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1、大学计算机基础,第7章 计算机网络基础,2,目录,7.1 计算机网络概述 7.2 局域网知识 7.3 Internet基础 7.4 Internet应用 7.5 Windows网络设置和测试 7.5 网络信息检索,3,计算机技术与通讯技术的结合,我们知道：计算机技术和通讯技术属于两个不同的领域。计算机产生于1946年，当时人们为了解决复杂的科学计算问题；而通讯技术为了解决处在不同地域的人们之间的通讯问题。最初，两种技术分别发展。随着科学技术的发展，计算机需要与其它设备之间进行通讯。,7.1 计算机网络概述,4,7.1 计算机网络概述,7.1.1计算机网络的定义 7.1.2计算机网络的产生与发展
2、 7.1.3计算机网络的组成 7.1.4计算机网络的功能 7.1.5计算机网络的分类 7.1.6计算机网络协议和体系结构,5,定义：将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路互联起来，实现彼此间的通信，且可以实现资源共享的整个体系叫做计算机网络。 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。 互连的计算机是分布在不同地理位置的多立的“自治计算机”。 联网计算机之间遵循共同的网络协议。,7.1.1计算机网络的定义,6,7.1.2计算机网络的产生与发展,面向终端的远程联机系统（“主机-终端”网络） 多机互联网络（“计算机-计算机”网络） 体系结构标准化的计算机网络 以I
3、nternet为核心的计算机网络,网络发展的四个阶段:,7,主机-终端网络,第一阶段：面向终端的远程联机系统,1950年之前,8,缺点: 主机负荷重：数据处理通信 线路利用率低,第一阶段：面向终端的远程联机系统,9,第二阶段：多机互联网络,特征： 多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的网络 网络结构从“主机终端” 转变为“主机主机”,60年代-70年代,10,通信任务从主机中分离，由通信控制处理机（CCP）完成 CCP:通信控制处理机 Communication Control Processor,第二阶段：多机互联网络,11,由CCP组成的传输网络通信子网，为主机提供信息传输服务 建立
4、在通信子网基础上的主机集合资源子网，提供计算资源,两层网络概念的出现,12,第三阶段：体系结构标准化的计算机网络,开放系统互联参考模型，简称OSI（Open System Interconnection） 由国际标准化（ISO-International Standar-dization Organization)推出,13,第三阶段：体系结构标准化的计算机网络,14,第四阶段:以Internet为核心的计算机网络,15,7.1.3计算机网络的功能,1数据通信 2资源共享 3分布处理,16,7.1.4计算机网络的分类,1按网络覆盖的地理范围来进行分类 （1）局域网LAN（Local Area
5、Network） （2）城域网MAN（Metropolitan Area Network） （3）广域网WAN（Wide Area Network）,17,局域网示例,10km,18,城域网示例,10100km,19,广域网示例,100km,20,7.1.4计算机网络的分类,2按网络的拓扑结构分类 我们将通信子网中的通信处理机和其他通信设备称为节点，通信线路称为链路，而将节点和链路连接而成的几何图形称为该网络的拓扑(Topology)结构。 （1）星型 （2）总线型 （3）树型 （4）环型 （5）网状型,21,星状拓扑结构,结构简单、便于管理、组网容易 对中心节点依赖大 可靠性差,22,总线拓
6、扑结构,简单灵活 可扩充性好 成本低 安装方便 实时性差 不适宜大规模网络,23,树状结构网络,易于扩展 非叶子节点发生故障很容易导致网络分割,24,环状拓扑结构,没有竞争现象 响应时间会因环上节点增加而变慢 某一节点有故障时整个网络对受到影响,25,网状型拓扑结构,全通路的拓扑结构 可靠性高 容错能力强 资源共享方便 结构复杂、成本高,26,7.1.4计算机网络的分类,3按照网络的传输技术分类 点到点网络 广播式网络,27,点到点网络,由一对对机器间的多条链路构成：,多于用广域网,28,广播式网络,仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。,多于用局域网,29,7.1.5传输介质,定义：连接网
7、络上各个节点的物理通道 常见的传输介质有以下四种： 同轴电缆 双绞线 光纤 无线介质,30,7.1.5传输介质,1同轴电缆,实物图,示意图,基带 一条电缆只用于一个信道, 50，用于数字传输，分为细缆和粗缆两种 ，用于总线拓扑结构 宽带 一条电缆同时传输不同频率的几路模拟信号，75 。,31,7.1.5传输介质,2双绞线,实物图,示意图,最廉价最广泛的传输介质，主要用于星型拓扑结构,32,7.1.5传输介质,2双绞线 分两类： 非屏蔽双绞线（UTP）：不存在物理的电磁屏蔽，通过自身的电能吸收和辐射抵消电磁干扰。 屏蔽双绞线(STP)：外部包有铝箔或铜丝网。,33,7.1.5传输介质,2双绞线
8、使用双绞线组网，双绞线和其他网络设备（例如网卡）连接必须是RJ45接头（也叫水晶头）。,实物图 接线规则,34,35,7.1.5传输介质,3光缆,实物图,示意图,依靠光波承载信息 高传送速率，通信容量大 传输损耗小，适合长距离传输 抗干扰性能好，保密性好 轻便,36,7.1.5传输介质,4无线传输介质 微波、红外线、无线电、激光和卫星。,基站覆盖的无线电区域 地球同步卫星（微波）,37,7.1.6计算机网络协议和体系结构,计算机网络中的不同计算机之间要实现通信，必须遵守一定的约定，这些约定即是计算机网络协议。,38,7.1.6计算机网络协议和体系结构,邮寄信件协议,邮寄信件的信封必须按规定的格
