[工学]计算机网络基础课件.ppt

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1、工学工学计算机网络基础计算机网络基础课件课件 u 计算机网络的概述计算机网络的概述u 计算机网络的基本组成与逻辑结构计算机网络的基本组成与逻辑结构u 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构u 计算机网络的分类计算机网络的分类 2.1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义 一是用通信线路将两台微机一是用通信线路将两台微机通过后面板上的通信端口通过后面板上的通信端口COM1和和COM2或打印端口或打印端口LPT1连接起来；二是用双连接起来；二是用双绞线将两台微机通过网卡进绞线将两台微机通过网卡进行连接。行连接。线缆直接连接计算机线缆直接连接计算机 1.最简单的计算机网络最简单的计算机网络2.1计

2、算机网络概述计算机网络概述 2 2局域网局域网 典型的局域网典型的局域网 一个办公室、一栋楼或一个园区内的计算机一个办公室、一栋楼或一个园区内的计算机互相连接起来，交换信息、交互工作，共享硬件、互相连接起来，交换信息、交互工作，共享硬件、软件和信息资源。软件和信息资源。 3广域网广域网 广域网广域网 通过公共通信线路可以在两台异地计算机通过公共通信线路可以在两台异地计算机之间进行点对点通信，实现包括传送文件、收之间进行点对点通信，实现包括传送文件、收发传真等功能。发传真等功能。 总之，计算机网总之，计算机网络络是把多台具有独立是把多台具有独立功能的功能的计算机计算机通过通过通通信设备信设备和和

3、线路线路连接起连接起来，再配有相应的软来，再配有相应的软件，以实现件，以实现资源共享资源共享和相互通信和相互通信的系统的系统。 2.1.2计算机网络的功能计算机网络的功能 1资源共享资源共享 共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。 （1） 共享打印机等各种硬件设备共享打印机等各种硬件设备 (2) 共享数据资源共享数据资源 (3) 共享应用程序共享应用程序 2 2通信功能通信功能 建设计算机网络的主要目的就是让分布在建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信、不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信、交流信息和共享资

4、源。交流信息和共享资源。 3其他功能其他功能 高可靠性高可靠性 均衡负荷均衡负荷 协调运算协调运算 分布式处理分布式处理 2.1.3 标准化网络标准化网络 国际标准化组织（国际标准化组织（ISOISO，International International Standards OrganizationStandards Organization）于）于19841984年公布了年公布了“开开放系统互连参考模型放系统互连参考模型”的正式文件，即著名的国际的正式文件，即著名的国际标准标准ISO7498ISO7498，通常称它为，通常称它为“开放系统互连开放系统互连”参考参考模型模型OSI/RMOSI

5、/RM。 随着计算机网络的发展，在全球建立了不计其随着计算机网络的发展，在全球建立了不计其数的局域网和广域网，为了扩大网络规模以实现更数的局域网和广域网，为了扩大网络规模以实现更大范围的资源共享，人们又提出了将这些网络互联大范围的资源共享，人们又提出了将这些网络互联在一起的迫切需求。国际互联网在一起的迫切需求。国际互联网Internet应运而生。应运而生。2.1.4 互联网互联网 1.3计算机网络的基本组成与逻辑结构计算机网络的基本组成与逻辑结构1.3.1计算机网络的基本组成计算机网络的基本组成 1计算机系统计算机系统 2. 通信线路和通信设备通信线路和通信设备 3网络协议网络协议 4网络软件

6、网络软件 通信线路通信线路u双绞线双绞线u同轴电缆同轴电缆u光纤光纤u短波、卫星通信等短波、卫星通信等 双绞线制作双绞线制作RJ-45接口接口 通信设备通信设备集线器属于集线器属于OSI的第一层物理的第一层物理层设备，而交换机属于层设备，而交换机属于OSI的的第二层数据链路层设备。集线第二层数据链路层设备。集线器只是对数据的传输起到同步、器只是对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法有效输中的短帧、碎片等无法有效处理，不能保证数据传输的完处理，不能保证数据传输的完整性和正确性；而交换机不但整性和正确性；而交换机不但可以对数据的传输做到同步

