计算机网络概述

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1、 计算机网络概述课程教学要求课程的性质:TCP/IP网络基础课程是计算机网络技术、计算机网络管理、计算机信息管理、计算机软件技术专业必修的一门专业基础课程。课程任务和教学目标是：本课程全面系统地介绍TCP/IP 的体系结构和主要应用程序，使学生系统全面地了解TCP/IP网络各层通信协议的工作原理及应用，并学习使用网络工具进行网络协议分析和故障排除。课程基本要求:通过本课程要求学生系统全面地了解互联网的工作原理，掌握各协议原理及功能，掌握互联网上典型应用的原理和使用。并学会使用网络工具进行网络协议分析和故障排除。教学方法：课堂讲授，启发式教学，课堂讨论，研究性教学，当堂测试，提问式教学，师生互动

2、。教学手段：传统讲授为主，辅以多媒体教学。能力培养：提高学生分析问题、解决问题的能力，培养学生的表达能力。考核方式：闭卷考试。成绩评定：本课程采用作业、笔试和实验三种考核方式，分别计分，作业占10%，笔试根据教学大纲命题（占 60%），实验要求能够完成课程中规定的实验部分（占30%）。其它要求：严格考勤，注重学生课堂表现及课堂参与情况，当堂测试，课下完成作业。 第一章 计算机网络概述本章主要内容网络系统的发展和各阶段的特点；网络的功能和特点，网络的分类方法和网络拓扑结构及其特点；各种常用传输介质的特点及应用；常用网络设备及特点；网络通信基本概念及网络操作系统及特点，网络计算模型。本章教学要求1

3、. 了解网络的定义与发展，各个发展阶段的特点2. 了解网络的系统组成及组成部分的作用 3. 了解网络的分类方法，网络的功能和特点 4. 理解网络的拓扑结构及其特点和应用 5. 了解各种常用传输介质的特点及应用 6. 掌握工作在不同OSI层次上的网络设备及其特点7. 理解网络通信基本概念 8. 了解网络操作系统及特点 9. 了解网络计算模型教学重点网络通信，常用网络设备教学难点网络通信、网络计算模型教学方法在多媒体教室进行理论教学，结合理论分析，图示讲解，配置实例分析增强学生的理论理解及分析能力。教学课时理论4学时，上机2学时。1. 1计算机网络的定义和发展 1.1.1 计算机网络的发展 计算机

4、网络的发展经历了从简单到复杂、从单机到多机、从终端与计算机之间的通信到计算机与计算机之间的直接通信的演变过程。 计算机网络的发展可以大致分为三个阶段： (1) 面向终端的计算机网络阶段 (2) 多机系统的互连阶段 (3) 网络互连和高速网络阶段 1.1.2 计算机网络的定义 一、定义 :把分布在不同地理位置上具有独立功能的计算机系统，通过通信设备和通信线路连接起来，由网络操作系统和协议软件进行管理，实现数据通信及网络资源共享的系统。 二、计算机网络的基本特征： 具有共享能力 各计算机自治(计算机自成系统) 网络协议支持(管理、控制和通信) 具有通信功能 1.1.3计算机网络的功能 数据交换和通

5、信 资源共享 信息传输 提高系统可靠性及可用性 分布式网络处理 综合服务和应用 提高系统性价比，易于扩充维护1.2 计算机网络的组成 1.2.1 从系统功能角度看由:资源子网和通信子网组成 （1）资源子网(用户子网)是由各计算机系统、终端控制器和终端设备、软件和可供共享的数据库等组成。其功能是负责全网面向应用的数据处理工作，向用户提供数据处理能力、数据存储能力、数据管理能力和数据输入输出能力以及其他数据资源。 网络资源：硬件资源、软件资源和数据资源 资源共享：是指网络系统中的各计算机用户可以利用网内其他计算机系统中的全部或部分资源的过程。它是网络的主要功能之一。 （2 ）通信子网是由通信硬件(

