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1、项目一 认识计算机网络,任务 1 认识网络类型与结构,1.1.1 任务分析,通过本任务让读者了解计算机网络的基本概念，认识计算机,网络的功能，了解计算机网络的分类，了解网络的拓扑结构，面,对纷繁复杂的网络环境，我们首先了解网络的类型和结构。,1.1.2 相关知识,本章将介绍计算机网络的一些基本知识，让我们对计算机网,络有一个简单的认识。,1.计算机网络概述,计算机网络是计算机技术和通信技术结合的产物。最初人们,将一台计算机与多个终端互连而形成的多用户分时系统称为计,算机网络。,2. 计算机网络的定义,所谓计算机网络就是将分散的计算机，通过通信线路有机地,结合在一起，形成相互通信、软硬件资源共享
2、的综合系统。,3. 计算机网络的功能,计算机网络最重要的功能是资源共享。可供共享的资源包括,数据、软件和硬件，硬件资源包括计算机的处理能力、存储能力,以及网络信道带宽。资源共享打破了地理位置上的约束，用户使,用千里这外的资源就像使用本地资源一样。,4.计算机网络的组成,分组交换网由通信子网和资源子网两部分组成，如图 1-1 所,示。,图 1-1 计算机网络的组成,5. 计算机网络拓扑结构,1） 计算机网络拓扑结构的概念,计算机网络的拓扑结构是指网络中通信线路、计算机以及,其它组件的物理布局。选择哪种拓扑结构与具体的网络要求相关，,网络拓扑结构主要影响网络设备的类型、设备的能力、网络的扩张,潜力
3、、网络的管理模式等等。拓扑设计对网络性能、系统可靠性与,通信费用都有重大影响。,2） 计算机网络的拓扑结构,计算机网络的拓扑结构是组建各种网络的基础。不同的网络,拓扑结构涉及不同的网络技术，一般将计算机网络的拓扑结构分,为总线型、环型、星型、树型和分布型。,（1）总线型网络,用一条称为总线的主电缆，将工作站连接起来的布局方式，称,为总线型拓扑结构，如图 1-2 所示。,图 1-2 总线型网络,总线布局的特点是：结构简单灵活，非常便于扩充；可靠性,高，网络响应速度快；设备量少、价格低、安装使用方便；共享,资源能力强，便于广播式工作即一个节点发送所有节点都可接,收。总线型网络结构是目前使用广泛的结
4、构，也是最传统的一种,主流网络结构，适合于信息管理系统、办公自动化系统领域的应,用。,（2）环型网络,环型网络如图 1-3 所示。,图 1-3 环型网络拓扑结构,环型网的特点是：信息在网络中沿固定方向流动，两个节点间,仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；某个节点,发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息是串,行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，,使网络响应时间变长，但当网络确定时，其延时固定，实,时性强；由于环路封闭故扩充不方便。,（3）星型网络,星型拓扑如图 1-4 所示。,图 1-4 星型网络拓扑结构,星型网络的特点是：网络结构简单，便于管理；控制简单，,建网容
5、易；网络延迟时间较短，误码率较低。缺点是：网络共享,能力较差；通信线路利用率不高；中央节点负荷太重等。,（4）树型网络,树型结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形,成的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，如图 1-5,所示。,图 1-5 树型网络拓扑结构,树型网是一种分层网，其结构可以对称，联系固定，具有一,定容错能力。一般一个分支和节点的故障不影响另一分支节点的,工作，任何一个节点送出的信息都可以传遍整个传输介质，也是,广播式网络。一般树型网上的链路相对具有一定的专用性，无需,对原网做任何改动就可以扩充工作站。,（5）分布式网络,分布式网络也叫网状网络，它是由分布在不同地点
