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1、第 1 章 计算机网络概论,计算机网络的建立和发展是20世纪的伟大成就之一，它的广泛应用和普及对人类社会的进步做出了巨大贡献。 本章介绍计算机网络的形成和发展、计算机网络的定义、组成、拓扑结构、分类和功能。,第 1 章 计算机网络概论,11 计算机网络的形成和发展 可归结为5个阶段： 1.远程联机系统 50年代中期开始在计算机内部增加通信处理功能，把远程输入输出设备通过通信线路与计算机主机相连接。用户在远程终端输入信息，主机为其处理，处理结果送回远程用户。,第 1 章 计算机网络概论,缺点：终端较多时，主机负荷较重，既要处理数据，又要与终端进行通信，通信量很大时，主机几乎没有时间处理数据。同时
2、，也会导致系统响应时间过长；再有，可靠性一般较低，一旦主机发生故障，将导致整个系统的瘫痪；通信线路利用率低，当终端远离主机时更是如此。 2.具有通信功能的多机系统 多台计算机通过通信线路连接起来的系统。,第 1 章 计算机网络概论,克服远程联机系统缺点的措施： 1)为主机配置前端处理机，负责与终端的通信处理工作，主机专门用于数据处理。使数据处理与通信处理由两台机器分工进行。 2)在终端较为集中的区域设置集中器，通过低速线路将附近的大量终端连接到集中器上，然后再通过高速线路将集中器与主机连接起来。各终端的数据经集中器集中后，按一定格式经高速线路送到主机。前端处理机和集中器负责通信处理、数据压缩和
3、代码转换等功能，大大减轻了主机的负担，提高了线路的利用率，降低了系统成本。 3计算机通信网 用通信线路将主机系统连接起来以信息传输为主要目的计算机群。 用户把整个通信网看作是若干个功能不同的计算机系统的集合。,第 1 章 计算机网络概论,用户访问网络资源，首先需要了解网络中是否有所需的资源，同时还需要了解该资源放在何处，然后才能调用此资源。 特点:用户必须具体地了解网内资源存放情况，各计算机子系统相对独立，是一个松散耦合的系统。,第 1 章 计算机网络概论,4计算机网络 以共享资源为主要目的。除了要有可靠且有效的计算机和通信系统外，还需要制定一套全网共同遵循的规则（网络协议），并配备网络操作系
4、统，由网络操作系统管理和维护网络，用户使用网络资源就像使用自己的计算机资源一样方便。,第 1 章 计算机网络概论,特点：通过网络操作系统实现网络资源共享。 5计算机互联网 1964年8月，Baran首先提出了分组交换的概念。1969年12月，美国的分组交换网ARPARNET投入运行。20世纪70年代末推出了TCP/IP协议规范，1983年将ARPARNET上的所有计算机转向TCP/IP协议，并以ARPARNET为主干形成了互联网Internet。Internet是一个用路由器实现多个广域网和局域网互联的大型国际网，目前，Internet已成为一个全球性的计算机网络，连接有成千上万台计算机。用户
5、可以利用Internet来实现全球范围的电子邮件、WWW信息查询与浏览、电子新闻、文件传输、语音与图像通信服务等功能。它对推动世界科学、文化、经济和社会进步发挥了巨大作用。,第 1 章 计算机网络概论,12 计算机网络的定义 是将分布在不同地理位置的计算机、终端以及外设等通过通信线路互相连接起来的集合。 3类定义观点：广义的观点、资源共享的观点和对用户透明的观点。 1.广义的观点 “计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统”。它描述的是以数据传输为主要目的，用通信线路将多台计算机连接起来的计算机系统的集合。面向终端的计算机系统和面向计算机的计算机系统以及共享计算机
6、通信子网为特征的公用数据网系统均属于计算机网络。从该观点来看，计算机网络与计算机通信网的概念是相同的。计算机通信网在结构上具有计算机网络的雏形，但它以数据传输为主要目的，资源共享的能力较弱，是计算机网络的低级阶段。,第 1 章 计算机网络概论,2.资源共享的观点 “以能够相互共享资源的方式连接起来，并且各自具有独立功能的计算机系统的集合”。包含两个方面的含义： 1) 建立计算机网络的主要目的是共享资源，包括硬件资源、软件资源和数据资源等。用户可以享用本地网络资源，也可以享用远地网络资源。 2) 各个连网计算机系统在地理位置上是分散的，并且各自具有独立的功能，它们之间没有明确的主从关系，联网的每
