计算机网络基础.ppt

1、基本要求： 掌握计算机网络的基本概念，了解计算机网络的产生与发展，熟悉计算机网络的组成和计算机网络的分类，掌握计算机网络的主要功能和计算机网络的应用等内容。,第1章 计算机网络基础,教学重点和难点： 计算机网络的定义； 计算机网络的组成； 计算机网络的分类； 计算机网络的功能和应用。,第1章 计算机网络基础,一、 计算机网络定义,所谓计算机网络就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。,1.1 计算机网络概念,至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间有相互共享某种资源的需求。 两个独立的

2、计算机之间必须用某种通信手段将其连接。 网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确认的规范标准或协议。,一个计算机网络必须具备以下3个基本要素,1.1 计算机网络概念,Internet 和 Internet 的区别,以小写字母 i 开始的 internet（互联网或互连网）是一个通用名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。 以大写字母I开始的的 Internet（因特网）则是一个专用名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用 TCP/IP 协议族作为通信的规则，且其前身是美国的 ARPANET。,计算机网络的构成：,1.1 计算机网络概

3、念,数据通信 实现资源共享,二、计算机网络的功能,一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形称为计算机网络的拓扑结构。,网络拓扑结构的定义,三、计算机网络的拓扑结构,网络拓扑结构的种类,1、总线型拓扑结构,1. 总线型拓扑（Bus Topology）,2. 星型拓扑（Star Topology）,3、环型拓扑结构,4. 树型结构（Tree Topology）,5. 网状拓扑,四、几种不同类别的网络,不同作用范围的网络 广域网 WAN (Wide Area Network) 局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 MAN (Metropolitan Area Ne

4、twork) 个人区域网 PAN (Personal Area Network),局域网的硬件组成示例,广域网的硬件组成示例,2. 不同使用者的网络,从网络的使用者进行分类 公用网 (public network) 专用网 (private network),用来把用户接入到因特网的网络,接入网 AN (Access Network)，它又称为本地接入网或居民接入网。 由 ISP 提供的接入网只是起到让用户能够与因特网连接的“桥梁”作用。 宽带：ADSL,五、网络协议的基本概念,网络协议：是计算机在网络中实现通信时必须遵守的约定。, TCP/IP协议：TCP/IP协议是因特网上负责定义资料传输

5、规格的一种协议，它是Transmission Control Protocol（传输控制协议）和Internet Protocol（网络互联协议）的简称，它的主要作用是将各种不同的网络天衣无缝地连接起来。我们常常把TCP/IP协议形象地称作因特网的语言。它从上至下分为四个层次：应用层、运输层、互联网层、网络接口层。,六、IP地址,概念：在Internet上的每一台计算机 的唯一标志,格式: IP地址由32位的二进制数组成，即IP地址占4个字节。为了书写方便，习惯上采用“点分十进制”表示法，即每8位二进制数为一组，用十进制数表示，并用小数点“.”隔开。,44,七、域名,概念

6、：在Internet中直接使用IP地址就可以访问网络中相应的主机资源，但是由于IP地址是一串抽象的数字，记忆起来十分困难，所以在Internet中又为每台主机起一个具有一定含义又便于记忆的名字，称为域名。,格式:由圆点分隔的一系列字符（或类似的拼写）所构成，与IP地址是一一对应关系。,域名结构：域名一般由主机名、机构名、网络名（机构的类别）和最高层域名组成。,例：（清华大学邮件服务器）,邮件服务器,清华大学,教育网,中国,主机名,机构名,网络名,最高层域名,域名地址中常用字符组合的意义,gov：表示政府单位 edu：表示教育单位 org：(非营利)机关 mil：表示军事单位 com：表示商业机

