2023年计算机网络概述精品讲义课程.pdf

计算机网络概述 目的要求：1.说出计算机网络的基本定义和组成；2.概括计算机网络的性能指标；3.知道计算机网络的分类和拓扑结构。教学重点：计算机网络的定义、性能指标和拓扑结构 学习难点：计算机网络的性能指标和拓扑结构。教学方法手段：理论讲授；课堂讨论。教学保障：黑板、投影仪、多媒体课件。教学内容及时间安排（45 分钟）1课程标准介绍 约 5 分钟 2内容引入 约 5 分钟 3计算机网络的基本概念和组成 约 5 分钟 4计算机网络的性能指标和分类 约 10 分钟 5计算机网络的拓扑结构 约 15 分钟 6小结 约 5 分钟 教学内容组织与过程设计 备注 1课程标准介绍。2计算机网络的基本概念和组成。3计算机网络的性能指标和分类。4计算机网络的拓扑结构。【课程引入】在通信技术高速发展的今天，计算机网络已走进了我们生活的每个角落，它的发展水平已成为衡量一个国家技术水平和社会信息化程度的标志之一。计算机网络是现代通信技术与计算机技术紧密结合的产物，我们已经对计算机有了一个基本的认识，今天我们就再来学习一下“计算机网络概述”。一、计算机网络的基本定义和组成 1.什么是计算机网络 计算机网络是将分散在不同地点且具有独立功能的多个计算机系统，利用通信设备和通信线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下进行数据通信，实现信息传递和资源共享的计算机共享的集合。2、计算机网络的组成 通过幻灯说明计算机网络的组成的内容：计算机网络三要素 两台或两台以上独立的计算机 通信设备和传输介质 连接计算机与传输介质、网络与网络的设备。常用的设备有路由器、网络适配器、交换机、网桥、光电转换器等。网络软件：包括网络操作系统和网络协议 计算机网络操作系统是网络用户和计算机网络的接口。网络用户通过网络操作系统请求网络服务。网络操作系统的任务就是支持局域网络的通信及资源共 教学 内容 过程 设计 计算机网络的形成和发展，引入课程 介绍课程标准 讨论、讲授计算机网络的定义、组成和性能指标、重点讲解、讨论计算机网络的拓扑结构 结合部队实际，讨论明确计算机网络在部队上的作用 教学 实施 幻灯片 享。网络操作系统则承担着整个网络范围内的资源管理，支 持 各 用 户 间 的 通 信。常 用 的 网 络 操 作 系 统 有Windows NT、Net Ware、UNIX 等。网络协议：计算机之间要交换信息，彼此就需要一个统一的规则，这个规则成为“网络协议”（Protocol TCP/IP）二、计算机网络的性能指标 1、速率每秒在数字信道上传送了多少个比特。也称数据率或比特率，单位是 b/s（比特每秒，bps）1000bps=1Kbps 1000Kbps=1Mbps 1000Mbps=1Gbps 1000Gbps=1Tbps 2、带宽在单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”，表示网络的通信线路所能传送数据的最大能力 3、吞吐量在单位时间内从网络中的某一点到另一点实际通过的数据量，表示网络的通信线路实际传送数据的能力。4、时延数据从网络或链路的一端传送到另一端所需的时间，分为：发送时延、传播时延、处理时延、排队时延。5、信道利用率和网络利用率 信道利用率是某信道有百分之几的时间被利用 网络利用率是全部信道利用率的加权平均值 注：网络利用率越高，时延越大。三、计算机网络的分类 学习了网络的定义之后，接下来再看第三个大问题“计算机网络的分类”。分类方式是多样的，比如可以根据信息容量分类、按照拥有者分类等等，在这里我们按照地理分布范围将网络分为三大类：局域网、广域网和城域域网。1、局域网 局域网，它是指连接近距离的计算机组成的网，分布范围幻灯片 幻灯片 一般在几米至几公里之间。局域网是我们接触最多的一类网络，小到一间办公室，大到整座建筑物，甚至一个校园，一个社区，它们都可以是通过建立局域网来实现资源共享和信息通信。比如在一个居民小区里建立局域网，使每个家庭与社区服务中心相连，这样人们就可以坐在家里随时随意地观看网上光盘库中的影片，形成家庭小影院的效果；如果身体出现不适也可以通过网络直接向社区医院的医生咨询。局域网的广泛应用正在使我们的生活方式发生着巨大的改变。与后面要讲到的广域网和城域网相比，局域网最大的特点就是分布范围小、布线简单，使用灵活，通信速度也比较快，可靠性强，传输中误码率较低，并且它是被某个组织完全拥有，这个组织有建立它、完善它的权利，同时也有拆除它的权利。2、广域网 计算机网络的第二类广域网，它是指连接远距离的计算机组成的网，分布范围一般在几千公里至上万公里之间。甚至于跨国界、洲际，因而有的书上也把它称为远程网。