计算机网络基础课件第一章要点

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1、计算机网络的基础知识,主要内容,概述（发展、定义、组成）,1,计算机网络的分类,2,计算机网络的拓扑结构,3,计算机网络的体系结构,4,第1章 计算机网络的基础知识,计算机网络的形成与发展 计算机网络的定义 计算机网络的基本组成,1.1.1 计算机网络的形成与发展, 计算机网络 - 计算机技术与通信技术相结合的产物。, 计算机网络发展的里程碑, 20世纪50年代，面向终端的计算机网络 1969年，ARPAnet（广域网）建立 1975年，美国XEROX公司推出第一个局域网以太网 1985年，美国国家科学基金会（NSF）开始TCP/IP的研究，1986年，NSFnet与ARPAnet相连，以此为

2、基础形成Internet 20世纪90年代后，Internet迅速发展 进入21世纪，开始试验下一代互联网（NGI-Internet2）,1.1.1 计算机网络的形成与发展, 网络标准（体系结构）的发展过程, 20世纪70年代中期，各家网络产品自成体系结构 1977 1983年，ISO组织研究并公布OSI参考模型 1977年，ARPA组织开始研究TCP/IP，1979年成功，1983年完成在ARPAnet上的应用 TCP/IP成为事实上的工业标准,1.1.2 计算机网络的定义,具有独立功能的计算机或其它设备，用一定通信设备和介质互相连接起来，能够实现信息传递和资源共享的系统。,计算机之间通信需

3、要遵守的、具有特定语义的一组规则。, 一个概念网络协议,1.1.3 计算机网络的组成,网络协议的实现是由软件或硬件、或二者共同完成的，称为协议实体。,1.1.3 计算机网络的组成,一次完整的通信过程需要用到：,1.1.3 计算机网络的组成,从逻辑的角度看,计算机设备,传输介质,网络协议实体,具有独立功能的计算机系统和具有独立网络功能的设备,实现网络通信的物理基础。分为有线和无线两大类。,实现网络协议的软件或硬件,物理组成部分,逻辑组成部分,1.1.3 计算机网络的组成,计算机网络的简化定义, 自主计算机（autonomous computers）的互联（interconnected）集合。,具

4、有独立功能,既物理连接，又逻辑连接,第1章 计算机网络的基础知识,1.2.1 计算机网络的分类方法,曾经有过的分类方法有： 按拓扑结构分：总线网、环型网、星型网和网状型（或分布型）网。 按网络协议分：如以太网、令牌环网、FDDI网、ATM网、Novell 网、TCP/IP网等。 按传输介质分： 如同轴电缆网、双绞线网、光纤网、无线网等。 按使用者分： 公用网和专用网。 按交换方式分：电路交换网、报文交换网、分组交换网和混合交换网。 按通信技术分：广播式网络和点到点网络。 按分布距离分：局域网、广域网和城域网。,针对底层通信网络,两个重要概念： 广播式通信和点到点通信,随着网络应用的发展，目前更

5、多的网络是：复合拓扑结构，混合传输介质，使用多种网络协议的大规模网络,目前最常用,一个重要概念,分组交换,在传输数据之前，将要传的数据划分成一个个小的数据段，并在每一个数据段前加上必要的控制信息，如目的地址、源地址、差错校验信息等，与数据段一起构成一个分组（packet），然后再将分组独立地发送到网络上。由于分组中含有地址信息，当源站点和目的站点之间有多条路径时，每一个分组可以独立地选路。,1.2.2 广播式网络和点到点网络,计算机网络按照通信技术分为两类, 通信信道 广播式信道 两类交互方式 一台计算机向指定目的地址发送分组 一台计算机向广播地址发送广播分组, 通信信道 点到点信道 两种连接

6、方式 由一条物理线路直接连接 通过中间结点存储转发、选择路由,区分概念：广播式网络与共享式网络,共享式网络 ,非共享广播式网络 ,只有广播分组（目的地址是广播地址的分组）才能被网上的其他计算机“听”到,所有分组都能被网上的其他所有计算机“听”到；天生的广播式网络,1.2.3 局域网、广域网和城域网, 局域网, 广域网, 城域网,1.2.3 局域网、广域网和城域网, 局域网, 广域网, 城域网,1.2.3 局域网、广域网和城域网, 局域网, 广域网, 城域网,关于：“互联网”和“接入网”, 并不是一种具体的物理网络技术 是将不同的物理网络技术按某种协议统一起来的 一种高层技术 最典型的例子：In

7、ternet, 互联网, 是终端用户计算机（也可能是小型局域网）与互联网之 间的接口 不是独立的网络, 接入网,第1章 计算机网络的基础知识,1.3 计算机网络的拓扑结构,网络系统中的结点（包括计算机和通信设备）和通信链路构成的几何形状,拓扑结构的概念：,1.3 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,1.3 计算机网络的拓扑结构,第1章 计算机网络的基础知识,协议分层模型及概念 网络服务及服务类型 ISO/OSI 参考模型 IEEE 802 系列标准 TCP/IP 协议族,1.4.1 网络协

