计算机网络基础第01章

第 1 章 计算机网络概论,1.1计算机网络的产生和发展 1.2计算机网络的定义和组成 1.3计算机网络的分类 1.4计算机网络的功能和应用 1.5计算机网络的发展,1.1 计算机网络的产生和发展,1.1.1第一阶段 一般称为“面向终端的联机系统”。,图1-4 面向终端的多机系统,1.1.2第二阶段：,图1-4分组交换网,以ARPANET为代表的第二阶段计算机网络具有以下特点：1、采用分组交换的方法2、采用了层次结构的网络体系结构3、整个网络分为资源子网和通信子网这三点是现代网络发展的基础，我们在后面的章节都有详细的阐述。,1.1.3第三阶段 年20世纪80年代中期，以OSI为基础，ISO以及ITU等标准组织为各个层次开发了一系列的协议标准，成为网络发展的基础。我国明确指出“选定OSI标准作为我国网络建设的主攻方向”，其他已开发的非OSI系统要“有组织、有步骤、有计划地过度到符合OSI标准的系统”，这段话实际上概括了计算机网络的发展方向，OSI标准确保了各个厂家生产的计算机网络产品能相互连接。,概括地说：第三阶段地网络是开放式和标准化的网络，他具有统一的网络体系结构并遵循国际标准协议。,1.1.4第四阶段 1.Internet的发展历史进入80年代中期以来，在计算机网络领域最引人注目的事就是美国的Internet飞速发展。现在Internet已成为世界上最大的国际性计算机互连网。,2.我国互联网的建设和发展 3.下一代互联网 下一代互联网有以下不同： 更大， 更快， 更安全。,1.2 计算机网络的定义和组成,1.2.1计算机网络的定义根据资源共享的观点，计算机网络是“以能够相互共享资源的方式互连起来的自治计算机系统的集合”，或者说“为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作，采用通信手段，将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统。,定义中三点要素：1.一是连网的计算机具有独立功能。2.第二个核心是建立计算机网络的主要目的是实现资源共享。3.三是计算机必须通过通信手段“有机”连接，彼此遵循约定和规则，就是通信协议。,广义的观点把计算机网络定义为“计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理和进一步达到资源共享的系统”。用户透明的观点定义计算机网络：“存在着一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它调用完成用户所需要的资源，,1.2.2计算机网络的组成 既然计算机网络的主要目的是资源共享，那么计算机网络就应提供数据处理和数据通信两大基本功能。为了完成这两个功能，它的组成从结构可以分成两部分：负责数据处理的计算机以及负责数据通信的通信处理机。典型的计算机网络组成如图15所示，从逻辑上可分为两个子网：通信子网和资源子网。,图1-5计算机网络的组成 CCP-通信控制处理器r;H-主计算机；T-终端,1.资源子网 2.通信子网功能：通信子网主要完成全网数据的存储、转发等通信处理工作。组成：主要由通信处理机（CCP）、通信线路及其他通信设备组成。通信处理机是计算。,1.3 计算机网络的分类,计算机网络的分类非常多，从不同的出发点考虑，有不同的分类方法，表1-1列举了主要的分类方法：,表1-1 计算机的分类,我们主要从物理范围、通信传播方式和拓扑结构三个方面讨论计算机网络分类。,1.3.1 根据网络覆盖的范围分 广域网（Local Area Network ，LAN ） 局域网（Wide Area Network ，WAN ） 城域网（Metropolitan Area Network ，MAN ）,1. 广域网WA N通常跨接很大的物理范围，作用范围一般为几十到几千公里。 2. 局域网LAN是指范围在几百米到十几公里内，办公楼群或校园内的计算机相互连接所构成的计算机网络。计算机局域网被广泛应用于连接校园、工厂以及机关的个人计算机或工作站，以利于个人计算机或工作站之间共享资源（如打印机）和数据通信。,3. 城域网MAN所采用的技术基本上与局域网相类似，只是规模上要大一些表1-2具体反映了三种网络的一些特点：,表1-2 LAN、WAN和MAN的比较,1.3.2按通信传播方式划分 1. 