2017年江苏省专转本计算机第五章_网络与因特网课件

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1、第五章 网络与因特网,5.1 计算机网络基础 5.1.1组成与分类 1. 计算机网络定义 利用通信设备、通信线路和网络软件，把地理上分散且各自具有独立工作能力的计算机（及其他智能设备）以相互共享资源（硬件、软件和数据等）为目的连接起来的一个系统。 2. 计算机网络的3个主要组成部分 若干个主机（host） 一个通信子网 一系列的通信协议及相关的网络软件,通信协议： 是通信双方事先约定好的必须遵守的规则（例如TCP/IP），用于主机与主机之间、主机与通信子网之间、通信子网中各结点之间的通信，是计算机网络必不可少的组成部分,3. 计算机组网的目的 数据通信 资源共享 实现分布式的信息处理 提高计算

2、机系统的可靠性和可用性 4. 计算机网络的分类 (1) 按网络所覆盖的地域范围分 局域网(Local Area Network，简称LAN) 广域网(Wide Area Network，简称WAN) 城域网（Metropolitan Area Network，简称MAN） (2) 按网络的使用性质分 公用网 专用网,(3) 按网络的使用范围和对象分 企业网 政府网 金融网 校园网,(4) 按拓扑结构分 星型结构 环型结构 总线结构 树型结构,(5) 按通信信道特征分 广播式网络 点对点式网络 peer to peer,5.1.2通信基础 1. 数据通信系统性能的衡量指标 信道：通信信道是传输数

3、据的一个物理路径或者是一种载波信号频率。 带宽（信道容量）：一个信道允许的最大数据传输速度。 数据传输速率（data rate）：实际传输数据时，单位时间内传输的二进制位数目。通常使用“位/秒”（bps）作为单位。评价数据传输有效性的指标。 误码率（error rate）：数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例。评价数据传输可靠性的指标。 端-端延迟：数据从信号源传送到目的地所花费的时间。,2. 网络通信的基本技术 调制解调技术。调制与解调的含义 多路复用技术。网络中最常用的复用技术是时分多路复用 交换技术。包括电路交换、分组交换（又称包交换）、异步转移模式（ATM，又称信元中继交换）,3.

4、 传输介质 传输信道是数据通信系统中最基本的组成部分，它由各种类型的传输介质和中间设备组成。传输介质分为有线信道和无限信道。 (1) 有线信道 双绞线 双绞线由两根相互绝缘的导线绞合成匀称的螺纹状，作为一条通信线路。双绞线分为有屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线两种，前者支持较远距离的数据传送，误码率低，但价格高；后者使用在局域网中，又分为3类、4类、5类线，其中5类线的传输速率可达100Mb/s，但他们的传输距离一般不超过100米。双绞线容易受到外部高频电磁波的干扰，而线路本身也会产生一定的噪声，误码率高。因此，每隔一定距离就要用一台中继器以放大信号。双绞线通常用作局域网的传输介质。双绞线的连接到计算

5、机上的接口叫RJ-45（俗称 水晶头）。, 同轴电缆 粗同轴电缆的端口连接器是BNC，细同轴电缆的端口连接器是AUI。同轴电缆的传输距离可达几公里甚至几十公里。 光导纤维（光缆） 光纤具有数据传输速率高、传输误码率很低、无中继的传输距离长、不受电磁干扰、保密性好等优点。 (2) 无线信道 无线电波 卫星 微波 红外线 激光,5.1.3网络工作模式与服务 1. 网络工作模式 对等（peer-to-peer）模式：网络中的每台PC机既可以作为工作站也可以作为服务器，即每一台计算机都能既充当服务的请求者，又充当服务的提供者。 客户/服务器模式(Client/Server)：网络中每一台计算机都扮演着

6、固定的角色，要么是服务器，要么是客户机。扮演服务器角色的大多是一些专门设计的高性能的硬件，如文件服务器、打印服务器、数据库服务器、应用服务器(巨型机)等。 2. 网络服务 网络用户在共享资源及数据通信等方面能够得到的新增功能，它是通过将网络上的许多计算机硬件、软件进行组合而实现的。 网络服务包括：文件服务，打印服务，消息服务，应用服务,3. 网络软件 (1) 网络操作系统 网络操作系统是在普通操作系统的基础上，扩充了按照网络体系结构和协议所开发的软件模块而实现的。连接在网络上的计算机，必须安装网络操作系统才能进入网络并正常工作，即获得或提供网络服务。 网络操作系统功能：网络管理、网络通信、网络

