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1、信息科学与工程学院 2012.8,第5章 计算机网络,第十讲 计算机网络硬件与网络软件,主要教学内容,重点与难点,网络连接设备与互联设备的作用，网络操作系统的作用、模式以及网络协协的作用是本讲的重点与难点；,学习目标,1.引言,网络 硬件,网络 软件,计算机,联网设备,传输介质,网络操作系统,网络通信协议用软件,网络管理软件,网络编程软件,网络系统软件,网络应用软件,视频点播软件,远程教学软件, ,本节课内容,计算机 网络,2. 网络主体设备,网络,2.1 网卡(NIC),网卡：即网络接口卡（NIC，Network Interface Card），是计算机与网络介质连接的接口电路。功能实现数字
2、信号与传输信号的转换；在OSI七层模型中，网卡是物理层、数据链路层设备，每块网有一个全球唯一的地址（48位二进制地址，6个字节），称之为 介质访问地址(MAC ，Media Access Control) 地址。,010110,传输信号,二进制数字数据（比特流）,网络连接介质,计算机,2.2 常见网卡,信号指示灯,网络介质接口 即网线接口,PCI总线接口,USB 网卡,PCMCIA 无线网卡,PCMCIA 网卡,注：PCMCIA 为笔高本电脑的一种外设接口。,3. 网络连接设备,网络 连接设备,局域网 联网设备,网络 互联设备,集线器（HUB）,交换机（Switch）,通信设备,路由器（Rou
3、ter）,网关（Gateway）,调制解调器（Modem）, ,3.1 集线器(HUB)/交换机(Switch)/ 中继器(Repeater),集线器（HUB）/交换机（Switch）：是一种特殊的中继器，具有多个端口，可以接多台计算机，是星形拓扑网络结构的中央结点。,集线器（HUB） 交换机（Switch）,中继器（Repeater）：用于放大网络传输中衰减信号的设备；,集线器(HUB)/交换机(Switch),8口以太网交换机,24口以太网交换机,集线器（HUB）：采用广播方式工作，多端口共享带宽，需要检测冲突，传输效率较低；,集线器（HUB）和交换机（Switch）是 OSI 模型中的第
4、一、二层设备（物理层、数据链路层）。,交换机（Switch）：采用点对点的交换方式工作，每个端口带宽独立，不会发生冲突，传输效率较高。,交换机（Switch）的性能指标： 速率：上行速率（与上级交换机通信的速率）、 下行速率（与下线设备通信的速率） 如：10M/100M/1000M, 速率单位：bps（bits per second） 端口数：8口，16口，24口等,3.2路由器(Router),路由器（Ruoter）：是一种连接多个逻辑上分开的网络的设备。如将局域网接入互联网。,A,B,功能：路由（route），即找到一个到达目标主机的路径。 通过判断网络分组中的目标 IP 地址，在网络中寻
5、找/选择一条可到达的路径。 路由器工作时需要依赖传输层的IP地址，因此，路由器是第三层网络设备。,3.3 网关(Gateway),网关（Gateway）：用于连接两个不同的网络的设备（两个网络的拓扑结构和网络协议均可以不同）。,网关功能：路由 网络协议转换,3.4 调制解调器(Modem),电话线,Modem （调制解调器）,数字信号,模拟信号,调制（Modulate）,解调（Demodulate）,计算机,调制解调器（Modem）：数字信号与模拟信号相互转换的设备。,4. 网络传输介质,网络 传输介质,有线 介质,无线 介质,双绞线（Twisted Pair）,同轴电缆（Coaxial Ca
6、ble ）,光纤（Optical Fiber）,无线电波（Radio）,微波（Micro Wave）,红外线（Infrared）,网络传输介质：指网络通信中传递信号的物理载载体。,主要指标： 速 度：带宽、吞吐量、 延时； 传输距离； 稳定性：抗干扰能力、可靠、易维护； 安全性； 价 格：安装维护费用等； 适用场合。,4.1双绞线(Twisted Pair),金属屏蔽网,8芯线，分为4对,金属屏蔽膜,双绞线一般用于星型拓扑结构的局域网联网。,主要指标： 速 度：10/100/1000 Mbps、； 传输距离：100米； 稳定性：线对双绞抵消部分相互干扰； 安全性：一般； 价格/费用：较便宜；
7、适用场合：星型拓扑结构局域网等。,类别/型号： 三类、四类、五类、超五类、六类与七类 ； 屏蔽：屏蔽(STP)与非屏蔽(UTP) 。,双绞线接头接线法,5类双绞线 100M 接头接线方式,5类双绞线 1000M 交叉线接线方式,双绞线接头制作,2.选取RJ45接头， 俗称水晶头,3.压制,4.完成,1.分线,4.2 同轴电缆(Coaxial Cable),BNC-50JC 接头,主要指标： 速 度：10/100 Mbps、； 传输距离：细缆 185米、粗缆500米； 稳定性：搞干扰能力强； 安全性：一般； 价格/费用：较双绞线高； 适用场合：总线型拓扑结构局域网等。,类别/型号： 细缆 ：基带