比如我们听的最多的因特网，就会司一个典型的广域网，它的分布横贯世界各大洲，形成一个庞大的全球性网络，可以利用它查阅各国家图书馆的资料，也可以坐在家里浏览各国名胜古迹，了解各民族文化、风土人情等等。与局域网相比，它的分布范围要大了许多，它不仅实现了单位内、地区内的通信，而且还实现了国家与国家之间的国际通信。但其通信速度就要低一些。3、城域网 城域网，它介于局域网与广域网之间，是使用于一个地区、一个城市或一个行业系统使用的网络。分布范围一般在十几公里至上百公里之间。比如工商银行，为了便于各地区间信息和货币的传输，将各分行间相连，形成一个网络，这样就解决了异地存取的麻烦。此外，按传输介质可分为：有线网和无线网 按工作原理可分为：以太网、令牌环网、FDDI网和ATM 网 按使用范围可分为：公用网和专用网 四、计算机网络的拓扑结构 拓扑结构的含义：将网络中的计算机和通信设备抽象成结点，将结点与结点之间的通信线路抽象成链路，从而把计算机网络抽象成由一组结点和若干链路组成的结构。这种由结点和链路组成的几何图形称之为计算机网络拓扑结构，或称网络结构。概念了解之后，我们来看一下局域网的三种拓扑结构：总线型结构、星型结构、环型结构。1、总线型扑结构 我们先来看总线拓扑结构。屏幕上现在所呈现的就是一个总线结构图，中间有一根较粗的直线，两边连接着若干个实心圆，这根直线就是我们讲的总线。其实它就是一段传输介质，与它相连的这些小圆，我们称之为节点，它所代表的就是网络中服务器、工作站等网络单元，我们在后面将详细讲解。与总线相连的任意节点发送出的信息流中都带有地址，只有当这个地址与节点地址相符时，信息流才能被这个节点所接收。我们再通过模拟示例进一步，理解信息在总线中的传输过程：我们把信息流的始发节点称为源节点，幻灯片 把信息流的接收节点称为目的节点，在这里，A号节点为源节点发送出信息流，信息流中的地址号为 E，也就是说 A号节点想把信息传输E号节点，那 E号就是目的节点，这时信息流在总线上传播，信息流同时到达每个节点，进行地址校验，发现地址 B、C、D 节点地址不符，信息流不被接收，只有 E节点，地址相符，E号一看“是给我的”，接收过来，这样就完成了整个传输过程。这就是我们讲的总线结构。从这个图上我们可以看出来，总线结构的布线非常简单，布上总线，直接往上挂连节点就可以了，易于扩充，可随意添加新节点，因而造价比较低，稳定性强，但由此引来的麻烦也是不容忽视的，当网络出现故障时，很难诊断故障点，也难隔离，更重要的是只有传送完一个信息流之后，才能开始下一个信息流的传送工作，所以随着用户的增多，就容易造成线路竞争，降低通信速度。2、星型拓扑结构 星型拓扑结构。是以中央节点为中心，所有节点与中央节点相连而成的一种结构，是属于集中控制的主从式结构，在信息传输时，与中央节点相连的任意两个节点要进行信息通信，都要通过中央节点，才能实现。我们也来看一个模拟示例，同样，还是由源节点 A向目的 E 发送信息流。在信息流发送之前，A要先向中央节点发出请求，“我要求与E号节点通信”。中央节点接到请求后，就 A与 E之间建立起连接，如同一条专用线路一样，这样信息流就从 A 节点通过这条专用线路就可以直接传送到 E 节点，完成整个特性厂。由此可见，中央节点的工作负担重，两节点间的通信都要通过中央节点才能实现，因而一旦中央节点发生故障，将使整个网络陷入瘫痪状态，因而星型结构的稳定性较差，但是它的结构也比较简单，易于布线、易于管理。3、环型拓扑结构 环型拓扑结构。环型结构是所有节点以环行排列，首尾相连形成一个封闭环路，信息流就沿着这条环路按顺序单向传播，通过中间节点存储再转发最后到达目的节点。同样我们也来看一个示例，还是将信息流 A节点发送 E 节点，信息流携带着地址在环路中传播，B、C、D 节点时，由于地址不符，不接收，到达目的节点 E时，地址相符被接收，它的结构也是很简单的，信息呈单向流动，比较适用于光纤传输。但是当其中任意节点发生故障时，整个网络将无法正常工作了。以上向大家介绍的三种拓扑结构，只是局域网中最常见的三种，除此之外，还有树型拓扑结构、网状拓扑结构和多种混合型拓扑结构，主要也是由这三种结构演化而成的，形成一个象倒立的树干结构，星型拓扑结构是由星型和环型组合而成的，我们在这里就不一一说明了。板书 设计 回顾与小结 1、计算机网络的基本定义及组成 2、计算机网络的性能指标 3、计算机网络的分类和拓扑结构 作业与思考题 观察我们学校的网络图（出示结构图），思考与分析：1.根据网络范围划分，我们学校网络属于什么类型？2.我们学校的网络采用的是什么拓扑结构？教学 后记 一、计算机网络的基本定义和组成 二、计算机网络的性能指标 1、速率 2、带宽 3、吞吐量 4、时延 5、信道利用率 6、网络利用率 三、计算机网络的分类 1、局域网 2、广域网 3、城域网 四、计算机网络的拓扑结构 1、总线型拓扑结构 2、星型拓扑结构 3、环形拓扑结构