2022[计算机]计算机.ppt.docx

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1、2022计算机计算机.ppt 计算机计算机 学习情景一：网络基础学问 任务1：数据通信基础学问 计算机网络的概念、功能与应用 计算机网络是我们这个时代最令人兴奋和重要的技术领域。因特网互联着数以百万计的计算机，供应了一个全球性的通信、存储和计算的基础设施。那么究竟什么是因特网？什么是计算机网络呢？ 计算机网络的发展 早期的计算机系统是高度集中的，全部的设备安装在单独的大房间中，后来出现了批处理和分时系统，分时系统所连接的多个终端必需紧接着主计算机。50年头中后期，很多系统都将地理上分散的多个终端通过通信线路连接到一台中心计算机上，这样就出现了第一代计算机网络。 第一代计算机网络是以单个计算机为

2、中心的远程联机系统。典型应用是由一台计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机定票系统。终端：一台计算机的外部设备包括CRT限制器和键盘，无CPU内存。随着远程终端的增多，在主机前增加了前端机FEP当时，人们把计算机网络定义为“以传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理或近一步达到资源共享的系统”，但这样的通信系统己具备了通信的雏形。其次代计算机网络是以多个主机通过通信线路互联起来，为用户供应服务，兴起于60年头后期，典型代表是美国国防部高级探讨安排局帮助开发的ARPAnet。主机之间不是干脆用线路相连，而是接口报文处理机IMP转接后互联的。IMP和它们之间互联的通信线路一起负责主机间的通

3、信任务，构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，供应资源共享，组成了资源子网。两个主机间通信时对传送信息内容的理解，信息表示形式以及各种状况下的应答信号都必需遵守一个共同的约定，称为协议。在ARPA网中，将协议按功能分成了若干层次，如何分层，以及各层中详细采纳的协议的总和，称为网络体系结构，体系结构是个抽象的概念，其详细实现是通过特定的硬件和软件来完成的。70年头至80年头中其次代网络得到迅猛的发展。其次代网络以通信子网为中心。这个时期，网络概念为“以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计算机之集合体”，形成了计算机网络的基本概念。第三代计算机网络是具有统一的网络体系结构并遵

4、循国际标准的开放式和标准化的网络。IS0在1984年颁布了0SIRM，该模型分为七个层次，也称为0SI七层模型，公认为新一代计算机网络体系结构的基础。为普及局域网奠定了基础。70年头后，由于大规模集成电路出现，局域网由于投资少，便利敏捷而得到了广泛的应用和迅猛的发展，与广域网相比有共性，如分层的体系结构，又有不同的特性，如局域网为节约费用而不采纳存储转发的方式，而是由单个的广播信道来连结网上计算机。 第四代计算机网络从80年头末起先，局域网技术发展成熟，出现光纤及高速网络技术，多媒体，智能网络，整个网络就像一个对用户透亮的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。 计算机网络的定

5、义 计算机网络：将多个具有独立工作实力的计算机系统通过通信设备和线路由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。从定义中看出涉及到三个方面的问题： 1)至少两台计算机互联。2)通信设备与线路介质。3)网络软件，通信协议和NOS 什么是因特网： 公共因特网是一个世界范围内的计算机网络，即他是一个互联了遍及全世界的数以百万计的计算机设备的网络。 计算机网络的组成 1）网络边缘：端系统、客户机和服务器。 在计算机网络技术中，与因特网相连的计算机通常被称为端系统（end systems）。因为他们位于网络的边缘，故而被称为端系统。因特网的端系统包含了很多不同类型的计算机，如|：桌面计算机（PC）

6、、苹果系列计算机、便携式电脑和掌上电脑（PDA）等。端系统也被称为主机（host），主机有时又被进一步划分为客户机（client）和服务器（server）。客户机大致等同于桌面PC和移动电脑和PDA等。而服务器大致等同于功能更为强大的机器。2）网络核心：路由器、交换机等网络互连设备。通过网络互连设备我们能够实现数据的存储和转发即数据传输工作。3）物理媒体：是信息传输的媒体。当一个比特从一个主机经过若干个路由器到达另一个主机时运用的一条条链路就是一系列的物理媒体。物理媒体具有多种形式和形态。物理媒体可以是双绞线、同轴电缆、光纤、微波和通信卫星。（1）双绞线|：最便宜运用最普遍的的传输媒体。我们家

