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1、计算机网络基础,第 八 章,第8章 计算机网络基础,8.1 计算机网络基础知识 8.2 计算机局域网技术 8.3 Windows 2000网络功能 8.4 因特网（Internet）基础 8.5 因特网上的信息服务,8.1 计算机网络基础知识,8.1.1 计算机网络的形成与发展,1. 计算机网络的概念,计算机网络是利用通信设备和通信线路将地理上分散的、具有独立功能的多个计算机系统连接起来，按照特定的通信规则进行信息交流，进而实现资源共享的系统。其中，资源共享是指在网络系统中的各计算机用户均能享受网络内部其他各计算机系统中的全部或部分资源。,2. 计算机网络的形成与发展,计算机网络的发展经历了从
2、简单到复杂、从单机到多机，由终端与计算机之间的通信，到计算机与计算机之间的直接通信的演变过程。其发展经历了四个阶段：,第一阶段：远程联机阶段，计算机技术与通信技术相结合，形成计算机网络的雏形。这一阶段是以单个计算机为中心，面向终端形成远程联机系统。,第二阶段：计算机互联阶段，完成网络体系结构与协议的研究，可以将不同地点的计算机通过通信线路互联，形成计算机的网络。网络用户可以通过计算机访问其他计算机的资源，实现了计算机资源共享的目的。,第三阶段：形成网络体系结构阶段，广域网、局域网与公用分组交换网迅速发展。网络技术国际标准化，ISO/OSI 成为新一代计算机网络的参考模型，数据传输的可靠性得以保
3、障。,第四阶段：Internet深入全社会，宽带网络广泛应用。Internet是一个庞大的覆盖全世界的计算机网，实现了全球范围的电子邮件（E-mail）、WWW（World Wide Web）信息浏览和语音图像通信等功能。,8.1.2 计算机网络的组成,典型的计算机网络可分为资源子网和通信子网两个部分。资源子网是信息资源的提供者，并且网上各站点具有访问网络信息资源和处理数据的能力，资源子网由计算机系统、终端控制器和连网设备等共同组成。通信子网提供了通信线路的功能，它由网络节点、通信链路和信号变换设备等共同组成。公用的通信子网由国家电信部门统一组建与管理，一般用户单位无权干涉。,8.1.3 计算
4、机网络的主要功能和分类,1.计算机网络的功能,资源共享,数据信息的快速传输,数据信息的集中和综合处理,均衡负载，相互协作,提高系统的可靠性,分布式处理,2.计算机网络的分类,按地域划分，计算机网络分为以下三类：,广域网WAN（Wide Area Network） 局域网LAN（Local Area Network） 城域网MAN(Metropolitan Area Network),按通信所用媒体划分，计算机网络分为以下两类：,有线网：这是采用如同轴电缆、双绞线、光纤等物理媒体来传输数据的网络。 无线网：这是采用微波等形式来传输数据的网络。,按通信传播方式划分，计算机网络分为以下两类：,点对点
5、式网络 广播式网络,按使用范围划分，计算机网络分为以下两类：,公用网：为公众提供各种信息服务的网络系统，公用网是只要符合网络拥有者的要求就能使用的网络。 专用网：为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，不向拥有者以外的人提供服务，例如：银行系统建设的金融专用网络。,8.1.4 网络拓扑结构,1.拓扑的概念计算机科学家通过采用从图论演变而来的“拓扑”（topology）的方法，抛开网络中的具体设备，把工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，这样从拓扑学的观点看计算机和网络系统，就形成了点和线组成的几何图形，从而抽象出了网络系统的具体结构。这种采用拓扑学方
