《计算机网络概述》PPT课件.ppt

1,计算机网络与通信,电信学院 程钦 Email: chengqin_,学习方法,社会信息化是必然趋势，务必扎扎实实打好基础。 本课程将学习计算机网络和通信如何运作，了解从最底层的硬件到最高层的应用。 本课程的目的是课程广度而非深度。我们将集中精力于计算机网络与通信基本概念和基本原理而避开许多技术细节。 前期专业基础：通信网、现代交换原理、通信原理、电路原理、数字信号处理等。,课程成绩: 平时成绩（考勤、作业）30%，期末考试70% 。 参考书目： 1、藏海娟.计算机网络技术教程.北京：科学出版社 2、谢希仁著.计算机网络(第4版)北京：电子工业出版社 3、吴功宜著.计算机网络教程.北京：电子工业出版社 4、Andrew S. Tanenbaum 著.计算机网络,清华大学出版社 5、其他计算机与通信报纸(Newspaper)、期刊(Journal) 和杂志(Magazine)。,第一章 计算机网络概述,【教学目标】 1.了解：计算机网络的形成与发展过程; 2.掌握：计算机网络的定义； 3.掌握：计算机网络与通信组成与结构，拓扑构型概念； 4.了解：国际主要标准化组织； 5.理解：计算机网络体系结构基本概念； 6.了解：计算机网络与通信的应用与挑战。 【重 点】计算机网络与通信组成，网络协议 【难 点】通信协议、网络体系结构 【学时分配】23学时 【教学过程】,1.1 引言,1.2 计算机网络的分类,1.3 Internet概述,1.4 标准化组织,1.5 计算机网络体系结构,首先简要举例说明计算机网络！组成如何？,第一章 计算机网络概述,1.6 计算机网络应用与挑战,图1 计算机网络构成,第一章 计算机网络概述 1.1 引言 一、计算机网络的定义,三种观点： 广义的观点资源共享的观点用户透明的观点。 通常的计算机网络定义是：计算机网络是指把地理位置不同且具有独立功能的若干台计算机，通过通信线路和设备相互连接起来，存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，按照网络通信协议实现信息传输和资源共享的信息系统。,二、计算机网络的发展,第一阶段-面向终端的计算机通信网； 第二阶段-以通信子网为中心的计算机网络； 第三阶段-网络体系结构的标准化； 第四阶段-高速通信网络；,三、计算机网络的组成,计算机网络从逻辑功能上可以分成两级子网结构： 资源子网(Resource Subnet) 通信子网(Communication Subnet),图2 计算机网络组成(课本P2),四、计算机网络的功能,1.信息传输； 2.资源共享； 3.提高系统的可靠性； 4.均衡负荷； 5.分布式处理；,浏览新闻、收发邮件、搜索引擎、获取信息（产品服务查询、工作信息查询、医疗健康服务查询、政府信息查询等）、论坛/BBS/讨论组、在线影视收看及下载（在线电视）、即时通讯、在线音乐收听及下载（在线广播）、文件上传下载、网络游戏、网上校友录、博客（Blog，网络日志）、网络购物、网上招聘、网络聊天室、个人主页空间、电子杂志、网络教育、网络销售（含网上推广、网上拍卖）、网络电话（包括网上IP电话、PC to Phone）、网络金融（包括银行、网上炒股）、短信息/彩信服务、网上预订（酒店、票务、挂号等）、电子政务（网上投诉、网上审批、网上监督等）、征婚、交友、社区俱乐部等.,思考:列举一些 其他功能？,1.2 计算机网络的分类,一、按照网络的覆盖范围 包含广域网、局域网、城域网、接入网。(缩写?),图3 按覆盖范围划分的网络之间的关系(课本P5),二、按照网络的拓扑构型 星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑、网状拓扑,星型和总线型拓扑(课本P6),举例：常见网络的拓扑应用？,(课本P6-7),三、按网络的运营对象进行分类 公用网(Public Network)、专用网(Private Network)。,四、其它分类方法 按网络的服务对象和使用范围：工作组网络、部门网络、企业网络、校园网络； 按传输速率：高速网络、低速网络； 按传输信息的介质：无线网络、有线网络、微波网络、光纤网络； 按传输技术：广播网络(Broadcast Networks)、点-点网络(Point-to-Point Networks:P2P) 等。