7、、可以对数据的传输做到同步、放大和整形，而且可以过滤短放大和整形，而且可以过滤短帧、碎片等。帧、碎片等。集线器与交换机集线器与交换机 连接因特网中各局域网、连接因特网中各局域网、广域网的设备，路由器广域网的设备，路由器是互联网络的枢纽、是互联网络的枢纽、“交通警察交通警察”。是用于。是用于连接多个逻辑上分开的连接多个逻辑上分开的网络。逻辑网络是指一网络。逻辑网络是指一个单独的网络或一个子个单独的网络或一个子网。当数据从一个子网网。当数据从一个子网传输到另一个子网时，传输到另一个子网时，可通过路由器来完成可通过路由器来完成 路由器路由器 网网桥桥网网桥桥本地交易工作站本地交易工作站本地交易工作站

8、本地交易工作站本地交易工作站本地交易工作站远程交易工作站远程交易工作站路由路由器器路由路由器器交易服务交易服务器器FDDI光纤主干网光纤主干网广域广域网网网网桥桥网络互联示网络互联示意图意图 2.3.2计算机网络的逻辑结构计算机网络的逻辑结构 根据计算机网络各组成部分的功能，将计根据计算机网络各组成部分的功能，将计算机网络划分为两个功能子网，即算机网络划分为两个功能子网，即资源子网资源子网和和通信子网通信子网。这就是计算机网络的逻辑结构。这就是计算机网络的逻辑结构。资资源源子子网网通通信信子子网网C CC CP PC CC CP PC CC CP PC CC CP PC CC CP PC CC

9、 CP PC CC CP PH HH HH HH HH HT TT TT TT TT T 1.4 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 1. 总线型结构网络总线型结构网络 所有设备通过连接器并行连接到一个传输电缆所有设备通过连接器并行连接到一个传输电缆（通常称之为（通常称之为“中继线中继线”、“总线总线”、“母线母线”或或“干线干线”）上，并在两端加装一个称之为）上，并在两端加装一个称之为“终接器终接器”的组件。的组件。 传输介质使用传输介质使用粗、细同轴电粗、细同轴电缆缆 总线型拓扑结构的特点如下：总线型拓扑结构的特点如下：u 结构简单，易于扩展。结构简单，易于扩展。u共享能力强，便于广

10、播式传输。共享能力强，便于广播式传输。u网络响应速度快；但负荷重时则性能迅速下降，网络响应速度快；但负荷重时则性能迅速下降，u易于安装，费用低。易于安装，费用低。u网络效率和带宽利用率低。网络效率和带宽利用率低。u采用分布控制方式，各节点通过总线直接通信。采用分布控制方式，各节点通过总线直接通信。u各工作节点平等，都有权争用总线，不受某节点各工作节点平等，都有权争用总线，不受某节点 仲裁。仲裁。 2. 星形结构星形结构有一个唯一的转发结点（中央结点），每一计算机有一个唯一的转发结点（中央结点），每一计算机都通过单独的通信线路连接到中央结点。信息传送都通过单独的通信线路连接到中央结点。信息传送方

11、式、访问协议十分简单。采用方式、访问协议十分简单。采用RJ-45接口网卡，接口网卡，以集线器为中央结点，用双绞线连接集线器与工作以集线器为中央结点，用双绞线连接集线器与工作站和服务器。站和服务器。 中心节点的设备：中心节点的设备： 集线器（集线器（HUB）、中继器、交换机。）、中继器、交换机。星型结构的主要特点如下：星型结构的主要特点如下：u 结构简单，便于管理和维护。结构简单，便于管理和维护。u 容易实现结构化布线。容易实现结构化布线。u 星型结构的网络容易扩展、升级。星型结构的网络容易扩展、升级。u 通信线路专用，电缆成本高。通信线路专用，电缆成本高。u中心节点的可靠性基本上决定了整个网络

12、的可靠中心节点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠 性，中心节点一旦出现故障，会导致全网瘫痪。性，中心节点一旦出现故障，会导致全网瘫痪。 u中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈。中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈。 3.树形结构树形结构 树型拓扑结构的主要特点如下：树型拓扑结构的主要特点如下：u 天然的分级结构，各节点按一定的层次连接。天然的分级结构，各节点按一定的层次连接。u 易于扩展。易于扩展。u 易进行故障隔离，可靠性高。易进行故障隔离，可靠性高。u 对根节点的依赖性大，一旦根节点出现故障，对根节点的依赖性大，一旦根节点出现故障，将导致全网瘫痪。将导致全网瘫痪。u 电缆成本高。电缆成本高