6、通信设备和通信线路等)和通信软件组成，其功能是为网中用户共享各种网络资源提供必要的通信手段和通信服务。 节点(Node)：就是由一条或多条通信线路连接的具有一定功能的设备。网络中的各主计算机、终端和通信设备等均可称为节点。 网络节点有两类：访问节点、交换节点。 访问节点：也称为端节点，通常指计算机及附属设备和终端。 交换节点：也叫转接节点，其作用是支持网络的连接并提供转发与交换功能，通过所连接的线路来交换信息，该类节点通常为通信设备。 1.2.2. 从系统组成的角度看：计算机网络由硬件部分和软件部分组成。 网络硬件：主机、终端、集线器、交换机、网络互连设备、通信线路 网络互连设备有：中继器、网

7、桥、路由器和网关等。 网络软件：完成网络中的各种服务、控制和管理工作的程序。网络软件系统有： 网络操作系统 网络协议软件 网络管理软件 网络通信软件 网络应用软件 1.3 计算机网络的分类 按照网络覆盖范围划分：广域网WAN、城域网MAN和局域网LAN； 按照网络逻辑功能划分：资源子网和通信子网； 按照网络拓扑结构划分：星型网、总线型网、环型网、树型网和网型网等 按传输介质种类划分：双绞线网、同轴电缆网、光纤网、卫星网和微波网等； 按通信传播方式分点对点传播方式和广播式传播方式 按照网络的应用范围和管理性质划分公用网和专用网； 按照网络的交换方式划分：电路交换网、分组交换网、ATM交换网等；1

8、.4 网络拓扑结构和传输介质 1.4.1 网络拓扑结构： 1.就是网络中各节点及连线的几何构形。网络中各节点由通信线路连接，可构成多种类型的网络。 2.计算机网络是由多个具有独立功能的计算机系统按不同的形式连接起来的，这不同的形式就是指网络的拓扑结构。 3.网络的拓扑结构对整个网络的设计、网络功能、网络可靠性、费用等方面有着重要的影响。 二、常见的网络拓扑结构有总线型、星型、树型、环型和网型等。 (a)星型(c)环型(b)总线型(d)树型(e)网状1.42 网络传输介质 一、常用的网络传输介质有很多种，可分为两大类： 一类是有线传输介质，如同轴电缆、双绞线、光纤等； 一类是无线传输介质，如微波

9、信道和卫星信道等。 二、有线传输介质1）双绞线 1. 双绞线分为非屏蔽式和屏蔽式两种。 2.非屏蔽式双绞线UTP：通过对绞来减少或消除相互间的电磁干扰。有3类、4类和5类，带宽分别为16MHz、20MHz和100MHz，常用作局域网传输介质，长度为100米。它具有成本低、易弯曲、易安装、适于结构化布线等优点。因此，在一般的局域网建设中被普遍采用。但它也存在传输时有信息辐射、容易被窃听的缺点 3.屏蔽式双绞线(STP)：通过屏蔽层减少相互间的电磁干扰。有三类和五类，带宽分别为16MHz和100MHz，常用于对辐射要求严格的场合。它具有抗电磁干扰能力强、传输质量高等优点，但它也存在接地要求高、安装

10、复杂、成本高的缺点。因此，屏蔽式双绞线的实际应用并不普遍。 4. 双绞线连接器(RJ45接头)的制作方法： （1）使用工具：双绞线剥线器、RJ45接头、RJ45专用钳 （2）制作方法： 直通线缆：直通线缆适用场合：交换机（或集线器）UPLINK口-交换机（或集线器）普通端口；交换机（或集线器）普通端口-计算机（终端）网卡。直通双绞线做法有两种国际标准，分别是EIA/TIA568A和EIA/TIA568B。实际上标准接法EIA/TIA568A和EIA/TIA568B二者并没有本质的区别，只是颜色上的区别 ，用户需要注意的只是在连接两个水晶头时必须保证： 1,2 线对是一个绕对；3,6 线对是一个

