网络通信课件1

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1、计算机网络基础第 2 章第1节 计算机网络系统概论v学习内容及要求 要求了解计算机网络技术的形成和历史、典型 的计算机网络、与计算机网络有关的国际组织 和国际标准，以及计算机网络目前应用和研究 的热点问题。掌握计算机网络的定义、计算机网络的组成和 结构、计算机网络的分类方法、常用的拓扑结 构。熟悉计算机网络的常用术语。 1.1 计算机网络技术的发展历程 v1.1.1 计算机网络的定义v计算机网络是通过传输介质、通信设施和网 络通信协议，把分散在不同地点的计算机设 备互连起来，实现资源共享和信息传输的系 统。 计算机网络中的主要知识点v在上述计算机网络定义中，涉及到7个知识点 ：传输介质；通信协

2、议；不同地点； 计算机设备；资源共享；数据传输； 系统。计算机网络的原理和技术围绕这7个 知识点展开讨论，对计算机网络的学习就是 分析这些知识点的含义，涵盖的内容，涉及 到的技术。 5个W的计算机网络应用v借助计算机网络，可以实现任何人(whoever)在任何时间(whenever)、任何地 方(wherever)、都可以和任何另一个人(whoever) 通过计算机网络进行通信，以传递任何信息 (whatever)，即可以是多媒体信息。v这也称为5个W的计算机网络应用。 计算机网络组成图示H7H1H5H4H3H2H6资源子网通信子网终端集中器终端主机什么是通信v通信是从一个地点向另一个地点传递

3、消息。在人类 社会的生活活动和生产活动中都离不开消息的传递 和交流，通信是人类生存、生产和生活的需要。v完成一次通信必须具备3个要素：一是通信双方都有通信的愿望；二是通信双方之间有用传输介质构成的传输通路；三是要有通信双方彼此理解和遵循的通信规则和协议。 计算机网络与分布式计算机系统 v分布式计算机系统是建立在计算机网络基础 上的，从网络硬件来看，分布式系统与计算 机网络几乎是一样的。v但是两者的最主要的区别是在软件上，表现 在分布式操作系统与网络操作系统的设计思 想、结构、工作方式和实现功能是不同的。 1.1.2 通信技术和计算机网络技术的发展 v计算机网络技术是计算机技术和通信技术相结合的

4、 技术，计算机技术和通信技术两者又离不开微电子 技术的支撑。v计算机网络从20世纪60年代出现，到20世纪70年代 、80年代兴起和发展，直到20世纪90年代大发展， 进入21世纪以后，计算机网络技术已经成为信息社 会基础设施，深入到人类社会的方方面面，与人们 的工作、学习和生活息息相关。 1.1.3 计算机网络发展的划代 v对计算机网络技术发展阶段的划分，目前还没有定论。任何 一门技术的出现和不断发展都与两个因素有关：一个是社会需求；另一个是前期技术的成熟和支撑。v计算机网络技术的过程中出现了许多可以称为里程碑的技术 ，例如：数据通信技术用于计算机通信； ARPANET网络建设；分组交换技术

5、；开放网络体系结构设计； 网络协议标准化研究；因特网（Internet）和高速网络技术研究等。v计算机网络的发展历程经历了四代，从联机终端网络到因特 网。 1.1.4 计算机网络的功能和用途 v可以根据实际需要和应用设计不同的计算机 网络，但计算机网络所提供的功能基本上是 相似的。 v 实现数据通信，资源共享，提供最好的性能 价格比，减少重复投资。v提供大容量网络存储，提供分布式处理，实 现对网络资源集中管理和分配。v提供高可靠性的系统。 计算机网络形成了一种新的文化 v材料、能源、信息是组成信息社会物质生产活动和 精神生产活动的三大重要资源对应的是交通运输网、输变电网、信息网的建设。v对一个

