理学]e__temp_大学计算机基础07n

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1、1,第七章 网络应用基础,7.1 计算机网络概述 7.1.1 计算机网络发展史 7.1.2 计算机网络系统的组成与功能 7.1.3 计算机网络的分类 7.1.4 网络的拓扑结构 7.1.5 计算机网络的体系结构 7.2 数据通信基础知识 7.2.1 基本概念 7.2.2 数据传输介质 7.3 计算机网络的硬件与软件组成 7.3.1 网络的主体设备 7.3.2 网络的连接设备 7.3.3 网络软件系统 7.3.4 网络操作系统 7.4 局域网 7.4.1 局域网定义 7.4.2 局域网体系结构 7.4.3 局域网组网示例,7.5 网络互连 7.5.1 网络互连概述 7.5.2 网络间的互连设备

2、7.5.3 广域网上的通信技术 7.5.4 常用网络测试工具,2,7.1 计算机网络概述 7.1.1 计算机网络发展史,1. 什么是计算机网络,一群具有独立功能的计算机组成的系统 通过通信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换和分布式处理,2. 计算机网络的发展,1954年第一代计算机网络 1969年ARPA网，第二代计算机网络 1983年OSI模型，第三代计算机网络 Internet的建立，第四代计算机网络,单个主机为中心、面向终端设备 计算机通信网络（多处理中心、多个主计算机通过通信线路互联) 计算机-计算机网络(具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议) 信息

3、高速公路(交互式的多媒体网络 ),3,7.1.2计算机网络系统的组成与功能,计算机网络系统的组成,通信子网:网络的内层，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务 资源子网：网络的外围 ，提供各种网络资源和网络服务,通信子网,资源子网,4,1信息交换 2资源共享 3分布式处理,计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点之间的通信。 包括硬件、软件和数据资源的共享。 网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。,计算机网络的功能,硬件共享,软件共享,5,1从网络的地理范围进行分类,局域网,局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。 具体标准是美国电气工程师协会制订的IEEE802系

4、列标准。,7.1.3 计算机网络的分类,10公里以内,6,在一个学校范围内的计算机网络通常我们称为校园网。实质上它是由若干个局域网连接构成的一个规模较大的局域网，也可视校园网为一种介于普通局域网和城域网之间规模较大的、结构较复杂的局域网络。,城域网,广域网,它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。,网络分类,10100公里以内,7,星型拓扑,总线拓扑结构,特点： 结构简单，可靠性高 布线容易，连线总长度小于星型结构 对站点扩充和删除容易 总线任务重，易产生瓶颈问题 总线本身的故障对系统是毁灭性的,特点： 通信协议简单 对外围站点要求不高 单个站点故障不会影响全网 电路利用率低，连线费用大 网

5、络性能依赖中央结点 每个站点需要有一个专用链路,7.1.4 网络的拓扑结构,拓扑结构：指网络中通信线路和节点间的几何排序,用以表示整个网络的整体结构外貌和各模块之间的结构关系。 计算机网络拓扑结构的分类 ： 星型、环型、总线型、全互连、混合型等几种,8,特点： 传输速率高，传输距离远 各节点的地位和作用相同 各节点传输信息的时间固定 容易实现分布式控制 站点的故障会形起整个网络的崩溃,环型拓扑结构,特点： 信息交换在上、下节点之间进行 通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便 资源共享能力差，可靠性低,树型拓扑,9,特点： 传输速率高，传输距离远 各节点的地位和作用相同 可靠性高 站点

6、的故障不会引起整个网络的崩溃,Internet网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。Internet网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。应此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。,全连接拓扑结构,10,7.1.5 计算机网络的体系结构,例:甲乙两个人通电话 语法：电话号码； 语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作； 同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。,物理网 为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。,语

7、法：数据与控制信息的结构或格式 语义：用来说明通信双方应当怎么做 同步：详细说明事件如何实现,协议 一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。,国际标准组织（ISO）提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。 网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。,协议三要素,11,开放系统互连OSI参考模型,12,各层的功能,物理层:OSI参考模型的最低层，直接和网络硬件打交道，是通过物理介质传输和接收二进制位流 数据链路层:提供点对点的数据传输，并保证信息在线路中可靠传输 网络层:负责路由的选择分段和重组 传送层:提供端

8、到端的通信 会话层:负责建立、拆除、管理进程之间的通信连接 表示层:处理不同数据在表示上的差异及其相互转 应用层:是用户访问网络的接口层 ，OSI的最高层,13,通信系统基本要素,7.2 数据通信基础知识 7.2.1 基本概念,数字数据编码,14,带宽,指信道能传送信号的频率宽度，可传送的信号的最高频率与最低频率之差。,比特率：单位时间内传输二进制代码有效位数，单位为bps 波特率：线路中每秒传送的波形的个数，其单位为baud 两者的换算关系为： 比特率 = 波特率 log 2 N,数字信号,模拟信号,15,调幅：载波的振幅随数字信号变化 调频：载波的频率随数字信号变化 调相：载波的初始相位随