,1.3 Internet概述 一、什么是Internet,Internet：即用户计算机通过校园网、企业网(LAN)或ISP联入地区主干网(MAN)，地区主干网通过国家主干网(WAN)联入国家间的高速主干网而形成的一种由路由器、交换机等网络设备互联的大型、层次结构的计算机互联网络。,图4 Internet结构示意图,二、Internet的发展,1946 ENIAC 世界上最早的电子计算机； 1969 ARPANET 世界上第一个分组交换网络； 1980 NSFNET第一个采用TCP/IP协议集主干网； 1991 WWW技术实现，Internet巨大发展开始。,二、我国Internet的发展状况,起步阶段 19861994 1994.4 中国正式接入Internet。 发展阶段 19941995 1994.9 中国公用计算机互联网(CHINANET)启动； 1994.10中国教育和科研网络(CERNET) 启动； 1995.4 中国科学与技术网络(CSTNET)启动。 商业化发展阶段 1995现在 1997.6 中国互联网信息中心(CNNIC)成立；,应用体会？存在的问题？,图5 网民人数统计,三、 Internet2,产生背景：Internet商业化与业务量增多，导致网络整体性能降低； 出现雏形：1996年10月，一些大学申请建立Internet2，初始运行速率达10Gbps； 主要应用：Internet 2用于多媒体虚拟图书馆、远程医疗、远程教学、视频会议、视频点播、天气预报等领域； 未来发展：Internet 2在网络层运行的是IPv4，同时也支持IPv6业务，希望形成下一代Internet的技术与标准。,问题：谁来管理？,1.4 标准化组织,1.国际标准化组织(ISO),2.国际电信联盟(ITU),3. Internet协会(ISOC),4.电气与电子工程师协会(IEEE),举例说明：计算机通信专业重要数据库？,5.美国国家标准协会 (ANSI),Journal Impact Factor(IF): Science, Nature IEEE、ACM、Springer、ScienceDirect、 Wiley Interscience、China Science、ISI,1.5 计算机网络体系结构,一、计算机网络体系结构的形成,网络体系结构(Network Architecture):指计算机网络的层次结构及其协议的集合。 重要的网络体系结构：OSI七层体系结构、局域网体系结构、Internet体系结构。,二、计算机网络通信协议、分层、服务,1.协议：各通信结点为网络数据交换而制定的规则、约 定与标准。 网络协议主要含有三个要素: (思考：你认为会存在哪些可能因素？),（1）语法：说明用户数据和控制信息的结构与格式，以 及数据出现的顺序的意义。 例如：在传输一个HDLC帧时，可按下图格式来表达。,（2）语义：指构成协议的协议元素(比特流)的含义。如前述HDLC帧中，定义协议元素A的语义表示站地址，占用一个字节。,（3）时序(同步)：规定事件执行顺序的详细说明。,HDLC帧结构(课本P15),2.协议分层 思想:通过模块化方法，将网络的通信子系统划分成一组相对独立、功能明确和易于操作管理的多个层次。 目的：大大降低网络通信的难度。,3.服务与接口 实体、对等实体、相邻实体、接口、服务访问点。,(1)层、实体和服务接口之间的关系,(2)相邻层之间的数据单元关系,层、实体和服务接口的关系(课本P17),PDU:协议数据单元 SDU:业务数据单元 PCI :协议控制信息 ICI :接口控制信息 IDU :接口数据单元,图6 相邻层之间数据单元关系(课本P18),4.服务与协议 服务是垂直的，定义了该层能够代表它的用户完成的操作，未涉及操作如何实现；描述了上下层之间的接口，上层是服务用户，下层是服务提供者，本层的服务用户只能看见服务而看不到下层的协议。 协议是水平的，定义的是对等实体间交换数据的格式、内容、时序，协议的实现保证了能够向上层提供服务。,图7 服务与协议的关系,5.协议、层次、接口与体系结构 (小结),层次（layer） 协议（protocol） 接口（interface） 体系结构（architecture）,层次（layer） 层次是人们对复杂问题处理的基本方法； 相互通信的两个计算机系统必须高度协调工作，而这种协调相当复杂； 分层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比较易于研究和处理； 分层的另一好处是允许不同网络的互通； 不同系统的最低层之间存在着“物理”通信； 不同系统的对等层次之间存在着“虚拟”通信。