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1、计算机网络技术计算机网络技术计算机网络概述计算机网络概述Chapter OneChapter One计算机网络的认知与应用体验计算机网络的认知与应用体验 网络与网络应用无处不在，以至于网络与网络应用无处不在，以至于 我们已经将其视为我们社会生活的一我们已经将其视为我们社会生活的一 个不可缺少的部分：个不可缺少的部分：问题：什么是计算机网络？问题：什么是计算机网络？计算机网络的定义计算机网络的定义 计算机网络是指将计算机网络是指将地理位置不同地理位置不同 且且功能相对独立功能相对独立的多个计算机系统通的多个计算机系统通 过过通信线路通信线路相互连在一起、由专门的相互连在一起、由专门的 网络操作系
2、统网络操作系统进行管理，以实现进行管理，以实现资源资源 共享共享的系统的系统。计算机网络中的计算 机通常都处于不同的 地理位置相互连接的计算机之 间不存在互为依赖的 关系。通信线路包括 通信媒体、通 信设备关系。网络操作系统（单 机OS功能+网络通 信协议+网络资源 管理+网络服务）网络的根本目的是为了 实现资源共享，资源包 括硬件与软件，如程序 、数据库、存储设备、 打印机等。计算机网络的形成与发展计算机网络的形成与发展计算机网络问世至今已经有半个世计算机网络问世至今已经有半个世 纪的时间，其间经历了四个发展阶纪的时间，其间经历了四个发展阶 段：段： 初级阶段 计算机网络阶段 标准或开放的计
3、算机网络 信息高速公路时代初级阶段：初级阶段：远程联机系统远程联机系统 20CEN，50-60年代 “ “终端终端- -通信线路通信线路- -计算机计算机” ”的模式的模式严格意义上讲，不属于计算机网络范畴。 远程联机系统的发展远程联机系统的发展典型案例：美国半自动地面防空系统SAGEComputerTTTPSTN计算机网络阶段：计算机网络阶段：多计算机互 连20世纪60年代，以ARPAnet为典型； 以实现“资源共享”为目的多计算机互连形态。 重要贡献：将应用与通信功能从逻辑上分离，应产生了通 信子网与资源子网的概念标准、开放的计算机网络标准、开放的计算机网络 呼唤网络体系结构的标准化与兼容
4、性：呼唤网络体系结构的标准化与兼容性： ISO的OSI RM（开放系统互连参考模型）- 1977/1983 TCP/IP协议的推广 推动了计算机网络的高速发展：推动了计算机网络的高速发展：以太网(ETHERNET) 与因特网(Internet) 。 高速智能的第四代计算机网络高速智能的第四代计算机网络 高速：主干带宽的增加达到10Gbps或更高，接入带 宽可以高达1000Mbps。互连：Intranet、Extranet、 InternetInternet 智能：服务质量(QoS)、网络管理计算机网络的功能 实现计算机系统的资源共享计算机网络的最基本功能之一。用户一旦接入网络就 可以使用网络中
5、的其他资源来处理自己提交的大型复 杂问题。 实现数据信息的快速传递分布在不同地域的计算机系统可以及时、快速地传递 各种信息。如股票交易、电子邮件、网上购物等 提高可靠性 提供负载均衡与分布式处理能力大型ICP（网络内容提供商)在全世界多个地方放置了内 容相同的WWW服务器，通过一定的技术使不同地域 的用户看到放置在离他最近的服务器上的相同页面。分布式处理是把任务分散到网络中不同的计算机上并 行处理。 集中管理对地理位置上分散的组织可通过计算机网络来实现集 中管理。 综合信息服务计算机网络的应用 办公自动化 管理信息系统 过程控制 Internet应用电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频视频应
