第1章 计算机网络概述ppt课件

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1、1,第 1 章,计算机网络概述,2,主要内容,计算机网络的发展 计算机网络的定义和功能 计算机网络的组成 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 协议与网络体系结构,3,学习要求, 了解计算机网络的发展历史 理解计算机网络的定义 掌握计算机网络的主要功能 掌握计算机网络的硬件和软件组成 熟悉计算机网络的分类 掌握局域网和广域网的概念 了解网络拓扑结构的概念 熟悉常见的网络拓扑结构 了解网络界一些重要的标准化组织 理解网络协议和网络体系结构的概念 掌握OSI参考模型及各层功能,4,1.1 计算机网络的发展,作为一门相对独立的学科，计算机网络也经历了一个从简单到复杂，从低级到高级的发展过程。它萌芽

2、于上世纪60年代，在70到80年代得到发展与完善，并在90年代以后不断壮大、如火如荼地发展起来。 计算机网络的发展和演变过程，大致上可分为如下三个阶段： 面向终端的计算机网络系统 计算机网络多机系统 互联网多网络系统,5,面向终端的计算机网络系统,计算机网络的雏形。 在该系统中，人们利用通信线路、集中器等设备，将一台计算机与多台用户终端相连接，用户通过终端命令以交互的方式使用计算机系统，从而将单一计算机系统的各种资源分散到了每个用户手中。 该系统的成功，极大地刺激了用户使用计算机的热情，使计算机用户的数量迅速增加。 缺点：如果计算机的负荷较重，会导致系统响应时间过长；而且单机系统的可靠性一般较

3、低，一旦计算机发生故障，将导致整个网络系统的瘫痪。,6,计算机网络多机系统,多机系统是真正意义上的计算机网络。 该系统中，多台计算机通过通信子网构成一个有机的整体，既分散又统一，从而使整个系统性能大大提高； 原来单一主机的负载可以分散到全网的各个机器上，使得网络系统的响应速度加快； 而且在这种系统中，单机故障也不会导致整个网络系统的全面瘫痪。,7,互联网多网络系统,互联网是全球范围的计算机网络，它属于“网络网络”的系统，在全球已有几万个网络进行了互连。 互联网的发展历史可以追溯到70年代末，由于APRANET的发展，并成功地采用了TCP/IP协议，使网络可以在TCP/IP体系结构和协议规范的基

4、础上进行互连。 进人90年代以来，互联网进入了快速发展时期，到了20世纪末，互联网的应用越来越普及，随着全世界基础设施的建设，互联网的发展将会更加如火如荼。,8,1.2 计算机网络的定义和功能,1.2.1 计算机网络的定义 从不同的角度理解有不同的定义 信息传输角度:以计算机之间传输信息为目的而连接起来、实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。 资源共享角度:以能够相互共享资源（硬件、软件和数据）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统之集合体。 用户透明性角度:由一个网络操作系统自动管理用户任务所需的资源，从而使整个网络就像一个对用户透明的计算机大系统。,9,得到普遍认可的定义：

5、计算机网络是把一定地理范围内的计算机通过通信线路互相连接起来，在特定的通信协议和网络系统软件的支持下，彼此互相通信并共享资源的系统。 从以下几个方面来理解: 计算机网络中至少拥有两台以上的计算机。 传输媒体和通信设备把若干台计算机连结到了一起。 把多台计算机连接在一起，形成一个网络，是为了资源共享。 为了正确地通信，需要有一个共同遵守的约定通信协议。,10,数据通信 资源共享 提高可靠性 提高系统处理能力 分布式处理,1.2.2 计算机网络的功能,11,电子邮件 远程文件传输、网上综合信息服务以及电子商务 利用计算机网络的数据通信功能，还可以对分散的对象进行实时的、集中的跟踪管理与监控，如:管

6、理信息系统（MIS）、计算机集成制造系统（CIMS）等。 此外，计算机网络还给科学家和工程师们提供一个网络环境，在此基础上可以建立一种新型的合作方式计算机支持协同工作（CSCW）。,1. 数据通信,12,硬件资源：由于网络中某些计算机及其外围设备价格昂贵，如巨型计算机、激光打印机、大容量磁盘等，采用计算机网络进行资源共享可以减少硬件设备的重复购置，从而提高设备的利用率； 软件资源：软件共享避免了软件的重复购置或重复开发，从而达到降低成本，提高效率的目的； 信息资源：用户数据也是一种非常有价值的资源，通过网络可以达到全网用户的共享，以提高信息的利用率。（如数字图书馆）,2. 资源共享,13,在一

