计算机网络与Internet基础及应用课件

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1、第7章 计算机网络与Internet基础及应用,2,7.1 计算机网络概述 7.2 网络的拓扑结构 7.3 网络的组成 7.4 Internet基本概念和接入方式 7.5 Internet的应用 7.6 小结,第7章 计算机网络与Internet基础及应用,3,7.1 计算机网络概述,7.1.1 计算机网络的定义 计算机网络利用通信线路将地理上分散布置的、具有独立功能的多个计算机（或计算机系统）互相联接起来，按照网络通讯协议进行数据通讯，实现网络中资源共享的系统。 从定义中看出计算机网络具有三个特征： (1)多台自主计算机系统； (2)以资源共享为目的； (3)有共同遵循的通信协议。,4,计算

2、机网络主要有以下功能： 实现资源共享 进行数据通信 实现分布式处理 提高计算机的可靠性和可用性 其中资源共享和数据传送是其最基本的功能。,7.1.2 计算机网络的功能,5,用于计算机网络分类的标准很多，如拓扑结构，应用协议等。但最能反映网络技术本质特征的分类标准是网络覆盖地理范围的大小，分为局域网和广域网。,7.1.3 网络的分类,6,局域网（LANLocal Area Network） 局域网是指在一个企业、学校等较小地理范围内的各种计算机网络设备互连在一起的通信网络，可以包含一个或多个子网，通常局限在几千米的范围之内。 局域网广泛应用于个人计算机的互联，大型计算机的互联，以及办公室自动化的

3、局域网等。局域网中最常见的是以太网。,7.1.3 网络的分类,7,广域网（WANWide Area Network） 广域网（WAN）的覆盖地理范围较大，通常为一个国家或一个州，甚至延伸至整个世界。是由相距较远的局域网互连而成，通常除了计算机设备以外还要涉及一些电信通信方式。 广域网通常借用传统的公共通信网（如电话网），因此其信息传输速率较低。,7.1.3 网络的分类,8,7.2 网络的拓扑结构,网络的拓扑结构是指通过网中节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映网络中各实体间的结构关系。 网络拓扑结构包括物理拓扑结构和逻辑拓扑结构两种。 物理拓扑结构网络硬件的实际布局。 网络的物理拓扑结

4、构有总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构和网状结构等 逻辑拓扑结构网络中信号的实际传输路径。,9,总线型结构 在总线型结构中，各节点平等地连接到一条高速公用总线上，信息被节点发送到总线上进行传输并能够被连接在总线上的其它各节点接收。（如下页图所示） 优点：结构简单灵活，便于扩充，节点增删、位置变更方便，成本较低。 缺点：故障诊断困难，总线长度受限，信道的利用率，信息传输过分依赖总线。,7.2 网络的拓扑结构,10,总线,11,环型结构 在环型结构中，每个节点均与下一个节点连接，最后一个节点 与第一个节点连接，构成一个闭合的环路，信息在环路中单向传递。（如下页图所示） 优点：网络结构简单，路

5、径选择的控制简单化，易实现高速远距离传输。 缺点：扩充不方便，当环中某一节点或线路出现故障可能导致整个网络瘫痪，故障诊断困难。,7.2 网络的拓扑结构,12,13,星型结构 在星型拓扑结构中，各节点通过相应的传输介质与中心节点相连，节点之间的通信要通过中心节点进行转发，中心节点通常是集线器。（如下页图所示） 优点：便于集中控制和管理，网络易于扩展，故障检测和隔离方便，且延迟时间小，误码率低。 缺点：中心节点负担重，且一旦发生故障将导致整个网络瘫痪，通信线路利用率较低。,7.2 网络的拓扑结构,14,15,树型结构 树形结构是由星型结构演变而来的。其实质是星型结构的层次堆叠。（如下页图所示） 优

