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1、08多媒体01、02 研究生部 沈楠email： 办公室：秦皇岛校区第一教学楼40511.1 计算机网络的定义、发展过程和趋势计算机网络的定义、发展过程和趋势1.1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义 抽象地讲，计算机网络是结点和链路的集合。它可以为两个或多个特定结点建立连接，以在这些结点之间进行通信。一般将计算机网络定义为相互联接、彼此独立的计算机系统的集合。图1-1-1描述了一个典型的计算机网络。21.1.2 计算机网络发展的历史阶段计算机网络发展的历史阶段计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物。这种结合主要体现在两个方面：一方面，通信网络为计算机之间的数据传递和信息交换提供了必要
2、的条件；另一方面，计算机技术在通信领域中的广泛应用，又提高了通信网络的性能。三个重要的里程碑第一个里程碑以报文（Message）或分组（Packet）交换技术为标志，第二个里程碑以1980出现的开放式系统互联参考模型（OSI/RM）为标志。第三个里程碑以Internet的迅速发展与推广为特征。1.1.3 计算机网络的发展趋势计算机网络的发展趋势1网络高速化2网络综合化3网络智能化4网络的易用性31.2 计算机网络的组成、功能和应用计算机网络的组成、功能和应用1.2.1 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机网络脱胎于联机系统。20世纪70年代，随着ARPANET的出现，产生了分组交换网。分组交
3、换网才称得上真正的计算机网络。随着技术的进步，计算机网络也在不断变化，但所采用的交换方式仍然以分组交换为主。在此，主要介绍分组交换网的组成。分组交换网由通信子网和资源子网两部分构成，如图1-2-1所示。41.2.2 计算机网络的功能计算机网络的功能1数据通信2资源共享3提高计算机系统的可靠性和可用性4易于进行分布处理1.2.3 计算机网络的典型应用计算机网络的典型应用1管理信息系统（MIS，Management Information System）。2办公自动化（OA，Office Automation）系统3信息检索系统（IRS，Information Retrieve System）4电
4、子收款机系统（POS，Point Of Sells）5分布式控制系统（DCS，Distributed Control System）6计算机集成与制造系统（CIMS，Computer Integrated Manufacturing System）7电子数据交换（EDI，Electronic Data Interchange）和电子商务（EB，Electronic Business或EC，Electronic Commerce）系统8信息服务系统51.3 计算机网络的分类与工作模式计算机网络的分类与工作模式1.3.1 计算机网络的分类计算机网络的分类1.3.1.1 按网络的拓扑结构分类按网络的
5、拓扑结构分类网络的拓扑结构指网络中结点（设备）和链路（连接网络设备的信道）的几何形状。常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型、网型和混合型，如图1-3-1所示。61.3.1.2 按网络的覆盖范围分类按网络的覆盖范围分类按网络覆盖范围的大小，可以将计算机网络分为：局域网（LAN，Local Area Network）、城域网（MAN，Metropolitan Area Network）、广域网（WAN，Wide Area Network）和因特网（Internet）。表1-3-1 各类计算机网络的典型特征分类缩写分布距离（近似）典型覆盖地域传输速率局域网LAN10米房间4Mbps2Gbps
6、100米楼宇数千米校园城域网MAN10千米城市50Kbps100Mbps广域网WAN城市、国家、洲或全球9.6Kbps45Mbps因特网Internet71.3.2 计算机网络的工作模式计算机网络的工作模式1基于服务器（Server-based）的网络在基于服务器的网络中，一般至少存在台比其他客户机功能强大的计算机（该机被称为服务器），其上装有网络操作系统，所有其他工作站（客户机）的管理工作都以此服务器为中心。即，所有的工作站的注册登录和资源访问操作，均受服务器控制。图1-3-4说明了基于服务器结构的网络配置。其中，文件服务器控制着用户的注册登录和共享资源（如数据、打印机等）的访问权限。82对
