《大学计算机基础——计算机科学概论 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 赵欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 第3章_计算机网络》由会员分享，可在线阅读，更多相关《大学计算机基础——计算机科学概论 普通高等教育“十一五”国家级规划教材 教学课件 ppt 作者 赵欢 骆嘉伟 徐红云 李丽娟 第3章_计算机网络（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、,第二部分 网络与安全 第3章 计算机网络,3.1 网络的起源 3.2 网络的定义 3.3 数据传输 3.4 网络的分类 3.5 网络的拓扑结构 3.6 服务模型 3.7 网络的体系结构 3.8 网络互连 3.9 Internet和TCP/IP协议 3.10 网络管理,本章内容提要,3,大学计算机基础计算机科学概论,3.1 网络的起源,3.1.1 联机系统阶段,图3.1 利用集中器实现多路复用,3.1 网络的起源,3.1.2 网络互连阶段,图3.2 计算机网络互连,3.1 网络的起源,3.1.3 标准化网络阶段 国际标准化组织ISO（International Standard Organiz
2、ation）于1977年成立了专门的机构来研究网络互连问题，在1984年正式颁布了“开放系统互连参考模型”（Open System Interconnection Reference Model, OSI/RM）的国际标准。,3.1 网络的起源,3.1.4 网络互连与高速网络 1993年美国宣布建立国家信息基础设施（National Information Infrastructure, NII）后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII，从而极大地推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入了一个崭新的阶段，即计算机网络互连与高速网络阶段。,3.2 网络的定义,计算机网络就是利用通信设备和
3、线路将地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机连接起来，按照以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统（Network Operating System, NOS）等）进行数据通信，以实现网络中资源共享和信息传递的系统。,3.3 数据传输,3.3.1 传输介质 1. 有线介质 （1）双绞线,图3.3 屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线,3.3 数据传输,3.3.1 传输介质 1. 有线介质 (2)同轴电缆 (3)光缆,图3.4 同轴电缆结构示意图,图3.5 四芯光缆剖面图,3.3 数据传输,3.3.1 传输介质 2. 无线介质 (1) 短波 (2) 无线地面微波接力通信 (3) 卫
4、星通信 (4) VSAT卫星通信 (5) 红外线通信和激光通信,3.3 数据传输,3.3.2 带宽 带宽（bandwidth）是对通信信道容量的度量。它表示在给定时间内有多少信息通过通信信道。 语音带 中带宽 宽带,3.3 数据传输,3.3.3 协议 定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输、接收或其他事件上所采取的动作。,图2.1 浮点数据格式,图2.1 浮点数据格式,3.4 网络的分类,3.4.1 按距离划分 广域网 城域网 接入网 局域网,3.8 广域网、城域网、接入网和局域网的关系,3.4 网络的分类,3.4.2 按网络的功能划分 电路交换（Circuit S
5、witching） 报文交换（Message Switching） 分组交换（Packet Switching） 混合交换,3.5 网络的拓扑结构,3.5.1 拓扑的概念 计算机科学家通过采用图论演变而来的“拓扑”方法，把工作站（Workstation）、服务器（Server）等网络元素抽象为“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。采用拓扑学方法抽象出的网络结构称为计算机网络的拓扑结构。,3.5 网络的拓扑结构,3.5.2 链路与通路 链路是两个节点间的连线。链路分“物理链路”和“逻辑链路”
6、两种，前者是指实际存在的通信连线，后者是指在逻辑上起作用的连线。链路有容量，它是用来表示每个链路在单位时间内可能接纳的最大信息量。 通路是从发出信息的节点到接收信息的节点的一串节点和链路，也就是说，它是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点的链路。,3.5 网络的拓扑结构,3.5.3 网络拓扑结构 基本的网络拓扑结构有总线型、树型、星型和环型。任何一种网络系统都规定了它们各自的网络拓扑结构。 1.总线型网络结构,图3.9 总线型网络结构,3.5 网络的拓扑结构,3.5.3 网络拓扑结构 2. 树型网络结构,图3.10 树型网络结构,3.5 网络的拓扑结构,3.5.3 网络拓扑结构 3. 星型网
7、络结构,图3.11 星型网络结构,3.5 网络的拓扑结构,3.5.3 网络拓扑结构 4. 环型网络结构,图3.12 环型网络结构,3.6 服务模型,3.6.1 终端网络模型,图3.13 终端网络模型,3.6 服务模型,3.6.2 客户机/服务器模型,图3.14 客户机/服务器模型,3.6 服务模型,3.6.3 对等网络模型,图3.15 对等网络模型,3.7 网络的体系结构,国际标准化组织（ISO）在1977年成立一个分委员会来专门研究网络通信的体系结构问题，并提出了OSI/RM，它是一个定义异构计算机连接标准的框架结构。 OSI参考模型的系统结构是层次式的，由七层组成，从高层到低层依次是应用层
8、、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层，如图3.16所示 .,3.7 网络的体系结构,图3.16 OSI/RM体系结构图,3.8 网络互连,网络可通过连接设备实现互连。典型的网络连接设备有4类：中继器、网桥、路由器和网关，其中前两类主要用于同种网络的互连，后两类主要用于不同种网络的互连。,3.8 网络互连,1. 中继器,图3.17 中继器的作用实例,3.8 网络互连,2. 网桥,图3.18 网桥作用示意图,3.8 网络互连,3. 路由器,图3.19 路由器连接起来的互连网络,3.8 网络互连,网关 网络层以上的互连设备，统称网关（Gateway）或应用网关。网关是充当协议转换器的