6、点：易于扩展和故障排除。 缺点：对跟结点的依赖性大，各节点之间信息难以流通，资源共享能力较差，高层节点性能要求较高。 这种层次结构使用于上、下级界限严格的军事单位。,7.2 网络的拓扑结构,16,网状结构 网状结构是由星型、总线型、环型演变而来的，是前三种基本拓扑混合应用的结果。（如下页图所示） 值得提醒的是，在实际应用中，网络的拓扑结构不一定采用单一的形式，而往往是将几种结构结合使用（称混合型拓扑结构）。,7.2 网络的拓扑结构,17,18,7.3 网络的组成,7.3.1 通信子网和资源子网 从逻辑上看，一个计算机网络可分为通信子网和资源子网。（如下页图所示） 通信子网是由实现网络通信功能的

7、设备及相应软件构成。是计算机网络中负责数据通信的部分。 资源子网是由实现资源共享的设备及相应软件构成。,19,7.3.1 通信子网和资源子网,图7-2 通信子网与资源子网示意图,20,计算机网络由网络软件系统和网络硬件系统组成。,7.3.2 网络硬件系统和网络软件系统,21,在一个网络中进行节点之间的通信、资源共享、文件管理、访问控制等，都是由网络软件来实现的。 网络软件主要包括： 网络操作系统 网络协议软件 网络实用软件,7.3.2.1 网络软件,22,网络操作系统是指使网络中的计算机能方便而有效的共享网络资源，向网络用户提供的各种服务软件和有关规程的集合。 目前最流行的网络操作系统有UNI

8、X、Windows 2000和Windows NT等。,1. 网络操作系统,23,UNIX：由美国贝尔实验室开发，是一种在各型计算机上广泛配置的多用户、多任务的操作系统。Linux是UNIX的一个变种。 Windows NT/2000：由美国Microsoft公司开发，Windows NT/2000的产品分为工作站操作系统和服务器操作系统两部分。 NetWare：由美国Novell公司开发，用于Novell网。无论是NetWare早期的命令行界面，还是后来的菜单界面，都随着图形用户界面的流行而逐渐退出市场。,1. 网络操作系统,24,所谓网络协议，是指通信双方共同遵循的控制两实体间数据交换的规

9、则的集合。 网络协议主要有ISO/OSI参考模型、IEEE802参考模型等。,2. 网络协议,25,ISO/OSI参考模型 国际标准化组织（ISO）于1979年底公布了开放式系统互联参考模型OSI/RM（reference model of open system interconnection）。OSI参考模型采用的是层次结构，按功能的不同划分为七层。每一层完成各自的功能，从而实现系统间、各节点间的通信。,2. 网络协议,26,ISO/OSI参考模型,27,IEEE802参考模型 国际电气工程师协会(IEEE)于1980年2月成立了专门委员会，并制定了局域网的体系结构IEEE802参考模型。

10、 按照IEEE802标准，局域网的体系结构由三层协议构成，即物理层PHY、介质访问控制层MAC和逻辑链路控制层LLC。,2. 网络协议,28,网络硬件主要包括： 网络服务器 工作站 网卡 传输介质 网络互联设备等。,7.3.2.2 网络硬件,29,运行网络操作系统，提供硬盘、文件数据及打印机共享等服务功能，是网络控制的核心，通常为专用服务器或一台高性能微机。（如下页图所示） 服务器按功能可划分为文件服务器、通信服务器、数据库服务器等。局域网中使用较多的是文件服务器 。,1. 网络服务器,30,1. 网络服务器,31,工作站连接到网络上的具有独立工作能力的计算机终端，如PC机。 它既可以有自己的

11、操作系统，独立工作；也可通过运行工作站网络软件，访问服务器上的共享资源，并与其它工作站实现通信。,2. 工作站,32,网卡（NIC）又称网络适配器，它将工作站或服务器通过传输介质连接到网络上，是计算机与网络的接口。 它具有数据转换和电信号匹配等功能，从而实现资源共享和相互通信。,3. 网卡,33,台式机网卡,笔记本电脑网卡,34,传输媒体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分有线和无线两大类。 有线传输介质包括架空明线、双绞线、同轴电缆和光缆等。 无线传输介质微波、红外、激光等。,4. 传输介质,35,双绞线 双绞线是由螺旋状扭在一起的两根绝缘导线组成。 双绞线

