大学计算机基础第2章计算机网络课件.ppt
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1、第二章第二章 计算机网络计算机网络u信息时代的发展方向“三三网网合合一一”网络网络1u本章主要内容本章主要内容 2.1 2.1 计算机网络基础知识计算机网络基础知识2.2 2.2 计算机网络协议和体系结构计算机网络协议和体系结构2.3 2.3 计算机网络硬件和设备计算机网络硬件和设备2.4 Internet2.4 Internet的接入和应用的接入和应用2计算机网络:计算机网络:计算机网络:计算机网络:是计算机技术与通信技术相是计算机技术与通信技术相结合的产物。将不同地理位结合的产物。将不同地理位置的计算机系统,通过通信置的计算机系统,通过通信设备和线路相互连接起来,设备和线路相互连接起来,在
2、网络协议和软件的支持下,在网络协议和软件的支持下,实现数据通信和资源共享的实现数据通信和资源共享的系统。系统。资源的共享、信息的交流资源的共享、信息的交流什么是计算机网络什么是计算机网络hubhubhubhubhubhubswitchswitchserverserverstationstationstationsstationsstationsstations33、资源共享、资源共享1、数据通信、数据通信我的东西我的东西丢失了!丢失了!2、提高系统的可靠性、提高系统的可靠性计算机网络的功能计算机网络的功能给你发一份给你发一份mail没关系没关系!4、分布与协同处理、分布与协同处理42.1 计算
3、机网络基础知识计算机网络基础知识u内容内容:计算机网络的发展计算机网络的发展计算机网络组成计算机网络组成计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络传输介质计算机网络传输介质5一一.计算机网络的发展计算机网络的发展u四个阶段:四个阶段:以主机为中心的联机终端系统以主机为中心的联机终端系统“主机主机”-“终端终端”网络网络以通信子网为中心的主机互连以通信子网为中心的主机互连“计算机计算机”-“计算机计算机”网络网络具有层次化体系结构的国际标准化网络具有层次化体系结构的国际标准化网络 开放式开放式标准化网络标准化网络 Internet网络网络 6主机主机-终端终端终端终端中央主机中央主机终端终端前置
4、处前置处理机理机终端终端中央主机中央主机集中器集中器终端终端计算机网络基础计算机网络基础1.主机主机-终端网络终端网络以以数数据据通通信信为为主主7u(1)特征特征共享主机的软硬件资源共享主机的软硬件资源,也称也称为面向终端的计算机网络。为面向终端的计算机网络。单台主机:执行计算和通信任务单台主机:执行计算和通信任务多台终端:执行用户交互多台终端:执行用户交互u(2)连接方式连接方式本地或远程连接本地或远程连接u(3)缺点缺点主机负荷重主机负荷重数据处理通信数据处理通信线路利用率低线路利用率低以主机为中心以主机为中心,集中控制方式,可靠性低集中控制方式,可靠性低82.计算机计算机-计算机网络计
5、算机网络u通信任务从主机中分离通信任务从主机中分离,由由CCP完成完成通信控制处理机中央主机中央主机中央主机通信控制处理机通信控制处理机图5.2 计算机-计算机网络9u通信子网通信子网 由由CCP组成的传输组成的传输网络网络,为主机提供信为主机提供信息传输服务息传输服务u资源子网资源子网 建立在通信子网基建立在通信子网基础上的主机集合,础上的主机集合,提供计算资源提供计算资源HHH资源子网资源子网HHCCC通信子网通信子网10u 特点特点形成了多主机为中心的网络形成了多主机为中心的网络每台主机都是一个完整的独立设备网每台主机都是一个完整的独立设备网以资源共享为主要目的以资源共享为主要目的11
6、3.开放式开放式标准化网络标准化网络u(1)各厂商的不同标准各厂商的不同标准 IBM-SNA,DEC-DNA 缺点:适用范围、互操作性和兼容性缺点:适用范围、互操作性和兼容性如何解决具有不同体系结构的网络的互连?如何解决具有不同体系结构的网络的互连?解决方法:体系结构的标准化解决方法:体系结构的标准化 ISO提出提出OSI(Open System Interconnection)参考模型,计算机网络走向标准化。参考模型,计算机网络走向标准化。International Standardization Organization12u(2)国际标准国际标准OSI参考模型参考模型开放系统互联参考模型