7、台计算机的操作和资源是由自己的操作系统管理的。计算机通信的管理是由各自独立的操作系统实现的。按照这个定义，面向终端的计算机系统和具有主从关系的计算机系统，不能算作完备的计算机网络。 3.对用户透明的观点,第 1 章 计算机网络概论,“存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它来调用完成用户任务所需要的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的”。它所描述的是一个分布式系统。 目前计算机网络操作系统要求用户在使用网络资源时必须明确资源的分布情况。分布式操作系统以全局的方式管理网络，可为用户自动调度网络资源。用户不必关心网络中资源的分布状况及连网计算机的差异，用户作业管理和文件管
8、理过程对用户是透明的。计算机网络是一种松耦合系统，分布式系统是一种紧耦合系统。二者的区别在于它们的网络操作系统。 目前定义：用通信线路将分散在不同地点并具有独立功能的多台计算机系统互相连接，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的信息系统。网络协议是区别计算机网络与一般计算机互联系统的标志。,第 1 章 计算机网络概论,13 计算机网络的组成 由用户终端、交换节点以及连接节点的通信线路等组成。用户通过终端访问网络，信息通过交换节点在网络中传输。 1.计算机网络的基本组成 由网络服务器、用户终端设备、网络接入设备、网络互联设备、网络外部设备、通信线路和网络软件等组成。 （1）网络服务器 是网络的
9、核心设备和网络服务的提供者，也是数据存放和收发的集散地。分为文件服务器、邮件服务器、数据库服务器、Web服务器、FTP服务器等。 （2）用户终端设备 是用户访问网络的界面。可以是简单的输入输出设备，也可以是,第 1 章 计算机网络概论,计算机或其他智能终端。 （3）网络接入设备 为把计算机或数据终端接入网络，一般需要安装网络适配器（网卡）。网卡种类：有线网卡、无线网等。 （4）网络互联设备 进行网络互联，常用集线器、交换机、网桥、路由器、网关等。 （5）网络外部设备 打印机、绘图仪、磁盘阵列等。 （6）通信线路 收发双方的物理通路。如双绞线、同轴电缆、光纤、无线电波、卫星链路、激光、红外等。,
10、第 1 章 计算机网络概论,（7）网络软件 包括网络操作系统、网络管理系统和网络安全系统等。网络操作系统是网络的灵魂；网络管理系统协助网络管理员监视网络的运行状态，控制网络的运行参数，提高网络的运行性能；网络安全系统用于保障网络的安全，包括入侵检测、病毒防范、加密解密以及防火墙等。 2.计算机网络的功能组成 计算机网络的基本功能是数据处理与数据通信，在逻辑功能上形成了与之相应的两部分：资源子网和通信子网。网络上的计算机称为主机，主机通过通信子网连接。通信子网负责整个网络的通信任务，把数据从一台主机传输到另一台主机，最终传送给目的主机。,第 1 章 计算机网络概论,（1） 资源子网 计算机网络中
11、实现资源共享功能的设备及其软件的集合。资源子网是资源共享的主体，由各种计算机系统以及外围设备组成，利,第 1 章 计算机网络概论,用通信子网的通信服务功能，为用户提供资源共享服务。主要由计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源和数据资源等组成。负责全网的数据处理业务，向用户提供各种网络资源和网络服务。 主机是资源子网的主要组成单元，它通过通信线路与通信子网相连接。终端与主机统称为网络的访问节点，也称为数据终端设备（DTE）。终端可以是简单的输入、输出设备，也可以是带有微处理机的智能终端。智能终端除具有信息的输入、输出功能外，还具有存储和处理信息的功能。 （2）通信子网 计算机网络中