6、的计算机,系统互连而成，网中无中心节点。通信子网是封闭式结构，通信,控制功能分布在各节点上。,6. 计算机网络分类,1）按网络的覆盖范围划分,（1）局域网。 局域网（Local Area Network，简称 LAN）一,般限定在较小的区域内，小于 10km 的范围，通常采用有线的方,式连接。,（ 2 ） 城 域 网 。 城 域 网 （ Metropolis Area Network ， 简 称,MAN）规模局限在一座城市的范围内，,10km100km 的区域。城域网是地域性宽带网络的简称，它通,过对现有计算机网络技术的整,个使用， 10km100km 范围内构建一个高速的计算机网络。在,（3
7、）广域网。广域网（Wide Area Network，简称 WAN）网,络跨越国界、洲界，甚至全球范围。,（4）互联网（Internet）。互联网又因其英文单词“Internet”的谐,音，又称为“因特网”。,2） 按网络工作模式分类,网络的工作模式不同，取决于交换方式的不同。交换就是转,接。在通信网中，不可能在每对用户间都提供直通信道，只能经,交换设备，在需要时为该用户提供数据传输的通道。主要的交换,方法有：电路交换、报文交换和分组交换，它们分别用于不同的,交换网络。,3） 按网络的传输介质分类,（1）有线网,（2）光纤网,（3）无线网,7. 计算机网络操作系统,网络操作系统是为计算机网络配
8、置的操作系统，网络中的各,台计算机都配置有各自的操,作系统，而网络操作系统把它们有机地联系起来。网络操作系,统除了具有常规操作系统所应,具有的功能外，还应具有以下网络管理功能，即网络通信功能、,网络范围内的资源管理功能,和网络服务功能等。,1） 网络操作系统的组成,网络操作系统主机包括三个部分：网卡驱动程序、子网协议,和应用协议。,2） 网络操作系统的分类,根据网络操作系统的工作模式，网络操作系统有对等型和基,于服务器型两大类。,（1）对等型网络,对等型网络没有专用的服务器，网络中的每台计算机都是平,等的，各台计算机既是服务器又是客户机。每台计算机分别管理,自己的资源和用户，同时又可以作为客户
9、机访问其他计算机的资,源。如图 1-6 所示。,（2）基于服务器型网络,在网络中有几台计算机或设备只作为服务器为网络上的用,户提供共享资源，而其他的计算机机仅作为客户访问网络上的共,享资源，这样的网络就是基于服务器的网络，也就是我们常说的,客户机服务器（CS）系统。基于服务器的网络如图 1-7 所,示。,图 1-6 由 Windows XP 组成的对等网络,图 1-7 基于服务器的网络,1.1.3 任务实施,任务 2 认识网络模型与协议,1.2.1 任务分析,本任务在介绍计算机网络体系结构时，重点介绍网络协议,种类和构成,1.2.2 相关知识,1. 计算机网络体系结构,网络的体系结构是用于指导
10、网络软件的设计和实现，当网络,体系结构被设计出来后，这就使得某个公司所生产的网络设备和,开发的网络软件能够很容易形成特定结构的网络。如果网络体系,结构能有通用性和标准性，那么各个公司根据这样的网络体系就,能很容易实现互联了。事实上，OSI 参考模型和 TCP/IP 参考模,型正是这样的两个正被广泛使用的网络体系模型。,2.OSI 体系结构模型,OSI（Open System Interconnection Reference Model）开放系,统互连参考模型是 1981 年在国际标准化组织（ISO）的建议下，,为了解决不同网络系统的互联而提出的模型。 1984 年形成了在,ISO 7498
11、国际标准（称为 OSI/RM） ，对应于我国的国标 GB,9387。,1） OSI 参考模型的表示,OSI 参考模型如图 1-8 所示。,图 1-8,OSI 参考模型,实际上，OSI 参考模型更像是我们在上一节中介绍的网络协,议。OSI 参考模型并不构成网络体系结构的全部，因为它并没有对,协议层间的接口和其所提供的服务进行完整的描述。,OSI 参考模型中，各层协议之间并不是孤立的，它们在功能和,实现上都存在相互依存关系，这和网络体系结构中是一致的。邻接,的协议层之间是如此紧密地联系在一起，下一层的服务提供者所能,提供的服务，将直接作用和影响上一层服务使用者所能完成的通信,功能，在具体实现上更是
