第5章计算机网络教程文件

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1、第5章 计算机网络,主要内容,因特网基础,网络基本概念,局域网基础,网络管理与网络安全,网络应用及网络技术展望,什么是计算机网络,资源的共享、信息的交流,计算机网络是指通过通信设备将计算机连接起来，并在计算机之间进行信息传输的网络。,5.1 网络的基本概念,网络技术支持： 计算机技术 和 通讯技术,主机,路由器,路由器,网络的基本功能,(1) 数据通信 (2) 资源共享 (3) 实现分布式信息处理 (4) 提高计算机系统的可靠性和可用性 网络中的计算机可以互为后备，当某个节点的计算机出现故障或被摧毁时，它的任务可由网中其他计算机取而代之。当网中某些计算机负载过重时，网络软件可将新任务分配给较空

2、闲的计算机去完成，从而提高了每一台计算机的可用性能。,5.1 网络的基本概念,计算机网络的分类,按网络使用范围分：公用网和专用网 公用网一般是由国家邮电或电信部门建设的通信网络。如CHINANET是 中国电信经营管理的中国公用计算机互联网。它采用TCP/IP协议构建，通过高速数字专线与国际INTERNET相连。 专用网是指单位自建的、满足本单位业务需求的网络。专用网不向建网单位以外的人提供服务。如军队、铁路、电力等系统均拥有各自系统的专用网。,5.1 网络的基本概念,计算机网络的分类,5.1 网络的基本概念,按网络覆盖的范围和通信的距离分类: 局域网(LAN) 、城域网(MAN)广域网（WAN

3、),计算机网络的分类,5.1 网络的基本概念,按网络覆盖的范围和通信的距离分类: 局域网(LAN) 、城域网(MAN)广域网（WAN),局域网(LAN，Local Area Network)： 是研究有限范围内数据通信和资源共享的计算机网络。局域网一般在10公里以内，以一个单位或一个部门的小范围为限(如一个学校、一个建筑物内)，由这些单位或部门单独组建. 局域网提供高数据传输速率: (10 Mbs1 000 Mbs),计算机网络的分类,5.1 网络的基本概念,按网络覆盖的范围和通信的距离分类: 局域网(LAN) 、城域网(MAN)广域网（WAN),城域网: MAN-Metropolitan A

4、rea Network 是一种大型的的LAN，通常使用与局域网相似的技术，可以覆盖一批临近的公司或一座城市，作用范围在5 50公里。,计算机网络的分类,5.1 网络的基本概念,按网络覆盖的范围和通信的距离分类: 局域网(LAN) 、城域网(MAN)广域网（WAN),广域网: (WAN-Wide Area Network)： 是利用公共通信设施(如电信局的专用通信线路或通信卫星)，将相距数百、甚至数千公里的局域网或计算机连接起来构建而成的网络。作用范围在几十几千公里。如因特网(Internet),计算机网络的拓扑结构,5.1 网络的基本概念,网络拓扑： 网络拓扑结构是信息系统专业人员物理连接计算

5、机网络的基本配置。,网络主要拓扑结构有以下三种： 星型 总线型 环型结构 混合型结构。,1.总线型结构：所有计算机或节点使用同一电缆。,优点：结构简单灵活、可靠性高、设备少等。 缺点：故障诊断困难、隔离困难、实时性不强。,2.星型结构：以一台设备作为中央结点，其他外围结点都单独连接在中央结点上，各外围结点必须通过中央结点才能通信。,优点：如果一台计算机出现问题，网络不会受到影响；网络扩充和重新配置相对比较简单，可以中心管理和监视网络。 缺点：如果交换机（中央连接点）出现问题，整个网络陷入瘫痪；星形网络比总线网络要求的电缆多。,3.环型结构：一条电缆将一个节点连接到另外一个节点，就像环一样连接。

