计算机网络基础知识(一)ppt课件.ppt

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1、大学信息大学信息技术基础技术基础第十五讲第十五讲计算机网络基础知识（一）计算机网络基础知识（一）教学要求教学要求信息技术基础知识信息技术基础知识网络通信协议的基本概念，OSI/RM模型及各层的主要功能。计算机网络的定义、分类、组成与功能。局域网的主要拓扑结构。局域网组网的常用技术。局域网的特点和组成。主要内容主要内容网络基本概念网络基本概念14.1网络通信协议概念网络通信协议概念14.2局域网组网基本技术局域网组网基本技术14.315.1 网络基本概念网络基本概念网络基本概念网络基本概念网络的定义网络的定义网络的分类网络的分类网络的组成网络的组成网络的主要功能网络的主要功能15.1 计算机网络

2、计算机网络单机系统单机系统单机系统是指独立运行、与外界没有连接的单台计算机。早期的计算机和未联网的单台微型计算机，都属于单机系统。主机主机终端终端系统系统主机终端系统中，主机一般指大型计算机，具有很高的处理速度和很大的存储容量。终端是用户用以使用大型机的末端设备，通常由显示屏和键盘所组成。一台主机往往连接了许多终端，并共享主机的系统资源。网络系统网络系统计算机网络是20世纪70年代发展起来的一种新型的计算机连接方式，是本世纪计算机技术研究的热点之一。一、网络的定义（一）发展（一）发展15.1 计算机网络计算机网络v( (二二) )网络定义的基本内容网络定义的基本内容 用通信线路把分散布置的多台

3、独立计算机及专用外用通信线路把分散布置的多台独立计算机及专用外部设备互连，并配以相应的部设备互连，并配以相应的网络软件网络软件所构成的系统所构成的系统。 建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享，使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件享，使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据等资源。和数据等资源。 15.1 计算机网络计算机网络二、网络二、网络 的分类的分类 （一）网络覆（一）网络覆盖的范围分类盖的范围分类（二）按拓（二）按拓扑结构分类扑结构分类（三）按信息（三）按信息交换方式分类交换方式分类（四）按网络（四）按网络中使用的操作中使用

4、的操作系统分类系统分类局域网局域网LAN (Local Area Network)：是指那些联结距离近的计算机网。 广域网广域网WAN (Wide Area Network)：分布范围通常是几十到几千公里，可以跨越海洋，遍布一个国家甚至全球。 总线型、星型、环型、树型和网状网线路交换网：线路交换网：预先分配带宽，建立端到端的物理通路。分组交换网：分组交换网：由网络节点计算机组成通信子网，各节点负责存储、转发及选择合适的路由。混合交换网：混合交换网：它是前两种交换技术的结合，一部分采用线路交换，另一部分使用分组交换，使信道得到更好利用。分为Novell NetWare网、Windows NT网和

5、Unix网等15.1 计算机网络计算机网络三、计算机网络组成三、计算机网络组成 现代计算机网络可以认为是由互连的数据处理设备和数据通信控制设备组成。 从逻辑功能上看，整个网络划分为资源子网和通信子网两大部分，这两部分连接是通过通信线路实现的。15.1 计算机网络计算机网络v计算机网络以资源共享为主要目的，网络计算机网络以资源共享为主要目的，网络用户通过终端对网络的访问分为用户通过终端对网络的访问分为本地访问本地访问和和网络访问网络访问两类。两类。 本地访问是对本地主机资源的访问，在资源本地访问是对本地主机资源的访问，在资源子网内部进行，它不经过通信子网。子网内部进行，它不经过通信子网。 终端用