7、个单机系统中，某部件或计算机产生故障时，必须通过替换资源的办法来维持系统的继续运行，否则系统便无法开展正常的工作。 而在计算机网络中，由于设备彼此相连，当一台机器出故障时，可以通过网络寻找其他机器来代替本机工作；而且每种资源可以存放在多个地点，用户可以通过多种途径来访问网内的某个资源，从而避免了单点失效对用户产生的影响。因此系统的可靠性可以得到大大地提高。,3. 提高可靠性,14,单机的处理能力是有限的，并且由于种种原因（例如时差），计算机之间的忙闲程度是不均匀的。 从理论上讲，在同一网内的多台计算机可通过协同操作和并行处理来提高整个系统的处理能力，并使网内各计算机负载均衡。即当网络中某一台机

8、器的处理负担过重时，可以将其作业转移到其他空闲的机器上去执行，从而提高系统的利用率，增加整个系统的可用性。,4. 提高系统处理能力,15,在计算机网络中，可以将某些大型处理任务分解为多个小型任务，从而分配给网络中的多台计算机分别处理，如分布式数据库系统。 此外，利用计算机网络技术还可以把许多小型机或微机连接成具有大型机处理能力的高性能计算机系统，使其具有解决复杂问题的能力，如网格计算（Grid Computing）技术。,5. 分布式处理,16,1.3 计算机网络的组成,计算机网络系统由网络硬件和网络软件两部分组成。 网络硬件：是网络运行的实体，其性能的好坏对网络的性能具有决定性的作用。 网络

9、软件：是支持网络运行、开发网络资源使用效率、挖掘网络潜力的工具。,17,计算机设备 网络接口设备 传输媒体 网络互联设备,1.3.1 网络硬件,18,计算机设备根据其在网络服务中扮演的角色，可划分为： 网络服务器 网络工作站,1. 计算机设备,19,服务器,服务器是具有较强的计算功能和丰富的信息资源的高档计算机，它向网络客户提供服务，并负责对网络资源的管理，是网络系统中的重要组成部分。,20,主要功能： 为网络工作站上的用户提供共享资源 管理网络文件系统 提供网络打印服务 处理网络通信 响应工作站上的网络请求 类型：文件服务器、通信服务器、计算服务器、打印服务器，应用服务器等。,21,工作站,

10、在计算机网络中，只向服务器提出请求而不为其他计算机提供服务的计算机设备称为工作站。 工作站通过网络接口设备连接到网络上，它保持原有计算机的功能，作为独立的个人计算机为用户服务，同时又可以按照被授予的权限访问服务器。 工作站之间可以进行通信，也可以共享网络资源。,22,一般采用高档微机作工作站，它通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量较大的内存和外存，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。,23,网络接口设备是连接计算机设备与传输媒体的设备，常用的网络接口设备有： 网络接口卡 调制解调器,2. 网络接口设备,24,网络接口卡,网络接口卡简称网卡或网板，也称为网络接口适

11、配器。通常插入到计算机总线插槽内或某个外部接口的扩展卡上。 网卡的主要功能是进行信息收发和编码转换。在接收传输媒体上传送的信息时，网卡把传来的信息按照网络上信号编码要求交给主机处理；在主机向网络发送信息时，网卡把发送的信息按照网络传送的要求装配成帧的格式，然后采用网络编码信号向网络发送出去。,25,网卡的类型： 按网络类型分： 以太网卡、令牌环网网卡、FDDI网卡、无线网卡等。 按总线类型分： ISA网卡、PCI网卡、PCMCIA网卡、USB网卡。 按带宽分： 10M网卡、100M网卡。,26,27,调制解调器,调制解调器（MODEM）是调制器和解调器的简称，俗称“猫”。 调制解调器是实现计算