7、等网络在对等网络结构中，计算机彼此处于同等地位，没有主从之分，故称为对等网络（Peer to Peer network）。图1-3-5为对等网络模式示意图。91.4 计算机网络体系结构计算机网络体系结构1.4.1 计算机网络体系结构概述计算机网络体系结构概述1.4.1.1 网络的分层体系结构网络的分层体系结构为了构造计算机网络以实现通信，可采用“分层”的方法，将庞大而复杂的问题，转化为若干较小的局部问题，而这些较小的问题总是易于研究和处理的。按照上述思路，可以把网络通信的复杂过程抽象成一种层次结构模型，如图1-4-1所示。101.4.1.2 计算机网络标准制定组织简介计算机网络标准制定组织简介
8、1国际标准化组织（国际标准化组织（ISO，International Standards Organization）由美国国家标准组织（ANSI，American National Standards Institute）及其他各国的国家标准组织的代表组成。该组织对计算机网络的主要贡献是开放系统互联（OSI，Open System Interconnection）参考模型。2电气电子工程师协会（电气电子工程师协会（IEEE，the Institute of Electrical and Electronic Engineer）IEEE是世界上最大的专业组织之一。该 组 织 对 计 算 机 网
9、络 的 主 要 贡 献 是 IEEE802协 议 。 该 协 议 主 要 用 于 局 域 网 ， 其 中 比 较 著 名 的 是802.3（CSMA/CD）和802.5（Token Ring）。3美国国防部高级研究计划署（美国国防部高级研究计划署（ARPA，Advanced Research Projects Agency）该机构对计算机网络的主要贡献是TCP/IP协议。该协议主要用计算机网络之间的互联。111.4.2 OSI的参考模型OSI开放系统互联参考模型将整个网络的通信功能划分成7个层次，每个层次完成不同的任务。如图1-4-2所示。121.4.3 TCP/IP参考模型参考模型TCP/I
10、P体系共分成四个层次（如图1-4-4所示）。 131.5 局域网的相关概念与标准局域网的相关概念与标准1.5.1 局域网局域网（1）局域网是限定区域的网络。（2）局域网的线路是专用的。（3）局域网具有较高的数据通信速率。（4）局域网具有开放性。1.5.2 局域网局域网标准准IEEE802是主要的局域网标准，该标准所描述的局域网通过共享的传输介质通信，网络站点连在传输介质上，并按照某种方式串行使用传输介质。1IEEE802参考模型参考模型IEEE802标准所描述的局域网参考模型与OSI参考模型的关系如图1-5-1所示。142MAC地址地址MAC地址又称为物理地址，也就是通常所说的计算机硬件地址。
11、在生产网卡时，MAC地址被固化在网卡中。IEEE（国际电气和电子工程师协会）负责分配MAC地址中的前3个字节，生产局域网卡的厂家必须向IEEE购买由三个字节构成的一个编号，该编号称为“块地址”或“厂商代码”，而MAC地址中的后三个字节，则由厂家自行分配。3IEEE802标准标准主要标准：802.1（A）：综述和体系结构802.1（B）：寻址、网络管理、网间互连及高层接口802.2：逻辑链路控制（LLC），用于实现高层协议与MAC子层的接口802.3：带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）方法和物理层规范802.4：令牌传递总线访问方法和物理层规范802.5：令牌环访问方法和物理层规范8
12、02.6：城域网访问方法和物理层规范802.7：IEEE为宽带LAN推荐的实用技术802.8：光纤技术802.9：介质访问控制子层（MAC）与物理层（PHY）上的集成服务接口802.10：互操作LAN安全标准802.11：无线局域网介质访问控制子层与物理层规范802.12：需要优先权的访问方法及物理层和重发器（Repeater）描述802.14：交互式电视网（包括Cable Modem）802.3z：千兆以太网802.3ab：1000Base-T（铜质千兆以太网）802.3ac：虚拟局域网中的标签交换802.3ad：链路集成802.3ae：10千兆以太网151.5.3 以太网（以太网（IEEE