12、一般分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)。将多对双绞线扭绞在一起加绝缘保护层就形成双绞线电缆。 双绞线可用于传输模拟信号和数字信号，价格低廉，但传输速率较低，抗干扰性较差。一般适用于小范围额局域网。,4. 传输介质,36,37,同轴电缆 由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开。 目前，有线电视网较多使用宽带同轴电缆，其特性阻抗为75欧姆，多用于模拟传输。而大多数计算机局域网使用基带同轴电缆，其特性阻抗为50欧姆，多用于数字基带传输。,4. 传输介质,38,39,光纤 由能传导光波的石英玻璃纤维外加保护层构成的。 光纤的传输频带宽，数据传输率高，

13、抗干扰能力强，传输距离远，绝缘保密性好等优点。 光纤分为单模光纤和多模光纤。目前，绝大多数主干网均铺设光纤。,4. 传输介质,40,41,工作在网络各层的互连设备有： 中继器 集线器 交换机 网桥 路由器 网关等,5. 网络互联设备,42,中继器 中继器，又叫转发器，工作在物理层，对所接收的弱信号具有再生放大的作用，用于延伸网段，扩充网络，如图7-3所示。 中继器应用于网络后，网络仍是一个整体，网络上各工作站仍可共享同一网络上的服务器。,5. 网络互联设备,43,集线器(Hub) 集线器,又称集中器，工作在物理层，是一种特殊的多端口中继器，既具有对信号再生放大的功能，又能管理多路通信。 集线器

14、分为： 主动式集线器 被动式集线器 智能式集线器,5. 网络互联设备,44,网桥(Bridge) 网桥工作在数据链路层，用于两个同类网络的互连。 网桥可以分为： 透明网桥 源路由网桥,5. 网络互联设备,45,交换机(Switch) 交换机，工作在数据链路层，是用来实现交换功能的设备，类似于集线器，但其各连接端口能独享带宽，而集线器的各连接端口只能共享带宽。,5. 网络互联设备,46,路由器(Router) 路由器，工作在网络层上的互联设备，主要用来在多网络互联环境中建立灵活的连接，对数据包进行转发和过滤，路径选择是其主要任务。 网关(Gateway) 网关是一种工作在OSI模型的应用层上的互

15、联设备。网关通过对协议进行转换，将数据重新分组，可以在两个不同类型的网络系统之间进行通信。,5. 网络互联设备,47,7.4 Internet基本概念和接入方式,7.4.1 Internet的发展 Internet起源于美国，其前身是Arpanet网络，其核心技术是分组交换技术，最大的贡献是推出了TCP/IP（传输控制协议/网际协议）协议，到1980年，Arpanet成为Internet最早的主干。随后，Internet网开始接受其它国家地区接入。目前Internet已经是世界上规模最大、信息资源最丰富、发展最快的计算机互连网。,48,7.4.1Internet的发展,Internet又称因特

16、网，是一个以TCP/IP通信协议为基础的网际网，是由各种网络组成的一个全球信息网。 通过Internet，用户可实现全球范围的电子邮件、文件传输、WWW信息查询与浏览等功能。,49,7.4.2 TCP/IP协议和IP地址,1. TCP/IP协议 TCP/IP协议规定了计算机之间通信的所有细节，它分为两个部分：TCP （传输控制协议）和IP（网际协议）。 TCP/IP 协议的层次结构由上至下分为：应用层、传输层、网际层和网络接口层。,50,IP地址,主机Internet 中的所有计算机 IP地址用于唯一标识网络中的一台主机 IP地址 网络号用于识别主机所在的网络 主机号用于识别网络中的主机 IP地址由32位二进制数表示，由点号分隔成4组，每组对应一个字节，即八个比特位；为了方便记忆，也可以表示成由点号分隔成4组的十进制数，每组对应的取值范围在0255之间 IP地址的基本类型有三类：A类、B类、C类 三类IP地址的区别与联系见下图：,51,52,如：有IP地址192.168.79.14 十进制表示的IP地址，属于C类地址， 其网络标识为： 192.168.79， 其主