6、用计算机网络的系统组成 计算机网络是由网络硬件系统和网络软 件系统构成的。 从拓扑结构上看：由网络节点和通信链 路构成 从逻辑功能上看：由通信子网和资源子 网构成。网络节点 访问节点端节点。主要起信源和信宿的作用。如用户主机和终 端等。信源：信息的来源。信宿：是相对信源而言。通信过程中接收和处理信息 的设备或计算机。 转接节点中间节点。数据交换和转接。具有通信功能。 混合节点 全能节点通信链路 指两个网络节点之间传输信息和数据的 线路。链路可用各种传输介质实现，如 双绞线、同轴电缆、光缆、卫星、微波 等。 通信链路通信链路用于传输信息的物理信道以及为达到用于传输信息的物理信道以及为达到 有效、
7、可靠的传输质量所必需的信道设有效、可靠的传输质量所必需的信道设 备的总称。备的总称。物理链路：点到点的物理线路。没有任何 交换节点。逻辑链路：在逻辑上起作用的物理链路。 具有传输控制能力。计算机网络的组成计算机网络的组成为了有利于计算机网络的设计与实为了有利于计算机网络的设计与实 现，我们更多的是从功能角度去看待现，我们更多的是从功能角度去看待 计算机网络的组成，并从功能上将计计算机网络的组成，并从功能上将计 算机网络逻辑划分为算机网络逻辑划分为资源子网资源子网和和通信通信 子网子网。 网络逻辑划分：网络逻辑划分：资源子网与通信资源子网与通信 子网子网资源子网资源子网 负责全网的数据处理业务，
8、并向网络用户提供负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供 各种网络资源和网络服务。各种网络资源和网络服务。 主要由主机、终端以及相应的主要由主机、终端以及相应的I/OI/O设备、各种软设备、各种软 件资源和数据资源构成。件资源和数据资源构成。 通信子网通信子网 为资源子网提供传输、交换数据信息的能力。为资源子网提供传输、交换数据信息的能力。 主要由通信控制处理机、通信链路及其他设备主要由通信控制处理机、通信链路及其他设备 如调制解调器等组成。如调制解调器等组成。 资源子网与通信子网结构资源子网与通信子网结构CCP：通信控制处理机资源子网通信子网CCP主机主机主机主机CCPCCPCCPCCPCC
9、P通信子网有两种类型 公用型一般是国家的邮电部门建造的网络。“公用”的意思就是 从所有愿意按邮电部门规定交纳费用的人都可以使用. 因此,公用网也可以称为公众网 。 专用型是某个部门为本单位的特殊工作的需要而建立的网络 这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如,军队,铁 路,电力等系统均有本系统的专用网 计算机网络的组成 网络硬件系统是指构成计算机网络的硬设备，包括各种计算机系统 、终端及通信设备。 常见的网络硬件有： 主机系统： 终端：用户进行网络操作，实现人机对话的工具 传输介质：传输数据信号的物理通道，将网络中 各种设备连接起来 网卡（网络适配器）：是计算机和传输 介质之间的物理接口。 集
10、线器：接收信号再生并传输，还可为 网络布线和集中管理带来方便 交换机（Switch）：分为第二层交换机 和第三层交换机。二层交换机同时具有 集线器和网桥的功能。 路由器：具有格式转换功能，可以连接 不通类型的网络。路由器能够识别数据 的目的地址所在网络。网络软件系统 主要包括通信协议、网络操作系统和各 类网络应用系统。 服务器操作系统多用户，多任务的操作系统网络用户管理、网络资源管理、网络运 行状况统计、网络通信等。 服务器 服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听 网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请 求，并提供相应的服务。 相对于普通PC来说，服务器在稳定性、安全性 、性能等方面都要求
11、更高，因此CPU、芯片组 、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所 不同。 Novell公司的NetWare、Windows系列，UNIX 系列 工作站操作系统多为一般的操作系统，但具有更强的网络功能。如支 持网络协议 等 工作站通信协议通信双方只有遵循相同的通信协议才能实现连 接，完 成信息的交换。 设备驱动 程序操作系统与外部设备的借口。 网络管理软件对网络管理软件进行信息统计，报告，警告，监控 的软件系统。 网络安全软件保密性、完整性、可用性抵御威胁与攻击 网络应 用软件计算机网络的分类计算机网络的分类计算机网络有多种分类标准，如按传输技计算机网络有多种分类标准，如按传输技 术、通信介