12、要完成数据在邻接层间的传输。,2）,OSI 参考模型的协议层分析,（1）第一层：物理层,物理层（physical layer）处于 OSI 参考模型的最下层，它主要,涉及对于实际比特数据流的传输。物理层解决包括传输介质接口，,数据信号编码，电压表示，接头尺寸以及和比特数据流传输相关的,各种内容。,物理层设备唯一需要做的就是完成这些比特流的传输，甚至不,负责数据是否被正确传输到目的地。,（2）第二层：数据链路层,数据链路层（data link layer）是在物理层的比特流传输的基,础上，加强数据传输的可靠性。也就是要在不可靠的物理链路之,上建立可靠的数据传输。,（3）第三层：网络层,在 OSI
13、 参考模型中，最底下的三层也被称为通信子网，主,要实现数据通信的功能。其中网络层（network layer）是这三层,中最为复杂和关键的一层。网络层处于数据链路层和运输层之,间，它的功能是实现通信节点之间端到端的数据传输。正是在网,络层上，异构的物理网络设备可以实现互联。路由选择、拥塞控,制以及流量控制是网络层中的重要技术。,网络层所实现的通信节点之间端到端传输的含义不同于数据,链路层上的帧传输。通信节点的源发送端到目的接收端之间会经过,许多的中间节点，网络层必须实现把这些数据分组独立地通过中间,节点向目的地传输的功能。,（4）第四层：传输层,传输层协议（ISO-TP）是用户资源子网和通信子
14、网之间的桥,梁。在传输层彻底屏蔽了通信子网中的传输细节，实现用户资源,子网中通信节点间逻辑层面的通信。,（5）第五层：会话层,OSI 参考模型的会话层（ISO-SP）提供会话管理的功能，允许,在机器上的不同用户之间建立会话关系。会话层建立在下层传输层,提供的服务基础上，负责打开或者关闭会话。会话层在连接出现错,误时试图进行恢复。如果会话层检测到一个连接长时间没有被使,用，它会决定关闭连接并在需要使用时再重新打开连接。这个连接,的控制过程对于更上层的协议是完全透明的。,（6）第六层：表示层,OSI 参考模型中的表示层（Presentation Layer）是负责对面,向连接或无连接传输中的数据信
15、息进行处理。这一点和其它各层,的协议很不相同，表示层关心的是数据信息的语法和语义，而其,他各层协议关心的是对数据的传输控制。,（7）第七层：应用层,应用层（Application Layer）位于体系结构的顶层，主要的,功能是通过网络应用程序直接为用户提供网络服务。,3. TCP/IP 体系结构模型,在网络体系结构模型中，TCP/IP 是另外一个非常重要的体,系结构模型，也是我们实际生活中接触最多的应用模型。TCP/IP,协议是互联网实现的技术基础，最初的 TCP/IP 的研究是由美国,国防部 DOD 在 1967 年发起，目的是为了发展军用计算机通信,网络技术。1969 年形成了 ARPAN
16、ET，在 1978 年开始正式地,使用 TCP/IP 名称。随着 Internet Architecture Board 下的,1） TCP/IP 参考模型的表示,图 1-9 是按四层体系结构模型对 TCP/IP 的一种划分方式。,图 1-9,TCP/IP 参考模型,2） TCP/IP 参考模型的协议层分析,（1）物理层,物理层主要是指网络接口设备，它是 TCP/IP 模型中的最底,层，主要负责将上层协议的数据帧通过网络设备发送到网络，或,者接收从网络到达的数据帧，转交给上一层协议进行处理。,（2）数据链路层,数据链路层负责处理将上层 IP 协议报转换为数据帧，包括了,硬件接口和协议 ARP，RARP，这两个协议主要是用来建立送到物,理层上的信息和接收从物理层上传来的信息。,（3）网络层,网络层是 TCP/IP 参考模型中非常重要的协议层，负担了路由,和地址处理等核心的功能。在这一层，将实现主机之间的分组数据,独立传送。,（4）传输层,传输层是计算机网络体系结构中很重要的一层，它的重要性主,要体现在其基本功能是为信源结点和目的结点间的通信提供端到,端的数据传输，而通信子网只能提