,接口（interface） 接口是同一结点内相邻层之间交换信息的连接点; 同一个结点的相邻层之间存在着明确规定的接口，低层向高层通过接口提供服务; 只要接口条件不变、低层功能不变，低层功能的具体实现方法与技术的变化不会影响整个系统的工作。,网络体系结构（network architecture） 一个功能完备的计算机网络需要制定一整套复杂的协议集; 网络协议是按层次结构来组织的； 网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构； 网络体系结构对计算机网络应该实现的功能进行了精确的 定义； 体系结构是抽象的，而实现是指能够运行的一些硬件和软件。,三、OSI体系结构,开放系统互连参考模型（OSI/RM) (1)“开放”指OSI所遵循的标准是开放的，任何人都可以参照；遵循标准开发的系统是开放的，可以同任何地方、任何与该系统遵循相同标准的系统进行通信; (2)“开放系统”是指依据OSI标准开发的软硬件实施的总称; (3)“开放系统互连”指彼此开放的系统通过联合使用适当的OSI标准进行信息交换。,全称?,举例：邮政系统信件收发原理,图8 邮件收发原理,OSI环境下的数据流分析,图9 OSI环境下的数据流(课本P21),四、局域网体系结构,1.局域网的层次结构,图10 IEEE802参考模型及其与OSI参考模型对应关系(课本P23),2. IEEE802标准 IEEE802.1：综述,体系结构,网络互连,网络管理和性能测试 IEEE802.2：逻辑链路控制子层功能和服务 IEEE802.3：CSMA/CD总线介质访问方法和物理层规范 IEEE802.4：令牌总线介质访问方法和物理层规范 IEEE802.5：令牌环介质访问方法和物理层规范 IEEE802.6：城域网介质访问方法和物理层规范 IEEE802.7：宽带局域网络技术 IEEE802.8：光纤技术,IEEE802.9：综合语音数据局域网技术 IEEE802.10：可互操作的局域网安全规范 IEEE802.11：无线局域网技术 IEEE802.12：优先级高速局域网技术 IEEE802.13：有线电视技术 IEEE802.14：交互式电视网技术 IEEE802.15： 短距离无线网络(Zigbee,UWB) IEEE802.16：宽带无线接入(WiMAX),图11 IEEE802系列标准之间的关系(课本P24),五、Internet体系结构,1. Internet的层次结构TCP/IP参考模型(课本P25),2. TCP/IP参考模型各层的功能 （1）网络接口层 （2）网络层 （3）传输层 （4）应用层,1.6 计算机网络应用与挑战,单位信息管理 资源共享 系统可靠性 节约成本 个人信息服务 远程信息访问 新的通信工具 家庭娱乐,一、计算机网络应用,计算机网络的广泛应用已经对经济、文化、教育、科学的发展与人类生活质量的提高产生了重要影响； “网络社会”中的“道德”与“法律”。,二、计算机网络面临的挑战,请大家列举一些网络中出现的其他问题！,【教学小结】,问题1：TCP/IP的体系结构到底是四层还是五层？ 答：在一些书籍和文献中的确见到有这两种不同的说法。能否这样理解：四层或五层都关系不大。因为TCP/IP体系结构中最核心的部分就是靠上面的三层：应用层、运输层和网络层。至于最下面的是一层网络接口层，还是两层网络接口层和物理层，这都不太重要，因为TCP/IP本来就没有为网络层以下的层次制定什么标准。TCP/IP的思路是：形成IP数据报后，只要交给下面的网络去发送就行了，不必再考虑得太多。用OSI的概念，将下面的两层称为数据链路层和物理层是比较清楚的。,问题2：到商店购买可一个希捷公司生产的80 G的硬盘。安装到电脑上以后用WINDOWS的资源管理器发现在该磁盘的“属性”中只有74.5G。是不是商店出了差错？ 答：不是。 这个因为希捷公司的硬盘标记中的G表示109，而微软公司WINDOWS软件中的G表示230。74.5 230 = 80 109。即希捷的80G和微软的74.5G相等。,问题3：有人说，宽带信道相当于高速公路车道数目增多了，可以同时并行地跑更多数量的汽车。虽然汽车的时速并没有提高（这相当于比特在信道上的传播速率没有提高