第七章 计算机网络基础.ppt
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1、大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础大学计算机基础第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础如今,计算机网络的应用已使我们的生活与工作方式发生了极大的变化。人们通过计算机网络获取或发布各种各样的信息。在我国,“网民”的意见或建议对社会乃至国家发展的影响越来越大,也已经成为国际社会衡量国民意见的一个重要参考。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础本章主要内容7.1 计算机网络概述7.2 网络体系结构7.3 数据通信基础7.4 网络类型及连接设备7.5 网络操作系统7.6 网络协议7.7
2、 Internet 服务大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1 计算机网络概述计算机网络概述7.1.1 计算机网络的形成与发展7.1.2 计算机网络的定义与组成7.1.3 计算机网络的分类7.1.4 计算机网络的功能大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.1 计算机网络的形成与发展计算机网络的发展可分为三个阶段:以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互联分组交换网络体系结构标准化网络层次化结构,并对每层进行了精确定义大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.2 计算机
3、网络的定义与组成计算机网络的定义计算机网络是指将地理位置不同的,具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统的集合 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.2 计算机网络的定义与组成计算机网络的组成计算机网络分为资源子网和通信子网。通信子网通信子网又称通信系统,用于实现网络中端到端(即连接在网络上的任意两台计算机系统)的数据信号传输。资源子网资源子网主要是指连接在通信系统上的所有独立的计算机系统。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网
4、络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类按地理范围分类按地理范围分类LAN、MAN、WAN按传输介质按传输介质有线网、无线网按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类星型、树型、总线、环形、网状其他方式分类其他方式分类大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类按地理范围分类按地理范围分类局域网局域网(Local Area Network,LAN)覆盖范围小,传输速率高,用户数少,传输可靠性高,大多采用基带传输技术广域网广域网(Wide Area Network,WAN)覆盖范围大,传输速率较慢,用户数高,传输可靠性较低,采用更适用
5、于远程数据传输的数据通信技术城域网城域网(Metropolitan Area Network,MAN)城域网与局域网相比扩展的距离更长,连接的计算机数量更多,在地理范围上可以说是局域网络的延伸。在一个大型城市或都市地区,一个城域网络通常是由多个局域网连接构成的大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类按传输介质分类按传输介质分类有线网有线网 根据信号传输载体的不同,有线网又分为两种,一是采用同轴电缆和双绞线连接的网络,是用电磁信号传输数据;二是采用光导纤维作传输介质的网络,采用光波信号传输数据。无线网无线网 采用空气作传输介质、用电磁波
6、作传输载体的网络。联网方式灵活方便,但目前联网费用较高。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类星形网星形网 有一个中心节点,其它节点与该中心点构成点对点连接。星型结构连接方便、故障诊断容易。任意一个节点出现故障时,不会影响网络的运行,可靠性较高。缺点是连接所需的电缆较多;对中心节点的依赖性极高。环形网环形网所有节点连接成一个闭合的环,节点之间为点到点连接。环形结构具有信号强度不变的优点,但其增加新节点困难,网络传输容量有限、可靠性较差,不易管理。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算
7、机网络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类总线形网总线形网 所有节点挂接到一条总线上,数据在总线上以广播方式传送。总线形结构的优点是电缆长度短,布线容易,便于扩充;其缺点主要是总线中任一处发生故障都将导致整个网络的瘫痪,且故障诊断困难。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.3 计算机网络的分类大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.1.4计算机网络的功能资源共享信息交换分布式处理大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.2 网络体系结
8、构网络体系结构7.2.1 OSI/RM网络体系结构 7.2.2 TCP/IP协议 7.2.3 IEEE802 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.2.1 OSI/RM网络体系结构应用层应用层Application表示层表示层Presentation会话层会话层Session传输层传输层Transportation物理层物理层Physical数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network7 76 65 54 43 32 21 1为网络应用提供服务为网络应用提供服务数据表示数据表示在用户间建立会话关系在用户间建立会话关系不同主机进程间的通信
9、不同主机进程间的通信在主机间传输分组在主机间传输分组在节点间可靠地传输帧在节点间可靠地传输帧位流的透明传输位流的透明传输大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层HTTP,FTP,SMTP,DNS,Telnet,传输层传输层TCP,UDP网际层网际层(网络层网络层)IP,ICMP,ARP,RARP网络接口层网络接口层(数据链路层数据链路层+物理层物理层)PPP,Ethernet,Token ring,ATM 7.2.2 TCP/IP协议TCP/IP的体系结构层次的体系结构层次大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.2