7、服务、网络安全、网络应用 网络操作系统包含两个部分： 服务器软件：安装在服务器上，用于控制对服务器硬盘的访问，维护与管理打印队列，监测与记录用户的操作等。例如： UNIX、LINUX、Windows NT Server、Windows XP Server、NetWare 客户机软件：安装在每个工作站上，当工作站启动运行后，它将负责建立与网络上其他结点的连接，发出服务的请求，并接受其他结点的服务。例如：Windows98。,5.2局域网 5.2.1局域网的特点 地理范围有限，10公里范围内，一般是一幢建筑物或一个单位几幢建筑物内的计算机互连成网，为一个单位所拥有。 使用专用的、多台计算机共享的传

8、输介质，数据传输速率高（10Mbps1Gbps)。 通信延迟时间较低，可靠性较好（10-810-11）。 5.2.2局域网的物理组成 工作站、服务器(含网络接口卡)、网络打印机、网络接口卡、传输介质、网络互连设备（例如：集线器，交换机）等。 网络上的每一台设备包括工作站、服务器以及打印机等都称为网络上的一个节点（node）。网络上的每一个节点都有一块网络接口卡（NIC，简称网卡），网卡通过电缆把节点与网络连接起来。,共享的传输介质,图5-2 局域网的组成,为了实现总线上任意两个节点之间的通信，局域网中的每个节点都有一个唯一的地址，称为介质访问地址（Media Access Address，简称

9、MAC地址）。MAC地址是由48位二进制数组成。 每一个数据帧中都要包含自己的MAC地址和接收节点的MAC地址。数据帧的接收方可以是一个节点，也可以是一组节点（组播），甚至是网络中的所有节点（广播）。,5.2.3常用局域网 1. 以太网（Ethernet） (1) 以太网的工作原理 拓扑结构 总线拓扑结构 采用广播方式进行通信 数据传输以帧（frame）为单位，一次传输一帧 采用带冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方法 保证任何时候只有一个结点发送消息。,CSMA/CA,补充内容,CSMA/CD应用在 ISO7层里的数据链路层它的工作原理是: 发送数据前 先监听信道是否空闲 ,若空闲

10、 则立即发送数据.在发送数据时,边发送边继续监听.若监听到冲突,则立即停止发送数据.等待一段随即时间,再重新尝试. 控制过程包含四个处理内容：侦听、发送、检测、冲突处理 CSMA/CD控制规程： 控制规程的核心问题：解决在公共通道上以广播方式传送数据中可能出现的问题（主要是数据碰撞问题）,CSMA/CD和CSMA/CA的主要差别对比如下：CSMA/CD：即载波监听多路访问/冲突检测方法 CSMA/CA：带有冲突避免的载波侦听多路访问，发送包的同时不能检测到信道上有无冲突，只能尽量避免；,补充内容,图5-3 以太网的拓扑结构,(2)用集线器构建以太网 以集线器为中心，网络中的每个结点通过网卡和网

11、线（一般是5类双绞线）连接到集线器，每块网卡都有一个全球唯一的MAC地址（48位的二进制数），传输速率：10Mbps，100Mbps，1Gbps。 集线器：简称Hub，用来连接网络中各个结点 基本功能：把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去，能对接收到的信号进行放大，以扩大网络的传输距离，起着中继器的作用。 总线结构以太网的特点： 维护方便 增删结点容易 轻负载时（结点少，或者信息发送不频繁）效率较高，重负载时，网络性能将急剧下降以太网并不适合实时性要求较高的环境,集线器,2. 光纤分布式数字接口网 (FDDI) (1)工作原理 拓扑结构双环 传输介质：光纤 传输速率：100Mb/s 覆盖范

