网络应用基础第一讲.ppt

课程安排,主要讲授内容 计算机网络概论 数据通信与广域网技术 局域网与城域网技术 网络互连技术 局域网操作系统 Internet技术,教材 计算机网络应用技术教程 吴功宜 吴英 编著 清华大学出版社 课程目的 掌握计算机网络的概念和常识 掌握计算机网络操作使用的基本知识 掌握计算机网络设计建设的基本知识,参考资料 1.计算机网络 谢希仁 编著 电子工业出版社 2.三级教程网络技术 教育部考试中心 高等教育出版社,答疑考核 每周四下午3:00 4:30，综合楼网管中心105，电话：7522324 考核方式：平时成绩期末笔试 （20%） （80%）,华北电力大学校园网概况,1、校园网的互连情况及出口带宽 2、校园网的组成情况 网络设备、线路、网络服务器、客户计算机；网络操作系统、协议。 3、校园网采用的网络技术 有线、无线；百兆、千兆、万兆以太网；防火墙、入侵检测、上网行为记载、身份认证等。 4、校园网的主要应用情况, 计算机接入校园网需要完成的工作,第1步：在计算机上安装网卡及驱动程序、TCP/IP协议； 第2步：为本计算机申请IP地址; 需要本机网卡地址、宿舍楼号、房间号、本人有效证件。 第3步：在计算机上配置有关信息 （）主机上网的IP地址，如：202.206.219.28 （）子网掩码，如：255.255.255.0 （）默认网关地址，如：202.206.219.1 （）主、辅DNS服务器地址，如：202.206.223.111，211.82.239.98,第一讲 第一章 计算机网络概论,本 章 要 点,计算机网络的基本概念,计算机网络的形成与发展,计算机网络的拓扑构型,计算机网络的分类,1.1 计算机网络的基本概念,1.1.1、计算机网络含义： 把分散在不同地理位置、具有独立功能的计算机系统及相关网络设备，通过通信线路相互连接起来，按照一定通信协议进行数据通信，以实现资源共享为目的的信息系统。,随着网络技术的发展以及人们对网络的认识程度。对计算机网络提出了不同的定义，主要分为三类：广义的观点、资源共享的观点与用户透明性的观点。,1.1 计算机网络的基本概念,从目前来看： 广义观点定义了计算机通信网络； 资源共享观点较准确地描述了计算机网络的基本特征； 用户透明性观点定义了分布式计算机系统。 目前计算机网络的基本特征主要表现在： 1、实现计算机资源共享 建立计算机网络的主要目的是资源共享。 资源主要指计算机硬件、软件与数据等。 有本地计算机资源、联网的远程计算机资源。,2、互连计算机是分布在不同地理位置的独立“自治计算机” 互连计算机间可以没有明确的主从关系； 每台计算机可以连网工作或脱网独立工作； 连网计算机可为本地或远程网络用户服务。,1.1 计算机网络的基本概念,自治计算机,1.1 计算机网络的基本概念,3、连网计算机间必须遵循共同的网络协议（事先约定好的通信规则）,公共交换电话网（Public Switched Telephone Network）,1.1 计算机网络的基本概念,所有用通信线路及互连设备连接起来的自治计算机集合。,按上述定义的计算机网络到底是什么样子的？,1.1 计算机网络的基本概念,1.1.2 计算机网络的组成与结构,计算机网络组成,计算机网络系统,计算机网络硬件系统,计算机网络软件系统,终端计算机或服务器,网络设备,传输介质,计算机软件(OS、通信软件),网络设备软件,计算机和网络设备中的通信协议,1.1 计算机网络的基本概念,1.1.2 计算机网络的组成与结构,计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，从逻辑功能上可以分成两个部分：资源子网与通信子网。,图1.1计算机网络结构,1、早期广域计算机网络结构,1.1 计算机网络的基本概念,(1)资源子网 资源子网由主机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。,组成部分,主机系统（host）主要是指大型机、中型机与小型机。通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机(CCP)相连。提供资源共享服务。,1.1.2 计算机网络的组成与结构,终端（terminal）是用户访问网络的界面。终端可以是简单的输入、输出终端；带有微处理机、具有存储与处理信息能力的智能终端。,终端可以通过主机系统连入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机连入网内。,1.1 计算机网络的基本概念,(2) 通信子网 通信子网由通信控制处理机、通信线路与其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信任务。 通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点。它一方面是主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面作为分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能，将源主机报文准确发送到目的主机。,通信线路是通信控制处理机之间、通信控制处理机与主机之间的通信信道。常用的有：电话线、双绞线、同轴电缆、光纤电缆、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。 