《信息技术概论 教学课件 ppt 作者 骆耀祖 第 7 章 网络计算》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息技术概论 教学课件 ppt 作者 骆耀祖 第 7 章 网络计算（172页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7章 网络计算,内容提要,本章介绍了计算机网络的功能及组成以及计算机网络协议体系结构的基本概念，TCP/IP 协议族、HTTP协议和网页制作的基础知识，讨论了网络安全的主要技术、计算机病毒和木马的预防等。最后介绍了分布式计算以及下一代的网络计算网格计算和云计算。本章重点是掌握数据通信的基本原理、理解网络协议和协议体系结构的概念。,内容提要,7.1 计算机网络概述 7.2 Internet 概述 7.3 WWW和网页设计 7.4 网络安全 7.5 网格计算和云计算,7.1 计算机网络概述,7.1.1 计算机网络的发展历史 7.1.2 计算机网络的组成和分类 7.1.3 信道和数据传输媒体 7.
2、1.4 OSI模型和网络互连,7.1 计算机网络概述,计算机网络是当今世界上最为活跃的技术因素之一。计算机网络就是把分布在不同地点的多个计算机物理地连接起来，按照网络协议相互通信，以共享软件、硬件和数据资源为目标的系统。也可以说：将分散的计算机、终端、外围设备通过通信媒体互相连接在一起，能够实现互相通信的整个系统。或者说通过通信媒体互连起来的自治的计算机集合体，叫做计算机网络。,7.1.1计算机网络的发展历史,计算机网络从60年代发展到现在，可分为四代： 第一代：以单计算机为中心的联机系统。缺点是主机负荷较重；通信线路的利用率低；网络结构属集中控制方式，可靠性低。 第二代：计算机计算机网络。以
3、远程大规模互连为主要特点，由ARPANET发展和演化而来。ARPANET的主要特点是：资源共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议。这些特点往往被认为是现代计算机网络的典型特征。 第三代：遵循网络体系结构标准建成的网络。依据标准化水平可分为两个阶段：各计算机制造厂商网络结构标准化，遵循国际网络体系结构标准-ISO/OSI构建的网络。 第四代：Internet时代。Internet采用了目前在分布式网络中最为流行的客户/服务器方式，把网络技术，多媒体技术和超文本技术融为一体，体现了当代多种信息技术互相融合的发展趋势。丰富的信息服务功能和友好的用户接口使其成为功能最强的信
4、息网络。,计算机网络的功能,建立计算机网络的目的是：通过数据通信，实现系统的资源共享，增加单机的功能，提高系统的可靠性。因此，计算机网络主要有四种功能。 1.数据传送 2.资源共享 3.提高计算机的可靠性和可用性 4. 分布式系统,7.1.2计算机网络的组成和分类,1. 计算机网络的逻辑组成 从逻辑功能上看，计算机网络可划分成资源子网和通信子网两大部分，资源子网包括网络中的所有主计算机、I/0设备、各种软件资源和数据库，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。通信子网是由用作信息交换的节点处理机和通信链路组成的独立的数据通信系统，它承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信
5、处理工作。计算机网络的逻辑构成如图7.1所示。,图7.1 通信子网和资源子网,2.计算机网络的拓扑结构,所谓网络的拓扑结构（topology），是指连网的计算机(又称节点)在地理分布和连接关系上的几何构形。常见的网络拓扑结构有总线形、星形和环形。,图7.2 网络的拓扑结构,7.1.3 信道和数据传输媒体,通常将在通信过程中产生和发送信息的设备或计算机称为“信源”，把在通信过程中接收和处理信息的设备或计算机称为“信宿”，而信源和信宿之间的通信线路称为“信道”。也可以说，数据信号传输的必经之路称为“信道”。 按传输媒体的不同，物理信道可分为有线信道、无线信道、卫星信道。按在信道上传输信号的不同，可
6、分为传输正弦波模拟量的模拟信道和传输二进制脉冲电信号的数字信道。 局域网常用的传输媒体包括双绞线、同轴电缆和光导纤维，另外，还有通过大气的各种形式的电磁传播，如微波、红外线和激光等。 根据传输信号方式的不同，通信可分为模拟通信和数字通信。不同的数据必须转换为相应的信号才能进行传输。,7.1.3.1 模拟数据与数字数据,模拟数据(Analog Data)是由传感器采集得到的连续变化的值，例如温度、压力，以及目前在电话、无线电和电视广播中的声音和图像。 数字数据(Digital Data)则是模拟数据经量化后得到的离散的值，例如在计算机中用二进制代码表示的字符、图形、音频与视频数据。,7.1.3.