点对点传播网（point-point）：点对点传播方式网是每条线路连接一对计算机，整个网络则由许多节点构成，两台没有直连的计算机要通信必须要通过一台或多台中间计算机的转发数据，两台通信计算机之间通常可能存在多条不同长度的路径，所以点对点传播方式网必须考虑最短路径问题，我们将在后面章节具体讨论。一般情况，广域网适合使用点对点传播方式。,2. 广播式传播网(broadcast networks)：广播式传播方式网是用一个共同的传播介质把各个计算机连接起来的。网络上所有的机器都共享该信道，任何一台计算机发送的信息（下面称为分组）都可以被其他所有计算机接收到。广播式传播方式网适用在局域网中。,1.3.3按拓扑结构划分 1.总线型网络,图1-6总线型,总线网络的优点是： （1）所需要的电缆数量少，设备投入量少、成本低; （2）结构简单，总线是无源的，可靠性较高; （3）易于扩充，增加或减少用户比较方便。,总线网络的缺点是： （1）总线的传输距离有限，通信范围 受到限制。例如传统的以太网总线的 最长距离是100m,想要增加通信距离， 只能采用其他的附加设备。 （2）当某个接口发生故障时，将影响 整个网络，且诊断和隔离故障较困难, 俗称“错误会被放大”。在讲述局域网 时详细分析原因。,（3）由于用户共享信道，将会出现各个用户争用信道的现象，为了避免发生冲突，使通信正常进行，必须使用比较复杂的媒体访问控制机制。 （4）由于用户共享的总线负载能力有限，网络中工作站节点的个数是有限制，否则会造成网络的拥塞。如果工作站节点的个数超出总线负载能力，就需要采用分段等方法，并加入相当数量的附加部件，使总线负载符合容量要求。,2.星型网络,图1-7星型,星型网络的优点是： （1）控制简单。 （2）故障诊断和隔离容易，中央节点可以逐一隔离，进行故障检查和定位。同时每个节点的故障只影响本设备，不会影响全网。 （3）方便服务。,星型网络的缺点是： （1）电缆长度和安装工作量可观； （2）中央节点的负担较重，形成传输速率的瓶颈； （3）各站点对中央节点的可靠性要求较高。中央节点一旦发生故障，将使全网瘫痪。 3.环型网络,图1-8环型,环型网络的优点是： （1）电缆长度短，环型网络所需的电缆长度与总线网络相当，要远远小于星型网络。 （2）增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作。 （3）可使用光纤作为传输媒介。可提高局域网的传输速率。,环型网络的缺点是： （1）节点的故障会引起全网故障； （2）故障检测困难； （3）环型网络采用的是令牌控制的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说较低。 4.混合型网络,图1-9“星-环”型,1-10“星-总线”型,5.不规则的网状结构,图1-11不规则网状结构,优点：系统可靠性高，易于故障诊断；缺点：结构和配置复杂，投资费用高，必须采用“路由选择”算法与“流量控制”算法；网状结构是广域网广泛采用的拓扑结构。,1.4 计算机网络的功能和应用,1.4.1计算机网络的功能 1、资源共享 2、数据通信功能 3、分布处理功能 4、集中处理功能 5、增加可靠性 6、提高系统处理能力,1.4.2计算机网络的应用由于计算机网络有着的强大功能，并且随着硬件价格越来越低，计算机网络迅速发展，在各行各业的应用越来越普遍，网络在部门信息化管理、企业自动化生产、电子商务和电子政务、个人和家庭生活的应用、军事指挥等方面都有了深入广泛的应用。,1.5 计算机网络的发展,1.5.1计算机网络系统的发展趋向 1开放和大容量的发展方向 2一体化和方便使用的发展方向 3多媒体网络的发展方向 4高效、安全的网络管理方向 5为应用服务的发展方向 6智能网络的发展方向,1.5.2网络发展的关键技术 1.IPv6：下一代互联网将是基于IPv6的网络。 2.光纤高速传输技术：下一代互联网需要更高的速率、更大的容量，。 3.光交换与智能光网：光有高速传输是不够的，下一代互联网需要更加灵活、更加有效的光传送网。,4.宽带接入 5.城域网：城域网也是下一代互联网中不可忽视的一部分。 6.软交换 7.3G和后3G移动通信系统： 8.IP终端 9.网络安全技术,练习题,1.计算