大学计算机基础第2章计算机网络

《大学计算机基础第2章计算机网络》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学计算机基础第2章计算机网络（108页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、1/114,第二章 计算机网络,信息时代的发展方向“三网合一”,网络,2/114,本章主要内容 2.1 计算机网络基础知识 2.2 计算机网络协议和体系结构 2.3 计算机网络硬件和设备 2.4 Internet的接入和应用,3/114,计算机网络： 是计算机技术与通信技术相结合的产物。将不同地理位置的计算机系统，通过通信设备和线路相互连接起来，在网络协议和软件的支持下，实现数据通信和资源共享的系统。,资源的共享、信息的交流,什么是计算机网络,3、资源共享,1、数据通信,我的东西 丢失了！,2、提高系统的可靠性,计算机网络的功能,4、分布与协同处理,5/114,2.1 计算机网络基础知识,内容

2、: 计算机网络的发展 计算机网络组成 计算机网络的分类 计算机网络传输介质,6/114,一. 计算机网络的发展,四个阶段： 以主机为中心的联机终端系统 “主机”-“终端”网络 以通信子网为中心的主机互连 “计算机”-“计算机”网络 具有层次化体系结构的国际标准化网络 开放式标准化网络,Internet网络,7/114,主机-终端,计算机网络基础,1. 主机-终端网络,以数据通信为主,8/114,(1) 特征共享主机的软硬件资源,也称为面向终端的计算机网络。 单台主机：执行计算和通信任务 多台终端：执行用户交互 (2) 连接方式本地或远程连接 (3) 缺点 主机负荷重数据处理通信 线路利用率低

3、以主机为中心,集中控制方式，可靠性低,9/114,2. 计算机-计算机网络,通信任务从主机中分离,由CCP完成,图5.2 计算机-计算机网络,10/114,通信子网 由CCP组成的传输网络,为主机提供信息传输服务 资源子网 建立在通信子网基础上的主机集合，提供计算资源,11/114,特点 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 以资源共享为主要目的,12/114,3. 开放式标准化网络,(1) 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 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 ISO提出OSI(Open S

4、ystem Interconnection) 参考模型，计算机网络走向标准化。,International Standardization Organization,13/114,(2) 国际标准OSI参考模型 开放系统互联参考模型：七层框架 (3) 事实上的标准TCP/IP 因特网的骨干协议,四层框架,传输控制协议/网络互联协议 （Transmission Control ProtocolInternet Protocol，TCP/IP）,14/114,因特网时代 (1) 全球性的网络 (2) 标志着网络时代的到来,4. Internet网络,Internet是由Interconnectio

5、n和Network两词组合而成的,翻译成“因特网”,起源于美国，其前身是美国国防部的高级研究规划局（ARPA）组建的阿帕网。最早的ARPANet只有4个节点，目前已遍布全球。,15/114,5. Internet在中国,中国作为第71个国家级网于1994年3月正式加入Internet。 到目前我国的Internet主干网有： 中国公用计算机互联网络（ChinaNET） 中国科学技术网（CTSTNet） 中国教育网（CERNET） 中国金桥信息网（ChinaGBN),16/114,二. 计算机网络的主要分类,通常有3种分类方法： 1. 按地域范围分类 2. 按拓扑结构分类 3. 按通信传播方式分

6、类等,17/114,1. 按地域范围分类,局域网(LAN) : 20KM 城域网(MAN): 100KM 广域网(WAN): 100KM,采用局域网，传输速率较高，误码率较低。组网方便，技术简单。,传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制复杂。,局域网（LAN） （ Local Area Network ）,广域网（WAN ） （Wide Area Network ）,城域网（MAN ） Metropolitan Area Network,计算机网络的分类,互联网,19/114,2.按拓扑结构分类,(1) 星形 一个中心节点 其它节点与其构成点到点连接 (2) 树形 多级层次结构: 1) 一

7、个根结点 2) 多个分支节点 3) 多个叶节点,拓扑是研究点和线组成的几何图形的特性的方法,20/114,(3) 总线 所有节点挂接到一条总线上 总线: 广播式信道 需要有介质访问控制协议以防止冲突 (4) 环形 所有节点连接成一个闭合的环 结点之间为点到点连接,21/114,(5) 网状 1) 全连接: 点到点全连接， 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 2)部分连接: 点到点不规则连接 多用于广域网 由于连接的不完全性，需要有交换节点,22/114,3. 按通信传播方式分类,1）点对点网络(网状） 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多台

8、中间设备进行传播(转发) 2）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。 一发多收 一般来说，局域网使用广播方式；广域网使用点对点方式。,23/114,4. 按通信介质分类, 有线网：采用同轴电缆、双绞线、光纤 等物理介质来传输数据的网络。 无线网：采用卫星、微波、激光等无线形 式传输数据的网络。,5. 按管理性质分类, 公用网 专用网,24/114,6. 按交换方式分, 电路交换网 是面向连接的,经过“建立连接通信释放连接”三个步骤的连网方式。 报文交换网 数据被组织成报文，交给网络去发送，由网络送达目的地。 分组交换网 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