需要指出的是：广域网可以明确地划分出资源子网与通信子网；而局域网由于采用的工作原理与结构的限制，不能明确地划分。,1.1 计算机网络的基本概念,2、现代网络结构的特点 在现代广域网中，主机系统用户在减少，资源子网概念已有变化。 目前，通信子网由交换设备与通信线路组成，负责完成网络中数据传输与转发任务。交换设备主要有路由器与交换机。通过路由器将局域网与广域网相连。 随着微型计算机的广泛应用，连入局域网的微型计算机数目日益增多。,1.1 计算机网络的基本概念,3、Internet的组成与结构,图1.2 简化Internet网络结构示意图,1.2 计算机网络的形成与发展,大致可以划分为4个阶段：,第一阶段,20世纪50年代至60年代初,将彼此独立发展的计算机技术和通信技术结合起来，完成数据通信技术与计算机通信网络的研究，为计算机网络的产生做好了技术准备，奠定了理论基础。,第二阶段,20世纪60年代至70年代中期,以美国ARPANET（美国国防部高级研究计划局网络，简称ARPA网）与分组交换技术为重要标志。ARPANET是第一个分组交换网。 ARPANET是网络技术发展的一个里程碑，研究成果对促进网络技术发展具有重要作用，并为Internet的形成奠定了基础。,1.计算机网络发展阶段的划分,1.2 计算机网络的形成与发展,第三阶段,20世纪70年代中期至90年代初,1.计算机网络发展阶段的划分,随着广域网、局域网与公用分组交换网的迅速发展，各计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统，随之带来了网络体系结构与网络协议的标准化问题。 IBM公司的SNA(System Network Architecture)；DEC公司的DNA(Digital Network Architecture)；国际标准化组织ISO( International Organization for Standardization)提出了开放系统互连参考模型OSI(Open System Interconnection)，是一个基本协议集；事实上的标准TCP/IP协议也得到很大发展。 局域网络(LAN)技术的发展。采用以太网(Ethernet)、令牌总线(token bus)、令牌环(token ring)的局域网产品形成三足鼎立；采用光纤作为传输介质的光纤分布式数字接口(FDDI, fiber distributed data interface)产品在高速主干网应用方面起了重要作用； 建成美国国家科学基金会网络(NSFNET) ，Internet 初具规模。,第四阶段,20世纪90年代以后,网络技术飞速发展。局域网技术在传输介质、局域网操作系统与客户机/服务器计算模式等方面取得了重要进展。 (1)出现了Internet与异步传输模式（ATM， asynchronous transfer mode）技术。在Ethernet中，用非屏蔽双绞线实现了10Mbps的数据传输，并在此基础上形成了网络结构化布线技术； (2)局域网操作系统NetWare、Windows NT Server、IBM LAN Server及UNIX操作系统的应用，使局域网技术进入成熟阶段； (3)客户机/服务器计算模式的应用，使网络服务功能达到更高水平； Internet投入商业运营并获得广泛应用和发展。Internet作为世界性的信息网络，正在当今经济、文化、科学研究、教育与人类社会生活等方面发挥着越来越重要的作用； Web技术在Internet/Intranet 得到广泛应用。,1.2 计算机网络的形成与发展,1.计算机网络发展阶段的划分,1.2 计算机网络的形成与发展,第一阶段：,从单个网络ARPANET向互连网发展的过程。,2.因特网时代, ARPANET最初只是一个单个的分组交换网,随着网络规模扩大,ARPA开始研究多种网络互连技术； 1983 年 TCP/IP 协议成为标准协议；同年，ARPANET分解成两个网络：ARPANET实验研究用的科研网； MILNET军用计算机网络。 1983 - 1984 年间，形成了因特网 Internet； 1990 年 ARPANET 正式宣布关闭。,1.2 计算机网络的形成与发展,第二阶段,建成三级结构的因特网,2.因特网时代, 1986 年，NSF 建立了国家科学基金网NSFNET。它是一个三级计算机网络: 主干网 地区网 校园网 /企业网, 1991 年，美国政府决定将因特网的主干网转交给私人公司来经营，并开始对接入因特网的单位收费。,1.2 计算机网络的形成与发展,多级结构的因特网,2.因特网时代,1.2 计算机网络的形成与发展,3. 计算机网络在我国的发展,分组交换网的建设 1989 年，第一个公用分组交换网CNPAC 1993 年，中国公用分组交换网CHINAPAC 租专线直接连入Internet 1993 年，中科院高能物理所 美国 1994 年，中关村地区示范网NCFC 美国 1995 年，邮电部CHINANET 美国 教育部CERNET 美国 网络应用大发展 1996年后,1.2 计算机网络的形成与发展,第三阶段：,多级结构因特网的形成,2.因特网时代,从1993年开始，由美国政府资助的NSFNET逐渐被若干个商用的因特网主干网所代替。, 任何人只要向ISP（因特网服务提供商）缴纳规定的费用，就可以通过该ISP接入到因特网。 