8、议分层模型及相关概念, 协议分层的目的：分而治之,n层协议栈,层次按功能划分,层次结构通信实例,传真线路,翻译,经理助理,秘书,翻译,经理助理,秘书,分组的封装与解封,几个概念： 报头 ； 封装 ； 解封 ；,重要提示,一个网络系统总是由低层协议和高层协议的共同实现而构成，并且一个层次上可能实现有多个协议； 一种上层协议往往可以运行在多种下层协议上，而同一种下层协议之上又可以运行不同的上层协议,网络体系结构的定义,计算机网络的体系结构,最具影响的三个网络体系结构模型： ISO/OSI 参考模型 IEEE 802 系列标准 TCP/IP 协议族,不同的体系结构有不同的分层模型和协议。,1.4.2

9、 网络服务及服务类型,网络服务,彼此相邻的两层间下层为上层提供通信能力或操作而屏蔽其细节的过程。,SAP (Service Access Point),两大类网络服务, 面向连接的服务, 无连接服务,1.4.3 ISO/OSI参考模型, 由 国际标准化组织 ISO （International Standard Organization）提出并制定, OSI参考模型的7层框架,ISO/OSI模型遵循的分层原则,根据不同层次的抽象分层； 每层应当实现一个明确定义的功能； 每层功能的选择应该有助于制定网络协议的国际标准； 各层边界的选择应尽量减少跨过接口的通信量； 层数应足够多，以避免不同的功能混

10、杂在同一层中，但也不能太多，否则体系结构会过于庞大。,OSI模型各层功能简述,是OSI参考模型的最低层，主要任务是在通信线路上传输数据比特（bit）的电信号。总之，物理层主要处理与传输介质有关的机械的、电气的和过程的接口。,2.数据链路层,数据链路层负责在相邻结点之间的链路上传送以“帧（frame）”为单位的数据，即实现帧的传输控制，包括：比特流成帧、帧定界、透明传输、差错检测与处理、流量控制和链路控制等功能。在广播式网络上，数据链路层还要处理多个站点对共享信道竞争的问题。,1.物理层,OSI模型各层功能简述,主要功能是网络与网络之间的路由选择、拥塞控制与异种网络互连等功能 是OSI参考模型中

11、最复杂的一层。,4.传输层,负责提供两端点之间数据的传送，主要功能是实现流量控制和将数据报交付给相应的应用进程。 是计算机网络通信体系结构中最关键的一层。,3.网络层,OSI模型各层功能简述,负责控制每一站究竟什么时间可以传送与接收数据。,6.表示层,主要用于处理两个通信系统中信息的表示方式。,5.会话层,7.应用层,负责网络中应用程序与网络操作系统之间的联系，为用户提供各种服务。 是OSI参考模型的最高层。,OSI不是一个完整的网络体系结构,需要指出的是，ISO只描述了OSI各层应该完成的功能，而并未确切地描述用于各层的协议。因此，严格地说，OSI参考模型并未包含网络体系结构的全部内容。,1

12、.4.4 IEEE 802系列标准,在局域网和城域网上广泛使用的协议标准就是IEEE 802系列标准。由电气电子工程师协会IEEE(The Institute of Electrical and Electronic Engineer)的802委员会制定 IEEE 802委员会成立于1980年，致力于研究局域网和城域网的物理层和MAC层规范，所以又称为局域网/城域网标准委员会（LAN/MAN Standards Committee） IEEE 802系列标准中的每一个子标准都由委员会中的一个专门工作组负责，到目前为止，已有23个工作组,1.4.4 IEEE 802系列标准,IEEE 802.1

13、：高层局域网协议（Higher Layer LAN Protocols）； IEEE 802.2：逻辑链路控制（Logical Link Control）； IEEE 802.3：以太网（Ethernet）； IEEE 802.4：令牌总线（Token Bus）； IEEE 802.5：令牌环（Token Ring）； IEEE 802.6：城域网（Metropolitan Area Network）； IEEE 802.7：宽带技术（Broadband TAG）；,1.4.4 IEEE 802系列标准,IEEE 802.8：光纤技术（Fiber Optic TAG）； IEEE 802.9：

14、综合语音/数据服务局域网（Isochronous LAN）； IEEE 802.10：局域网/城域网的安全（LAN/MAN Security）； IEEE 802.11：无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）； IEEE 802.12：100VG-AnyLAN（Demand Priority，需求优先级协议）； IEEE 802.13：（未使用）； IEEE 802.14：电缆调制解调器（Cable Modem）； IEEE 802.15：无线个人网（Wireless Personal Area Network，WPAN）；,1.4.4 IEEE 802

15、系列标准,IEEE 802.16：宽带无线接入（Broadband Wireless Access）； IEEE 802.17：弹性分组环（Resilient Packet Ring）； IEEE 802.18：无线管制（Radio Regulatory TAG）； IEEE 802.19：共存（Coexistence TAG）； IEEE 802.20：移动宽带无线访问（Mobile Broadband Wireless Access，MBWA）； IEEE 802.21：媒体无关切换（Media Independent Handoff）； IEEE 802.22：无线区域网（Wireles

16、s Regional Area Networks）。 IEEE 802.23： 应急服务（Emergency Services）,1.4.4 IEEE 802系列标准,有些早期的工作组已经解散（如802.2等），或处于不活跃状态（如802.17、802.20）。目前活跃的工作组是802.1、802.3、802.11、802.15-16、802.18-19、802.21-22。随着网络技术的发展，新的工作组还会不断出现。 每一个工作组又维护着若干子协议，并且不断推出新的标准，后制定的标准一般是对已有标准的修改或扩展。如 IEEE 802.3工作组维护的标准除了IEEE 802.3之外还有IEEE 802.3u、IEEE 802.3z、IEEE 802