13、802.3）1.5.3.1 以太网（以太网（IEEE802.3）概述）概述以太网（Ethernet）具有性能高、价格低、使用方便等特点，是目前最为流行的局域网体系结构。表1-5-1给出了以太网的主要类型与标准。类型速度技术IEEE标准以太网10Mbps10Base-5802.310Base-2802.3a10Base-T802.3i10Base-F802.3j快速以太网100Mbps100Base-FX802.3u100Base-TX100Base-T4100Base-T2千兆以太网1000Mbps1000Base-CX802.3z1000Base-LX1000Base-SX1000Base-
14、TX802.3ab161.5.3.2 以太网的帧结构以太网的帧结构图1-5-2给出了以太网的帧结构。（1）前导符。长度为7个字节，内容为“0”、“1”交错出现的比特流（即“101010”）。用于建立同步。（2）帧首定界符（SFD）。长度为1个字节，内容为“10101011”。标识一帧即将开始。（3）目的地址（DA）。长度为6个字节，内容为帧的目标地址。该地址可以是普通地址（如“0000e8114953”）、组播地址或广播地址（“FFFFFFFFFFFF”）。（4）源地址（SA）。长度为6个字节，内容为帧的源地址。（5）类型（TYPE）。长度为2个字节，代表高层所使用的协议。（6）数据（DATA
15、）。长度应在46到1500字节之间。（7）帧校验序列（FCS）。长度为4个字节，内容为位于DA、DATA之间内容的CRC校验结果。171.5.3.3 CSMA/CD先听后发。边发边听。冲突停止。随机延迟后重发。1.5.3.4 几种以太网标准几种以太网标准110Base-5（粗缆以太网）210Base-2（细缆以太网）310Base-T（双绞线以太网）410Base-F（光纤以太网）5100Base-TX（使用双绞线的快速以太网）6100Base-FX（使用光纤的快速以太网）7100Base-T4（使用4对3类UTP的快速以太网）8100Base-T2（使用2对3类UTP的快速以太网）91000
16、Base-SX（使用1对短波长光光纤的千兆以太网）111000Base-TX（使用4对5类UTP的千兆以太网）121000Base-CX（使用屏蔽双绞线的千兆以太网）181.6.1 NetBEUI/NetBIOS协议协议体积小、效率高、速度快、不可路由1.6.2 IPX/SPX协议协议 对复杂环境具有很强的适应性。具有强大的路由功能，适合于大型网络使用。1.6 局域网中常用通信协议及选择局域网中常用通信协议及选择1.6.3 TCP/IP协议协议可以在各种硬件和操作系统上实现。目前，TCP/IP协议已成为建立计算机局域网、广域网的首选协议，并将随着网络技术的进步和信息高速公路的发展而不断地完善。
17、19TCP/IP的配置的配置在利用TCP/IP进行通信时，主要应设置如下参数：IP地址。标识TCP/IP主机的唯一的32位地址。子网掩码。用来判别目标IP地址是否属于本地网络。默认网关：与远程网络互联的路由器的IP地址。如果没有规定默认网关，则通信仅可在本网段内部进行。需要注意的是，默认网关的IP地址应于网络适配器的IP地址处于同一IP网段内。TCP/IP配置测试工具配置测试工具PingPing 目的地址参数1参数2使用Ping程序来验证计算机的配置和测试路由连接的一般步骤：（1）Ping回环地址，以确定本机是否正确配置了TCP/IP。（2）Ping工作站的IP地址，以验证工作站是否正确加入了
18、网络，并检验IP地址是否冲突。（3）Ping默认网关的IP地址，以验证默认网关设置是否正确。（4）Ping远程网络上主机的IP地址，以验证能否通过路由器进行通信。TCP/IP配置查看工具配置查看工具IpconfigIpconfig /参数l/参数220下一代的网际协议IPv6（1）IPv6把原来IPv4地址增大到了128bit，其地址空间大约是3.41038，是原来IPv4地址空间的296倍。（2）IPv6没有完全抛弃原来的IPv4，且允许与IPv4在若干年内共存。（3）与原来的IPv4相比，IPv6对IP数据报协议单元的头部进行了简化，仅包含7个字段（IPv4有13个）。（4）IPv6另一个主要的改进体现在安全性上。1.6.4 通信协议选择策略通信协议选择策略（1）要选择适合于网络特点的协议。（2）应尽量少选用网络协议。（3）应注意协议的版本。（4）要注意协议的一致性。21