7、里运用的电话线就是双绞线的一种。双绞线由两根绝缘的铜线组成，每根直径也许1mm，以螺旋形态排列着。这两根线被绞、合起来是为了削减对邻近双绞线的电磁干扰。通常很多双绞线捆扎在一起形成一根电缆，并在这些双绞线外面覆盖上爱护性防护层。一对电线构成一个通信链路。由于结构的不同，双绞线又分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。屏蔽双绞线电缆的外层由铝箔包袱着，它的价格相对要高一些。非屏蔽双绞线一般用在建筑物的计算机网络中，即局域网中。依据技术导体的性能和绞纽的的密度对双绞线进行分类：、1类、2类、3类、4类、5类6类。计算机网络一般运用的是5类、超5类和6类。（2）同轴电缆：由两个铜导体组成，

8、但是这两根铜导体是同心的而不是并行的。借助于这种结构和特别的绝缘体和爱护层，同轴电缆能够具有高比特率。同轴电缆分为基带同轴电缆和宽带同轴电缆。基带同轴电缆也称为50欧姆电缆，大约1cm粗，重量轻，易于弯折，通常用在局域网中。宽带同轴电缆也称为75欧姆电缆，较粗，重量更重，比基带电缆更僵硬，更多地用于电视系统中。（3）光纤：是一种细而松软的能够导引光脉冲的媒体，每个脉冲表示一个比特。一根光纤能够支持巨大的比特速率，高达每秒十倍甚至百倍吉比特。他们不受电磁干扰，长达100公里的光缆具有极低的信号衰减，并且很难折断。适合长途特殊是跨海链路。光纤广泛的运用在因特网的主干网、长途电话网络。但是由于高成本

9、的光设备，如：传输器、接收器和交换机阻碍了光纤在短途传输中的运用。（4）陆地无线电信道：无线电信道成在电磁频谱中的信号。因为不须要安装无力线路，具有能够穿透墙壁、供应与移动用户的连接实力，并且可以长距离承载信号，因此他们是一种有吸引力的媒体。但是他极大的依靠于传播环境和传输信号的距离。（5）卫星无线通道：一颗通信卫星连接两个或多个赐予地球的微波传输方/接收方，他们被称为地球站。卫星在一个频段上传输接收信号，运用转发器再生信号，并在另一个频率上传输信号。卫星能够供应每秒吉比特范围的带宽。通信中常运用两类卫星：同步卫星和低纬度卫星。4）协议（Protocol）： 就是限制数据通信的规则。我们要保证

10、计算机网络能够有条不紊的工作，就必需制定出一系列的通信协议，不同的协议完成不同的任务。完成一项服务功能的多个相互协调工作的协就组成了一个协议族或协议集。协议软件就是实现协议规则与功能的软件，它在网络计算机和设备中运行。写在书面上的协议条款只有通过计算机软件才能在网络中得到执行。所谓通信双方运用相同的协议也就是指它们的计算机中安装了相同的协议软件。另外，还有一些进行数据传输的通信软件己经固化在芯片中，安插到设备上，使它的运行速度更快，性能更高。一般主流协议软件集成在操作系统中，用户安装操作系统的同时，就把协议软件安装在计算机中了。例如Windows系统中的TCP/IP协议。当用户进行网络协议设置

11、时，只须要在操作系统中运用特定的工具，通过一系列简洁的操作步骤就可以实现。计算机网络的分类 1）根据范围划分：局域网、城域网和广域网。 2）按拓扑结构分类：总线型、环型、星型和网状型。 3）根据服务方式分类：对等网、客户/服务器网络 4）按介质访问协议分类：以太网、令牌环网和令牌总线网。拓扑结构的概念： 局域网的拓扑结构是指网络中结点的互连构形，是网络的接线图。大多数局域网运用以下三种基本拓扑之一：1.环形；2.总线形；3.星形。其他很多拓扑是3种基本拓扑的混合组合或变种。环形拓扑 这种拓扑的网络由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环。如图所示。每个中继器都与两条链路相连。这种链路

12、是单向的，数据在一个方向上围围着环进行循环。环形拓扑的优点： （1）电缆长度短 （2）无需接线盒 （3）可用光纤 （4）环形网是点到点、一个结点一个结点的连接，可以在网上的不同段运用各种传输介质。环形拓扑的缺点： （1）一个结点故障会引起全网故障 （2）诊断故障困难 （3）不易重新配置网络 （4）拓扑结构影响访问协议 最常见的采纳环形拓扑的网络有令牌环网、FDDI（光纤分布式数据接口）和CDDI（铜线电缆分布式数据接口）网络。总线拓扑 总线拓扑结构采纳单根传输线作为传输介质，全部站点都通过相应的硬件接口干脆连接到传输介质上，或称总线上。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播，而且能被其他