9、数字信号变化,模拟信号编码,16,两种信号传输的比较,数字信号传输的优点： 因噪声和电磁干扰导致的错误少 设备费用更低 缺点：如果在相同的距离内传输，数字信号的衰减 会比模拟信号大得多,模拟信号传输的优点： 相同距离内的信号衰减程度没有数字信号大 可通过多路复用技术提高带宽 缺点：模拟信号更容易受到噪声和电磁波的干扰,17,线路通信方式,单工通信（单向） 信息流是单方向的且不能改变,半双工通信（双向交替） 通信双方不能同时进行收发,全双工通信（双向同时） 通信双方可同时收发信息,18,数据传输方式,串行传输 以比特为单位 并行传输 以字符为单位,串行传输,并行传输,19,7.2.2 数据传输介

10、质,双绞线 非屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP） 组网方便，价格最便宜，应用广泛 五类双绞线最大传输率为100Mbps 传输距离小于100米,同轴电缆 基带同轴电缆：速率10Mb/s，传输距离1000m 宽带同轴电缆：速率20Mb/s，传输距离100km 它是有线电视系统CATV中的标准传输电缆,20,7.2.2 数据传输介质,光缆,光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。 多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。 单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高

11、。在2.5Gb/s的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。,光纤和光端设备,21,7.2.2 数据传输介质,无线介质,在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。,地面微波通信,卫星微波通信,22,电路交换 是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。,分组交换,报文交换,电路交换,报文,以报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。,分组交换 将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，其他与报文交换相同。,交换技术,23,7.3 计算机网络的硬件与软件组成,计算机网络组件,服务器：为网络上其他计算机服务的功能强大的

12、计算机。 客户机：使用服务器所提供服务的计算机。 同位体：可同时作为客户机和服务器的计算机。 介质：网络上设备之间的物理连接。 资源：在网络上客户机可获得的任何东西都可视为资源。 用户：任何使用客户机访问网上资源的人。 协议：一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。,网络服务：网络相关软件。,24,7.3.1网络的主体设备,大多数时候服务器是网络的核心 386以上档次的电脑都可作为组网的工作站。,25,网络适配器(网卡) 网卡通过总线与计算机设备接口相连，另一方面又通过电缆接口与网络传输媒介相连。,在PC机中网卡有PCI和ISA两种总线。 安装网卡后，还要进行协议的配置。例如，IPX

13、/SPX协议、TCP/IP协议。,7.3.2 网络的连接设备,需要网卡驱动程序 网卡本身具有MAC地址(Media Access Control)：也称物理地址、硬件地址或链路地址，由网络设备制造商生产时写在硬件内部。这个地址与网络无关，不能改变。,26,网络传输媒介的中间节点，具有信号再生转发功能。,集线器类型 无源 有源 智能,不对信号做任何处理，工作站到集线器之间的距离在30米以内。 对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的距离可达600米。 具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。,集线器（HUB）,常用在一个小型局域网内 工作于OSI模型的物理层，相当

14、于一个简单的电路连接，无需软件管理和控制该设备。 内部总线结构：共享带宽 广播式 半双工 目前状况：原本具有价格优势，但功能有限，虽然经过发展，不如交换机和路由器，前景不光明,27,7.3.3 网络软件系统,局域网上流行的传输协议有：,NetBEUI,NetBEUI（NetBIOS Extend User Interface）是网络基本输入输出系统扩展用户接口。是一个小但效率高的通信协议。,IPX（Internet Packet Exchange Protocol）是在网络层运行互连网包交换协议。使应用程序能在互连网络上发送包和接收包。 SPX（Sequenced Packet Protoco

15、l）为运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测。,IPX/SPX,一组工业标准协议，简称为TCP/IP协议。它具体包括了100多个不同功能的协议，是互联网络上的“交通规则”。其中最主要的是TCP和IP协议。 TCP/ IP协议的主要特点：标准化，几乎任何网络软件或设备都能在该协议下运行；可路由性，这使得用户可以将多个局域网连成一个大型互联网络。,TCP/IP协议包,28,TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议用于保证被传送信息的完整性。 IP（Internet Protocol）网际互连协议负责将消息从一个地方传送到另一个地方。,TCP/IP资料： http:/,OSI,参考模型,TCP,/,IP,模型,应用层,表示层,应用层,Telnet,、,SMTP,、,FTP,、,DNS,会话层,传输层,传输层,TCP、,、,UDP (User Datagram Protocol)协议,协议,网络层,网际网层IP协议,数据链路层,物理层,网络接口层,