计算机网络课件 第1章

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1、计算机网络 computer networks授课教师:李冬 Tel: 13554345424 E-mail: 1华中科技大学计算机基础教研室引言：网络应用背景n计算机通信网络和Internet已成为社会生活 重要组成部分。n应用遍布经济、文化、科研、军事、政治 、教育。n产业结构变化，全球信息产业发展。2华中科技大学计算机基础教研室教材 张浩军主编，高等教育出版社，2008.3 计算机网络实训教程(第二版)，授课环节教学：32学时（老师课堂讲授，学生提问、练习） 实验：16学时（学生动脑动手）课前说明：3华中科技大学计算机基础教研室要求:n理解网络的最基本工作原理，掌握处理网络问 题的基本方

2、法;n本课程的教学目标是使学生理解计算机网络的 基本概念和原理，并掌握运用所学知识建设、 配置、管理和维护网络的技能，以及培养学生 在网络上获取、加工、发布信息的能力。4华中科技大学计算机基础教研室第1章 计算机网络概述第2章 网络体系结构第3章 组建局域网第4章 网络工程布线第5章 网络互联第6章 网络服务配置与管理第7章 信息网络安全第8章 网络管理第9章 网络多媒体应用第10章 企业网规划与建设第11章 网络软件开发技术教材章节5华中科技大学计算机基础教研室第1章 计算机网络概述 6教学内容与要求n主要内容 网络概念与发展 网络组成与分类 网络的功能 数据通信基础 7华中科技大学计算机基

3、础教研室n重点与难点 掌握计算机网络概念，发展 掌握计算机网络组成，分类方法 了解计算机网络的基本功能 掌握Internet的典型应用 掌握数据通信的基本概念8华中科技大学计算机基础教研室1.1 计算机网络的概念与发展91.1.1 计算机网络概念n计算机网络是以相互共享（硬件、软件、和数 据）资源的方式连接起来，且各自具有独立 功能的计算机系统的集合 。(应用角度)n计算机网络是利用通讯设备和线路将地理位 置不同、功能独立的多个计算机系统互连起 来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议 、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中 资源共享和信息传递的系统。(物理结构角 度)10华中科技大学计算

4、机基础教研室11华中科技大学计算机基础教研室n功能 信息共享 信息交换n作用使分散的计算机能共享网上的资源，为 用户提供强有力的通信手段和尽可能完善的 服务，从而极大的方便用户。12华中科技大学计算机基础教研室n计算机网络涉及以下三个方面的问题：计算机：两台或两台以上的计算机相互连 接构成网络，达到资源共享的目的。通道：计算机之间互相通信交换信息，需 要有一条通道。这条物理连接通道称为传输介 质。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤 等“有线”介质；也可以是激光或无线电波等 “无线”介质。协议：计算机之间要通信交换信息，彼此 就需要有某些约定和规则，这就是协议。13华中科技大学计算机基础教研室

5、计算机网络概念：应用角度，物理角度功能：两个功能作用：方便用户三个方面：计算机、通道、协议1.1.1 知识点14华中科技大学计算机基础教研室1.1.3 计算机网络的应用n企业信息网络n联机事务处理nPOS系统n电子邮件系统n电子数据交换系统 n联机会议n访问远程数据库15华中科技大学计算机基础教研室1.2 计算机网络的组成与分类161.2.1 计算机网络的组成n计算机网络通常由三个部分组成，它们是资源子 网、通信子网和通信协议。资源子网：是指计算机网络中面向用户 的部分，处于网络的外围，由主机系统、终端 、终端控制器、外设、各种软件资源和信息资 源组成，主要用于全网的信息处理、信息共享 和信息