7、构 net：表示网络机构 cn： 表示中国 tw： 表示台湾省 ,八、Internet的主要服务功能,1信息获取与信息发布 1）Gopher服务 为信息查询服务，如分数查询。 2）WWW服务 WWW(World Wide Web)万维网。由Web服务器、浏览器和通讯协议(Http)组成。 3）FTP服务 FTP(Transfer Protocol)文件传输协议。提供文件下载,2网上通讯 1）电子邮件E-mail 2）网上寻呼QQ、MSN 3）网络IP电话 3专题讨论 如电子公告板BBS、论坛、聊天室等。 网上交友 电子商务 远程登录,1.2 计算机网络的分类,1. 广域网（WAN：Wide A

8、rea Network） 广域网指的是实现计算机远距离连接的计算机网络，可以把众多的城域网、局域网连结起来，也可以把全球的区域网、局域网连接起来。 2. 城域网（MAN：Metropolitan Area Network） 有时又称之为城市网、区域网、都市网。城域网是在一个城市或地区范围内连接起来的网络系统，距离通常在几十公里之内。,1.2 计算机网络的分类,3. 局域网（LAN：Local Area Network） 局域网也称局部网，是在一个有限的地理范围（十几公里以内）内将计算机、外部设备和网络互连设备连接在一起的网络系统，常用于一座大楼、一个学校或一个企业内。常见的局域网有以太网（包括

9、快速以太网、千兆位以太网、万兆位以太网）、FDDI、ATM等。 4. 接入网（AN：Access Network） 又称为本地接入网或居民接入网。接入网是局域网（或校园网）和城域网之间的桥接区。接入网提供多种高速接入技术，使用户接入到Internet的瓶颈得到某种程度上的解决。,1.2 计算机网络的分类,广播网络（Broadcasting Network） 单播（Unicast） 组播（Multicast） 广播（Broadcast） 点对点网络（Point to Point Network）,1.2.2 按数据传输方式分类,1.2 计算机网络的分类,（1）广播网络（Broadcasting

10、Network）中的计算机或设备使用一条共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任何结点发出的数据信息。传输方式有3种： 单播（Unicast）：发送的信息中包含明确的目的地址，所有结点都检查该地址。如果与自己的地址相同，则处理该信息，如果不同，则忽略。 组播（Multicast）：将信息传送给网络中部分结点。 广播（Broadcast）：在发送的信息中使用一个指定的代码标识目的地址，将信息发送给所有的目标结点。当使用这个指定代码传输信息时，所有结点都接收并处理该信息。,1.2.2 按数据传输方式分类,1.2 计算机网络的分类,（2）点对点网络（Point to Point Net

11、work）中的计算机或设备以点对点的方式进行数据传输，两个结点间都可能有多条单独的链路。 以太网和令牌环网都属于广播网，而ATM和帧中继网都属于点对点网。,1.2 计算机网络的分类,对等网络 客户机服务器模式,1.2.3 按网络组件的关系分类,1.2 计算机网络的分类,（1）对等网络 典型操作系统有DOS、Windows9598。网络中的各计算机在功能上是平等的，没有客户机服务器之分，每台计算机既可以提供服务，又可以索取服务。具有各计算机地位平等，网络配置简单，网络的可管理性差等特点。 （2）客户机服务器模式 服务器给予服务，不索取服务；客户机则是索求服务，不提供服务。具有网络中计算机地位不平

12、等，网络管理集中，便于网络管理，网络配置复杂等特点。,1.2.3 按网络组件的关系分类,1.3 计算机网络的拓扑结构,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。在计算机网络中，以计算机作为节点、通信线路作为连线，可构成不同的几何图形，也就是网络的拓扑结构。,1.3.1 网络拓扑的概念,1.3 计算机网络的拓扑结构,1. 总线型拓扑（Bus Topology）,1.3.2 常见的网络拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,10Base-5、10Base-2等以太网技术都采用总线拓扑结构。,1.3 计算机网络的拓扑结构,2. 星型拓扑（Star Topology）,1.3 计算机网络的拓

