互联网技术课第1讲

《互联网技术课第1讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《互联网技术课第1讲（47页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、国家“十一五”规划教材 网络基础与Internet应用 课 件 武汉大学姚永翘教授 本课程学习目标 从应用的角度，在首先了解计算机网络的 各方面基础知识和Internet的发展、理论基础 以及掌握组建多类局域网、连接入Internet 的各种方法的情况下，而后逐步讲解国际互联 网Internet的多种实用技术。使学习者掌握多 种网络应用操作方法，具备全面的上网能力， 为适应在即将到来的真正的电子网络时代中进 行高效率学习、工作和生活打下良好的基础。 第1章 计算机网络基础知识 本 章内 容 简 介 n计算机网络概述 n计算机网络的产生与发展 n计算机网络的功能构成 n计算机网络的拓扑结构 n计

2、算机网络中的传输介质 n计算机网络的协议 n计算机网络的分类 n局域网的访问控制方式和常用技 术 计算机网络概述 计算机网络是计算机技术与现代通信技术相结合 的产物。随着计算机技术的高速发展，计算机应用日 益普及，计算机技术尤其是网络技术正在对人类经济 生活、社会生活等各方面产生巨大的影响。信息浏览 与搜索、电子商务、远程教育等与人们的联系越来越 紧密，有理由相信，在不远的将来，人们将过上真正 意义上的数字化生活，掌握计算机及网络的基础知识 ，已经成为人们通向成功所必备的基本素质。 计算机网络的定义与功能 n 所谓计算机网络就是利用通信线路和通信 设备将不同地理位置的、具有独立功能的多个 计算

3、机系统或共享设备互联起来，并配以功能 完善的网络软件（即网络操作系统、网络通信 协议及信息交换方式等），使之实现资源共享 、互相通信和分布式处理的整个系统。 n 计算机网络的功能主要表现在以下三个方 面：硬件资源共享、软件资源共享和数据资源 共享、用户之间的信息交换。 计算机网络的产生与发展 追溯计算机网络的发展历史，它的演变可概括地分成四个阶段： 1从20世纪50年代中期开始，以单个计算机为中心的远程联机系统 ，构成面向终端的计算机网络，称为第一代计算机网络。 网络雏 形 2从20世纪60年代中期开始进行主机互联，多个独立的主计算机通 过线路互联构成计算机网络，无网络操作系统，只是通信网。6

4、0年 代后期，ARPANET网出现，称为第二代计算机网络。网络初级阶 段 320世纪70年代至80年代中期，以太网产生，ISO制定了网络互连 标准OSI，世界上具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议 的计算机网络迅猛发展，这阶段的计算机网络称为第三代计算机网 络。 4从20世纪90年代中期开始，计算机网络向综合化高速化发展，同 时出现了多媒体智能化网络，发展到现在，已经是第四代了。局域 网技术发展成熟。第四代计算机网络就是以千兆位传输速率为主的 多媒体智能化网络。 计算机网络的功能构成 计算机网络可分为两种子网：资源子网和通信子网。 1. 资源子网 资源子网提供访问的能力，资源子网由主计算

5、机、终 端控制器、终端和计算机所能提供共享的软件资源和数 据源（如数据库和应用程序）构成。主计算机通过一条 高速多路复用线或一条通信链路连接到通信子网的结点 上。 2. 通信子网 通信子网是由用作信息交换的结点计算机NC和通信 线路组成的独立的数据通信系统，它承担全网的数据传 输、转接、加工和变换等通信处理工作。 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 n网络中各台计算机节点连接的形式和方 法称为网络的拓扑结构。 n计算机网络的拓扑结构主要有以下几种 ： 星型拓扑 环型拓扑 总线型拓扑 树型拓扑（总线型拓扑的变种） 混合型拓扑 网型拓扑 蜂窝状拓扑 星 型 拓 扑 星型拓扑的各节点间相互独立