10、.2 TCP/IP协议应用层应用层传输层传输层网络接口层网络接口层网际层网际层文件传输文件传输 FTP、TFTP、NFS电子邮件电子邮件 SMTP、POP3WWW应用应用 HTTP远程登录远程登录 Telnet、rlogin网络管理网络管理 SNMP名字管理名字管理 DNS 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层7 76 65 54 43 32 21 1OSI/RM应用层应用层传输层传输层网络接口层网络接口层网际层网际层TCP/IPPPP,HDLC,FDDI,Ether
11、net,802.3,802.5等等等等TCP/IP支持支持所有标准的物所有标准的物理层和数据链理层和数据链路层协议路层协议TCP/IP与与OSI/RM的对应关系的对应关系大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础IEEE802局域网体系结构局域网体系结构局域网的标准:局域网的标准:IEEE802(ISO8802)IEEE802是一个标准系列:是一个标准系列:IEEE802,IEEE802.1IEEE802.14其体系结构只包含了两个层次:其体系结构只包含了两个层次:数据链路层、物理层数据链路层、物理层数据链路层又分为逻辑链路控制逻辑链路控制和介质访问控制介质访问控
12、制两个子层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层逻辑链路控制逻辑链路控制 LLC介质访问控制介质访问控制 MAC 高层高层 OSI IEEE 802物理层物理层PHY由由TCP/IP和和NOS实现实现IEEE802描述了最低两层的功能以及它们为网络层提供的服务和接口大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础IEEE802系列中的主要标准系列中的主要标准802.2 逻辑链路控制逻辑链路控制802.3 CSMA/CDCSMA/CD(以太网)以太网)以太网)以太网)802.4 Token Bus Token Bus(令牌总线)令牌总线)令牌总线)令牌总线)802.
13、5 Token RingToken Ring(令牌环)令牌环)令牌环)令牌环)802.6 分布队列双总线分布队列双总线分布队列双总线分布队列双总线DQDB-MANDQDB-MAN标准标准标准标准802.8 FDDIFDDI(光纤分布数据接口)光纤分布数据接口)光纤分布数据接口)光纤分布数据接口)802.11 WLAN(无线局域网)无线局域网)大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础IEEE802体系结构示意图体系结构示意图数据链路层在不同的子标准中定义分别对应于LLC子层和MAC子层 802.3CSMA/CD802.4Token Bus802.5Token Ri
14、ng802.6DQDB802.8FDDI802.2 LLC数据链路层数据链路层 物理层物理层LLCMAC802.1D Bridge8 0 2 体体系系结结构构PHY网际互联网际互联大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3 数据通信基础数据通信基础7.3.1 通信系统模型7.3.2 通信信号7.3.3 通信信道7.3.4 带宽7.3.5 数据传输率7.3.6 信号编码与信号调制 7.3.7 通信服务 7.3.8 传输介质 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.1 通信系统模型通信系统由硬件、软件和传输数据的线路组成。
15、1949年,贝尔实验室的工程师Claude Shannon(克劳德香农)在其发表的论文中提出了一个通信系统的模型。在该模型中,经过编码的数据从源端经过通信线路发送到目的端后被解码。按照香农的理论,通信效率取决于编码方式和线路产生的干扰(即噪声)。噪声噪声信源信源发送器发送器信道信道接收器接收器信宿信宿源系统源系统目的系统目的系统大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.2 通信信号模拟信号模拟信号时间上连续,包含无穷多个信号值时间上连续,包含无穷多个信号值数字信号数字信号时间上离散,仅包含有限数目的信号值。最常见的是二值信号时间上离散,仅包含有限数目的信号
16、值。最常见的是二值信号大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.3 通信信道通信信道是一个物理路径或信号传输频率。有些信道为模拟信号提供物理通信途径,而其他信道可能是某一频率或一定范围的频率。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.4 带宽带宽通常被用来描述通信信道的传输容量。数字信号的带宽通常以波特每秒波特每秒(波特率bps:baud per second)来度量模拟信号的带宽用Hz来表示。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.4 带宽数字信号的传输将占用传输介质的所有带宽
17、,由于在传输介质中只存在一个信道,有时又被称为基带传输。在基带通信系统中,通常将数据传输率大于2Mbps的网络称为宽带网络。频带传输则使用模拟信号传输数据,一个标准的模拟语音信号的带宽是4KHz左右。在传统的频带通信网络中,通常将信道带宽大于4KHz的网络称为宽带网络。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.5 数据传输率数据传输率通常用比特每秒比特每秒(比特率bps:bit per second)来度量。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.6 信号编码与信号调制信息编码信息编码:将信息用二进制数表示的方法将信
18、息用二进制数表示的方法例如:例如:ASCII编码、编码、BCD编码等编码等数据信号编码数据信号编码:将数据用物理量表示的方法:将数据用物理量表示的方法例如:字符例如:字符“A”的的ASCII编码为编码为01000001,其数据编码,其数据编码可能为可能为01000001t大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.6 信号编码与信号调制1.数字信号编码数字信号编码用数字信号表示二进制数据的技术称为数字信号编码技术2.模拟信号调制模拟信号调制 3.二进制数据在模拟信道中传输时,就需要将数字信号调制成模拟信号信息信息数据数据信号信号在信道上传输在信道上传输信号信
19、号数据数据信息信息数据编码数据编码调制调制解调解调数据解码数据解码01000001“A”01000001“A”信道信道信息编码信息编码信息解码信息解码大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础调制与解调调制与解调调制与解调调制与解调数字或数字或模拟数据模拟数据ModulatorDemodulator数字或数字或模拟数据模拟数据模拟信号模拟信号模拟信号模拟信号g(t)s(t)g(t)载波模拟信道模拟信道模拟信道模拟信道发送方发送方接收方接收方调制调制解调制解调制7.3.6 信号编码与信号调制大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.