13、全部站接收（广播方式）。如图所示。总线拓扑的优点： 电缆长度短，简单布线 牢靠性高 易于扩充 总线拓扑的缺点： 故障诊断困难 故障隔离困难 中继器配置 站点必需是智能的 采纳总线拓扑的最常见的网络有10Base2以太网、10Base5以太网。星形拓扑 星形拓扑是由中心结点和通过点到点链路接到中心结点的各站点组成。如图所示。目前流行的PBX（专用交换机）就是星形拓扑的典型实例。应留意物理布局与内部工作逻辑结构的区分。有的网络在物理布局上是星形的，但在逻辑上仍是原来的内部限制结构。常见的物理布局采纳星状拓扑的网络有10BaseT以太网，100BaseT以太网、令牌环网、ARCnet网、FDDI网络

14、、CDDI网络、ATM网等。星形拓扑的优点： （1）配置便利 每个连接点只接一个设备 单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。集中限制和故障诊断简单 简单检测和隔离故障，可便利地将有故障的结点从系统中删除。简洁的访问协议 星形拓扑的缺点： 电缆长度和安装 这种拓扑结构须要大量电缆，增加的费用相当可观。扩展困难 在初始安装时，可能要放置大量冗余的电缆，以配置更多的连接点。依靠于中心结点 中心结点产生故障，则全网不能工作。学习情景一：网络基础学问 任务2：TCP/IP协议 TCPIP参考模型的发展 TCP/IP协议的起源: TCP/IP协议探讨时，并没有提出参考模型； 1974年Kahn定义

15、了最早的TCP/IP参考模型； 80年头Leiner、Clark等人对TCP/IP参考模型进一步的探讨； TCP/IP协议一共出现了6个版本，后3个版本是版本4、版本5与版本6； 目前我们运用的是版本4，一般被称为IPv4； IPv6被称为下一代的IP协议。 TCPIP参考模型的发展 TCP/IP 协议的特点: 开放的协议标准，可以免费运用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，更适用于互联网中。统一的网络地址安排方案，使得整个TCP/IP设备在网中都具有唯一的地址。标准化的高层协议，可以供应多种牢靠的用户服务。TCP/IP参考模型各层的功能 应

16、用层 (application layer) 传输层 (transport layer) 互连层 (internet layer) 主机-网络层 (host-to-network layer) OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 1、OSI参考模型与TCP/IP参考模型的相同点： 它们都是层次结构的模型；其最低层都是面对通信子网的；它们都有运输层，且都是第一个供应端到端数据传输服务的层次，都能供应面对连接或无连接运输服务；其最高层都是向各种用户应用进程供应服务的应用层等。 OSI参考模型与TCP/IP参考模型的比较 2、OSI参考模型与TCP/IP参考模型的不同点： 两者所划分的层次数

17、不同；TCP/IP中没有表示层和会话层；TCP/IP没有明确规定通信子网的协议，也不再区分通信子网中的物理层、数据链路层和网络层；TCP/IP中特殊强调了互联网层，其中运行的IP协议是Internet的核心协议，且互联网层向上只供应无连接的服务，而不供应面对连接的服务等。 课堂实践1： 任务布置： 列出三台计算机组网所需的设备，画出三台计算机组成的家庭网络拓扑图。任务步骤： 1、以小组为单位通过探讨的方式列出三台计算机组成计算机网路所须要的设备。 2、以个人为单位描述一下你家里目前的网络状况，再以小组为单位探讨出三台计算机在你家里组成成网络的可能的拓扑结构图。 总结评价 本节重点： 计算机网络

18、的定义、发展及分类； TCP/IP参考模型 拓展学问： 通信的发展简史； TCP/IP协议族简介。 通信的发展史 1、电报技术：1837年，莫尔斯人工电报诞生，这种设备简洁，但效率低。1858年惠司登独创快速自动电报，提高了电路利用率。如今的电报设备已经发展到电子电传机汉字终端和智能终端。2、电话技术：1876年，美国科学家贝尔独创了电话。1878年，在美国电话机最早投入商用。1880年，美国许多城市架起了电话线，开设了长途电话。1878年，美国开通了20个用户的市内交换所。1970年，法国开通了程控数字电话交换机，具有体积小，速度快、容量大、牢靠性高、便于开发新业务等优点。3、无线电通信技术