12、实现网络通信功能的设备及其软件的集合。它是信息传输的主体，由通信线路和交换节点组成。通信线路用于连接网,第 1 章 计算机网络概论,络节点，交换节点用于连接传输线路，并进行信息交换。通信线路：双绞线、同轴电缆、光缆、无线链路等。通信子网负责全网的数据传输、交换及通信控制等工作。 网络节点的功能： 1）资源子网主机、终端通过接口节点接入网络。 2）通信子网的交换节点完成报文分组的接收、校验、存储、转发等功能。,第 1 章 计算机网络概论,14 计算机网络的拓扑结构 网络中的设备定义为节点，设备之间的连接线路定义为链路。计算机网络可看作是由一系列节点和链路组成的几何图形，这种几何图形就是计算机网络
13、的拓扑结构。 节点类型：交换节点和访问节点。 交换节点：交换设备、路由设备、集中器和终端控制器等，转发和交换传送的信息。 访问节点：计算机和终端等，是信息传输的源和目的节点。 计算机网络拓扑反映了网络中各实体间的结构关系。拓扑设计是构建计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能、系统可靠性、通信费用等都有重大影响。计算机网络的拓扑结构主要是指通信子网的拓扑结构。,第 1 章 计算机网络概论,基本拓扑结构：总线型、星型、环型、树型和网状型 （1）总线型 各节点与一条总线相连接，共享一条公共信道。一节点在公共信道上发送数据时，其它节点都能“收听”到发送的数据。 需要解决的问题：
14、 1）如何确定通信对象。 2）如何解决多个节点对公共信道的争用。 优点：节点的接入或撤出方便，节点出现故障对全网的影响小，系统可靠性高。,第 1 章 计算机网络概论,缺点：任一时间内只允许一个节点使用公共信道。总线出现故障会造成整个网络瘫痪 （2）星型 每个节点由一单独通信线路与中心节点相连。中心节点是全网的控制中心，任何两个节点之间的通信都要经过中心节点转发。 优点：结构简单，建网容易，管理方便。 缺点：中心节点是全网可靠性的“瓶颈”，中心节点产生故障，影响全网通信。,第 1 章 计算机网络概论,（3）环型 各节点通过通信线路连接成一闭合环路，数据沿一个方向在环中逐节点传输。 优点：结构简单
15、，实现容易，数据传输延迟确定。 缺点：环中节点及连接它们的通信线路是网络可靠性的 “瓶颈”。任一节点出现故障，均可造成全网瘫痪。为保证环路正常工作，需要较复杂的环路维护工作。新节点加入或有节点撤出，环路恢复较复杂。,第 1 章 计算机网络概论,（4）树型 可看作是星形的拓展，节点按层次进行连接，数据交换主要在上下层节点之间进行，相邻或同层节点之间一般很少进行数据交换。 优点：连接简单，管理软件也不复杂，维护亦方便。 缺点：资源共享能力差，可靠性也不够高。 应用：信息汇集的场合，如统计部门等。,第 1 章 计算机网络概论,（5）网状型 讨论全连网状型。任何两个节点都要相互连接，当有个n节点时，就
16、需要n(n-1)/2连接线路。 优点：可靠性高，资源共享方便。 缺点：结构复杂，软件控制麻烦，必须采用路由选择算法和流量控制方法。,第 1 章 计算机网络概论,15 计算机网络的分类 可按用途、结构、覆盖范围、使用技术等分类。按网络覆盖的地理范围分能较好地反映不同网络的技术特征与服务功能。 按照覆盖的地理范围分类： （1）广域网 广域网(WAN)又称远程网，覆盖范围多为几十km以上，可以是覆盖一个国家、一个地区或横跨几大洲。其通信子网主要使用分组交换技术，利用公用分组交换网络、卫星信道和无线分组网，将分布在不同地理位置、不同区域的计算机系统相互连接起来，实现全网资源的共享。 （2）城域网 城域网（MAN）：城市地区构成的计算机网络。介于广域网和局,第 1 章 计算机网络概论,域网之间，是一种高速计算机网络。构建城域网的主要目的：为企业、事业、机关、公司、社会服务等部门提供计算机连网服务，实现大量用户的多种信息（例如数据、语音、图形、图像等）的传输，是一种综合性的信息网络。其协议标准和技术规范采用IEEE802.6中的分布队列双总线、光纤分布式数据
