计算机网络基础与局域网构建

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1、计算机网络基础与局域网构建第 2 章 计算机网络基础要求：初步建立计算机网络的概念了解计算机网络分类、拓扑结构、局域网的基本构成及主要设备的名称和主要功能了解与数据通信相关的一些基本概念及术语知识点计算机网络的一般概念计算机网络的分类方法、常用拓扑结构及特点数据通信系统的主要技术指标和技术常识局域网的概念及基本组成、主要网络设备重点和难点 计算机网络的概念、常用的分类方法和常用拓扑结构及特点局域网基本组成及主要网络设备2.1 什么是计算机网络 2.1.1 计算机网络定义 简单地说：计算机网络就是一个互连的自主的计算机集合。计算机网络的定义涉及到以下四个要点： 所谓“自主”是指每个计算机都有自主

2、权，不依赖于其它计算机也能独立工作。 “互连”是指使用传输介质进行计算机连接。网络中各节点之间的连接需要有一条通道，即，由传输介质实现物理互连。 网络中各节点之间互相通信或交换信息，需要有某些约定和规则，这些约定和规则的集合就是协议 计算机网络是以实现数据通信和网络资源（包括硬件资源和软件资源）共享为目的2.1.2 计算机网络的功能 计算机网络的功能可以在许多方面体现出来，主要功能有： 资源共享这是计算机网络最主要和最有吸引力的功能。 数据通信数据通信是计算机网络基本的功能，可实现不同地理位置的计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输 分布式处理（distributed processing

3、）分布式处理也是网络提供的基本功能之一，主要实现均衡负荷。它包括分布式输入、分布式计算和分布式输出三方面。 综合信息服务 2.1.3 计算机网络和其它系统的区别 1. 计算机网络和多终端计算机系统的区别共享性 网络中用户能够共享网络中全部资源。 各终端用户共享中心计算机资源（如 CPU、内存等） 。 并行性 网络中各计算机具有独立处理数据能力，各主计算机的运行不受网络中其它计算机干扰。 各终端用户是在一段时间内并行，同一时刻内不可能存在两个或两个以上用户都在运行的情况。 2. 计算机网络和通信系统的区别3. 计算机网络与分布式计算机系统的区别2.2 计算机网络的分类 2.2.1 按网络的地理覆

4、盖范围分类 1. 局域网（LAN）2. 城域网（MAN）3. 广域网（WAN)网络分类 缩写 分布距离 覆盖范围 传输速度 局域网 LAN 10M 100M 1km 房间建筑物 校园 4Mbps2Gbps 城域网 MAN 10km 城市 50Kbps100Mbps 广域网 WAN 100km 国家 56Kbps155Mbps 2.2.2 按拓扑结构分类 计算机科学家通过拓扑（topology）的方法，抛开网络中具体设备（如：具体的工作站、服务器等）而将其抽象为“点” ，把网络中的电缆等传输介质抽象为“线” ，这就形成了点和线组成的几何图形。网络拓扑结构分为物理拓扑结构和逻辑拓扑结构两类。 网络

5、的物理拓扑结构指的是计算机、电缆或光缆、集线器、交换机路由器以及其他网路设备的物理布局。 网络的逻辑拓扑结构指的是信号在网络中的实际通路。除非特别指明，一般情况下，网络的拓扑结构指的是物理拓扑结构。1. 总线型总线型拓扑结构是将各个节点的设备，用一根总线连接起来。总线的传输介质通常采用同轴电缆。 总线型拓扑结构如图 2-2-1。2. 星型星型拓扑结构是一种集中控制的主从结构，是一种以中心节点（如集线器）为中心，把若干个节点连接起来，形成了中心节点与周围各节点相连接的星型结构。拓扑结构如图2-2-2 所示。3. 环型环型拓扑结构是将各节点的首尾相接的一个封闭的环形结构。每个节点都与它前一个和后一