6、户访问远程主机资源称为网络访问，终端用户访问远程主机资源称为网络访问，它必须通过通信子网。它必须通过通信子网。15.1 计算机网络计算机网络 代表着网络的数据处代表着网络的数据处理资源和数据存储资源，理资源和数据存储资源，负责全网数据处理和向网负责全网数据处理和向网络用户提供资源及网络服络用户提供资源及网络服务。务。 （一）资源子网（一）资源子网主计算机(Host)：通过通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接，普通用户终端通过主计算机入网。主计算机不仅为本地用户访问网络其他主计算机设备和共享资源提供服务，而且要为网络中其他用户(或主机)共享本地资源提供服务。 终端(Terminal)：终端是

7、用户访问网络的界面，它可以是简单的输入、输出终端设备，也可以是带微处理器的智能终端，具有存储预处理信息的能力。 15.1 计算机网络计算机网络v（二）通信子网 由负责数据通信处理的通信控制处理机(Communication Control Processor)和传输链路组成的独立的数据通信系统。它承担着全网的数据传输、加工和变换等通信处理工作。 通信控制处理机 ：一种在数据通信系统和计算机网络中具有处理通信访问控制功能的专用计算机。通信控制处理机在网络拓扑中被称为网络节点。15.1 计算机网络计算机网络n通信子网的软件必须遵循共同的网络规则(网络协议)。它应提供链路及节点存储器的管理。还必须提

8、供与主处理器、终端、终端集中器及信息交换的接口。n传输链路 ：为主机与通信控制处理机、通信控制 处理机与通信控制处理机之间提供通信信道。计算机网络系统中的资源可分成三大类，即计算机网络系统中的资源可分成三大类，即数据资源数据资源、软件资源软件资源和和硬件资源硬件资源。相应地，资源共享也分为数据共。相应地，资源共享也分为数据共享、软件共享和硬件共享。享、软件共享和硬件共享。15.1 计算机网络计算机网络该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输，这是计算机网络的最基本的功能，也是实现数据传输，这是计算机网络的最基本的功能，也是实现其它

9、功能的基础。其它功能的基础。 数据通信数据通信 （一一）资源共享资源共享 （二）（二）四、计算机网络的功能四、计算机网络的功能15.1 计算机网络计算机网络指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。当某系统的负荷过重时，网络能自动地将该系统中的一部当某系统的负荷过重时，网络能自动地将该系统中的一部分负荷转移至负荷较轻的系统中去处理。分负荷转移至负荷较轻的系统中去处理。 负荷均衡负荷均衡和分布处理和分布处理（三）（三）当网络中的某一台计算机发生故障时，可选择其他系统代为当网络中的某一台计算机发生故障时，可选择其他系统代为处理，以保证用户的

10、正常操作，不会因局部故障而导致系统处理，以保证用户的正常操作，不会因局部故障而导致系统瘫痪。瘫痪。 提高系统的可靠性和可用性提高系统的可靠性和可用性 （四）（四）15.2 网络通信协议网络通信协议 网络通信协议网络通信协议为确保网络中数据有为确保网络中数据有序通信而建立的一组序通信而建立的一组规则、标准或约定就规则、标准或约定就称为称为网络通信协议网络通信协议(Protocol)。 为了使网络中两个节为了使网络中两个节点之间进行对话，必点之间进行对话，必须在它们之间建立通须在它们之间建立通信工具信工具(即接口即接口)，使，使彼此之间能进行信息彼此之间能进行信息交换。交换。15.2 网络通信协议

11、网络通信协议（二）通信接口（二）通信接口 （一）基本概念（一）基本概念 15.2 网络通信协议网络通信协议v（1 1）硬件装置的功能是实现节点之间的信）硬件装置的功能是实现节点之间的信息传送。息传送。v（2 2）软件装置的功能是规定与实现双方进）软件装置的功能是规定与实现双方进行通信的约定协议。行通信的约定协议。 语义语义部分，用于规定协议中协议元素的含义，部分，用于规定协议中协议元素的含义，即即“讲什么讲什么”。 语法语法部分，用于规定双方对话的格式。部分，用于规定双方对话的格式。 变换变换规则，用于规定通信双方的应答关系，规则，用于规定通信双方的应答关系，即即“时序时序”。 15.2 网络