12、围较大，传输速率高，用于构造局域网的主干部分 FDDI有特有的帧格式，与其他局域网互连时，要通过网桥或路由器才能实现,FDDI网,以太网,以太网,3. 交换式以太网 (1) 工作原理 以交换式集线器(以太网交换器)为中心构建，网络中的每个结点通过网卡和网线连接在交换器上。 拓扑结构：星型 每一个结点都独享一定的带宽(10Mb/s或100Mb/s),多对节点可同时通信。(总线式局域网所有节点共享一定的带宽) 可按层次方式互相连接起来，构成多层次的局域网 (2) 交换式以太网与总线结构以太网的区别 交换式以太网：连接在交换器上每一个结点各自独享一定的带宽。 总线式以太网：连接在集线器上所有结点共享

13、一定的带宽（总线的带宽）,注意集线器与交换器的区别 !,图5-6 交换式以太网,4. 无线局域网(Wireless Local Area Network，WLAN) (1)工作原理 采用红外（IR）或者无线电波（RF）进行数据通信，能提供有线局域网的所有功能。 使用无线电波S频段(2.4GHz2.4835GHz),对人体无害。 扩频通信，抗干扰、抗噪音、抗衰减，保证通信安全。 主要协议：802.11和蓝牙(Bluetooth)标准,无线接入点,集线器,无线接入点,图5-7 无线局域网,(2)无线局域网技术的优点 具有很好的灵活性， 最大通信范围可达到几十公里 无线局域网的组建、配置和维护较容易

14、 (3)无线局域网技术的缺点 无线局域网还不能完全脱离有线网络，它只是有线网络的补充 产品比较贵 传输速度较慢(目前还达不到2Mbps),5. 局域网的扩展 (1) 中继器 中继器（Repeater）：也称转发器。把接收到的信号整形放大后继续进行传送，起到一个信号“接力”的作用。当安装一个局域网而物理距离又超过了线路的规定长度时，就可以用它进行延伸。 中继器工作在网络的物理层，只放大信号，不能隔离不同网段之间不必要的网络数据流量，但结构简单，价格便宜，安装容易。 一般的中继器只能用于连接两个距离较近的以太网，使用光纤中继器再加上光纤传输线路则可以连接两个距离相隔较远的局域网。,(2)网桥 网桥

15、（Bridge）：用来连接两个同类型的网段，比中继器多了“帧过滤”功能. 过滤帧：网桥检查每一信息帧的发送地址和目的地址。如果这两个地址都在网桥的同一网段，该帧就不会被网桥发送到另一个网段，只有在信息帧的发送地址和目的地址不在同一网段的情况下，网桥才把该帧转发给另一个网段。降低整个网络的通讯负荷。 网桥工作在网络的链路层（实现两个网络链路层的互连),3. 路由器 一个IP数据报沿着从源地址到目的地的一条路径穿过网络，中间会经过很多路由器。每个路由器收到这个数据报时，先从头部取出目的地IP地址，根据这个地址对照路由表中的信息，决定将该数据报发给下一站，下一站可能是另一个路由器，也可能就是目的地连

16、接在该路由器上的一个物理网络。 用于连接异构网络的基本设备。是一台用于完成网络互联工作的专用计算机，可以把局域网与局域网、局域网与广域网或两个广域网互相连接起来，被连接的这两个网络不必使用同样的技术。 路由器可以连接2个甚至多个物理网络，因此，每个路由器应分配2个或多个IP地址。 路由器每个端口的IP地址必须与相连子网的IP地址具有相同的子网地址。,5.3 广域网 广域网（WAN）是跨越很大地域范围（几十几千公里）并包含大量计算机的一种计算机网络。从功能上来说，广域网与局域网并无本质区别，只是由于数据传输较慢，局域网上的一些功能很难在广域网上实现。广域网特征：可将任意距离的任意多的计算机互连。,5.3.1广域网接入技术 1. 电话拨号接入 家庭用户利用本地电话网通过调制解调器拨号接入广域网。 (1) 调制解调器( MODEM )的组成与功能 调制器（MOdulator）：数字信号模拟信号 解调器（DEModulator）：模拟信号数字信号 (2) MODEM的传输速率 每秒钟可传送的数据量。目前主流产品速率是56K（ITU V9