6、当一个接点发送消息时，环中的每台计算机都要处理这一消息。,优点： 所有计算机可以同等访问数据； 在使用高峰期，其性能对每个用户来说都是同样的； 环形网络可以很好地执行繁重的网络通信。 缺点： 网络扩充或重新配置将影响到网络的运行； 在一个环形拓扑结构中，进行隔离是很困难的。,4. 混合网络拓扑结构：更大的网络通常兼有总线、星形和环形拓扑结构，被成为混合拓扑结构。 优点：可以按照要求选择合适的网络拓扑结构实现网络扩展；服务器管理员可以通过一种或多种方法使用户访问网络。 缺点：混合网络比星形、总线形或环形拓扑结构更难以设计、优化和维护。,5.1.3 网络的体系结构与网络协议的基本概念,网络协议IP

7、( Internetwork Protocol) 在计算机网络中，为网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定就称为网络协议，网络协议是计算机网络不可缺少的组成部分。主要包括对传输顺序、信息格式和信息内容等方面的约定或规则。,5.1 网络的基本概念,5.1.3 网络的体系结构与网络协议的基本概念,网络协议IP( Internetwork Protocol),5.1 网络的基本概念,协议是计算机在网络上进行通信所需要共同遵守的语言规范。,网络协议 传输控制协议 应用程序协议,5.1.3 网络的体系结构与网络协议的基本概念,网络的层次式结构: 为简化网络设计的复杂程度，专家们采取“分而治之”的办法

8、，把网络中两台计算机的通信分解为几个层次的相互通信。现代计算机网络都采用层次式结构，网络协议分成若干层，每层完成确定的功能，下层为上层提供服务，上层利用下层的服务，两个系统对应层之间按对等协议进行通信。,5.1 网络的基本概念,5.1.3 网络的体系结构与网络协议的基本概念,网络的体系结构: 网络的各层及其协议的集合。,5.1 网络的基本概念,计算机网络体系结构采用分层模型的优点如下 : 独立性强 适应性强 易于维护 促进标准化,网络通信实例,中国某公司经理要向驻美国某韩国公司发一份业务联系报告，两个经理都只懂本国语言，两方的秘书都会英文，那么这个过程分6步。,经理,口述电报 内容,秘书,译成

9、英文,报务员,译成通用 电报码,电报码 译成文字,译成韩文,得知电报 内容,第一步：中方经理口述报文内容。 第二步：秘书翻译为英文。 第三步：电信局用国际通用电文码发报至美国 第四步：美国电信局将报文码译成英文内容。 第五步：秘书将英文内容译为韩文。 第六步：美方韩国经理得知电报内容。,最高层应用层,最低层物理层,上述过程相当于在计算机网络中，两个经理处于最高层，两个秘书处于次高层，两家电信局是最低层。在发送一方，经理的服务要求被逐层传递下去；而在接收一方，则从下向上逐层提供服务。各层进行通信，必须遵守共同的约定，这些约定就称为协议。不同的层遵守不同的协议，如将中文译为英语必须符合英语语法，反

10、之也一样，而且两家电信局必须采用同一套电报码等。,网络通信实例,5.1.3 网络的体系结构与网络协议的基本概念,开放系统互连参考模型( OSI/RM),5.1 网络的基本概念,Open System Interconnection/ Reference Model,开放系统互连参考模型( OSI/RM),国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作分割成七个不同的任务，这些任务按层管理。,开放系统互连参考模型( OSI/RM),是最高层，用户与网络的接口，解决网络的应用问题,解决与网络的信号传输问题（保证数据无差错传输到目的）,是最低层，传

11、输数据的物理线路（双绞线、光纤等）解决实际的信号传输。数据是比特流（由0或1组成）。,开放系统互连参考模型( OSI/RM),5.2 局域网基础,局域网概述 局域网是在一个集中区域内各种通信设备互联在一起的通信网络. 其协议主要是物理层、数据链路层和网络层低3层的通信协议。,局 域 网,网络 硬件,服务器: 工作站: 传输介质:同轴电缆、双绞线与光纤 、微波通信、 红外通信. 网络连接部件: 集线器、路由器等。,网络 软件,包括网络操作系统 控制信息传输的网络协议及相应的协议软件 网络应用软件,5.2 局域网基础,传输介质： 传输介质也称为传输媒体或传输媒介。数据传输是依靠传输介质按着一定传输