9、设备，通常是安装了必要软件的计算机，允许两个网络互连并通信，其中每个网络可以使用不同的协议。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.1 Internet的起源 Internet的前身是ARPANET，它是由美国国防部的高级研究计划署资助的，1983年，TCP/IP正式成为ARPANET的协议标准。随着一些地区网络的连入，Internet逐步扩展到其他国家与地区。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.2 TCP/IP TCP/IP是Internet赖以存在的基础，Internet中计算机之间通信必须共同遵循TCP/IP通信协议。TCP/IP的体系结构如图3.20所示。,图3
10、.20 TCP/IP的体系结构,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.3 IP地址 1. IP地址结构,图3.21 IP 地址结构,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.3 IP地址 2. IP地址编码方案,图3.22 IP 地址的编码方案,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.3 IP地址 3. 下一代网际协议IPv6 IPv6把原来IPv4地址增大到了128位（bit），其地址空间大约是3.41038，是原来IPv4地址空间的296倍。IPv6没有完全抛弃原来的IPv4，且允许与IPv4在若干年内共存，它使用一系列固定格式的扩展首部取代了IPv4中可变长度的选
11、项字段。IPv6对IP数据报协议单元的头部进行了简化，仅包含7个字段（IPv4有13个），这样，数据报文经过中间的各个路由器时，各个路由器对其处理的速度可以更快，从而可提高网络吞吐率。IPv6内置了支持安全选项的扩展功能。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 WWW服务 WWW（World Wide Web）的中文名为万维网，简称为Web，是Internet技术发展中的一个重要里程碑。WWW是由遍及全球的信息资源组成的系统，这些资源所包含的内容不仅可以是文本，还可以是图像、表格、音频与视频文件，也有人将它称为3W或WWW。,3.9 Interne
12、t和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 2. 域名系统 由于IP地址很难记忆，为了使用和记忆方便，Internet还采用了域名管理系统（Domain Name System，DNS）。域名系统与IP地址结构一样，也是采用层次结构。 任何一个连接在Internet上的主机或路由器，都有一个唯一的层次结构的名字，即域名。域名的结构由若干个分量组成，顶级域名放在最右面，各分量之间用“.”隔开：三级域名.二级域名.顶级域名。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 2. 域名系统 域名和IP地址一一对应，域名方便人类记忆，网络世界使用I
13、P地址，域名到IP地址的转换由域名服务器完成，如图3.23所示。,图3.23 DNS将基于文本的地址转换成数字的IP地址,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 3. 电子邮件服务 电子邮件服务又称为E-mail服务，是目前Internet上使用最频繁的服务，它为Internet用户之间发送和接收消息提供了一种快捷、廉价的现代化通信手段。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 4. 文件传输服务 文件传输服务又称为FTP服务，由FTP应用程序提供，FTP应用程序遵循TCP/IP协议组中的文件传输协议，所以
14、不论Internet上的计算机在地理位置上相距多远，只要它们都支持FTP，它们之间就可以随意地相互传送文件，并且能保证传输的可靠性。,3.9 Internet和TCP/IP,3.9.4 Internet提供的主要服务 5. 远程登录服务 远程登录服务又称为Telnet服务，是指用户使用Telnet命令，使自己的计算机暂时成为远程计算机的一个仿真终端的过程。 Telnet允许一个用户通过Internet登录到一台计算机上，建立一个TCP连接，然后将用户从键盘输入的信息直接传递到远程计算机上，像用户是用连在远程计算机的本地键盘进行操作一样，同时还将远程计算机的输出回送到用户屏幕上。,3.9 Int
15、ernet和TCP/IP,3.9.5 内网与外网 1. 企业内部网 Intranet是采用TCP/IP、WWW工具、防止外界侵入的安全措施，为企业内部提供服务，并有连接Internet功能的企业内部网络。 2. 企业外部网 企业外部网是几个组织互连的专用网络（private network）。许多组织利用互连网络技术，让供应商和其他组织有限制地访问他们的网络。,3.10 网络管理,3.10.1 网络管理基础 1. 基本概念 网络管理简称为网管，主要是指网络硬件、网络软件和人力资源的使用、协调和综合，从而对网络资源进行分析、配置、监视、测试、评价和控制等操作，以合理的性价比满足网络的需求，如实时
16、性、服务质量（QoS）等。,3.10 网络管理,3.10.1 网络管理基础 2. 网络管理的目标 网络管理的目标就是更加有效地使用网络中的各种资源，维护网络的正常运行，当网络出现故障时能及时报告和处理，并协调、保证网络系统的高效运行等。 3.网络管理对象 网络管理对象是网络中几乎所有的实体，包括路由器、交换机、网关、集线器、网桥、通信线路、网卡、应用程序、服务器系统、工作站、辅助设备等。,3.10 网络管理,3.10.1 网络管理基础 4. 设备的可管理性 被管对象的可管理性，即被管对象是否提供管理接口，是否内嵌有代理程序。 5.网络管理的结构,图3.24 网络管理的层次结构,3.10 网络管理,3.10.2 网络管理功能 配置管理功能 性能管理功能 计费管理功能 故障管理功能 安全管理功能,3.10 网络管理,3.10.3 Internet的管理信息库 1. Internet网络管理 Internet网络管理方案是由Internet组织专门针对 TCP/IP网络
