《武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识课件（32页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五讲第五讲计算机网络基础计算机网络基础武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识n计算机网络的定义计算机网络的定义n计算机网络的组成计算机网络的组成n计算机网络的分类计算机网络的分类n计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构n网络体系结构与网络协议网络体系结构与网络协议计算机网络简介计算机网络简介武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识定义：定义：计算机网络就是将地理位置不同、计算机网络就是将地理位置不同、具有独立功能的多个计算机系统通过通信设具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路，并以功能完善的网络软件实现网备和线路，并以功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统。络资源共享的系统
2、。1、计算机网络的定义和功能、计算机网络的定义和功能 功能：功能：资资源源共共享享。包包括括：硬硬件件、软软件件、数数据据和和信信息资源共享。息资源共享。相互通信相互通信. .其他外设打印机武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识2 2、计算机网络的基本组成、计算机网络的基本组成计算机网络由硬件和软件两大部分组成，包括：连接介质线缆（双绞线，同轴电缆，光纤等），无线信道等物理层连接设备中继器，信号放大设备等网络适配器网卡数据链路层连接设备集线器(HUB)，交换机，网桥 武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识计算机网络的基本组成（续）计算机网络的基本组成（续）路由设备路由器(router)
3、网络层软件IP协议软件等传输层软件TCP和UDP协议软件应用软件各种应用的服务器软件和客户机软件，如HTTP Server软件和www浏览器软件。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识计算机网络操作系统计算机网络操作系统网络操作系统网络操作系统：具有网络功能的操作系统具有网络功能的操作系统特点特点复复杂杂性性要要对对全全网网资资源源进进行行管管理理，以以实实现现整整个个系系统统的的资资源源共享。实现计算机之间通信与同步。共享。实现计算机之间通信与同步。并并行行性性每每个个节节点点机机上上的的程程序序都都可可以以并并行行执执行行，一一个个作作业业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点
4、机上。可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。安安全全性性可可对对不不同同用用户户规规定定不不同同的的权权限限；提提供供身身份份验验证证机机制；保证数据传输的安全和保密。制；保证数据传输的安全和保密。提供高效可靠的网络通信能力提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务提供多种网络服务功能功能对等式网络操作系统对等式网络操作系统客客户机户机/ /服务器（服务器（Client/Server）模式）模式分类分类对等网：对等网：网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。网络上任何一个网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。网络上任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其
5、他节点机上的用户共享。节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。客客户户机机/服服务务器器模模式式：网网络络中中有有几几台台计计算算机机专专门门充充当当服服务务器器，为为整整个个网网络络提提供供共共享享资源和服务。资源和服务。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识网络操作系统网络操作系统 Unix LinuxNovell Netware武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识3、计算机网络的、计算机网络的分类分类 根据不同的标准，计算机网络可以分成不根据不同的标准，计算机网络可以分成不同的类型。同的类型。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识按通信介质分：按通信介
6、质分：有线网：有线网：如双绞线网、同轴电缆网、光纤网如双绞线网、同轴电缆网、光纤网双绞线双绞线同轴电缆同轴电缆光纤和光端设备光纤和光端设备武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识无线网 在电磁波频谱中，目前可用于通信的有在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波无线电波、微波微波、红外红外、可见光可见光。地面微波通信地面微波通信卫星微波通信卫星微波通信武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识3、计算机网络的、计算机网络的分类（续）分类（续）局域网：几百米到十几公里局域网：几百米到十几公里（LAN） 一栋或几栋大楼内一栋或几栋大楼内城域网：几十公里到上百公里城域网：几十公里到上百公里（MAN
7、） 一个城市或地区内一个城市或地区内广域网（广域网（WAN）：几百公里）：几百公里按按通通信信距距离离武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识n按通信技术分：按通信技术分：广播式网络：在广播式网络中，所有计算机共享广播式网络：在广播式网络中，所有计算机共享一个通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算一个通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算机发送信息时，发送的信息中含有目的地址和源地址。机发送信息时，发送的信息中含有目的地址和源地址。所有计算机均收到该信息，当目的地址为本机地址时所有计算机均收到该信息，当目的地址为本机地址时接收该信息，否则丢弃该信息。接收该信息，否则丢弃该信息。点到点