12、通信协议网络通信协议（三）协议的层次结构及其分层原则（三）协议的层次结构及其分层原则 协议分层是描述协议软件的基本结构，也是网络协议分层是描述协议软件的基本结构，也是网络系统的重要内容之一。系统的重要内容之一。不同层次的协议完成不同任不同层次的协议完成不同任务务，各层次之间协调工作实现网络通信。，各层次之间协调工作实现网络通信。 层次结构有如下特征：层次结构有如下特征： 结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。 把用户的应用程序作为最高层。把用户的应用程序作为最高层。 除了最高层外，中间的每一层都向上一层提供服除了最高层外，中间的每一层都向上一层

13、提供服务，又是下一层的用户。务，又是下一层的用户。 把物理通信线路作为最低层。它使用从高层传送把物理通信线路作为最低层。它使用从高层传送来的参数，是提供服务的基础。来的参数，是提供服务的基础。15.2 网络通信协议网络通信协议（四）协议层次的划分（四）协议层次的划分 为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信，以便为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信，以便在更大范围内建立计算机网络，国际标准化组织在更大范围内建立计算机网络，国际标准化组织(ISO) (ISO) 在在1978 1978 年提出年提出“开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型”，即著名的，即著名的OSI/RM (Open Sys

14、tem Interconnection/Reference OSI/RM (Open System Interconnection/Reference Model) Model) 。15.2 网络通信协议网络通信协议二、二、OSI/RM模型模型物理层物理层对于每一层，对于每一层，OSI 至少制定至少制定两个标准：两个标准：服服务定义务定义和和协议协议规范规范。前者给。前者给出了该层所提出了该层所提供服务的准确供服务的准确定义，后者详定义，后者详细描述了该协细描述了该协议的动作和各议的动作和各有关规程，以有关规程，以保证服务的提保证服务的提供。供。数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话

15、层会话层表示层表示层应用层应用层15.2 网络通信协议网络通信协议（一）开放系统互连模型 所谓所谓“开放开放”，是强调对，是强调对OSI标准的遵从，标准的遵从，“开开放放”并不是指特定的系统实现的具体的互联技术或并不是指特定的系统实现的具体的互联技术或手段，而是对标准的共同认识和支持。从手段，而是对标准的共同认识和支持。从OSI的观的观点看，一个系统是开放的，是指它可与世界上任何点看，一个系统是开放的，是指它可与世界上任何地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。 15.2 网络通信协议网络通信协议中继开放系统表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层应

16、用层表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层开放系统 A开放系统 B应用层网络层数据链路层传输介质物理层报文报文分组报文帧比特协议数据单元报文6534217层次传输介质(二)层次功能简介15.2 网络通信协议网络通信协议1.物理层物理层物理层考虑的是如何准确地在传输介质上物理层考虑的是如何准确地在传输介质上传输二进制传输二进制位位(比特比特)。该层协议包括为建立、维护和拆除物理链路。该层协议包括为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的以及规程的特性。所需的机械的、电气的、功能的以及规程的特性。 2.数据链路层数据链路层该层用于提供该层用于提供相邻节点间透明、可靠的信息传输服务相邻

17、节点间透明、可靠的信息传输服务。透明，意味着对所传输数据的内容、格式及编码不。透明，意味着对所传输数据的内容、格式及编码不做任何限制；可靠，表示在该层设置有相应的检错和做任何限制；可靠，表示在该层设置有相应的检错和纠错设施。数据传输的基本单位是纠错设施。数据传输的基本单位是帧帧(Frame)。 15.2 网络通信协议网络通信协议3.网络层网络层用于源站点和目标站点间的信息传输服务，其基本用于源站点和目标站点间的信息传输服务，其基本传输单位是传输单位是分组分组(Packet)。信息在网络中传输时，。信息在网络中传输时，必须进行必须进行路由选择路由选择、差错检测差错检测、顺序顺序及及流量控制流量控