6、个相接。在环形结构中，信息是沿着环按顺序传递，如果下一个节点是这个信息的接收者，则它就接收这个信息，否则就把这个信息转发出去。环型拓扑结构如图 2-2-3 所示。4. 网状型 网状型拓扑结构是一种无规定的连接方式，其中的每个节点均可能与任何节点相连，如图 2-2-4 所示2.2.3 按网络的管理方式分类 1. C/S 结构网络（客户机/服务器）专门为其它计算机提供服务，称之为服务器（server） ，即 S，而其它与服务器相连的用户计算机通过向服务器发出请求计算机称之为客户机（client） ，即 C。2.对等网络（Peer to Peer对等网 C/S 结构 规模 10 台计算机以下 10

7、台计算机以上 成本 Client/server 是一体的 要有专用服务器（高费用） 操作系统 Windows98/XP、Windows NT/2000 工作站版 Windows 2000 server 等网络操作系统 管理 各自管理、资源分散 集中管理 安全 集中控制困难、安全性差 可集中控制（帐号、权限） 、安全性高 2.2.4 按传输介质分类 根据网络的传输介质，可以将网络分为有线网和无线网。有线网又根据线路的不同分为同轴电缆网、双绞线网和光纤网，还有最新的全光网络；无线网有卫星无线网和使用其他无线通讯设备的网络。 2.3 数据通信的基本概念 2.3.1 数据通信术语常识 1. 信息和数据

8、 信息（information）信息是人对现实世界事物存在方式或运动状态的某种认识。 数据数据是指把事件的某些属性规范化后的表现形式，它能被识别，也可以被描述。2. 信息网络和计算机网络 信息网络广义讲是以两个以上单位为某种需要，以一种共同方式进行信息交换，则它们关系形成了一个相互联系的系统。 计算机网络两个以上计算机系统和计算机终端通过通信线路连接起来所组成的系统。3. 信号与信道 信号信号是携带信息的电子或光的传输，是一种运行在网络缆线上的电流形式，它由网络部件（如网络接口卡）产生。信号可分为以下几种类型： 电信号。电信号通过铜线媒介传输。 光信号。光信号通过光缆、空气、真空等途径传播。

9、电磁信号。电磁信号在自由空间中传播。 信道信道是传输信号的通路，由传输线路及相应的附属设备组成。 物理信道：是指用来传送信号或数据的物理通路，它由传输介质及有关通信设备组成。 逻辑信道：也是网络上的一种通路，但信号的起始发送端和最终接收端之间并不存在一条物理上直接连接的传输介质，而是通过许多条物理信道接续传递实现的。通常把逻辑信道称为“连接” 。因此，同一物理信道上可以提供多条逻辑信道；而每一逻辑信道上只允许一路信号通过。4. 模拟信号与数字信号电信号有两种基本形式，即模拟信号和数字信号。 模拟信号（又称连续信号）模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波。它的取值可以有无限多个。 数字信号

10、（又称离散或方波信号）是一系列离散的电脉冲，它的取值范围有限5. 模拟数据与数字数据在通信技术中，数据可分为模拟数据和数字数据。 模拟数据：在时间和幅值上是连续取值，幅值随时间连续变化（正弦波形） 。 数字数据：在时间上是离散的，在幅度上是经过量化处理（方波图形） ，通常是 0和 1 组成的二进制代码序列。2.3.2 数据通信系统的主要技术指标 描述数据传输速率的大小和传输质量的好坏，往往比特率、波特率、信道容量等技术指标。1.数据传输速率、波特率(1) 数据传输速率(2) 波特率2. 带宽在模拟信道中，使用“带宽”表示信道传输能力，即传送信息信号的高频率与低频率之差，单位为 Hz、Khz、M

11、Hz、Ghz3.信道容量信道容量一般是指物理信道上能够传输数据的最大能力。2.3.3 数据传输类型1. 基带传输基带就是指基本频带，即数字信号占用的基本频带。基带传输是指在传输介质上原封不动地传输由计算机或终端产生的 0 或 1 数字脉冲信号。2. 宽带传输宽带传输，有时也称频带传输，是指将数字信号调制成音频信号后再发送和传输，到达接收端时再把音频信号解调成原来的数字信号。我们将这种利用模拟信道传输数字信号的方法称为宽带传输技术2.3.4 数据传输方式 1、 并行传输并行传输是一次同时传输若干比特的数据。从发送端到接收端的信道需要用相应的若干根传输线串行传输它是一位一位地传送，从发送端到接收端