7、:七层框架开放系统互联参考模型:七层框架u(3)事实上的标准事实上的标准TCP/IP因特网的骨干协议因特网的骨干协议,四层框架四层框架传输控制协议/网络互联协议(Transmission Control ProtocolInternet Protocol,TCP/IP)13u因特网时代因特网时代(1)全球性的网络全球性的网络(2)标志着网络时代的到来标志着网络时代的到来4.Internet网络网络 InternetInternet是由是由InterconnectionInterconnection和和NetworkNetwork两词两词组合而成的组合而成的,翻译成翻译成“因特网因特网”,起源于
8、美国,起源于美国,其前身是美国国防部的高级研究规划局其前身是美国国防部的高级研究规划局(ARPAARPA)组建的阿帕网组建的阿帕网。最早的最早的ARPANetARPANet只有只有4 4个节点,目前已遍布全球。个节点,目前已遍布全球。145.Internet在中国在中国 中中国国作作为为第第7171个个国国家家级级网网于于19941994年年3 3月月正正式式加加入入InternetInternet。到目前我国的到目前我国的InternetInternet主干网有:主干网有:中国公用计算机互联网络(中国公用计算机互联网络(ChinaNET)中国科学技术网(中国科学技术网(CTSTNet)中国教
9、育网(中国教育网(CERNET)中国金桥信息网(中国金桥信息网(ChinaGBN)15二二.计算机网络的主要分类计算机网络的主要分类u通常有通常有3种分类方法:种分类方法:1.按地域范围分类按地域范围分类 2.按拓扑结构分类按拓扑结构分类 3.按通信传播方式分类等按通信传播方式分类等161.按地域范围分类按地域范围分类u局域网局域网(LAN):20KMu城域网城域网(MAN):100KMu广域网广域网(WAN):100KM17采用局域网,传输采用局域网,传输速率较高,误码率速率较高,误码率较低。组网方便,较低。组网方便,技术简单。技术简单。传输距离远,传输传输距离远,传输速率较低,误码率速率较
10、低,误码率较高。机制复杂。较高。机制复杂。局域网(局域网(LANLAN)(L Local A Area N Network)广域网广域网(WAN WAN)(WWide A Area N Network)城域网城域网(MANMAN)MMetropolitanA AreaN Network计算机网络的分类计算机网络的分类互联网互联网182.按拓扑结构分类按拓扑结构分类u(1)星形星形一个中心节点一个中心节点其它节点与其构成点到点连接其它节点与其构成点到点连接u(2)树形树形多级层次结构多级层次结构:1)一个根结点一个根结点2)多个分支节点多个分支节点3)多个叶节点多个叶节点拓扑拓扑是研究点和线组成
11、的几何图形的特性的方法19u(3)总线总线所有节点挂接到一条总线上所有节点挂接到一条总线上总线总线:广播式信道广播式信道需要有介质访问控制协议以防止冲突需要有介质访问控制协议以防止冲突u(4)环形环形所有节点连接成一个闭合的环所有节点连接成一个闭合的环结点之间为点到点连接结点之间为点到点连接20u(5)网状网状u1)全连接全连接:点到点全连接,点到点全连接,随节点数的增长成本急剧增长随节点数的增长成本急剧增长适用于节点数很少的广域网适用于节点数很少的广域网u2)部分连接部分连接:点到点不规则连接点到点不规则连接多用于广域网多用于广域网由于连接的不完全性,需要有交换节点由于连接的不完全性,需要有
12、交换节点213.按通信传播方式分类按通信传播方式分类u1)点对点网络)点对点网络(网状)网状)由一对对机器间的多条链路构成由一对对机器间的多条链路构成报文分组在信源和信宿之间可能需通过一台或报文分组在信源和信宿之间可能需通过一台或多台中间设备进行传播多台中间设备进行传播(转发转发)u2)广播式网络(总线)广播式网络(总线)仅有一条通道,由网络上所有的计算机共享。仅有一条通道,由网络上所有的计算机共享。一发多收一发多收u一般来说,局域网使用广播方式;广域网使一般来说,局域网使用广播方式;广域网使用点对点方式。用点对点方式。224.按通信介质分类按通信介质分类 有线网:采用同轴电缆、双绞线、光纤有
13、线网:采用同轴电缆、双绞线、光纤 等物理介质来传输数据的网络。等物理介质来传输数据的网络。无线网:采用卫星、微波、激光等无线形无线网:采用卫星、微波、激光等无线形 式传输数据的网络。式传输数据的网络。5.按管理性质分类按管理性质分类 公用网公用网 专用网专用网236.按交换方式分按交换方式分u 电路交换网电路交换网是面向连接的是面向连接的,经过经过“建立连接通信释放连接”三个步骤的连网方式。三个步骤的连网方式。u 报文交换网报文交换网数据被组织成报文,交给网络去发送,由网络数据被组织成报文,交给网络去发送,由网络送达目的地。送达目的地。u 分组交换网分组交换网将较长的报文划分成更小的等长的数据