9、式书写。 邮寄信件协议如下：,1,贴邮 票处,收信人地址：,邮编：030010,发信人地址：天津市和平区中环公寓2门401,XXX 收,长春工程学院,吉林省长春市宽平大路395号,3,0,0,2,1,39,7.1.6计算机网络协议和体系结构,1网络协议 一个网络协议主要由3个要素组成： 语法：数据与控制信息的结构或格式（即“怎么讲？”）。 语义：控制信息的含义，需要做出的动作及响应（即“讲什么？”）。 时序：规定了操作的执行顺序（即“什么时候讲？”）。,40,7.1.6计算机网络协议和体系结构,2. 计算机网络体系结构 概念：网络的每一层都具有相应的层间协议计算机网络的各层和层间协议的集合称为
10、网络体系结构 网络体系结构的类型： OSI网络体系结构 TCP/IP网络体系结构,41,7.1.6计算机网络协议和体系结构,3. ISO/OSI参考模型,42,7.1.6计算机网络协议和体系结构,3. ISO/OSI参考模型,43,7.1.6计算机网络协议和体系结构,4. TCP/IP模型,OSI太复杂，不实用 TCP/IP定义五层协议的体系结构 TCP/IP已成为Internet上通信的标准,应用层Application,传输层transport,数据链路层Data Link,网络层Network,5 4 3 2 1,物理层Physical,网络接口层,4 3 2 1,44,7.1.6计算机
11、网络协议和体系结构,7 6 5 4 3 2 1,OSI参考模型,应用层,传输层,网络接口 (数据链路层 +物理层),网络层,TCP/IP概念层次,4. TCP/IP模型,45,TCP/IP与应用层,应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、 网络管理、Web浏览等应用。,7.1.6计算机网络协议和体系结构,46,面向连接的 TCP 无连接的 UDP,传输层提供了两种传输协议,7.1.6计算机网络协议和体系结构,47,TCP/IP网际层的四个主要协议,互联网络协议IP ，负责将源主机的的报文分组发送到目的主机。,7.1.6计算机网络协议和体系结构,48,一台计算机要发送数据到另一台计算机，数
12、据首先必须 打包，打包的过程称为封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。,发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号。,数 据,5.数据封装,7.1.6计算机网络协议和体系结构,49,TCP头,应用层数据,应用层数据,TCP头,应用层数据,IP头,帧头,TCP头,应用层数据,IP头,帧尾,实际例子：TCP/IP协议的封装,应用层,传输层,网络层,数链层,7.1.6计算机网络协议和体系结构,50,协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit),每一层从它的上一层得到数据： 添加“头信息”（header information）以生成新的数据单
13、元 将新的数据单元 传递给它的下一层,source,destination,message,segment,datagram,frame,51,7.2 局域网知识,局域网（Local Area Network，LAN） 是在一个较小范围内利用通信线路将众多计算机及外设连接起来，达到数据通信和资源共享的目的。,52,7.2 局域网知识,7.2.1局域网概述 7.2.2网络互连设备 7.2.3局域网的几种工作模式,53,7.2.1局域网概述,1局域网的特点,覆盖范围小 房间、建筑物、园区范围 距离25km 高传输速率 10Mbps1000Mbps 低误码率 10-8 10-10 采用总线、星形、环
14、形拓扑 双绞线、同轴电缆、光纤 为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务,54,7.2.1局域网概述,决定局域网特性的三要素,拓扑结构（逻辑、物理） 总线型、星型、环型 传输介质 局域网常用的传输介质包括双绞线、同轴电缆、光纤和无线介质等。 介质访问控制协议 介质访问控制协议指多个站点共享同一介质时，如何将带宽合理地分配给各站点的方法，主要包括随机访问和令牌传递两类。介质访问控制协议的优劣从3个方面评价：协议是否简单，是否具有较高的信道利用率以及对网上各站点用户是否公平合理。,55,7.2.1局域网概述,LAN典型拓扑结构,总线型: 所有结点都直接连接到共享信道 星型 : 所有结点都连接到中
15、央结点 环型 : 结点通过点到点链路与相邻结点连接,Bus,Star,Ring,A,B,C,C,A,D,C,B,A,B,C,A,T,56,7.2.1局域网概述,局域网中的介质访问控制方法,局域网使用广播信道(多路访问信道，随机访问信道)，多个站点共享同一信道。 问题：如何解决广播信道站点对信道的争用？ 解决信道争用的协议称为介质访问控制 (Medium Access Control)协议。 信道分配方法有两种 静态分配(FDM、WDM、TDM、CDM) 动态分配(随机接入、受控接入),57,7.2.1局域网概述,局域网中的介质访问控制方法,载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD) Carr
16、ier Sense Multiple Access/Collision Detect 令牌传递(Token Passing) Token Ring Token Bus FDDI(双环),常见的有两种：,58,CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测,工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。 归结为四句话： 发前先侦听，空闲即发送， 边发边检测，冲突时退避。,59,总线,CSMA/CD载波侦听多路访问/冲突检测,60,Token Ring/802.5的操作举例,61,7.2.1局域网概述,网络服务器 工作站 传输介质 连接设备 网络操作系统,2. 局域网的组成,62,7