12、顺序传递的，计算机网络中采用的传输介质可分为有线传输介质和无线传输介质。,5.2 局域网基础,有线传输介质:包括同轴电缆、双绞线与光纤等。根据传输介质分，相应的网络就分别称为同轴电缆网、双绞线网、光纤网。,无线传输介质：无线电通信、卫星通信、微波通信以及红外通信等，其相应的网络就分别称为无线网、卫星网等。,对等局域网: 无主从之分，任一台计算机都是即可作为 服务器，又可以作为工作站。 客户机/服务器局域网: 无盘工作站网络:,按通信方式分类,5.2 局域网基础,无盘的好处：节约大量资金,易管理, 高速。,5.2.4 网络互联技术,所谓网络互联是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更

13、大规模的互联网络系统，实现互联网络资源的共享。 互联的网络和设备可以是同种类型的网络、异构网络，以及运行不同网络协议的设备和系统。,5.2.4 网络互联技术,网络互联设备 1）集线器（Hub）：集线器用来将多个客户机接入网络。,2）交换机(Switch)：是集线器的换代产品，其作用与集线器相同，也是将作为传输介质的线缆汇聚在一起，以实现计算机之间的连接。所不同的是，交换机能够为计算机提供更高的传输速率。,集线器,星型拓扑结构,5.2.4 网络互联技术,网络互联设备,3) 路由器：用于拓扑结构复杂的网络互联。 例：用于广域网之间或广域网与局域网之间的互联，工作在网络层，用于对数据包进行转发，并负

14、担着数据包寻址的功能 ，为数据传送选择最佳的路径。,发送主机,目的主机,路由器是连接网络的设备。,它具有判断网络地址和 选择路由路径的能力。,5.2.4 网络互联技术,主机,路由器,路由器,连接不同类型网络以扩大网络的覆盖范围,5.2.4 网络互联技术,网络互联设备,4) 调制/解调器（Modem） 把由发送端的数据终端设备发出的不连续的脉冲数字信号转化为连续的模拟信号（连续变化的电磁波），这个模拟信号就可以在电话线上传输，这个过程叫调制。反之把模拟信号恢复成数字信号的过程就叫解调，家用计算机大多数利用调制解调器和电话线连接到Internet。,调制解调器的技术指标： 传输速率：二进制位/每秒

15、（bps),9600bps、14400bps、 28800bps、33.6kbps、56kbps、112kbps,模拟,数字,调制,调制解调器,解调,5.3 因特网基础,Internet又称国际互联网，它是在全球范围内将各地的局域网和广域网通过网络互联设备连接起来而形成的计算机网络，因此，它又被称为计算机网络的网络，中文译名为因特网。 Internet 使用TCP/lP协议，IP协议(Internet Protocol)，也称互联网协议； TCP协议(Transmission Control Protocol)也称传输控制协议。,5.3 因特网基础,Internet是当前世界上最大的国际性互联

16、网络它使用 TCP/IP协议，其前身是美国的ARPAnet。 1983：100多台，通过卫星与欧洲其它国家的计算机 网络互相连通。 1997：覆盖193个国家和地区连接1600 余万台计算 机。 2000：100万个网络，一亿台计算机，用户达10亿。 发展速度每年翻一番,中国互联网络的发展1994年 第四个国家,中国公用计算机互联网 教育科研网 科技网 中国金桥网,中国互联网络的发展,中国教育与科研计算机网 CERNET 教育部1995年11月教育,中国科技网 CSTNet 科学院1994年4月科技,中国公用计算机互联网 CHINANet 邮电部1995年5月商业,中国金桥信息网 CHINAGBN 电子部1995年11月商业,5.3.2 因特网协议TCP/IP协议,1.