6、存储服务。主机系统是资源子网的主要 组成部分，它通过高速通信线路与通信子网的 通信设备相连接，用户终端可通过主机系统连 接入网。17华中科技大学计算机基础教研室通信子网：负责数据通信的部分，处于网 络的内层，完成网络数据传输、转发等通信处理 任务。构成通信子网的硬件设施包括各种数据传 输线路，以及实现网络连接和数据通信的各种数 据通信设备，包括集线器(Hub)、网桥(Bridge)、 网络交换机(Switch)、路由器(Router)和网关 (Gateway)等。通信协议：是主机之间或主机和子网之 间的通信的规范，即通信双方必须共同遵 守的规则和约定。18华中科技大学计算机基础教研室资源子网和

7、通信子网两个部分的结构示意图 19华中科技大学计算机基础教研室n网络软件是实现网络功能的必不可缺的支撑 环境，通常包括：网络协议软件:实现网络协议功能;网络通信软件:计算机之间的通信;网络操作系统:资源共享、管理用户；网络管理软件:对网络资源管理、维护；网络应用软件:为网络用户提供服务;20华中科技大学计算机基础教研室1.2.2 计算机网络的分类1按网络覆盖的地理范围分类局域网 （LAN）城域网 (MAN)广域网 (WAN)21华中科技大学计算机基础教研室局域网n局域网（Local Area Network，LAN）：指在有限 的地理区域内构成的规模相对较小的计算机网络 ，其覆盖范围一般不超过

8、几十公里。nLAN具有以下特征：局域网仅工作在有限的地理范围内。数据传输率快，典型LAN数据传输速率10Mbps 、100Mbps、1Gbps和10Gbps。由于数据传输距离短，传输延迟低（几十个毫 秒）且误码率低。局域网组网方便、使用灵活。22华中科技大学计算机基础教研室局域网联网结构图23华中科技大学计算机基础教研室城域网n城域网（Metropolitan Area Network，MAN）可以理解为 是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术，但是 传输介质和布线结构更复杂。n其覆盖范围为一个城市或地区，距离在几十公里到几百 公里。n城域网多采用光纤或微波作为传输介质，可以支持数据

9、和多媒体应用。n当前城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位 于同一城市内不同地点的主机、数据库以及LAN等互相 连接起来。24华中科技大学计算机基础教研室广域网n广域网（Wide Area Network，WAN）覆盖的地理 范围非常大，又称远程网，是一种跨越城市、国 家的网络。n广域网常常借用传统的公共传输网进行通信，可 以把众多的城域网、局域网连接起来。n目前，很多全国性的计算机网络就属于这类网络 ，如邮电部的CHINANET（中国公网）、国家教 委的CERNET（中国科研教育网）、中科院的 NCFC（科技网）和电子部的CHINAGBN（经济 网）等。25华中科技大学计算机基础教研室

10、典型广域网示意图26华中科技大学计算机基础教研室网际网n网际网通常是指连接多个国家的计算机网络， Internet（因特网）就是世界上最大的网际网。n通常把互联的网络集合称为互联网，Internet是指 特定的世界范围的互联网，它通过网络互连设备 把不同的众多网络或网络群体根据全球统一的通 信规则（TCP/IP协议）互连起来形成全球最大的 、开放的计算机网络。27华中科技大学计算机基础教研室n另外一个典型网络是Intranet，Intranet也称“企业 内部网”。从原理上来说，Intranet其实就是一个 局域网。nIntranet是在一个协同作业的企业或者组织的内部 ，使用Internet

11、技术实现应用需求的网络应用系统 。n它可以建立在企业内部原有的硬件、软件和服务 器基础上，实现Internet上的几乎所有应用。n另外，以Intranet为平台的管理信息系统MIS，可获 得高效的开发和企业级应用。28华中科技大学计算机基础教研室2按传输介质分类n根据采用的传输介质不同，计算机网络可分为两种 ：有线网和无线网。有线网：传输介质采用有线介质连接的网 络称为有线网。常用的有线传输介质包括双绞 线、同轴电缆和光导纤维。无线网：采用无线介质连接的网络称为无 线网，典型的无线网有以下几种。29华中科技大学计算机基础教研室有线网双绞线n双绞线(TP：Twisted Pairwire)是综合