13、。 4.环形结构环形结构由连接成封闭回路的网络节点组成的由连接成封闭回路的网络节点组成的 。采用同轴。采用同轴电缆（也可以是光纤）作为传输介质。电缆（也可以是光纤）作为传输介质。中继转发器中继转发器 环型拓扑结构的主要特点如下：环型拓扑结构的主要特点如下： （1）各工作站间无主从关系，结构简单。）各工作站间无主从关系，结构简单。 （2）信息流在网络中沿环单向传递，延迟）信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好。固定，实时性较好。 （3）两个节点之间仅有惟一的路径，简化）两个节点之间仅有惟一的路径，简化了路径选择。了路径选择。 （4）可靠性差，任何线路或节点的故障，）可靠性差，任何线路或

14、节点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难。都有可能引起全网故障，且故障检测困难。 （5）可扩充性差。）可扩充性差。 5.混合状拓扑结构混合状拓扑结构 1.5 计算机网络的分类计算机网络的分类 计算机网络的分类方法如下：计算机网络的分类方法如下：（1） 按网络覆盖的地理范围分类。按网络覆盖的地理范围分类。（2） 按网络的拓扑结构分类。按网络的拓扑结构分类。（3） 按局域网的标准协议分类。按局域网的标准协议分类。（4） 按传输介质分类。按传输介质分类。（5） 按所使用的网络操作系统分类。按所使用的网络操作系统分类。（6） 按工作模式分类。按工作模式分类。 1.5.1 按网络覆盖的地理范围分

15、类按网络覆盖的地理范围分类 1.局域网（局域网（LAN） 覆盖的地理范围：有限范围（如实验室内、覆盖的地理范围：有限范围（如实验室内、大楼内、校园内）大楼内、校园内）一般在几十米到几十千米。一般在几十米到几十千米。 2.广域网（广域网（WAN） 覆盖的地理范围：几十千米到几千千米。覆盖的地理范围：几十千米到几千千米。 通常利用公用网络进行组建。通常利用公用网络进行组建。 3.城域网（城域网（MAN） 覆盖的地理范围：几十千米之内。覆盖的地理范围：几十千米之内。 1.5.2 按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类 按网络的拓扑结构分类，可以把网络分为：按网络的拓扑结构分类，可以把网络分为： 总

16、 线 型 、 环 型 、 星 型 、 树 型 、 网 状 型总 线 型 、 环 型 、 星 型 、 树 型 、 网 状 型和混和型网络。和混和型网络。 例如：例如： 以总线拓扑结构组建的网络为总线型网；以总线拓扑结构组建的网络为总线型网； 以星型拓扑结构组建的网络为星型网；以星型拓扑结构组建的网络为星型网； 交换式局域网系统属于星型网。交换式局域网系统属于星型网。 1.5.3 按局域网标准协议分类按局域网标准协议分类 IEEE802.3IEEE802.3：以太网：以太网IEEE802.3uIEEE802.3u：快速以太网：快速以太网IEEE802.3zIEEE802.3z和和IEEE802.3

17、abIEEE802.3ab：千兆以太网：千兆以太网IEEE802.3aeIEEE802.3ae：万兆以太网：万兆以太网IEEE802.5IEEE802.5：令牌环网：令牌环网以太网是当今最流行以太网是当今最流行的一种局域网。的一种局域网。 1.5.4 1.5.4 按使用的传输介质分类按使用的传输介质分类 根据网络使用的传输介质，可以把计算机根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为：网络分为：u双绞线网：以双绞线为传输介质双绞线网：以双绞线为传输介质u光纤网：以光缆为传输介质光纤网：以光缆为传输介质u同轴电缆网：以同轴电缆为传输介质同轴电缆网：以同轴电缆为传输介质u无线网络：以无线电波为传输

18、介质无线网络：以无线电波为传输介质u卫星数据通信网：通过卫星进行数据通信等。卫星数据通信网：通过卫星进行数据通信等。 1.5.5 按使用的网络操作系统分类按使用的网络操作系统分类 根据网络所使用的网络操作系统分根据网络所使用的网络操作系统分类，可以把网络分为：类，可以把网络分为：u NetwareNetware网网u UNIXUNIX网网u Windows NT Windows NT 网网u 3 3网等。网等。 3. 3.按网络的工作模式分类按网络的工作模式分类 工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站客户机客户机客户机客户机服务器服务器客户机客户机既可以作为服务器，又可既可以作为服务