12、机通信的外部设备，其主要功能是实现数字信号与模拟信号之间的转换。它将计算机输出的数字信号转换为适合电话线传输的模拟信号，在接收端再将接收到的模拟信号转换为数字信号由计算机处理。,28,调制解调器按外观可分为内置式、外置式和PC卡式3类。 选择调制解调器的一个重要指标是传输速率，目前主要使用的是33.6 Kbps和56 Kbps的调制解调器。,29,传输媒体也称为传输介质或传输媒介，它负责将计算机网络中的多种设备连接起来，提供数据传输的物理通路。 传输媒体可分为两大类：导向传输媒体和非导向传输媒体。导向传输媒体包括双绞线、同轴电缆和光缆等；而非导向传输媒体包括无线电、微波和卫星通信等。 不同的传

13、输媒体具有不同的传输速率和传输距离，可以支持不同类型的网络。,3. 传输媒体,30,双绞线,双绞线也称为双扭线，是一种最古老也最常用的传输媒体。把4对相互绝缘的铜线并排放在一起，用规则的方法两两绞合在一起就构成了双绞线 。 双绞线价格便宜、安装容易、使用方便，因此使用十分广泛。,31,屏蔽双绞线 (STP) 非屏蔽双绞线 (UTP),以屏蔽提高其抗电磁干扰能力,3类 4类 5类，超5类,32,同轴电缆,同轴电缆是一种由对地不对称的同轴管构成的通信回路，它由内导体铜质芯线、绝缘层、网状编织的外导体屏蔽层以及塑料保护外层所组成。 同轴电缆具有质量稳定、寿命长、通信容量大、传输距离长、抗干扰能力强、

14、可靠性高和维护方便等特点，在有线传输中使用十分广泛。,33,同轴电缆按其阻抗特性可分为两类：50同轴电缆和75同轴电缆。 50同轴电缆也称为基带同轴电缆，适合于在数据通信中传输基带数字信号，计算机局域网中广泛使用50同轴电缆作为物理传输媒体。 75同轴电缆也称为宽带同轴电缆，主要用于模拟传输系统，它是有线电视系统（CATV：Cable Television）中的标准传输电缆。,34,光缆,光纤即光导纤维，采用非常细、透明度较高、可弯曲的石英玻璃纤维作为纤芯，外涂一层低折射率的包层和保护外壳。 光缆由一组光纤外加包带层和外护套组成。它具有通信容量大、传输损耗小、中继距离长、抗雷电和电磁干扰性能好

15、、无串音干扰、保密性好、体积小、重量轻等优点。,35,光纤分为多模光纤和单模光纤两类。 多模光纤中存在着许多条不同角度入射的光线在一条光纤中传输，它只适合于近距离传输。 单模光纤指光纤的直径小到只有一个光的波长，光波以直线方式传输。单模光纤制造起来成本较高，但它的衰耗较小，适合于远距离传输。,36,无线传输媒体,无线传输媒体利用无线电波在自由空间的传播来实现信息的传输，常用于有线铺设不便的特殊地理环境，或者作为地面通信系统的备份和补充；另外利用无线传输媒体进行信息的传输，也是实现在运动中通信的唯一手段。 无线传输所使用的频段很广，人们目前已经利用了好几个波段进行通信。在数据通信中使用最多的是无

16、线电微波通信。微波通信有地面微波接力通信和卫星通信两种主要方式。,37,网络互联设备是计算机网络的重要组成部分，它们用于将主机连成网络，也用于将不同的网络互联起来。 中继器、网桥、路由器和网关是四种最基本的网络互联设备，在实际组网中，还用到集线器、无线接入点（AP：Access Point）和交换机等组网设备，它们属于某种基本网络互联设备的变形。,4. 网络互联设备,38,中继器,中继器（Repeater）是局域网环境下用来延长网络距离的最简单、最廉价的互联设备，工作在OSI模型的物理层，其作用是接收传输媒体上传输的信号，对其进行放大和整形后再发送到传输媒体上。,39,集线器,集线器（Hub）也称为多端口中继器，是一种特殊的中继器，它与中继器的区别在于集线器能够提供多端口服务，每个端口连接一条传输媒体。集线器将多个结点汇接到一起，起到中枢或多路交汇点的作用，是为优化网络布线结构、简化网络管理为目标而设计的。,40,无线AP,无线AP是无线局域网中接入点设备，它的作用类似于有线网络中的集线器。目前市场上的无线AP除了具备基本的无线接入功能外，一般还具有桥接、路由或代理服务器等附加功能。