7、2模拟信号与数字信号,信号是数据的电子或电磁编码。信号可分为模拟信号和数字信号。模拟信号是随时间连续变化的电流、电压或电磁波；数字信号则是一系列离散的电脉冲或光脉冲。可选择适当的参量来表示要传输的数据。 模拟信号和数字信号之间可以相互转换：模拟信号一般通过脉码调制(Pulse Code Modulation，PCM)的方法量化为数字信号；数字信号一般通过对载波进行移相(Phase Shift)的方法转换为模拟信号。,7.1.3.3.模拟通信与数字通信,(1) 模拟数据通信 目前广泛使用公用电话线路来传输语音或计算机数字数据对应的模拟信号，也可以使用公共有线电视网来传输视频和计算机数字数据对应的
8、模拟信号；而微波与卫星通信传输的也可以是模拟数据或数字数据对应的模拟信号。,为了用模拟数据通信的方法实现模拟数据和数字数据的远距离传输，一般不直接传输模拟信号(包括由数字信号转换而来的模拟信号)，而是在发送方使用某一频率的电磁波作为载波(Carrier)，然后用模拟信号或数字信号对其进行调制(Modulation)，调制后的载波信号(为模拟信号)占有以该载波频率为中心的一段频谱，并能在适于该载波频率的媒体上传输；而在接收方则通过解调(Demodulation)还原叠加于载波上的模拟信号或数字信号。可完成调制和解调的装置称为调制解调器(Modem)。,图7.3 转换模拟信号和数字信号的设备Mod
9、em,7.1.3.3.模拟通信与数字通信,(2)数字数据通信 数字数据通信指直接利用数字传输技术在数字设备之间传输数字数据或模拟数据对应的数字信号。由于计算机使用二进制数字信号，因而计算机与其外部设备之间、局域网和城域网大多直接采用数字数据通信。 近20年来，数字数据通信技术已开始发展并得到广泛应用。目前，数字通信已开始在长距离话音和数字数据领域逐渐替代传统的模拟通信。计算机网络技术的应用发展，则大大推动了数字通信技术的迅速发展。可以预言，数字数据通信最终将取代模拟数据通信。,7.1.3.4 差错检测与控制,数据通信中，由于信号的衰减和外部电干扰，接收端收到的数据与发送端的数据不一致的现象，称
10、为传输差错。传输中出错的数据是不可用的，不知道是否有错的数据同样不可用。判断数据经传输后是否有错的手段和方法称为差错检测，确保传输数据正确的方法和手段称差错控制。网络中纠正出错的方法通常是让发送方重传出错的数据块，差错检测往往更重要。,7.1.3.5 数据通信系统的主要技术指标,通信系统的主要技术指标是有效性和可靠性。数字通信系统的有效性是指数据传输的最大速度，也就是数字信道的容量；可靠性指误码率，即传输中出错码与传输总码数之比。,（1）带宽,在模拟信道中，常用带宽表示信道传输信息的能力。带宽即传输信号的最高频率与最低频率之差，即信号的频谱范围。理论分析表明，模拟信道的带宽或信噪比越大，信道的
11、极限传输速率也越高。,（2） 信道容量,对于数字通信系统，有时用信道的容量，即用单位时间内最大可传输信息的位数，作为信道传输信息的最大能力的指标。信道容量与信道频带、可用时间及能通过的信号功率与干扰功率比值有关。 在实际应用中，信道容量应大于传输速率，否则高的传输速率不能发挥作用。,（3）位速率,数据传输速率是指传输线上传输信息的速度。数据传输速率有两种表示方法，即位速率（信号速率）和波特率（调制速率）。 在数字信道中，位速率是数字信号的传输速率，它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示，其单位为每秒位数(bps)、每秒千位数(Kbps)或每秒兆位数(Mbps)来表示。位速率也