18、制。网络层还应为传输层提供服务。网络层还应为传输层提供服务。4.传输层传输层网络层还应为传输层提供服务。传输层的功能网络层还应为传输层提供服务。传输层的功能是实现主机到主机间的连接，为主机间通信提是实现主机到主机间的连接，为主机间通信提供透明的数据传输通路，其基本传输单位是供透明的数据传输通路，其基本传输单位是报报文文(Message)。 15.2 网络通信协议网络通信协议5.会话层会话层又称为会晤层。它为不同系统内的应用之间又称为会晤层。它为不同系统内的应用之间建立会话连接，使它们能按同步方式交换数据建立会话连接，使它们能按同步方式交换数据；并能有序地拆除连接，以保证不丢失数据。；并能有序地

19、拆除连接，以保证不丢失数据。6.表示层表示层表示层向应用进程提供信息表示方式，对不同表示层向应用进程提供信息表示方式，对不同表示方式进行转换管理等，使采用不同表示方式表示方式进行转换管理等，使采用不同表示方式的系统之间能进行通信，并提供标准的应用接口的系统之间能进行通信，并提供标准的应用接口、公用通信服务，如数据加密、正文压缩等。、公用通信服务，如数据加密、正文压缩等。 7.应用层应用层应用层包括面向用户服务的各种软件，应用层包括面向用户服务的各种软件，例如例如数据块存取协议数据块存取协议、电子邮件协议电子邮件协议以以及及远程登录协议远程登录协议等。等。15.3 局域网基本技术局域网基本技术1

20、5.3 局域网基本技术局域网基本技术一、局域网的特点一、局域网的特点v 从硬件角度看，从硬件角度看，LAN是是电缆电缆、网卡网卡、工作站工作站、服务器服务器和其它连接设备的集合体；从软件角度看，和其它连接设备的集合体；从软件角度看，LAN在网络操作系统在网络操作系统(NOS)的统一指挥，提供文件、的统一指挥，提供文件、打印、通信和数据库等服务功能。从体系结构来考察，打印、通信和数据库等服务功能。从体系结构来考察，LAN由一系列层和协议标准所定义。由一系列层和协议标准所定义。LAN所涉及的技所涉及的技术也很多。术也很多。 局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起局域网是将小区域内的各种通信设备

21、互连在一起的通信网络。的通信网络。15.3 局域网基本技术局域网基本技术小区域可以是一建筑物内，一个校园或者大至数千米小区域可以是一建筑物内，一个校园或者大至数千米直径的一个区域。直径的一个区域。数据通信设备是广义的，包括计算机、终端和各数据通信设备是广义的，包括计算机、终端和各种外围设备。种外围设备。传输的误码率低。传输的误码率低。整个网络为某个单位或部门所有，仅供该单位内部使用整个网络为某个单位或部门所有，仅供该单位内部使用。局局域域网网具具有有的的四四个个特特点点服务器是向所服务器是向所有客户机提供有客户机提供服务的机器，服务的机器，装备有网络的装备有网络的共享资源。共享资源。 局域网中

22、的计算机统称局域网中的计算机统称为主机，根据它们在网为主机，根据它们在网络系统所起的作用，可络系统所起的作用，可划分为划分为服务器服务器和和客户机客户机。客户机也称为客户机也称为工作站工作站(Working Station)，是网，是网络用户直接处络用户直接处理信息和事务理信息和事务的计算机。的计算机。 局域网的组成局域网的组成（一）主机（一）主机(Host)服务器客户机15.3 局域网基本技术局域网基本技术（二）网络适配器（二）网络适配器 网络适配器也叫做网络接口卡网络适配器也叫做网络接口卡NIC(NetworkNIC(Network Interf Interface Card)ace Ca