14、段,加将较长的报文划分成更小的等长的数据段,加上必要的控制信息(如源地址,目的地址等)上必要的控制信息(如源地址,目的地址等)构成构成分组(packet),又叫做),又叫做数据包。24 三三.传输介质传输介质传输介质:传输介质:是网络上各节点间的物理通道。是网络上各节点间的物理通道。u1.有线介质有线介质双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤u2.无线介质无线介质无线电、微波、卫星无线电、微波、卫星25屏蔽双绞线屏蔽双绞线(STP)星星 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线(UTP)以箔屏蔽以减少以箔屏蔽以减少 干扰和串音干扰和串音双绞线外没有任何双绞线外没有任何附加屏蔽附加屏蔽26同轴电缆同轴电缆
15、 总线总线n基带基带(细、粗)(细、粗)一条电缆只用于一个信道,特征一条电缆只用于一个信道,特征阻抗阻抗50,适合于,适合于数字信号数字信号传输传输n宽带宽带 一条电缆同时传输不同频率的多一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号,特征阻抗路模拟信号,特征阻抗75 ,用于,用于模拟信号模拟信号传输。传输。铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套27光纤光纤u依靠光波承载信息依靠光波承载信息u高传送速率,通信容量大高传送速率,通信容量大u传输损耗小,适合长距离传输传输损耗小,适合长距离传输u抗干扰性能好,保密性好抗干扰性能好,保密性好u轻便轻便28无线介质无线介质u使用电磁波使用电磁
16、波u无需物理连接无需物理连接29地面微波接力地面微波接力两个地面站之间传送两个地面站之间传送距离:距离:50-100 km50-100 km地球地球地球地球地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路地面站之间的直视线路 微波传送塔微波传送塔微波传送塔微波传送塔3022,30022,300公里公里公里公里地球地球地球地球地球同步卫星地球同步卫星1.1.使用转发器接收和转发使用转发器接收和转发2.2.与地面站相对位置固定与地面站相对位置固定3.3.使用使用3 3个卫星可覆盖全球个卫星可覆盖全球312.2 计算机网络协议和体系结构计算机网络协议和体系结构u内容内容:计算机网络协议与
17、体系结构计算机网络协议与体系结构局域网协议与体系结构局域网协议与体系结构Internet体系结构和协议体系结构和协议32一一.网络协议与体系结构网络协议与体系结构u1、网络的异质性、网络的异质性(分而治之)(分而治之)1)网络应用环境复杂性网络应用环境复杂性:如通信媒介、设备如通信媒介、设备、操作系统等操作系统等2)解决两台计算机之间通讯问题解决两台计算机之间通讯问题:制定网络协议制定网络协议-网络体系结构网络体系结构33 u2、协议分层、协议分层1)分层分层:把网络互联问题划分为若干个较把网络互联问题划分为若干个较小的问题,在不同层上予以解决。小的问题,在不同层上予以解决。2)对等层:两个不
18、同系统的同名层次。对等层:两个不同系统的同名层次。3)实体:正在发送或接收的信息。实体:正在发送或接收的信息。4)对等实体:不同系统的同名层次中的对等实体:不同系统的同名层次中的两个实体。两个实体。34u网络各层要解决的问题:网络各层要解决的问题:差错控制:使网络对等端的相应层次通信差错控制:使网络对等端的相应层次通信更加可靠。更加可靠。流量控制,使接收端来得及接收发送端发流量控制,使接收端来得及接收发送端发来的数据。来的数据。分段和重装。分段和重装。复用和分用:高层多个通信使用底层的复用和分用:高层多个通信使用底层的1个个链接,接收端再分开。链接,接收端再分开。建立连接和释放。建立连接和释放
19、。35 网络协议网络协议:u(1)定义定义 为在网络中进行数据交换而建立的规则、为在网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定,是网络通信的标准或约定,是网络通信的标准语言标准语言。u(2)组成要素组成要素1)语法语法:信息的结构和格式信息的结构和格式2)语义语义:需要作出的动作及响应需要作出的动作及响应3)同步同步:执行顺序执行顺序36 OSI/RM开放系统互连开放系统互连/参考模型参考模型1)ISO制定的参考模型:制定的参考模型:概念上的模型概念上的模型2)规定的七层框架,复杂而不实用规定的七层框架,复杂而不实用3)只说明做什么,未规定怎样做只说明做什么,未规定怎样做38OSI参考模型 3