11、绕对；4,5 线对是一个绕对；7,8 线对是一个绕对； 交叉线缆：交叉线缆适用场合：交换机（或集线器）普通端口交换机（或集线器）普通端口；计算机网卡（终端）计算机网卡（终端）。水晶头一端遵循568A，而另一端遵循568B标准。即两个水晶头的连线交叉连接，A水晶头的1，2对应B水晶头的3，6；而A水晶头的3，6对应B水晶头的1，2；颜色相同的为一组绕线。2） 同轴电缆 1. 同轴电缆有两种基本类型：基带同轴电缆和宽带同轴电缆，它们的线间特性阻抗分别为50和75。 2. 宽带同轴电缆可用于频分多路复用模拟信号的传输，也用于数字信号的传输。较基带同轴电缆传输速率高，距离远(几十km)，但成本也高。

12、3. 基带同轴电缆一般只用来传输基带信号，因此较宽带同轴电缆经济，适合距离较短、速度要求较低的局域网。基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆。粗、细缆基本线段最长要求分别为500m和200m，信息传输距离最远分别为2500m和1000m。 3） 光纤 1. 光纤：是目前发展最为迅速、应用广泛的传输介质。它是一种能够传输光束的通信媒体。一根或多根光纤组合在一起形成光缆。光纤就是利用光学原理传输信息的。 2.光纤可分成多模光纤和单模光纤：多模光纤可传输多个光信号，而单模光纤线径小，只能传输一种光信号。光纤是一种细而软的通信媒体。光纤通常是由石英玻璃拉成细丝，由纤芯和包层构成双层通信圆柱体，其结构一般是由双

13、层的同心圆柱体组成，中心部分为纤芯，多模纤芯直径为62m，纤芯以外的部分为包层，一般直径为125m。 1.5常用网络设备计算机网络由网络硬件和软件组成，要组建计算机网络就必须使用这些网络硬件设备。1.5.1调制解调器及网卡1. 调制解调器即Modem，是计算机通过电话线拨号上网所需的装置，是典型的串行通信设备。由于在电话线上传输的信号只能是模拟信号，于是当两台计算机要通过电话线进行数据传输时，就需要一个设备负责数-模的转换，这个数-模转换器就是Modem。2. 网卡（1） 网卡：是PC上网所用到的最基本的设备。网卡提供的网络接口有多种类型：RJ-45 接口、BNC 接口、AUI 接口等，目前主

14、要采用RJ-45 接口。网卡常见的工作速度包括以下几种：10Mbit/s、100Mbit/s、1000Mbit/s。 根据主板上使用插槽种类分为PCI 接口和ISA 接口两种。目前绝大多数网卡都是PCI 接口的网卡，一般能够提供10/100Mbit/s，甚至1000M bit/s的网络接入速度。（2） 网卡的结构：PCI总线网卡上的主要部件有：主编码控制芯片、调控元件、BootROM插槽、指示灯、RJ45接口。（3） 网卡工作原理：为整理计算机上发往网线上的数据并将数据分解为适当大小的数据包之后向网络上发送出去。（4） 网卡的主要参数： 网卡速度； 是否支持全双工； 对多操作系统的支持； 远程

15、唤醒。1.5.2中继器与集线器1. 中继器中继器(Repeater)是连接网络线路的一种装置，是最简单的网络互联设备，常用于两个网络节点之间物理信号的双向转发工作。工作于OSI 参考模型第一层，它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行复制、调整和放大，以此来延长网络的长度。2. 集线器集线器的英文名称为Hub，主要功能是信息转发，把从一个端口接收的数据不做任何处理直接向所有直接连接的端口分发出去。集线器按总线带宽的不同可分为10Mbit/s、100Mbit/s和10/100Mbit/s 等类型；按照工作方式可分为智能型和非智能型；按照配置形式的不同，可分为固定式、模块式、堆叠式；按照一个集线器所包含的端口数目的不同可分为4口、8口、12口、16口、24口、32口等。