20、3.7 通信服务计算机网络提供数据通信的方式可分为面向无连接的通信面向无连接的通信面向连接的通信面向连接的通信。大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.8 传输介质传输介质可以采用有线介质或无线介质。有线传输介质可以传输模拟信号和数字信号,无线介质通常只支持模拟信号的传输。金属介质导体:双绞线、同轴电缆光导体:光纤无线介质:无线电、红外线、激光、微波等 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.8 传输介质双绞线双绞线STP屏蔽双绞线屏蔽双绞线UTP无屏蔽双绞线无屏蔽双绞线RJ-45水晶头水晶头大学计算机基础大学计算
21、机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.8 传输介质同轴电缆同轴电缆大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.8 传输介质光纤光纤大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.3.8 传输介质无线传输介质无线传输介质地地地地球球球球BS基站覆盖的无线电区域基站覆盖的无线电区域BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础传输介质传输介质传输方式传输方式速率速率/工作频带工作频带传输距离传输距离性能性能价格价格应用应用双绞线双绞线宽带宽带基
22、带基带1Gb/s模拟模拟:10km数字数字:500m较好较好低低模拟模拟/数字数字信号传输信号传输50同轴电缆同轴电缆基带基带10Mb/s3km较好较好较低较低基带数字信基带数字信号号75同轴电缆同轴电缆宽带宽带450MHz100km较好较好较低较低模拟电视、模拟电视、数据及音频数据及音频光纤光纤基带基带40Gb/s20km以上以上很好很好较高较高远距离高速远距离高速数据传输数据传输微波微波宽带宽带46GHz几百几百km好好中等中等远程通信远程通信卫星卫星宽带宽带110GHz18000km很好很好高高远程通信远程通信常用传输常用传输介质介质的比较的比较大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章
23、 计算机网络基础计算机网络基础7.4 网络类型及连接设备网络类型及连接设备7.4.1 局域网7.4.2 广域网7.4.3 网络互连与Internet大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.4.1 局域网局域网常见于大多数的公司、网吧、政府机构以及教育部门。我们甚至可以看到家庭计算环境的局域网,使得家人可以使用不同的计算机,但可以共享打印机、扫描仪或其他一些外部设备。并非所有的局域网都是相同的。不同类型的网络提供不同的服务,采用不同的技术和设备,并且用户需要遵守不同的规则。前面我们谈到,IEEE 802系列标准是IEEE 802 LAN/MAN 标准委员会制定
24、的局域网、城域网技术标准。其中最广泛使用的有以太网、令牌环、无线局域网等 大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.4.1 局域网局域网中的介质访问控制方法局域网中的介质访问控制方法常见的有两种:常见的有两种:载波检测多路访问载波检测多路访问/冲突检测(冲突检测(CSMA/CD)Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect 采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法采用随机访问技术的竞争型介质访问控制方法主要用于以太网主要用于以太网令牌传递(令牌传递(Token Passing)Token RingToken Bu
25、sFDDI采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法采用受控访问技术的分散控制型介质访问控制方法主要用于令牌环网主要用于令牌环网大学计算机基础大学计算机基础 第七章第七章 计算机网络基础计算机网络基础7.4.1 局域网以太网以太网以太网(Ethernet)是目前国内使用的主要的计算机局域网组网技术。IEEE制定的IEEE 802.3标准给出了以太网的技术标准。它规定了包括物理层的连线、电信号和介质访问层协议的内容。采用载波检测多路访问/冲突检测(CSMA/CD)可采用双绞线、同轴电缆、光纤等有线传输介质和无线传输介质主要的连接设备包括以太网卡、集线器、交换机等大学计算机基础大学计算机基础 第
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