23、rd)，通常被做成插件的形式插入到计算机的，通常被做成插件的形式插入到计算机的一个扩展槽中，故也被称作网卡。计算机通过网络适一个扩展槽中，故也被称作网卡。计算机通过网络适配器与网络相连。配器与网络相连。15.3 局域网基本技术局域网基本技术（三）传输介质（三）传输介质 传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。 （1 1）双绞线）双绞线 双绞线是由按规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成。双绞线是由按规则螺旋结构排列的两根绝缘线组成。 由于其成本低，易于铺设，正在被广泛应用。由于其成本低，易于铺设，正在被广泛应用。 15.3 局域网基本技术局

24、域网基本技术（2）同轴电缆 是目前计算机通信网中使用最普遍的传输介质是目前计算机通信网中使用最普遍的传输介质之一。之一。 同轴电缆由外层圆柱导体、绝缘层、中心导线同轴电缆由外层圆柱导体、绝缘层、中心导线组成。组成。15.3 局域网基本技术局域网基本技术（3 3）光缆）光缆 用光纤做成的光缆，是由缆芯、包层、吸收外用光纤做成的光缆，是由缆芯、包层、吸收外壳和保护层四部分组成。光缆则只能用光脉冲壳和保护层四部分组成。光缆则只能用光脉冲形成的数字信号进行传输。形成的数字信号进行传输。 15.3 局域网基本技术局域网基本技术（4 4）无线信道）无线信道 常用的无线信道有微波、卫星信道、红外线和常用的无

25、线信道有微波、卫星信道、红外线和激光信道等。激光信道等。 15.3 局域网基本技术局域网基本技术（四）网络互连设备（四）网络互连设备 工作在工作在物理层物理层，实现主干线间的连接。，实现主干线间的连接。 又称集中器，是多口中继器。又称集中器，是多口中继器。集线器集线器(Hub)工作于工作于数据链路层数据链路层。它要求两个互连网络在数。它要求两个互连网络在数据链路层以上采用相同或兼容的网络协议。据链路层以上采用相同或兼容的网络协议。 网桥网桥15.3 局域网基本技术局域网基本技术工作在工作在网络层网络层。用来实现不同类型的局域网。用来实现不同类型的局域网互连。互连。路由器路由器可实现两种不同协议

26、的网络互连。可实现两种不同协议的网络互连。网关网关将传统的网络将传统的网络“共享共享”传输介质技术改变为交换式的传输介质技术改变为交换式的“独占独占”传输介质技术，提高了网络的带宽。传输介质技术，提高了网络的带宽。交换机交换机在数据发送方，其功能是将待发送的数字信号转换成代在数据发送方，其功能是将待发送的数字信号转换成代表数据的一系列模拟信号，并利用模拟信道对信号进行表数据的一系列模拟信号，并利用模拟信道对信号进行载波传输，这个过程通常称为载波传输，这个过程通常称为调制调制。在数据接收方，调。在数据接收方，调制解调器将接收到的模拟信号，还原成数字信号，供计制解调器将接收到的模拟信号，还原成数字

27、信号，供计算机处理，这个过程被称作算机处理，这个过程被称作解调解调 。调制解调器调制解调器(Modem)15.3 局域网基本技术局域网基本技术 表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层应用层路由器网关网桥中继器交换机15.3 局域网基本技术局域网基本技术通信协议通信协议局域网通信协议局域网通信协议用以支持计算机与用以支持计算机与相应的局域网相连相应的局域网相连，支持网络节点间，支持网络节点间正确有序地进行通正确有序地进行通信。信。 网络操作系统网络操作系统使网络上各计算使网络上各计算机能方便而有效地机能方便而有效地共享网络资源，为共享网络资源，为网络用户提供所需网络用户提供所需的各种服务软件和