大致上可将因特网分为以下五个接入级： 网络接入点 NAP 国家主干网（主干ISP） 地区 ISP 本地 ISP 校园网、企业网或 PC 机上网用户,1.2 计算机网络的形成与发展,4.我国大陆主要公用计算机网络（八个） 中国电信互联网CHINANET 中国教育和科研计算机网CERNET 中国科学技术网CSTNET 中国联通互联网UNINET 中国国际经济贸易互联网CIETNET 中国移动互联网CMNET 中国长城网CGWNET 中国卫星集团互联网CSNET,5.计算机网络技术发展的主线,第一条主线：从ARPANET到Internet； 第二条主线：从无线分组网到无线自组网、无线传感器网络； 第三条主线：网络安全技术。,1.3 计算机网络的拓扑结构,通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系。,1.计算机网络拓扑结构定义,计算机网络拓扑主要指通信子网的拓扑构型。,2.网络拓扑分类方法,按通信信道类型分类：, 广播信道通信子网拓扑（第4章介绍）,总线型、树型、环型、无线通信与卫星通信型。, 点点信道通信子网拓扑,星型、环型、树型、网状型。,计算机网络设计是在给定计算机位置、保证一定网络响应时间、吞吐量和可靠性下，选择适当的线路、容量与连接方式，使整个网络的结构合理、成本低。为此，引入了网络拓扑概念。,通信信道的类型,通信技术中，有两类通信信道：, 广播通信信道, 点点通信信道,多个结点共享一个通信信道。,一条通信线路只能连接一对结点。,1.3 计算机网络的拓扑结构,3.点点信道通信子网拓扑,（1）星型拓扑, 结构特点 结点通过点点通信线路和中心结点相连。 中心结点控制全网的通信，任意两个结点的通信都要通过中心结点。 优点 结构简单，易于实现，便于管理。 缺点 中心结点是全网可靠性的瓶颈，中心结点的故障可能造成全网瘫痪。,1.3 计算机网络的拓扑结构,3.点点信道通信子网拓扑,（2）环型拓扑, 结构特点 结点通过点点通信线路连接成闭合环路； 环中数据沿一个方向逐站传送。, 优点 结构简单，传输延时确定。 缺点 环中每个结点与连接结点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈； 任何结点出现故障，都可能造成网络瘫痪； 环维护以及环结点的加入和撤出过程都比较复杂。,1.3 计算机网络的拓扑结构,3.点点信道通信子网拓扑,（3）树型拓扑, 结构特点 是星型拓扑的扩展； 结点按层次进行连接； 信息交换主要在上、下结点之间进行，相邻及同层结点之间一般不进行数据交换或数据交换量小； 主要用于汇集信息的应用要求。,1.3 计算机网络的拓扑结构,3.点点信道通信子网拓扑,（4）网状型拓扑, 结构特点 结点之间的连接是任意的，没有规律。 优点 系统可靠性高。 缺点 结构复杂； 必须采用路由选择算法与流量控制方法。,目前实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑构型,计算机网络拓扑结构（点到点）,1.4 计算机网络的分类,1、按网络所使用的传输技术分类,网络采用的传输技术决定了网络的主要技术特点。,通信信道的类型及特点：,广播通信信道,点点通信信道,网络传输技术：,广播方式,点点方式,区别：,点点式网络采用分组存储转发与路由选择。,按传输技术对网络分类：,广播式网络,点点式网络,所有连网计算机都共享一个公共信道； 需要采用合适的策略分配信道。,每条物理线路连接一对结点； 需要存储转发及路由选择算法。,按网络传输技术分类 按网络覆盖范围分类,通信信道的类型及特点,广播通信信道,点点通信信道,多个结点共享一个通信信道； 一个结点广播信息，其他结点必须接收信息。,一条通信线路只能连接一对结点； 若两个结点之间没有直接连接的线路，则只能通过中间结点转接。,广播式网络举例,广播信道, 所有连网计算机都共享一个公共信道； 当一台计算机利用共享信道发送报文分组时，所有其他的计算机都会收听到这个分组； 分组中带有目的地址和源地址； 收到该分组的计算机通过检查分组中的目的地址与自己的地址是否相同来确定是否接收该分组： 相同：接收 不同：放弃,点点式网络举例,点点信道, 每条物理线路连接一对结点； 若两个结点之间没有直接连接的线路，则它们之间的分组传输就通过中间结点的接收、存储、转发，直至目的结点； 连接多个结点之间的线路可能很复杂，从源结点到目的结点可能存在多条路由； 决定分组从源结点到目的结点的路由需要路由选择算法。,1.4 计算机网络的分类,2 按网络所覆盖的地理范围分类,网络覆盖的地理范围不同，所采用的传输技术也不同,因而形成了不同的网络技术特点与网络服务功能。,按覆盖范围对网络分类:,局域网（LAN） ,城域网（MAN） ,广域网（WAN）,10m1km,局域网,10km,城域网,100km以上,广域网,不同网络采用的传输技术:,一般来说，局域网（包括城域网）采用广播方式；广域网采用点点方式。,局域网的特点, 覆盖范围有限，适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围的计算机连网需求；,局域网 （Local area network）,局域网一般属于一个单位所有，易于建立、维护和扩展；,提供高速数据传输速率（10Mbps10Gbps）、低误码率的高质量数据传输环境。,局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同可以分为共享局域网与交换局域网。,城域网的特点, 基本上