12、只要一根传输线即可。显然，并行传输的速率高，但要有很多根传输线，一般用于短距离并要求快速传输的地方；虽然串行传输速率只有并行传输的 1/8，但可以节省设备，是当前计算机网络种普遍采用的传输方式2. 数据传输方向 单工通信所谓单工，就是指传送的数据始终是一个方向，而不进行与此相反方向的传送，如图 2-3-7 所示。 半双工通信允许数据向两个方向的任一方向传输，但在每一时刻只能朝一个方向传输。因此，半双工方式实际上是转换方向的单工方式全双工数据能在同时两个方向传输，即有两个信道，它相当于将两个方向相反的单工通信方式结合起来。一般采用四线制，如图 2-3-9 所示 2.3.5 异步传输与同步传输 1

13、. 异步传输方式（起止式）异步传输以一个个字符为单位进行串行数据传送，它在每个字符代码的前后分别附加上起始位和终止位。起始位和终止位的作用是将一个字符的数据位框住并作为接收设备的同步标志 2. 同步传输方式在同步传输中，信息不是以字符为单位而是以数据块的方式传输。一个数据块往往包含有许多连续的字符。在块的前面必须用一些特殊的标识符来标记数据块的开始，使发送端与接收端建立起一个同步的传输过程。另外，这些特殊字符还可以用于区分和隔离连续传输的数据块。同步传输适用于快速和较大规模的数据传输。 2.3.5 数据交换技术 在计算机网络中，接收方与发送方之间会有多条路径相连接，信息在通过各种通信信道时也会

14、被交换。1. 线路交换（circuit switching）2. 报文交换（message switching）3. 分组交换（packet switching）2.4 局域网基础知识 2.4.1 局域网的概念 计算机局域网，顾名思义就是局部区域范围内的计算机网络，可以理解为一组物理位置上彼此相隔不远的计算机和相关设备的互连集合，该集合允许用户相互通信和共享软硬件资源。局域网一般局限在几千米的距离范围内，并可包含一个或多个子网。2.4.2 局域网的特点 具有较高的数据传输速率，有 10 Mbps、100 Mbps 和 1000 Mbps 之分，实际中最高可达 10 Gbps。 具有优良的传输质

15、量。 具有对不同速率的适应能力，低速或高速设备均能接入。 具有良好的兼容性和互操作性，不同厂商生产的不同型号的设备均能接入。 支持多种同轴电缆、双绞线、光纤和无线等多种传输介质。 网络覆盖范围有限，一般为 0.110 km。 2.4.3. 局域网硬件组成 服务器 (Server)服务器是一台高性能的计算机，属于计算机网络中的核心设备。它为客户机提供服务的同时，也实施网络管理的任务。在实际应用当中，根据服务器完成任务的不同，可将其分为文件服务器、打印服务器、备份服务器等。 客户机 (Client)客户机（又称工作站）运行客户机/服务器应用程序的客户端软件，由服务器进行管理和提供服务。网络用户是通

16、过客户机与网络进行联系的。由于网络中的客户机能够享受服务器的资源，其硬件性能一般低于服务器。 传输介质传输介质是网络中信息传输的物理通道，用于连接计算机网络中的网络设备，是网络中的生命线。有关有线传输介质，在后面的章节将会作详细介绍。 网络连接部件工作站和服务器之间的连接通过传输介质和网络连接部件来实现。网络连接部件常见的如网卡、集线器等，如图 2-4-2 所示。 网卡（NIC，Network Interface Card）网卡是主机和网络的接口，它负责将设备所要传送的数据转换为网络上其它设备能够识别的格式，通过传输介质传输数据。 中继器(Repeater)与集线器(HUB) 中继器是最简单的网络延伸设备，其作用就是把接收到的信号物理的再生并传输，即在确保信号可识别的前提下延长了线缆的距离。 集线器又叫多端口中继器，可看作一种特殊的中继器，它除了对接收到的信号再生并传输外，它还可连接多台计算机，是对网络进行集中管