12、质、数据交换方式、通信速率术、通信介质、数据交换方式、通信速率 、使用对象和地理范围等：、使用对象和地理范围等： 按通信所使用的介质，按通信所使用的介质，分为有线网络和无线网络；分为有线网络和无线网络； 按使用网络的对象，分为公众网络和专用网络；按使用网络的对象，分为公众网络和专用网络； 按网络传输技术，分为广播式网络和点到点式网络；按网络传输技术，分为广播式网络和点到点式网络； 按照网络传输速度的高低，分为低速网络和高速网络；按照网络传输速度的高低，分为低速网络和高速网络； 按地理覆盖范围按地理覆盖范围( (最为典型与常用的划分方式最为典型与常用的划分方式) )，分分 为广域网、城域网和局域
13、网为广域网、城域网和局域网局域网（局域网（Local area networks Local area networks ，LANs)LANs)覆盖范围一 般在几公里 以内，如一 幢大楼内或 一个校园内 组网方便， 灵活，传输 速率高广域网（广域网（Wide area networks Wide area networks ，WANs)WANs)覆盖范围一般是几 十公里到几千公里 以上。覆盖一个国家或 地区，甚至可以横 跨几个洲，形成国 际性的远程网络。城域网（城域网（Metropolitan area Metropolitan area networks networks ， MANsMAN
14、s) )覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主 要是满足城市、郊区的联网需求。 如连接温州大学各大校区的温州大学校园 网；连接温州各中小学的温州教育城域网 等。 城域网技术与局域网技术、城域网技术与 广域网技术之间的边界正在日益模糊。计算机网络的功能计算机网络的功能 可归纳为资源共享、数据传送、均衡负荷和分布可归纳为资源共享、数据传送、均衡负荷和分布 式处理、信息的集中和综合处理等四项功能。式处理、信息的集中和综合处理等四项功能。 资源共享：包括硬件和软件资源。硬件资源包括处理机、包括硬件和软件资源。硬件资源包括处理机、 大容量存储器、打印设备等，软件资源包括各种应用软件大容量存储器、打印设备等
15、，软件资源包括各种应用软件 、系统软件和数据等。、系统软件和数据等。 数据传送：包括网络用户之间、各处理器之间以及用户与：包括网络用户之间、各处理器之间以及用户与 处理器间的数据通信。处理器间的数据通信。如E-MAIL、网上QQ等。 均衡负荷：指当网络的某个节点系统的负荷过重时，新的指当网络的某个节点系统的负荷过重时，新的 作业可以通过网络传送到网中其他较为空闲的计算机系统作业可以通过网络传送到网中其他较为空闲的计算机系统 去处理。去处理。 信息的集中和综合处理：各种管理信息系统、智能决策系 统等。拓朴结构拓朴结构“ “拓朴拓朴” ”的概念来自离散数学中的图论；的概念来自离散数学中的图论； 拓
16、扑学方法：把实体抽象成与其大小、形状无拓扑学方法：把实体抽象成与其大小、形状无 关的关的“ “点点” ”，而把连接实体的线路抽象成，而把连接实体的线路抽象成“ “线线” ”， 进而以图的形式来表示这些点与线之间关系的进而以图的形式来表示这些点与线之间关系的 方法，其目的在于研究这些点、线之间的相连方法，其目的在于研究这些点、线之间的相连 关系。关系。 拓扑结构与几何结构属于两不同的数学概念拓扑结构与几何结构属于两不同的数学概念在几何结构中，我们要考察的是点、线之间的位置在几何结构中，我们要考察的是点、线之间的位置 关系，或者说几何结构强调的是点与线所构成的形状及关系，或者说几何结构强调的是点与线所构成的形状及 大小；拓扑学关注的是点与线之间的关系。大小；拓扑学关注的是点与线之间的关系。不同的几何结构可以具有相同的拓扑结构。不同的几何结构可以具有相同