12、称信号速率，常用S来表示。,（4）波特率,波特率也称调制速率，也称码元速率。码元是对网络中传输的二进制数字中每一位的通称。调制速率B是脉冲信号在调制过程中信号状态变化的次数，或者说是信号经过调制后的传输速率，单位以波特（Baud）表示。通常用于表示调制解调器之间传输信号的速率。 位速率和波特率之间有如下关系： S=B*log2N 其中N是一个脉冲信号所表示的有效状态，在2进制方式中，N=2，故S=B。即数据传输速率和调制速率相等。,（5） 误码率,误码率指信息传输的错误率，是衡量传输系统可靠性的指标。误码率以在接收的码元中的错误码元占总传输码元的比例来衡量。通常应低于10-6。,7.1.4 O
13、SI模型和网络互连,为了使网络内不同结点之间同层的对等实体能正常进行数据通信，通信双方就必须有一套彼此能够相互了解和共同遵守的规则和约定，即一套语义、语法和同步规则，用以规定有关部件通信过程中的操作，同时为各软件开发者提供一个统一的标准，这就是网络协议。网络协议中的语法（Syntax）指的是数据格式和信号电平等；而语义（Semantics）则包括用于相互协调及差错处理的控制信息；同步（Synchronize）则是事件实现顺序的详细说明。,1. 网络分层结构,在开发协议的时候，通常以一个协议解决一个特定的问题。并将一系列具有既定用途的协议综合起来，将庞大而复杂的功能分为功能相对独立的若干层。每一
14、层可与相邻的层通信，下一层为上一层提供服务，并把该服务如何实现的细节向上一层加以屏蔽。依靠各层次之间的功能组合，为每个用户与另一节点用户之间提供存取通路。在设计调试中，更改某层功能的实现时，其它层不受影响。分层结构的概念的提出有助于定义每个协议的功能，并可定义协议之间相互作用的方式 (或者说，是定义协议之间的通信方式的协议)。分层结构还有利于交流、理解和标准化。 计算机网络的各层及其协议的集合，称为网络的体系结构（architecture）。换句话说，计算机网络的体系结构就是这个计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。,2. OSI模型,1981年，国际标准化组织 (Internation
15、al Standard Organization， ISO)提出了开放系统互连基本参考模型（Open System Interconnect/Reference Model， OSI/RM）。OSI模型用结构描述方法，将整个网络的通信功能划分成七个层次。每个层次完成各自的功能，通过各层间的接口和功能的组合与其相邻的层连接，从而实现两系统间、各节点间信息的传输。OSI定义的异种机连网标准的框架结构，得到国际上的承认，成为各种计算机网络系统结构靠拢的标准，推动了网络的发展。,OSI的七层协议从低到高分别为物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。其中物理层、链路层和网络层一起组成
16、通信子网。会话层、表示层和应用层一起组成资源子网。传输层起着上三层和下三层的连接作用。,表7.1 ISO/OSI模型,3. 网络互连设备,网络互连能使某个网络上的用户能访问其它网络上的资源，使不同网络上的用户互相通信和交换信息。这不仅有利于资源共享，也可以从整体上提高网络的可靠性。,网络互连的复杂性取决于要互连的网的帧、分组、报文和协议的差异程度。两个网络之间要互连时，它们之间的差异可以表现在OSI七层模型中的任一层上。用于网络之间互连的中继设备称为网络互连设备。,表 7.2网络互连设备在OSI七层模型的位置及其用途,4. 公共传输系统和宽带接入技术,通常意义上的电信网，指的是公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网（长途端局以上部分）、中继网（长途端局与市话局之间以及市话局与市话局之间的部分）和接入网（市话局至用户之间的部分）3部分。 长途网和中继网合并称为核心网。对于核心网来说，接入网介于木地交换机和用户之间，它主要完成的是帮助用户接入到核心网的任务。鉴于接入网是业务接入的“瓶颈”，是网络数字化的最后一段，接入网常被比喻为信息高速公路到用户的“最后的一公里