6、，每个节点 均以一条单独的线路与中央结点相连， 其连接图象闪光的星。星型拓扑结构的 中心结点是由集线器或者是交换机来承 担的。 星型拓扑结构有以下优点： n某工作站出现故障或单独与中心结点的 线路损坏时，不会对整个网络造成大的 影响，而仅会影响该工作站。 n网络的扩展容易。 n结构简单，控制和诊断方便。 n访问协议简单。 星型拓扑结构的缺点： n过分依赖中心结点。 n线路太多，成本高。 环 型 拓 扑 n环型拓扑结构是由网络中若干中继器使用电缆通 过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环。每 个站对环的使用权平等，都以同样的速度串行地 沿着一个方向在各节点间传输数据。 n环型拓扑结构有以下优点：

7、 n抗故障性能好。 n单方向单通路的信息流使路由选择控制简单。 n电缆长度短，和总线拓扑结构相似。 n环型拓扑是单方向传输，适用于光纤，传输速度 高。 n环型网络的缺点： n环路上的一个站点出现故障，则该站点的中继器 不能进行转发，相当于环在故障结点处断掉，造 成整个网络瘫痪。 n诊断故障困难。造成整个网络瘫痪的是哪个结点 故障，诊断非常困难，需要对每个结点进行检测 。 n总线型拓扑结构采用单根传输线作为传输 介质，所有的站点（包括工作站、共享设 备和文件服务器）均通过相应的硬件接口 直接连接到这根传输介质或称总线上，各 工作站地位平等，无中心结点控制。总线 型拓扑结构的总线大都采用同轴电缆。

8、 n总线型拓扑结构的优点： n结构简单，连接方便，易实现、易维护。 n易于扩充，增加新的站点容易，仅需在总 线的相应接入点将工作站接入即可。 n使用电缆较少，价格便宜，且安装容易。 n总线型拓扑结构的缺点： n故障诊断困难。由于不是集中控制，故障 检测需在网络上各个站点进行。 n故障隔离困难。哪个站点出故障，只需简 单地把连接拆除即可。但如果传输介质有 故障，则整个这段总线要切断和变换。 总 线 型 拓 扑 树 型 拓 扑 树型拓扑是总线型拓扑的扩展，是在 总线型网络上加上分支形成的。形状 象一棵倒置的树，顶端有一个带有分 支的根，每个分支还可延伸出子分支 。树型拓扑是一种分层结构，适用于 分

9、级管理控制系统。 树型拓扑结构的优点： n组网灵活，易于扩展。可以延伸出很 多分支和子分支。线路总长度比星型 拓扑结构短，故它的成本较低。 n故障隔离容易。某一分支的节点或线 路发生故障，很容易将这分支和整个 系统隔离开来 n树型拓扑的缺点： n对根的依赖性太大，如果根发生故障 ，则全网不能正常工作，与星型结构 相似，结构较星型复杂。 A B C D F G H E I 混 合 型 拓 扑 将以上两种单一拓扑结构类型混合起来 ，综合两种拓扑结构的优点可以构成一 种混合型拓扑结构。常见的有星型/总 线拓扑和星型环拓扑。 星型/总线拓扑用一条或多条总线把多组设 备连接起来，而相连的每组设备本身又

10、呈星型分布。对于星型/总线拓扑，用 户很容易配置网络设备。 星型环拓扑从电路上看完全和一般的环型 结构相同，只是物理走线安排成星型连 接，星型环拓扑的故障诊断方便而且隔 离容易；网络扩展简便；电缆安装方便 。 B D A C 123 4 5 876 网 型 拓 扑 网型拓扑近年 来在广域网中 得到了广泛应 用，如右图所 示。 BEF ACG DH 蜂 窝 状 拓 扑 n蜂窝状拓扑结构是作为一种无线网络的拓扑结构，结合无线点到 点和点到多点的策略，将一个地理区域划分成多个单元，每个单 元代表整个网络的一部分，在这个区域内有特定的连接设备，单 元内的设备与中央节点设备或集线器进行通信。集线器在互联

11、时 ，数据能跨越整个网络，提供一个完整的网络结构。目前，随着 无线网络的迅速发展，蜂窝状拓扑结构得到了普遍应用。 n蜂窝状拓扑结构的优点：这种拓扑结构并不依赖于互连电缆，而 是依赖于无线传输介质，这就避免了传统的布线限制，对移动设 备的使用提供了便利条件，同时使得一些不便布线的特殊场所的 数据传输成为可能。另外蜂窝状拓扑结构的网络安装相对容易， 有节点移动时不用重新布线，故障的排除和隔离相对简单，易于 维护。 n蜂窝状拓扑结构的缺点：容易受外界环境的干扰。 网络拓扑结构的选择 n上面分析了几种常用拓扑结构和它们各自的优缺点，由此可见 ，不管是组建局域网或广域网，其拓扑结构的选择，需要考虑 很多