28、的各种服务软件和有关规程的集合。有关规程的集合。 应用软件应用软件是建构在局域网操是建构在局域网操作系统之上的应用程作系统之上的应用程序，它扩展了网络操序，它扩展了网络操作系统的功能。不同作系统的功能。不同的网络应用软件，可的网络应用软件，可满足用户在不同情况满足用户在不同情况下的需求。下的需求。 （五）软件系统（五）软件系统15.3 局域网基本技术局域网基本技术三、网络拓扑结构三、网络拓扑结构主体层次主要是指直接地具体地增强或主体层次主要是指直接地具体地增强或延长人类信息器官，提高或扩展人类信延长人类信息器官，提高或扩展人类信息能力的技术息能力的技术星型拓扑星型拓扑应用层次主要是指主体层次的

29、信息技术应用层次主要是指主体层次的信息技术在各个领域应用时生成的各种具体的实在各个领域应用时生成的各种具体的实用信息技术用信息技术总线型拓扑总线型拓扑外围层次主要是指与信息技术相关的各外围层次主要是指与信息技术相关的各类技术类技术环型拓扑环型拓扑15.3 局域网基本技术局域网基本技术由总线拓扑演变而来。在这种拓扑由总线拓扑演变而来。在这种拓扑结构中，有一个带分支的根，每个结构中，有一个带分支的根，每个分支还可以延伸出子分支。分支还可以延伸出子分支。 树型拓扑树型拓扑其每一个节点都与其他节点一一其每一个节点都与其他节点一一直接互联。直接互联。网状拓扑网状拓扑结构结构15.3 局域网基本技术局域网

30、基本技术在传统以太网基础上发展起来的帧交换技术。在传统以太网基础上发展起来的帧交换技术。交换式以太网交换式以太网(Switching Ethernet)（一）（一）采用信元交换技术，且信元长度固定采用信元交换技术，且信元长度固定(53个字节个字节)，故交换，故交换可用硬件实现，提供较高的带宽和复杂的服务质量控制可用硬件实现，提供较高的带宽和复杂的服务质量控制。 异步传输模式异步传输模式ATM(Asynchronous Transfer Mode)（二）（二）（四）局域网组网常用技术（四）局域网组网常用技术15.3 局域网基本技术局域网基本技术在传统以太网基础上发展起来的帧交换技术。在传统以太网

31、基础上发展起来的帧交换技术。光纤分布数据接口光纤分布数据接口FDDI（三）（三）通过在整体上提高传输速度来改善以太网的传输能力，采通过在整体上提高传输速度来改善以太网的传输能力，采用用IEEE802.3u。100BASE-T快速以太网快速以太网（四）（四）在主干网聚集带宽，使传输速率达到每秒千兆位的能力。在主干网聚集带宽，使传输速率达到每秒千兆位的能力。IEEE提出了千兆位以太网的物理规范提出了千兆位以太网的物理规范1000BASE X。 千兆位高速以太网千兆位高速以太网（五）（五） 3本讲小结本讲小结v 掌握计算机网络的定义、分类、组成与功能。掌网络掌握计算机网络的定义、分类、组成与功能。掌

32、网络通信协议的基本概念，通信协议的基本概念，OSI/RM模型及各层的主要功模型及各层的主要功能。能。v 了解局域网的特点和组成。了解局域网的特点和组成。v 掌握局域网的主要拓扑结构掌握局域网的主要拓扑结构v 了解局域网组网的常用技术了解局域网组网的常用技术【思考与问答思考与问答】v思考题思考题 什么是计算机网络，见的分类方法有哪些？什么是计算机网络，见的分类方法有哪些？ 计算机网络系统中主要资源有哪些？简述它们计算机网络系统中主要资源有哪些？简述它们的共享过程。的共享过程。 开放系统互连模型将网络协议划分为哪七层？开放系统互连模型将网络协议划分为哪七层？其主要内容是什么？其主要内容是什么？ 常见的局域网的拓扑结构有哪些？它们的主要常见的局域网的拓扑结构有哪些？它们的主要特点有哪些？特点有哪些？ v作业作业 完成实验指导与习题第三章练习题完成实验指导与习题第三章练习题1-54题题 预习教材第三章预习教材第三章3.4、3.5大学信息大学信息技术基础技术基础Click to edit company slogan .