13、扑结构,星型拓扑的优点是结构简单，管理方便，可扩充性强，组网容易。 星型拓扑的缺点是属于集中控制，主节点负载过重，如果中央结点产生故障，则全网不能工作，所以对中央结点的可靠性和冗余度要求很高。,1.3 计算机网络的拓扑结构,3. 环型拓扑（Ring Topology） 环型拓扑是将各台联网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环。如图1.8示，是一个点到点的环路，每台设备都直接连接到环上，或通过一个分支电缆连到环上。,1.3 计算机网络的拓扑结构,4. 树型结构（Tree Topology）,1.3 计算机网络的拓扑结构,4. 树型结构（Tree Topology） 树型拓扑是从总线拓扑演变而来，

14、它把星型和总线型结合起来，形状像一棵倒置的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可以延伸出子分支，如图1.9所示。,1.3 计算机网络的拓扑结构,网状结构分为全连接网状和不完全连接网状两种形式。在全连接网状结构中，每一个结点和网中其他结点均有链路连接。在不完全连接网状网中，两节点之间不一定有直接链路连接，它们之间的通信，依靠其他节点转接。广域网中一般用不完全连接网状结构，如图1.10所示。,5. 网状拓扑,1.3 计算机网络的拓扑结构,5. 网状拓扑,1.4 计算机网络的组成,按逻辑功能将计算机网络划分为:资源子网和通信子网,1.4 计算机网络的组成,1.4.1 通信子网,通信子网,通信控制处理

15、机(CCP),通信线路,通信设备,负责完成网络数据传输、转发等通信处理务。,1.4.1 资源子网,资源子网,主机系统,终端及终端控制设备,连网外部设备,实现全网面向应用的数据处理和网络资源共享。,软件和信息资源,1.4 计算机网络的组成,1.4.3 现代网络结构的特点,1.4 计算机网络的组成,计算机网络的主要性能指标,带 宽,时 延,1.5 计算机网络的主要性能指标,1. 带 宽,1.5 计算机网络的主要性能指标,注意!,1.5 计算机网络的主要性能指标,1.5 计算机网络的主要性能指标,带宽有时也称为吞吐量（Throughput）。在实际应用中，吞吐量常用每秒发送的比特数（或字节数、帧数）

16、来表示。,网络互联设备。 所传输的数据类型。 网络的拓扑结构。 网络上的并发用户数量。 用户的计算机。 服务器。 拥塞。,决定吞吐量的主要因素,1.5 计算机网络的主要性能指标,2. 时 延,1.5 计算机网络的主要性能指标,1.5 计算机网络的主要性能指标,1.5 计算机网络的主要性能指标,时延由发送时延、传播时延、处理时延构成。,1.5 计算机网络的主要性能指标,1 0 1 1 0 0 1,发送器,队列,结点 B,结点 A,数据,从结点 A 向结点 B 发送数据,链路,1.5 计算机网络的主要性能指标,1.5 计算机网络的主要性能指标,链路的时延带宽积又称为以比特为单位的链路长度。,3.

17、时延带宽积,1.5 计算机网络的主要性能指标,表示从发送端发送数据开始，到发送 端收到来自接收端的确认（接收端收到数 据后立即发送确认），总共经历的时延。,4. 往返时延 RTT,1.6 计算机网络技术发展趋势,1.6.1 计算机网络的支撑技术,微电子技术,光电子技术,1.6 计算机网络技术发展趋势,计算机网络架构的发展方向将是IP技术+光网络，光网络将会演进为全光网络。 从网络的服务层面上看将是一个IP的世界； 从传送层面上看将是一个光的世界； 从接入层面上看将是一个有线和无线多元化的世界。,1.6.2 计算机网络的关键技术,1.6 计算机网络技术发展趋势,软交换技术,宽带接入技术,3G以上的移动通信系统技术,光交换与智能光网络技术,IPv6技术,计算机网络的关键技