8、同轴电缆； 粗缆：宽带同轴电缆 。,4.3 光纤(Optical Fiber),多路光信号,一路光信号,LED（发光二极管）光源 几公里,激光光源，几十公里,光缆横截面示意图,类别/型号：单模、多模。,主要指标： 速 度：1000M bps、； 传输距离：多模数公里、单模数十公里； 稳定性：无电磁干扰，高稳定性； 安全性：好，无法窃听； 价格/费用：线路价格一般、端设备较贵； 适用场合：较远距离主干。,三种有线介质对比,4.4 电磁波,当电子运动时，它们产生可以自由 传播（甚至在真空中）的电磁波。,麦克斯韦尔（James Clark Maxwell，英国）1865年预言； 赫兹（Heinric
9、h Hertz，德国）1887年首次发现。,f = c,频率（Frequency）,光速 常量: 30万公里/秒,波长（Wavelength）,例：F=1MHz, L=300m； L=1m, F=30GHz,电磁波谱,无线电,微波,红外,UV,X射线,伽玛射线,可见光,F（Hz）,100,104,108,1011,1014,1016,1022,低,高,低频（波长长）：传输距离远，穿透力强； 高频（波长短） ：传输距离较近，穿透边弱。,4.5 无线电磁波简介,红外（ Infrared） 频率范围：40GHz 10THz，波长：毫米波： 保密性强，抗干扰性强（几乎不会受到电气、天电、人为干扰），制
10、造容易，方向性强；传输距离近，不能穿透坚实物体，不能在室外使用（易被太阳光干扰）。,无线电波（Radio） 频率范围：10KHz 100MHz，波长：数米 数十公里 全方向传播，频率较低，传播距离远，穿透能力强，可在地表直接传输，也可通过大气电离层反映转播。,微波（Microwave） 频率范围：100MHz 40GHz，波长：厘米波 直线传播，不能很好穿透建筑物，8GHz以上会被雨水吸收。,5. 网络操作系统,是具有网络功能（管理与服务功能）的操作系统； 是计算机网络软件的核心和基础。,功能：除具有通用操作系统的所有功能（4种基本功能）外，还具有管理和调度网络上所有硬件和软件资源，使网络系统
11、的各个部分能够协调一致地工作，为用户提供各种基本网络服务，保障网络安全。,UNIX,Linux,Novell Netware,Windows NT/2000/XP/2003,5.1常见网络操作系统,对等式网络操作系统（Peer to Peer, P2P） 网络中的每台计算机都可以为其它计算机提供资源，也可以请求其它计算机提供的资源，所有计算机的地位是平等的。,对等式网络操作系统(P2P),请求服务,服务响应,客户机,服务器,客户机,服务器（Server）：提供资源与服务的计算机； 客户机（Client）：使用资源与服务的计算机。 一种非平等的主从结构：服务器为“主”，客户机为“从”。,主从式网
12、络操作系统(C/S),6. 计算机网络协议,网络通信协议：网络中为使网络设备之间能够成功的发送和接收信息，必须制定和遵守的语言和规范。,网络协议三要素： 语法：即用户数据与控制信息的结构和格式； 语义：即需要发出何种控制信息，以及完成相应控制所做出的响应； 时序：即对事件实现顺序的详细说明。,6.1 常见网络协议,NetBEUI,SPX/IPX,TCP/IP,NetBEUI 协议,NetBEUI（NetBIOS Extened User Interface）： 网络基本输入/输出系统扩展用户接口。,IBM公司开发，Microsoft公司更新； 适用于几台到几百台PC组成的单网段小型局域网； 没
13、有路由功能（不能跨网段）； 小而快。,SPX/IPX 协议,Novell Netware操作系统中使用的网络通信协议； SPX（Sequenced Packet Protocol）：顺序包交换协议，面向连接的传输层协议（对应TCP/IP协议的TCP协议）； IPX（Internet Packet Exchange Protocol）：互联网包交换协议，网络层用户数据报接口（对应TCP/IP协议的IP协议）。,TCP/IP 协议,TCP/IP（Transmission Control protocol/Internet Protocol，传输控制协议/网络互联协议）： 是针对Internet开发
14、的一种体系结构的协议集，是互联网公共的协议，其目是解决异种计算机网络的通信问题，使得网络在互联时隐藏技术细节，为用户提供一种通用和一致的服务。通常所说的TCP/IP协议实际包含了大量的协议和应用，且由多个独立定义的协议组合在一起。,小 结,介绍了构建和互联计算机网络所需的基本硬件，并简要说明了各种硬件的基本功能。其中除计算机外，主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、网关以及调制解调器等； 介绍了常见的网络介质及其特性，并对比了各种传输介质。主要包括有线和无线两大类，其中常见有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤；常见无线介质有无线电、微波和红外。 网络操作系统：定义，模式，常见网络操作系统； 网络协议：协议要素，常见协议。,Thank you!,College of information science and Engineering ,