12、因素。网络要易于安装，一旦安装好了，还要满足易于扩 展的要求，既要方便扩展，又要保护现有的系统，还要便于以 后维护。 n网络的可靠性更是考虑的重要因素，要易于故障诊断，易于隔 离故障，以使网络的主要部分仍能正常运行。 n网络拓扑结构的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控制 方法的确定，这些因素又会影响到各个站点在网上的运行速度 和网络软硬件接口的复杂性。 n所以，对网络拓扑结构的掌握和选择是组建网络中的第一要素 。 网络中的传输媒体(介质) 传输媒体或说传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路 。 计算机网络中采用的传输媒体可分为有线和无线两大类或说导向的和 非导向的两大类。 导向媒

13、体在一个设备到另一个设备之间提供了一个导线管，如双绞线 、同轴电缆（有粗的和细的两种）和光纤。信号沿着这些媒体中的任何 一种传播，并一直处在该媒体的物理范围之内。双绞线、同轴电缆和光 纤是常用的三种有线传输媒体。双绞线和同轴电缆使用金属（铜）导线 ，以电流的形式接受和运输信号。光纤是玻璃或塑料的线缆，以光的形 式接受和运输信号。 非导向媒体不使用物理导体来运输电磁波而使用无线电通信。卫星通 信、无线通信、红外线通信以及微波通信的信息载体都属于非导向的无 线传输媒体。 双绞线 组建局域网所用的双绞线由4对线（即8根线）组成，其中每根 线的材质有铜线和铜包的钢线两类。 一般来说，双绞线电缆中的8根

14、线是成对使用的，而且每一对 都相互绞合在一起，绞合的目的是为了减少对相邻线的电磁干扰。 双绞线分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP）。 目前，在局域网中常用到的双绞线是非屏蔽双绞线（UTP），它又 分：3类、4类、5类、超5类、6类和7类。 双绞线的这8根线的引脚定义如下： 线线路 线线号 12345678 线线路 色标标 白 橙 橙白 绿绿 蓝蓝白 蓝蓝 绿绿白 褐 褐 引脚 定义义 Tx+Tx-Rx + Rx- 在局域网，双绞线主要是用来连接计算机网卡到集线器或通过集 线器之间级联口的级联，有时也可直接用于两个网卡之间的连接或 不通过集线器级联口之间的级联，但它们的接线方式各有不

15、同。 常规双绞线接法 错线双绞线接法 同轴电缆 同轴电缆的中央是铜质的芯线（单股的实心线或多股绞合线 ），铜质的芯线外包着一层绝缘层，绝缘层外是一层网状编织的 金属丝作外导体屏蔽层（可以是单股的），屏蔽层把电线很好地 包起来，再往外就是外包皮的保护塑料外层了 。 常用于局域网的同轴电缆有二种：一种是专门用在以太 网环境中阻抗为50的电缆，只用于数字信号发送，称为基带 同轴电缆；另一种是用于频分多路复用FDM的模拟信号发送 ，阻抗为75的电缆，称为宽带同轴电缆。 光 纤 光纤是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根光缆中包 含有多条光纤。 光纤利用有光脉冲信号表示1，没有光脉冲来表示0。光纤通信 系统是由光端机、光纤（光缆）和光纤中继器组成。光端机又分成 光发送机和光接收机。而光中继器用来延伸光纤或光缆的长度，防 止光信号衰减。光发送机将电信号调制成光信号，利用光发送机内 的光源将调制好的光波导入光纤，经光纤传送到光接收机。光接收 机将光信号变换为电信号，经放大、均衡判决等处理后送给接收方 。 中心是光传播的玻璃芯。光纤分为单模光纤和多模光纤两类（ 所谓“模”是指以一定的角度进入光纤的一束光）。 通信容量非常大； 抗电磁干扰性能好； 保密性好，无串音干扰； 信号衰减小，传输距离长； 抗化学腐蚀能力强。 正是由于光纤的数据传输率高（目前已达到1Gb/s），传 输距离远（无中继