9、信息（如源地址，目的地址等）构成分组（packet），又叫做数据包。,25/114,三.传输介质,传输介质： 是网络上各节点间的物理通道。 1. 有线介质 双绞线、同轴电缆、光纤 2. 无线介质 无线电、微波、卫星,26/114,屏蔽双绞线 (STP) 星 非屏蔽双绞线 (UTP),以箔屏蔽以减少 干扰和串音,双绞线外没有任何附加屏蔽,27/114,同轴电缆 总线,基带 （细、粗） 一条电缆只用于一个信道，特征阻抗50，适合于数字信号传输 宽带 一条电缆同时传输不同频率的多路模拟信号，特征阻抗75 ，用于模拟信号传输。,铜芯,绝缘层,外导体屏蔽层,保护套,光纤,依靠光波承载信息 高传送速率，通

10、信容量大 传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能好，保密性好 轻便,29/114,无线介质,使用电磁波 无需物理连接,30/114,地面微波接力,两个地面站之间传送 距离：50 -100 km,地球,地面站之间的直视线路,微波传送塔,31/114,22,300 公里,地球,地球同步卫星,1.使用转发器接收和转发 2.与地面站相对位置固定 3.使用3个卫星可覆盖全球,32/114,2.2 计算机网络协议和体系结构,内容: 计算机网络协议与体系结构 局域网协议与体系结构 Internet体系结构和协议,33/114,一. 网络协议与体系结构,1、网络的异质性（分而治之） 1)网络应用环境复杂性:

11、如通信媒介、设备、操作系统等 2) 解决两台计算机之间通讯问题: 制定网络协议-网络体系结构,34/114,2、协议分层 1) 分层: 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。 2) 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。 4) 对等实体：不同系统的同名层次中的两个实体。,35/114,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更加可靠。 流量控制，使接收端来得及接收发送端发来的数据。 分段和重装。 复用和分用：高层多个通信使用底层的1个链接，接收端再分开。 建立连接和释放。,36/114,网络协议: (1) 定义 为在网络中进

12、行数据交换而建立的规则、标准或约定，是网络通信的标准语言。 (2) 组成要素 1) 语法: 信息的结构和格式 2) 语义:需要作出的动作及响应 3) 同步: 执行顺序,37/114,Hi,Hi,TCP connection req.,人的协议和网络协议的对比,38/114,OSI/RM 开放系统互连/参考模型,1) ISO制定的参考模型：概念上的模型 2) 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,OSI参考模型,应用层 应用层是用户访问层。例如：访问数据库、电子邮件、文件传输等。应用层的内容完全取决于用户，各用户可以自己决定要完成什么功能和使用什么协议。应用层传送的数据

13、单位是用户数据（user data）。,会话层 负责建立、管理、拆除进程之间的通信连接。这里进程是指如电子邮件、文件传输等一次独立的程序执行过程。,表示层 负责处理不同的数据在表示上的差异及其相互转换，如ASCII码和Unicode码之间的转换，不同格式文件的转换，不兼容终端的数据格式之间的转换以及数据加密、数据压缩等。,传输层 提供可靠的端到端的通信，它从会话层接受数据，进行适当处理之后传送到网络层。传输层传送的数据单位是数据段（segment）。,网络层 主要提供连接和路由选择，为数据包的传送选择一条最佳路径。网络层传送的数据单位是分组（packet），也叫数据包或包。,数据链路层 链路是

14、点到点的物理线路，必须有一些协议控制数据传输。软硬件加到链路上，就构成了数据链路。数据链路层传送的数据单位是帧（frame）。 数据链路层的功能包括帧定界、差错控制、流量控制和链路管理和寻址。 物理层 是最低层，与传输介质相连接。仅负责传送二进制比特流，并不关心各比特-位bit。,44/114,3、 网络体系结构 1)网络体系结构: 同层协议和邻层协议 的集合。 2)同层协议: 各层具有各自不同的协议 3)邻层协议(接口)：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。,OSI 模型层次结构,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,网络体系结构,不同层有

15、各自不同的协议； 对等层之间遵循相同的协议； 相邻层之间有接口；,46/114,IEEE的802委员会制定了局域网的体系结构，即IEEE 802参考模型。 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，只有最低的两层： 数据链路层： 介质访问控制子层 逻辑链路控制子层 物理层,电气与电子工程师协会 （Institute of Electrical and Electronic Engineers）,二. 局域网协议和体系结构,802.3 总线局域网的接入方案， 802.5 环型局域网的接入方案， 802.4 令牌总线局域网的接入方案， 802.11无线局域网的接入方案。,逻辑链

16、路控制子层主要提供建立和释放数据链路层逻辑连接、提供与高层的接口、差错控制等功能。介质接入控制子层规定了各种类型局域网的介质接入控制方案。,48/114,1. 局域网的特点 1) 覆盖范围小：20km 2) 高传输速率:10Mbps1000Mbps 3) 低误码率: 10-8 10-10 4) 为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务,49/114,2. 局域网的组成 网络服务器: 共享资源 客户机 网络适配器 集线器 传输介质,50/114,局域网的关键技术,(1) 拓扑结构 总线型、星型、环型、树型 (2) 传输介质 双绞线,同轴电缆 (3) 介质访问控制协议(MAC)： 局域网大多使用广播型网络， MAC是局域网特有的协议，多个站点共享同一介质，带宽合理分配给各个站点。,51/114,介质访问