19、器，又可以作为客户机以作为客户机客户机客户机/服务器网络服务器网络对等式网络对等式网络（1）客户机客户机/服务器网络：服务器网络：基于服务器的网络。基于服务器的网络。 （2）对等式网络：对等式网络：不使用服务器来管理网络共享不使用服务器来管理网络共享资源，所有的计算机都处于平等的地位。资源，所有的计算机都处于平等的地位。 1.6 1.6 数据通信数据通信带宽：信道所能传送的模拟信号的频率范围带宽：信道所能传送的模拟信号的频率范围(赫兹赫兹Hz）数据传输率数据传输率(bps 或或 bit/s)：每秒钟传送的二进制位数。：每秒钟传送的二进制位数。 如称某信道的带宽为如称某信道的带宽为100Mbit

20、/s。误码率：误码率： 接收端接收到的错码位接收端接收到的错码位(bit)数与传输的总位数之比数与传输的总位数之比 信道信道(线路线路) 模拟通信和数字通信模拟通信和数字通信 数据传输方式数据传输方式 (并行并行/串行串行)基本概念基本概念 本章小结本章小结u计算机网络的定义；计算机网络的定义；u构成计算机网络系统的四要素；构成计算机网络系统的四要素；u计算机网络的拓扑结构；计算机网络的拓扑结构；u计算机网络的分类。计算机网络的分类。 Internet在中国在中国 中国邮电部的中国邮电部的Chinanet(中国公用计算机互联网中国公用计算机互联网)电子部的电子部的CGBnet(中国金桥互联网中

21、国金桥互联网)国家教育部的国家教育部的CERnet(中国教育和科研计算机互联网中国教育和科研计算机互联网)中国科学院的中国科学院的CASnet(中国科学技术计算机互联网中国科学技术计算机互联网)3.1 Internet3.1 Internet简况简况InternetInternet起源于美国起源于美国ARPAnetARPAnet。 3.2 Internet3.2 Internet技术技术 主机主机InternetInternet主机主机网网络络路由器路由器网网络络网网络络网网络络主机主机主机主机主机主机路由器路由器网网络络主机主机主机主机主机主机从网络设计者角度看从网络设计者角度看Intern

22、et (路由技术路由技术) Internet Internet客户机客户机客户机客户机客户机客户机WWW服务器服务器FTP服务器服务器E-mail服务器服务器从用户角度看从用户角度看Internet (工作模式工作模式) 客户机客户机/ /服务器工作模式服务器工作模式 在在InternetInternet中，任何提供服务的一方称为服中，任何提供服务的一方称为服务器，如务器，如E-mailE-mail服务器、服务器、FTPFTP服务器、服务器、WWWWWW服务器服务器等，而访问该项目服务的另一方称为客户机。等，而访问该项目服务的另一方称为客户机。连入连入InternetInternet和运行浏览

23、器程序和运行浏览器程序( (如如IE9.0)IE9.0)。思考：思考：你的计算机如何与网上你的计算机如何与网上WWW服务器之服务器之间建立通信关系？间建立通信关系？服务器要运行相应的服务器程序。服务器要运行相应的服务器程序。客户机也必须运行相应的客户端程序。客户机也必须运行相应的客户端程序。 3.3 3.3 如何上网如何上网1)1)拨号上网拨号上网2)2)局域网上网局域网上网硬件设备硬件设备协议软件协议软件TCP/IPTCP/IP（传输控制协议传输控制协议/ /网际网际协议协议）InternetInternet使用的协议使用的协议TCP/IPTCP/IP协议软件协议软件: : 每台计算机必需遵

24、守每台计算机必需遵守TCP/IPTCP/IP协议协议 u IPIP地址地址u 子网掩码（子网掩码（netmasknetmask) )u 网关（缺省路由）网关（缺省路由）u DNSDNS域名服务域名服务配置哪配置哪些内容些内容 2 2）IPIP地址的特性：地址的特性：uIPIP地址必须唯一地址必须唯一u每台连网计算机都依靠每台连网计算机都依靠IPIP地址来互相区分、地址来互相区分、相互联系。相互联系。u网络设备根据网络设备根据IPIP地址帮你找到目的端地址帮你找到目的端uIPIP地址由统一的组织负责分配地址由统一的组织负责分配, ,任何个人都不任何个人都不能随便使用。能随便使用。 1) 1) 什

25、么是什么是IPIP地址地址 互联网地址互联网地址, ,是用来唯一标识互联网上计算是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址。每台连网计算机都依靠机的逻辑地址。每台连网计算机都依靠IPIP地址来地址来标识自己。标识自己。1.IP地址地址 uIPIP地址长度：地址长度： 32bits32bits（4 4个字节）个字节）u4 4个以小数点隔开的十进制整数个以小数点隔开的十进制整数uIPIP地址的构成地址的构成l网络号网络号: :标识网络标识网络l主机号主机号: :标识在某个网络上的一台特定的主机标识在某个网络上的一台特定的主机3）IP地址的表示地址的表示NetworkNetworkHostHost32B