19、：1927年，美国和英国之间开通了商用无线电话通信。1960年美国放射了“回声一号”卫星，利用人造天体进行通信。卫星通信具有容量大，通道利用率高，保密性好、通信质量高等优点。通信发展史 4、移动通信技术：在微电子技术和计算机技术的推动下，移动通信从一起简洁的无线驯化和广播方式发展成为一个把有线、无线融为一体，固定、移动相互连通的全国规模甚至全世界范围的通信系统。公众移动电话网的发展大体分为三个阶段：第一代公众蜂窝式模拟移动通信，由于存在频率利用率低、保密性差、提高的业务少等缺点，已淘汰出局。其次代GSM和CDMA移动通信系统也正向第三代移动通信过渡。第三代的主要特点是，能全球无缝覆盖，全球漫游

20、，并可提高各种宽带信息业务，具有多媒体功能，系统设备低价位，因为服务质量高。5、光纤通信：1960年美国休斯公司独创了世界上第一个红宝石激光器，揭开了人类进入光通信的序幕。1970年，美国康宁公司研制出低损耗光纤。光纤通信具有容量大，低成本，且不怕电磁干扰。1977年世界上第一个光纤通讯网络在芝加哥投入运行。长波长激光器和单模光纤的出现，使每芯光纤通话路数达到百万路，中继距离将达到100公里。TCP/IP参考模型各层的功能 主机-网络层: TCP/IP参考模型的最低层，负责通过网络发送和接收IP数据分组; 允许主机连入网络时运用多种现成的与流行的协议，例如局域网的Ethernet、令牌网、分组

21、交换网的X.25、帧中继、ATM协议等; 当一种物理网被用作传送IP数据包的通道时，就可以认为是这一层的内容; 充分体现出TCP/IP协议的兼容性与适应性，它也为TCP/IP的胜利奠定了基础。 TCP/IP参考模型各层的功能 互连层: 相当OSI参考模型网络层无连接网络服务； 处理互连的路由选择、流控与拥塞问题； IP协议是一种无连接的、供应“尽力而为”服务的网络层协议。ICMP协议是供应差错报告的协议 ARPRARP协议是进行IP地址与MAC地址之间转换的协议 TCP/IP参考模型各层的功能 Internet Protocol(网间协议) IP协议为数据报方式工作的网络层协议。即：运用该协议

22、互联的网络，网络设备不需为通信两点保存虚电路，而只是在收到数据时，才去选择一条到达目的站的路径。 Internet Control Message Protocol(ICMP报文协议） 功能： 主机或路由器可以通过ICMP报告错误或供应有关意外状况。例如：路由变更/网络拥塞等 ICMP所处层次 3层 IP报头 | ICMP报文 ICMP应用：ping Address Resolution Protocol（ARP协议） IP地址的转换ARP 如何实现： 硬件地址（网卡上集成的MAC地址）和逻辑地址（IP地址）的对应？ ARP协议（地址解析协议） RFC0826 An Ethernet Addr

23、ess Resolution Protocol or Converting Network Protocol Addresses to 48.bit Ethernet Address for Transmission on Ethernet Hardware 通过广播发送ARP解析恳求，获得目标主机的MAC地址。 Reserved Address Resolution Protocol（RARP协议） RARP-反向地址解析协议 将MAC地址绑定到IP地址。发送数据的源设备（主机或者网络设备）知道自己的MAC地址，可是不知道自己的IP地址。源设备发送RARP恳求：目的MAC为全1，源MAC为自

24、己的MAC。网络上的RARP服务器接收到该恳求，从映射表中查出该设备的IP地址，然后将该IP写入RARP响应分组返回。 TCP/IP参考模型各层的功能 传输层: 主要功能是在互连网中源主机与目的主机的对等实体间建立用于会话的端-端连接； 传输限制协议TCP是一种牢靠的面对连接协议； 用户数据报协议UDP是一种不行靠的无连接协议。 TCP/IP参考模型各层的功能 应用层: 网络终端协议Telnet 文件传输协议FTP 简洁邮件传输协议SMTP 简洁网络管理协议SNMP 超文本传输协议HTTP 课堂作业 一、必做题（20分钟） 利用所学学问和网络，总结Internet的功能。写成文档上交。 二、选

25、做题（30分钟） 利用所学学问和网络，探讨主机到主机的通信服务是如何实现的？怎样才能在一种会丢失或损坏数据的媒体上进行牢靠的通信？如何避开网络拥塞？网络应用在哪些方面？ TCP/UDP IP Ethernet 主机网络层 Token ring ARP 互连层 传输层 FTP HTTP DNS STMP SNMP 应用层 POP3 TELNET ICMP RARP TCP/IP体系结构 TCP/IP协议族简介 * 北京电子科技职业学院电子信息工程技术教研室 裴春梅 TCP/IP 参考模型与 OSI 参考模型的对应关系 *本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第17页 共17页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页