12、布线工程中最 常用的一种传输介质，由多对具有绝缘保护层的 铜导线组成。双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP：Unshielded Twisted Pairwire)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pairwire)。双绞线既可以用来传输模拟声音信号、也可以用 于传输数字信号，特别适用于较短距离的数字通信。目前局域网中使用双绞线可以达到100Mbps 10Gbps的传输速率，而且其价格相对其他传输介质低 廉，是目前局域网布线的主要传输介质。 30华中科技大学计算机基础教研室有线网同轴电缆n同轴电缆(Coaxial)是指有内外两个同心导体，而 这两个同心导体即导体和屏蔽层又共用

13、同一轴心 的电缆。n常用的同轴电缆有两类：50和75的同轴电缆。75同轴电缆常用于CATV（有线电视网）网， 传输带宽可达1GHz，目前常用CATV电缆的传输带宽 为750MHz。50同轴电缆主要用于基带信号传输，传输带宽 为120MHz，传统的总线型以太网就是使用50同轴 电缆。31华中科技大学计算机基础教研室有线网光纤n光导纤维简称光纤，是一种能高质量传导光信号 的玻璃纤维。n如果将许多根光纤聚在一起并敷以保护层，就得 到常说的光缆。利用光缆通讯，能同时传播大量 信息。光纤的抗干扰性能好，不发生电辐射，通讯质量 高，能防窃听。光缆的质量小而细，不怕腐蚀，铺设也 很方便。目前光缆已广泛用作为

14、长途通信干线、广域网的 主要传输介质。32华中科技大学计算机基础教研室无线网微波通信n微波通信是使用波长在0.1毫米至1米之间的电磁波 微波进行的通信。n当两点间直线距离内无障碍时就可以使用微波通 信，微波通信具有容量大、质量好、传输距离远 、抗灾性能好等特点，普遍使用于各种专用通信 网。n微波通信用途广泛，可以用于各种电信业务的传 送，如电话、电报、数据、传真以及彩色电视等 。33华中科技大学计算机基础教研室n地面微波通过地面站之间接力传送接力站之间距离：50 -100 km速率：每信道 45 Mb/s地球地球地面站之间的直视线路 微波传送塔34华中科技大学计算机基础教研室无线网卫星通信n卫

15、星通信是地球上(包括陆地、水面和低层大气中 )无线电通信站之间利用人造卫星作为中继站而进 行的空间微波通信，卫星通信是地面微波接力通 信的继承和发展。n卫星通信具有覆盖区域大、通信距离远、通信质 量好、可靠性高、通信频段宽、容量大等优点， 是目前远距离越洋电话和电视广播的主要手段。35华中科技大学计算机基础教研室35,784 公里地球n地球同步卫星与地面站相对固定位置使用3颗卫星即可覆盖全球传输延迟时间长（270ms）广播式传输应用领域：n电视传输n长途电话n专用网络n广域网36华中科技大学计算机基础教研室无线网红外线传输n红外线传输利用发光二级管产生红外光波发送信 号，采用光电管接收信号，生

16、活中各种电器使用 的摇控器基本上是使用红外线进行信号传输。红外线与微波传输之间的重要差异是前者不能贯 穿墙壁，但是，在微波系统中遭遇的安全和干扰问题 这里不再出现。红外线信号能获得较高的数据吞吐量。红外线传输方式分为点到点传输和广播传输。红外线一般局限在很小的区域内，并且要求发送 器直接指向接收器；不过，红外线相关设备相对比较 便宜，且不需要天线。37华中科技大学计算机基础教研室无线网WLANn无线局域网(Wireless Local Area Networks, WLAN) 。WLAN采用射频(Radio Frequency, RF)技术，利用 电磁波在空气中发送和接受数据，无需线缆介质。WLAN的数据传输速率现在可以达到11Mbps或 54Mbps，传输距离可远至20km以上。WLAN最大的优势就是免去或减少了繁杂的网络 布线，一般只要在