6、法抽象出的网络结构称为计算机网络的拓扑结构。网络拓扑结构是指网络中的线路和节点的几何或逻辑排列关系，它反映了网络的整体结构及各模块间的关系。网络拓扑可以进一步分为物理拓扑和逻辑拓扑两种：物理拓扑是指介质的连接形状；逻辑拓扑是指信号传递路径的形状。局域网的拓扑结构常见的有总线型结构、星型结构、环型结构等。,2.常见的局域网的网络拓扑结构,总线拓扑结构总线拓扑结构采用一条公共总线作为传输介质，各个节点都接在总线上。总线的长度可以使用中继器来延长。优点：总线网的通信电缆投资少，整个网络结构简单、灵活，易于扩充。它是一种具有弹性的体系结构。缺点：故障率较高，总线在任何一点断了，就会影响整个网络的工作，
7、造成网络瘫痪；网络一旦出了故障，诊断故障困难，这个缺点对网络安全性影响很大，这也是总线网络不再流行的原因。,星型拓扑结构星型拓扑也称集中型结构，它由一个中心节点和分别与它单独连接的其他节点组成。现在常用集线器(Hub)作为中心节点。优点：结构简单，节点的增加或减少实现容易。由于所有的通信都要通过中央节点，故中央节点的处理能力往往成为影响网络性能的主要因素。缺点：电缆总的长度较长，增加了投资；对中心节点的依赖性很强，中心节点一旦有故障，则整个网络就会停止工作。,环型拓扑结构 环型拓扑结构又称分散型结构，它的每个节点仅有两个邻接节点，这种网络结构中的数据总是按一个方向逐节点沿环传递，即一节点接受上
8、一节点传来的数据，由它再发送给下一节点。优点：由于需要的连接少，增加了网络的可靠性；可采用光纤作为传输介质，也可采用混合介质。缺点：由于本身结构的特点，当一个节点出故障时，整个网络就不能工作；对故障的诊断困难，网络重新配置也比较困难。,8.1.5 网络传输介质和网络设备,1.网络传输介质,传输介质是数据传输中连接各个数据终端设备的物理介质。信息的传输是从一台计算机传输给另一台计算机，或从一个节点传输到另一个节点，都是通过通信介质实现的。,双绞线双绞线是用两根绝缘铜线扭在一起的通信介质。双绞线抗干扰能力较强，在电话系统中双绞线被普遍采用。双绞线可以用于模拟或数字传输；传输信号时，双绞线可以在几公
9、里之内不用对信号进行放大。双绞线分非屏蔽双绞线UTP（Unshielded Twisted Pair）和屏蔽双绞线STP（Shielded Twisted Pair）两种。,非屏蔽双绞线（UTP）：非屏蔽双绞线中不存在物理的电器屏蔽，既没有金属箔，也没有金属带绕在UTP上，UTP线对之间的串线干扰和电磁干扰，是通过其自身的电能吸收和辐射抵消完成的。UTP通常使用一种称之为RJ-45的8针连接器。屏蔽双绞线（STP）：屏蔽双绞线外部包有铝箔或铜丝网。,屏蔽双绞线,同轴电缆同轴电缆由内导体铜制芯线、绝缘层、外导体屏蔽层及塑料保护外套构成。同轴电缆具有较高的抗干扰能力，其抗干扰能力优于双绞线。同轴电
10、缆主要有50同轴电缆和75同轴电缆两种。 50同轴电缆：又称基带同轴电缆（或称细缆）。它主要用于数字传输的系统，广泛用于局域网。在传输中，其最高数据速率可达10Mbps。 75同轴电缆：也称宽带同轴电缆。它主要用于模拟传输系统，宽带同轴电缆是公用天线电视系统的标准传输电缆。,光缆光缆（即光纤）是用极细的玻璃纤维或极细的石英玻璃纤维作传输媒体，即光导纤维。光缆传输是利用激光二极管或发光二极管在通电后产生光脉冲信号，这些光脉冲信号经检测器在光缆中传输。光导纤维被同轴的塑料保护层覆盖。,2.常用的网络设备,网络连接设备是网络通信的中介设备。连接设备的作用是把传输介质中的信号从一个链路传送到下一个链路
11、。网络连接设备一般都配置两个以上的连接器插口。,中继器（Repeater）在网络中，网络连线有一定的长度限制，否则传输距离太长，将导致传输的信号衰减太多而造成传输数据出错。为了扩展网络联接的总跨度，可用中继器将两个单段电缆连接起来。中继器是一个能持续检测电缆中模拟信号的硬设备，工作于网络的物理层，当它检测到一根电缆中有信号来时，中继器便转发一个放大了的信号到另一根电缆。中继器安装容易、使用方便，并能保持单段电缆中原来的传输速度。缺点是不能互联不同类型的网络。,路由器（Router）如何到达目的地的算法叫做路由。实现数据分组转发并能查找和选用最优路径的网络设备，叫做路由器。路由器是实现不同类型网