8、通信：每条物理线路连接一台计算机。点到点通信：每条物理线路连接一台计算机。3、计算机网络的、计算机网络的分类（续）分类（续）武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识通信子网中各台计算机连接的形式通信子网中各台计算机连接的形式和方法称为网络的拓扑结构。和方法称为网络的拓扑结构。4、计算机网络的、计算机网络的拓扑结构拓扑结构通信子网通信子网资源子网资源子网武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识计算机网络的拓扑结构：计算机网络的拓扑结构：n总线型总线型n星型星型n环型环型n树型树型n网状网状武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识总线型：总线型：|通过一根传输线路将通过一根传输线路将网络中的
9、所有结点连网络中的所有结点连接起来，这根线路称接起来，这根线路称为总线。为总线。|特点：特点：结构简单灵活，结构简单灵活，连接方便，价格便宜，连接方便，价格便宜，易实现、易维护、易易实现、易维护、易扩充。但故障诊断困扩充。但故障诊断困难。难。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识环型：环型： 各个节点首位相连形各个节点首位相连形成一个闭合的环。成一个闭合的环。 特点：特点：每个节点地位每个节点地位平等，抗故障性能好。平等，抗故障性能好。但任意一个结点或一但任意一个结点或一条线路出问题将导致条线路出问题将导致整个网络瘫痪。整个网络瘫痪。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识星型：星型：
10、每个结点均以一每个结点均以一条单独的线路与条单独的线路与中央结点相连。中央结点相连。特点：特点：结构简单，结构简单，各节点间相互独各节点间相互独立。但线路太多。立。但线路太多。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识树型：树型： 是总线型拓扑的扩展。是是总线型拓扑的扩展。是在总线网络上加上分支形在总线网络上加上分支形成的。成的。特点：特点：属于分层网，组网属于分层网，组网灵活，易于扩展。并与故灵活，易于扩展。并与故障隔离，但对根结点的依障隔离，但对根结点的依赖性太大。赖性太大。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识网状拓扑结构 特点特点|可靠性高可靠性高|结构复杂，不易管理和维护结构复杂
11、，不易管理和维护|线路成本高线路成本高|适用于大型广域网适用于大型广域网|因为有多条路径，所以可以因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，减少时延，选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性改善流量分配，提高网络性能，但路径选择比较复杂能，但路径选择比较复杂武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识5. 5. 计算机网络的体系结构和协议计算机网络的体系结构和协议 例例: :甲乙两个人通电话甲乙两个人通电话语法语法：电话号码；：电话号码；语义语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作；：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作；同步同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电
12、话，等一系列的通话时序。：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。物理网物理网 为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自独立的计算机在物理上互相连接起来独立的计算机在物理上互相连接起来, ,是实现网络通信的基础。是实现网络通信的基础。协议协议 一套关于信息传输顺序，信息格式一套关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。和信息内容等的约定。协议三要素 武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识n网络体系结构：网络体系结构： 网络协议可以使不兼容的系统互相通信。网络协议可以使不兼容的系统互相通信。计算机网络是
13、一个非常复杂的系统。为了设计这样计算机网络是一个非常复杂的系统。为了设计这样复杂的计算机网络，大多数网络在设计时就提出了分复杂的计算机网络，大多数网络在设计时就提出了分层的方法。层的方法。“分层分层”可将庞大而复杂的问题，转化为可将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较易于研究和处理，这样可以减少协议设计的复杂性。易于研究和处理，这样可以减少协议设计的复杂性。象这样的网络结构层次模型及各层协议的集合称为象这样的网络结构层次模型及各层协议的集合称为计算机网络体系结构。计算机网络体系结构。武汉大学计算机基础第五讲计算机网
14、络基础知识分层的作用：分层的作用：| 发送主机的发送主机的第第N层所层所发送的包恰好由接收主发送的包恰好由接收主机的第机的第N层处理，它们被称为对等层，它们层处理，它们被称为对等层，它们之间的通信遵循对等层协议，即第之间的通信遵循对等层协议，即第N层协议。层协议。|每层协议只是负责并完成一部分通信工作，每层协议只是负责并完成一部分通信工作，每层协议利用下层协议的功能，并为上一层每层协议利用下层协议的功能，并为上一层提供服务，层层功能叠加，所以各层协议协提供服务，层层功能叠加，所以各层协议协同工作才能完成全部通信工作。同工作才能完成全部通信工作。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识层次模型