26、its32Bits8Bits8Bits8Bits8Bits8Bits8Bits8Bits8Bits 162 . 105 . 122 162 . 105 . 122 . 204. 204 4)IP4)IP地址的分类地址的分类A B C A B C D ED E A A类地址范围：类地址范围：1.0.0.11.0.0.1到到126.155.255.254126.155.255.254。B B类地址范围：类地址范围：128.0.0.1128.0.0.1到到191.255.255.254191.255.255.254C C类地址范围：类地址范围：192.0.0.1192.0.0.1到到223.255.

27、255.254223.255.255.254 静态分配静态分配指定指定IPIP地址，固定地址地址，固定地址动态分配动态分配自动获取自动获取IPIP地址地址5) IP地址的分配方法地址的分配方法 1) 1) 什么是子网掩码什么是子网掩码 掩码用来确定掩码用来确定IPIP地址的网络号、子网号和主机号。地址的网络号、子网号和主机号。 2)2)掩码的表示掩码的表示4 4个以小数点隔开的十进制整数。个以小数点隔开的十进制整数。2.2.子网掩码（子网掩码（netmask)netmask)子网掩码不能单独存在，它必须结合子网掩码不能单独存在，它必须结合IPIP地址一起使用。地址一起使用。 A类网络缺省子网掩

28、码：类网络缺省子网掩码：255.0.0.0 B类网络缺省子网掩码：类网络缺省子网掩码：255.255.0.0 C类网络缺省子网掩码：类网络缺省子网掩码：255.255.255.0 网关是与主机连在同一个子网的路由器的网关是与主机连在同一个子网的路由器的IPIP地址。地址。3. 默认网关（缺省路由）默认网关（缺省路由）162.105.21.1 255.255.255.0162.105.204.1 255.255.255.0162.105.21.188255.255.255.0 162.105.21.1162.105.204.25255.255.255.0 162.105.204.1路由器交换机交

29、换机一台主机可以有多个网关。一台主机可以有多个网关。 4.4.域名系统域名系统 DNSDNS 域名域名 便于记忆，采用层次结构。例如便于记忆，采用层次结构。例如 （IPIP地址为地址为162.105.129.12162.105.129.12）必须由域名服务器必须由域名服务器(DNS)翻译成翻译成IP地址。地址。DNSDNS不唯一，可以有两个以上。不唯一，可以有两个以上。 1. 1.电子邮件（电子邮件（E-mailE-mail） 服务服务 电子邮件地址电子邮件地址 用户名用户名主机名主机名 电子邮件协议电子邮件协议 常用常用SMTP、POP3和和IMAP协议协议 电子邮件的工作过程电子邮件的工作

30、过程 ISP服务器服务器InternetISP服务器服务器基本服务：电子邮件基本服务：电子邮件(E-Mail)、环球网、环球网(WWW) 远程登录远程登录(Telnet)、文件传输、文件传输(FTP) URL URL地址地址 http:/http:/ ftp:/ftp:/ FTPFTP服务器服务器 file:/D:/myweb/mypage.htmfile:/D:/myweb/mypage.htm 本地磁盘文件本地磁盘文件 telnet:/telnet:/ TelnetTelnet服务器服务器协议协议域名域名在在WWW中，信息是以网页中，信息是以网页(Web页页)的方式来组织的。的方式来组织的

31、。 客户机客户机(浏览器浏览器)客户机客户机(浏览器浏览器)客户机客户机(浏览器浏览器)服务器服务器服务器服务器Internet(网站网站)(网站网站)思考：如何快速访问思考：如何快速访问Web站点？站点？ 3. 3. 远程登录（远程登录（TelnetTelnet） 用户计算机通过用户计算机通过Internet网与远程的主机网与远程的主机进行连接，使之成为远程主机的终端。进行连接，使之成为远程主机的终端。 BBS(电子公告栏）电子公告栏） 4. 4.文件传输（文件传输（FTPFTP） 上载（上传）上载（上传） 下载下载 匿名匿名FTP 新闻论坛新闻论坛 IP电话和电话和IP视像会议视像会议 实时交流信息实时交流信息 网上教育网上教育 网上商务网上商务 网上娱乐网上娱乐