12、络，即异构型网络互联的重要设备。路由器最大的特点是具有选择传送信息包的传送路径功能，即路径选择功能。事实上，路由器可以根据其内部的路由表来选择最佳的传送路径，将信息包传送到目的地。著名的路由器产品有Cisco公司的Cisco 2500、Cisco 2600和Cisco 7500等。,集线器（HUB）早期的集线器仅将分散的用于连接网络设备的线路集中在一起，以便于网络管理与维护。集线器类似于多路中继器，除完成集线功能以外，还具有信号再生功能。随着集线器产品技术的发展，目前推出的高档集线器又称智能集线器，它具有以下主要功能： 支持多种协议和多种传输介质，具有不同类型的端口，以便互联相同或不同类型的网
13、络。 具备网络管理功能，例如对服务器、工作站和集线器进行实施监测、分析、调整资源、错误告警与故障隔离等。 具有交换功能，这是集线器产品的最新发展，它是集线器与交换机功能的有机结合，使得集线器的信息转换和传输速率大大提高。,交换机（Switch）交换机是目前构建网络的非常重要的设备，是一个多端口的设备，实现端口先存储、后定向转发功能的数据转发设备。从物理上看，它与集线器类似。交换机与集线器的主要区别在于前者的并行性。集线器是在共享带宽的方式下工作的，多台计算机通过集线器的各个端口连接到集线器上时，它们只能共享一个信道的带宽，即单台计算机通过局域网段发送数据的速率；而交换机是模拟网桥方式连接各个网
14、络，交换机每个端口连接一台计算机，都相当于一个网段。,网桥网桥是将两个或多个LAN(可以是不同类型的LAN)连接起来的中介设备。网桥的功能在延长网络跨度上类似于中继器，然而它能提供智能化连接服务，即根据数据包终点地址处于哪一网段来进行转发和滤除。,8.1.6 网络协议,1.网络协议与OSI模型,网络协议为了使网络中相互通信的两台计算机系统高度协调地交换数据，每台计算机都必须在有关信息内容、格式和传输顺序等方面遵守一些事先约定的规则。为进行网络中数据通信而建立的规则、标准或约定，称为网络协议。网络协议实质上是计算机间通信时所使用的一种语言，它是计算机网络不可缺少的组成部分。由于计算机网络协议十分
15、复杂，故将其划分成层次结构。这样做的主要优点在于：各层之间相互独立。灵活性好。标准化程度高。,OSI模型国际标准化组织（ISO）早在20多年前就提出了开放系统互联（OSI）参考模型。这里的“开放”是指：凡遵守OSI标准的系统都可以互联，彼此都能开放式的进行通信。OSI模型采用的是一个包含7层的层次结构。,2.TCP/IP协议及其层次,TCP/IP是Internet所采用的协议组，TCP和IP是其中最重要的两个协议，因此TCP/IP就成为这个协议组的代名词。TCP是Transmission Control Protocol的缩写，称为传输控制协议，负责数据从端到端的传输，IP是Internet
16、Protocol的缩写，称为网络互联协议，负责网络互联。TCP/IP是一个分层的网络协议，不过它与OSI模型所分的层次有所不同。TCP/IP从底至顶分为网络接口层、网际层、传输层、应用层等4个层次。,8.1.7 数据通信基础,1.模拟信号与数字信号,信号信号是数据的物理表示形式。在数据通信中的“信号”是指数据的电编码或电磁编码。它分为模拟信号和数字信号两种。 模拟信号和数字信号模拟信号是在一定的数值范围内可连续取值的信号，是连续变化的电信号。数字信号是离散的电信号，用恒定的电压值表示1和0值，在传输介质上传输。,模拟信号和数字信号都可以在合适的传输介质上传输，两者在传输方式上有一定的差别。模拟传输不考虑信号内容，传输一定距离后会衰减和畸变，经过放大器可以增强信号的能量，同时也放大了信号中的噪声分量，结果是信号质量效果越来越差。数字传输与信号的内容有关，传输一定距离后也会衰减和畸变，可以使用中继器放大信号，同时进行整形恢复，再将信号以本来的面目继续传送下去。目前计算机网络中的信号传输主要使用数字传输。,2.数据通信系统,通信通信是把信息从一个地方传送到另一个地方的过程。为了把信息从一个地方传到另一个地方，通信系统首先要把描述信息所使用的符号即数据转换成信号，信号从信源出发，经传输媒体到信宿，信宿再将信号复原成数据。,