15、的通信方式层次模型的通信方式打电话告诉他，我要收购他的公司他要收购我的公司？！￥你好，我的老板想收购你们公司，请转告你们老板武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识ISO/OSI参考模型参考模型为了解决异种机互连及通信问题，为了解决异种机互连及通信问题，70年代后期国际标准化组织年代后期国际标准化组织(ISO)制定了制定了OSI参考模型。参考模型。该模型采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说该模型采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说明。明。体系结构部分定义体系结构部分定义OSI的层次结构、各层关系及各层可能的服的层次结构、各层关系及各层可能的服务；务；服务定义部分详细说
16、明了各层所提供的功能；服务定义部分详细说明了各层所提供的功能；协议规格部分的各种协议精确定义了每一层在通信中发送控制协议规格部分的各种协议精确定义了每一层在通信中发送控制信息及解释信息的过程。信息及解释信息的过程。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识ISO/OSI体系结构参考模型体系结构参考模型 为了解决异种机互连及通信问题，为了解决异种机互连及通信问题，ISO/OSIISO/OSI模型是国际标准化组模型是国际标准化组织（织（ISOISO）提出的开放系统互连参考模型（）提出的开放系统互连参考模型（Open Systems Open Systems Interconnection Refe
17、rence ModelInterconnection Reference Model）。 从功能上划分为从功能上划分为7 7层，分别为：层，分别为：应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层 武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层链路层链路层物理层物理层互连物理传输媒体互连物理传输媒体通通信信子子网网资资源源子子网网双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。双向箭头线表示概念上的通信
18、线路，空心箭头表示实际通信线路。开放系统互连OSI参考模型武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识ISO/OSI体系结构参考模型体系结构参考模型 （续） 物理层定义传输介质的物理特征和介质中传送的数字信号表示形式，以构成连接参与通信的计算机之间的物理信道 数据链路层定义数据通信方式和数字数据在传输中的编码形式，分组方式等，以构成参与通信的计算机之间的数字数据传输链路。网络层定义信息如何在网络中选择路径，由信源端到达信宿端 武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识ISO/OSI体系结构参考模型体系结构参考模型 （续） 传输层定义如何提供可靠的数据传输服务 会话层定义如何管理两个计算机系统连接
19、间的会话关系 表示层定义表示所传输信息的语法和语义 应用层定义用户需要的各种应用 武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识TCP/IP参考模型参考模型 TCP/IPTCP/IP协议是一个协议族，一组协议相互配合，将不同的网络连协议是一个协议族，一组协议相互配合，将不同的网络连接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层，分别对应于接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层，分别对应于ISO/OSIISO/OSI体系的网络层与传输层，其中体系的网络层与传输层，其中TCPTCP协议和协议和IPIP协议是它们的协议是它们的代表，所以整体称之为代表，所以整体称之为TCP/IPTCP/IP协议。协议
20、。具有如下具有如下四个特点四个特点：(1)(1)开开放放的的协协议议标标准准，可可以以免免费费使使用用，并并且且独独立立于于特特定定的的计计算算机机硬硬件与操作系统；件与操作系统； (2)(2) 独独立立于于特特定定的的网网络络硬硬件件，可可以以运运行行在在局局域域网网、广广域域网网中中，更更适用于网络互联；适用于网络互联；(3) (3) 统统一一的的网网络络地地址址分分配配方方案案，使使得得网网络络中中的的每每台台主主机机在在网网中中都都具有唯一的地址；具有唯一的地址；(4) (4) 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。 武汉大学计算机
21、基础第五讲计算机网络基础知识TCP/IP资料： OSI参考模型TCP /IP模型应用层表示层应用层Telnet、 SMTP、FTP、 DNS会话层传输层传输层 TCP、UDP 协议网络层网际网层IP协议数据链路层物理层网络接口层网络接口层OSI参考模型与参考模型与TCP/IP模型之比较模型之比较武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识(1)网络接口层（网络接口层（Host-to-Networklayer）网络接口层负责把网络接口层负责把IP包放到网络传输介质上和从网络包放到网络传输介质上和从网络传输介质上接收传输介质上接收IP包。包。TCP/IP模型模型(2)网络层（网络层（Internet
22、layer）负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层负责处理互联网中计算机之间的通信，向传输层提供统一的数据报。提供统一的数据报。网络层包括网络层包括IP，ARP，RARP，ICMP等协议，其等协议，其中最重要的是中最重要的是IP协议。协议。主要功能：主要功能：处理来自传输层的分组发送请求；处处理来自传输层的分组发送请求；处理接收的数据包；处理互联的路径。理接收的数据包；处理互联的路径。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识(4)应用层（应用层（Applicationlayer）是是TCP/IP参考模型的最高层，它向用户提供一些常用应用程参考模型的最高层，它向用户提供一些常用应用程序接口。如：序接口。如：HTTP、TELNET、DNS等。等。TCP/IP模型模型(3)传输层（传输层（Transportlayer）主要功能：负责应用进程之间的端端通信。主要功能：负责应用进程之间的端端通信。传输层定义了两种协议：传输层定义了两种协议：传输控制协议传输控制协议TCP协议：协议：是一种可靠的面向连接的协议，主要是一种可靠的面向连接的协议，主要功能是保证信息无差错地传输到目的主机。功能是保证信息无差错地传输到目的主机。用户数据报协议用户数据报协议UDP协议：协议：是一种不可靠但高效的无连接协议。是一种不可靠但高效的无连接协议。武汉大学计算机基础第五讲计算机网络基础知识
