner in the world.（越过长城，走向世界） ，揭开了中国人使用互联网的序幕。,第二阶段：1994-1996 互联网起步阶段 1994年4月中关村地区教育与科研示范网络工程进入互联网，中国正式成为有互联网的国家。 1996年底中国互联网用户已达20万,第三阶段：1997年至今 快速发展阶段 截至目前我国移动互联网用户8.38亿,1.1.3 计算机网络通信方式的比较,电路交换 报文交换 分组交换,电路交换,电路交换在通

4、信之前，要在通信双方之间建立一条被双方独占的物理通路。,电路交换,优点： 通信线路双方专用，数据直达，传输时延非常小 通路一旦建立，双方可以随时通信，实时性强 双方按发送顺序传送数据，不存在失序问题 既适用于传输模拟信号，也适用于传输数字信号 交换设备及控制简单,电路交换,缺点： 平均连接建立时间比计算机通信时间长 物理通路被双方独占，不能被其他用户使用，利用率低 不同类型、不同速率的终端难以通信，难以进行差错控制,报文交换,以报文为数据交换的单位，报文携带有目标地址、源地址等信息，在交换结点采用存储转发的传输方式。,报文交换,优点： 不需建立专用的通信线路，用户可随时发送报文 通信双方不固定

5、占有一条通路，线路利用率高 缺点： 数据需要存储转发，时延加大，实时性差 只适用于数字信号 由于报文没有长度限制，要求结点有较大的缓冲区,分组交换,仍采用存储转发方式，将报文分割成若干个组，将这些组逐个发送出去。,分组交换,优点： 加速了数据在网络中的传输 简化了存储管理 减少了出错几率和重发数据量 由于分组较短，更适用于采用优先级策略，便于及时发送一些紧急数据 缺点： 仍存在存储转发时延，需要结点交换机有更强的处理能力 每组需要加入附加信息，增大了信息量，降低了通信效率，增加了处理时间 可能出现失序、丢失或重复分组，目的结点需要对组进行排序,总结,数据量大，传送时间远大于呼叫时间，适合电路交

6、换。 端到端的通路由很多段的链路组成，适合分组交换。 报文交换的信道利用率高于分组交换。 分组交换适用于计算机之间突发式的数据通信。,信道可以理解为通信传输的媒介,1.2 计算机网络的分类,从系统功能角度来看，可分为资源子网和通信子网二部分。,一、计算机网络的基本组成,1.2.1 计算机网络的组成与结构,资源子网一般由主计算机系统、终端和终端控制器、联网外围设备等与通信子网的接口设备以及各种软件资源、数据资源等组成。负责全网的数据处理和向网络用户提供网络资源及网络服务等。,1、资源子网,一、计算机网络的基本组成,(1)主计算机：在计算机网络中，主机负责数据处理和网络控制，它与其他模块中的主机联

7、网以后，构成网络的主要资源。,(2)终端：是用户进行网络操作、实现人机对话所使用的设备。,通信子网由通信设备和通信线路组成，提供网络通信功能，完成主机之间的数据传输、交换、控制和变换等通信任务。,1、通信子网,一、计算机网络的基本组成,(1)局域网的通信子网：由传输介质和主机网络接口板(网卡)组成。 传输介质有：以太网电缆、双绞线等。,(2)广域网的通信子网：除了包括传输介质和网卡之外，还包括一些转发部件。 转发部件有：分组交换机、路由器、网关。,(3)通信子网中的几种设备 通信控制处理机 集中器 调制解调器 网络传输线路,1、通信子网,一、计算机网络的基本组成,1.2.2 计算机网络的分类,

8、1.根据网络覆盖范围和规划分类 局域网、城域网、广域网,局域网（Local Area Network）,LAN通常安装在一个建筑物或校园（园区）中，覆盖的地理范围从几十米至数公里。 例如，一个实验室、一栋大楼、一个校园或一个单位。 LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。 通过LAN，各种计算机可以共享资源; 例如，共享打印机和数据库。,城域网（Metropolitan Area Network）,MAN规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。 MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线结构

9、方面牵涉范围较广。,广域网（Wide Area Network）,WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。 WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。 广域网使用的主要技术为存储转发技术。,计算机网络基础,38,2.根据网络传输技术划分 1）广播式局域网 2）点-点式局域网,广播式网络 （Broadcast Network）,广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在信

10、道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。 在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting），若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为单播(Unicasting)。,点到点网络 （Point-to-Point Network）,在点到点网络中，两台计算机之间通过一条物理线路连接。若两台计算机之间没有直接连接的线路，分组可能要通过一个或多个中间

11、节点的接收、存储、转发，才能将分组能从信源发送到目的地。由于连接多台计算机之间的线路结构可能非常复杂，存在着多条路由，因此在点到点的网络中如何选择最佳路径显得特别重要。,计算机网络基础,43,3、按照网络的用户划分 1）公用网络 2）专用网络,公用网和专用网,公用网 由电信部门组建，一般由政府电信部门管理和控制，网络内的传输和交换装置可提供（如租用）给任何部门和单位使用，例如公共电话交换网PSTN、数字数据网DDN、综合业务数字网ISDN等。,计算机网络基础,45,专用网 由某个单位或部门组建，不允许其他部门或单位使用，例如金融、石油、铁路等行业都有自己的专网。专用网可以租用电信部门的传输线路

12、，也可以自己铺设线路，但后者的成本非常高。,&1.3 计算机网络的体系结构,1.3.1 协议与分层的基本概念 1、协议计算机通信网是由许多具有信息交换和处理能力的节点互连而成的。要使整个网络有条不紊地工作, 就要求每个节点必须遵守一些事先约定好的有关数据格式及时序等的规则。 这些为实现网络数据交换而建立的规则、约定或标准就称为网络协议。,网络协议的三要素是:语法，语义，同步 。(1)语法，即用户数据与控制信息的结构和格式； (2)语义，即需要发出何种控制信息，以及完成的动作与做出的响应； (3)同步（时序），即对事件实现顺序的详细说明。,2、网络的层次结构 分层是计算机网络系统的一个重要概念。,1.3.2 ISO/OSI 参考模型 OSI(Open System Interconnection)，开放式系统互联参考模型 ，它把网络协议从逻辑上分为了7层。每一层都有相关、相对应的物理设备，比如常规的路由器是三层交换设备，常规的交换机是二层交换设备。,OSI七层模型是一种框架性的设计方法 ，建立七层模型的主要目的是为解决