20、9u3、网络体系结构网络体系结构1)网络体系结构网络体系结构:同层协议和邻层协议同层协议和邻层协议 的集合。的集合。2)同层协议同层协议:各层具有各自不同的协议各层具有各自不同的协议3)邻层协议邻层协议(接口接口):相邻两层之间交互:相邻两层之间交互的界面,定义相邻两层之间的操作及下的界面,定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。层对上层的服务。44uIEEE的的802委员会制定了局域网的体委员会制定了局域网的体系结构,即系结构,即IEEE 802参考模型。参考模型。u局域网只是计算机通信网,不存在路局域网只是计算机通信网,不存在路由选择问题,因此不需要网络层,只由选择问题,因此不需要网络层
21、,只有最低的两层:有最低的两层:数据链路层:数据链路层:介质访问控制子层介质访问控制子层 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层物理层物理层电气与电子工程师协会(Institute of Electrical and Electronic Engineers)二二.局域网协议和体系结构局域网协议和体系结构802.3 总线总线局域网的接入方案,局域网的接入方案,802.5 环型环型局域网的接入方案,局域网的接入方案,802.4 令牌总线令牌总线局域网的接入方案,局域网的接入方案,802.11无线无线局域网的接入方案。局域网的接入方案。46u1.局域网的特点局域网的特点1)覆盖范围小:覆盖范围小:20k
22、m2)高传输速率高传输速率:10Mbps1000Mbps3)低误码率低误码率:10-8 10-10 4)为一个单位所拥有,自行建设,不对为一个单位所拥有,自行建设,不对外提供服务外提供服务48u2.局域网的组成局域网的组成 网络服务器网络服务器:共享资源共享资源 客户机客户机 网络适配器网络适配器 集线器集线器传输介质传输介质49 局域网的关键技术局域网的关键技术(1)拓扑结构拓扑结构 总线型、总线型、星型星型、环型、树型、环型、树型(2)传输介质传输介质双绞线双绞线,同轴电缆同轴电缆(3)介质访问控制协议介质访问控制协议(MAC):局域网大多使用广播型网络,局域网大多使用广播型网络,MAC是
23、局域网是局域网特有的协议,多个站点共享同一介质,带宽合特有的协议,多个站点共享同一介质,带宽合理分配给各个站点。理分配给各个站点。50介质访问控制协议介质访问控制协议(MAC)有两类:有两类:u1)随机访问:随机访问:解决广播信道站点对信道争用的协议。解决广播信道站点对信道争用的协议。u2)令牌传递令牌传递 令牌传递令牌传递(Token Passing):Token Ring、Token Bus、FDDI51 载波监听多路访问载波监听多路访问/冲突检测协议冲突检测协议CSMA/CDu可能产生冲突的协议,工作原理:可能产生冲突的协议,工作原理:(1)发送前先监听信道是否空闲)发送前先监听信道是否
24、空闲(2)若空闲则立即发送数据)若空闲则立即发送数据(3)发送时,边发边继续监听。)发送时,边发边继续监听。(4)若监听到冲突,则立即停止发送。)若监听到冲突,则立即停止发送。等待一段随机时间(称为退避)以后,等待一段随机时间(称为退避)以后,再重新尝试。再重新尝试。52 令牌传递令牌传递u无冲突协议无冲突协议:(1)环中有一个令牌环中有一个令牌(2)得到令牌的站可得到令牌的站可 以发送数据以发送数据(3)令牌在环中传递令牌在环中传递ABDC单向环单向环54三三.Internet接入及应用接入及应用 u1)Internet采用采用TCP/IP协议协议u2)定义了四层协议定义了四层协议应用层应用
25、层Application传输层传输层transport数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network4 43 32 21 1物理层物理层Physical网络接口层网络接口层55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参考模型参考模型应用层应用层传输层传输层网络接口层网络接口层(数数据链路据链路+物理层物理层)网络层网络层TCP/IP概念层次概念层次Ethernet,802.3,802.5,FDDI等等等等TCP/IP支持支持所有标准的数所有标准的数据链路层和物据链路层和物理理层
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