6、国家科技文化、经济发展的衡量，不仅要看 物资和能源的拥有量，最重要的是看其所拥有的信 息资源，看其信息传输和信息处理的能力。v信息作为产业，导致就业结构的变化，决定了一个 国家在世界经济中的地位。 1.1.5 计算机网络技术的特征 v计算机网络技术是计算机技术和通信技术相 结合的技术，而计算机技术和通信技术都离 不开微电子技术，即半导体物理和工艺技术 。 计算机技术通信技术 微电子技术计算机网络技术计算机网络技术的显著发展 v微电子技术和器件工艺、存储介质的存储容 量和质量有很大提高，计算机软件技术的发 展。v多媒体技术和用户界面技术，计算机网络技 术提出新的概念，给出新的实现方法。v “三网

7、合一”，即计算机网、电信网、广播电 视网合为一个网，会给计算机网络的应用和 资源利用提供更广阔的平台 。1.1.6 计算机网络在中国的发展 v局域网方面的应用 20世纪80年代开始，随着微型计算机的增多，在中国国 内许多单位组建了局域网，多采用以太网技术，即 IEEE802.3协议 。v广域网方面的应用 最早接入Internet的是中科院高能物理研究所和北京化工 大学。 在CSTNET和中科院网络信息中心的基础上成立了中国互 连网信息中心CNNIC 。1.2 计算机网络的组成和结构 v计算机网络的组成和结构从三个方面进行讨 论：计算机网络的物理构成；计算机网络的 拓扑结构；计算机网络的协议体系

8、结构。 1.2.1 计算机网络的物理构成 v计算机网络的物理构成由两级子网组成即通信子网和资源子网。 H7H1H5H4H3H2H6资源子网通信子网交换节点访问节点主机传输线路1.2.2 计算机网络的拓扑结构 v用数学中的拓扑学方法来描述计算机网络的 连接和构型，构成由点和线组成的二维平面 。v拓扑图中的线条表示连接的通路。v拓扑图中的点表示连接节点，可以表示交换 机、路由器，也可以表示一个连接位置 。计算机网络的拓扑构型（1）总线型（2）环型（3）星型（4）树型（5）回路型（6）全连接或网状型（7）不规则型（8）卫星或无线电型20计算机网络拓扑结构总线型星 型环 型网 状21总线型拓扑Term

9、inatorSegmentSegmentTerminator22总线型拓扑特点v优点：结构简单、布线容易适合小规模网络v缺点：共享媒介v所有的数据都需经过总线传送，总线为通信瓶颈长度受限故障诊断困难v传输媒介或中间任一接口点出现故障，整个网络就会 瘫痪v实例由同轴电缆组建的以太网（Ethernet） 23星型拓扑结构Hub24星型拓扑特点v优点：网络结构简单、容易实现、便于维护v缺点：中央节点负荷太重安装不方便 v实例由HUB或交换机组建的以太网25环型拓扑26环型拓扑特点v优点：电缆长度短、传输实时性强环型拓扑适合使用光纤，传输距离远。 v缺点：故障诊断难访问控制复杂 v实例FDDIv100

10、Mbps，范围可达100公里 27网状拓扑28网状拓扑特点v优点：系统可靠性高扩展容易v缺点：结构复杂、控制复杂、网络协议复杂建设成本高 v实例广域网29混合型拓扑30混合型拓扑特点v优点取长补短故障诊断和隔离方便易于扩展安装方便v缺点需用智能的互连设备v如网桥、路由器v实例广域网1.2.3 计算机网络的协议体系结构 v协议是按层次结构设计的，协议层次的集合 构成了协议体系结构。网络层次结构包含两 个基本内容：网络实现的功能分解到若干个层次，每个功能层 的功能用同等层协议。相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下 层为上层提供服务的关系。 计算机网络协议体系结构图示 第5层第4层第3层第2层

11、第1层第5层第4层第3层第2层第1层对等层协议层之间接口传输介质1.2.4 计算机网络的分类 v计算机网络的分类可以依据网络组建属性或用途;网络的拓扑结构;网络覆盖的地域范围;信息传输交换方式;采用的网络协议等。 1.2.5 计算机网络的硬件 v计算机网络的硬件包括计算机设备、网络互连设备、连接设备和传输介质。v传输介质用来做信号的通路，分为：有线介质无线介质v计算机设备有：各种计算机、打印机网络存储设备为信息的发送和接收设备，同时也是信息处理设备。v网络连接设备包括交换机、集线器。v网络互连设备用于网络之间的互连，有：中继器、桥接器、路由器和协议转换器。 1.2.6 计算机网络的软件 v计算

12、机网络的软件包括网络体系结构、网络 操作系统、网络协议软件、网络工具软件、 网络编程软件和网络应用软件。网络体系结构给出计算机网络的层次和协议集合 。网络操作系统用于管理计算机网络的连接和运行 。 网络协议软件用来实现网络协议的功能 。网络工具软件用于对网络环境的配置 。网络应用软件是在网络环境中解决各种应用问题 的软件。1.2.7 涉及到的一些术语和概念 v计算机网络基本知识的学习涉及到一些术语，这些 术语的理解对掌握计算机网络理论和技术的基本概 念很重要。 信号、信道、存储转发、PDU 封闭系统、开放系统 层次、服务、接口 实体与对等实体 分布式计算机系统 通信信息的方向 通信的过程 网络

13、计算 移动计算机网络 1.3 与计算机网络有关的技术标准 v1.3.1 国际组织与有关的标准 v标准可以分为事实上的标准合法的标准（国际标准） v标准化组织分为两类一类是根据国家政府间协议组建的另一类是自愿的、非协议的组织。v与计算机网络和数据通信标准有关的国际组织有ISO、ITU-T（CCITT）、IEEE、ANSI、EIA等。 1.3.2 国际标准的制定过程 v国际标准的制定过程为6个阶段：提案阶段，给出新工作项目提案文件NP；准备阶段，给出工作草案文件WD；委员会阶段，给出委员会草案文件CD；询问阶段，给出国际标准草案DIS；批准阶段，给出最终国际标准草案FDIS；出版阶段，给出国际标准

14、编号文件ISO。 1.3.3 因特网标准及制定组织 v1989年IAB进行重组，研究人员集中到 因特网研究特别任务组IRTF（Internet Research Task Force） 因特网工程特别任务组IETF（Internet Engineering Task Force）。vIRTF主要负责与Internet长期发展有关的研究 涉及到Internet协议、体系结构等。vIETF主要解决工程和技术发展问题 又分为若干工作组，IETF的工作领域涉及到Internet服务 、网络管理、路由技术、网络安全、应用程序等。 1.3.4 请求注释RFC文档 vRFC文档是在1969年与ARPANET

15、网络一起出现的， 目的是形成Internet网络研究的技术文档系列。v任何人都可以提交RFC文档，但是要成为Internet技 术标准，是需要经过审核和验证的。vRFC文档是获得Internet技术发展状况与动态的主要 信息来源之一，RFC系列文档用数字命名。v阅读RFC文档时需要注意两个问题：一是确定是否为最新的文档；二是需要注意文档的类别，看是否为正式标准。 1.3.5 有关Internet技术标准的网址 vInternet体系结构委员会（IAB）：http:/www.iab.orgvInternet网络信息中心（InterNIC）：http:/vInternet工程任务组（IETF）：h

16、ttp:/www.ietf.orgvInternet研究任务组（IRTF）：http:/www.irtf.orgvInternet地址分配授权机构（IANA）：http:/www.iana.orgvInternet协会（ISOC）：http:/www.isoc.orgvWWW联盟：http:/www.w3c.orgvRFC编辑组：http:/www.rfc-editor.orgv国际电信联盟（ITU）：http:/www.itu.intv美国国家科学基金会（NSF）：http:/www.nsf.govv美国计算机学会（ACM）：http:/www.acm.orgv美国电子电气工程师学会（IEEE）：http:/www.ieee.org 第1节 小结 v计算机网络是通过通信设施、传输介质和通信协议，将分散 在不