计算机网络技术及应用ppt课件.ppt

1 开课之前 课程的性质与目的课程的主要内容学习要求建议教材和参考书 2 课程的性质与目的 在计算机及计算机网络普及的今天 我们每个人都需要了解计算机网络的相关知识随着信息高速公路的建设 计算机网络的应用必将渗透到社会的各个方面 对人们的生活和工作产生深刻的影响通过本课程的学习 使同学们能够较全面地了解计算机网络基本原理 掌握计算机网络的基本概念和局域网组网技术培养实际动手能力 使同学们能够独立完成中小规模局域网的组建和管理 以适应未来工作要求 3 课程的主要内容 计算机网络的基础知识计算机网络体系结构局域网组网技术网络互连技术及互连设备网络操作系统与网络管理网络安全技术 4 学习要求 课上与课下结合理论与实践结合培养主动学习意识 具备知识自我更新能力 5 建议教材和参考书 教材徐其兴 计算机网络技术及应用 第二版 高等教育出版社 2004参考书1 谢希仁 计算机网络 第5版 电子工业出版社 20072 徐其兴 计算机组网技术与配置 高等教育出版社 2007课程网站HTTP JPKC ZZEI NET 6 第一章计算机网络概论 本章主要内容计算机网络的基本概念数据传输介质计算机网络的拓扑结构计算机网络的应用网络操作系统简介 7 本章学习要点 掌握计算机网络的概念 分类 功能 了解计算机网络的软 硬件组成 在了解数据传输介质的基础上 掌握双绞线的制作方法和网络硬件的连接方法 掌握计算机网络拓扑结构的概念及应用 8 1 1计算机网络的基本概念 1计算机网络的定义从计算机与通信技术相结合的观点出发 人们把计算机网络定义为 以计算机之间传输信息为目的而连接起来 实现远程信息处理的系统 从强调资源共享的观点出发 计算机网络是 把地理上分散的资源 以能够相互共享资源的方式互连 且各自具备独立功能的计算机系统之集合体 从物理结构上看 将计算机网络定义为 在协议控制下 由若干计算机 终端设备 数据传输和通信处理机等组成的集合 9 1 1计算机网络的基本概念 1计算机网络的定义综合上述观点 我们把计算机网络定义为 凡是将分布在不同地理位置并具有独立功能的多台计算机 通过通信设备和线路连接起来 在功能完善的网络软件支持下 实现网络资源共享和数据传输为目的的系统 称为计算机网络 可以从以下三个方面理解计算机网络的概念 计算机网络是一个多机系统 计算机网络是一个互连系统 计算机网络是一个资源共享系统 10 1 1计算机网络的基本概念 2计算机网络的形成与发展纵观计算机网络的形成与发展历史 大致可以分为四个阶段 如下图所示 终端网络 通信网络 OSI RM网络 因特网 面向终端的计算机网络计算机通信网络开放式标准化网络体系结构的网络计算机网络的互连 高速化阶段 11 第一代 面向终端的计算机网络 第一代计算机网络实际上是以单个计算机为中心的远程联机系统 12 第二代 计算机通信网络 第二代计算机网络是多台计算机通过通信线路互连为用户提供通信服务 13 第三代 开放式标准化网络体系结构的网络 第三代计算机网络是开放式标准化网络 它具有统一的网络体系结构 遵循国际标准化协议 标准化使得不同的计算机能方便地互连在一起 标准化还将带来大规模生产 产品VLSI化和成本降低等一系列好处 计算机网络是个非常复杂的系统 为了使不同体系结构的计算机网络都能互连 ISO于1977年提出了一个标准框架 这就是著名的开放系统互连参考模型OSI RM 14 第四代 计算机网络的互连 高速化阶段 计算机网络向互连 高速 智能和全球化发展 并且迅速得到普及 实现了全球化的广泛应用 目前 世界上发展最快的网络是因特网 由于因特网的巨大影响及成功运行 使各种网络都将采用Internet的TCP IP协议 这就是所谓的统一IP网技术 15 1 1计算机网络的基本概念 3计算机网络的功能 1 资源共享 硬件 软件 数据 2 数据通信 3 提高系统的可靠性和可用性 4 分布式处理 16 1 1计算机网络的基本概念 4计算机网络的分类 按网络的覆盖区域分 广域网 局域网和城域网按信息交换方式分 电路交换网 报文交换网和分组交换网按网络拓扑结构分 总线网 环型网和星型网按通信介质分 双绞线网 光纤网 卫星网 微波网按传输信号或传输方式分 基带网和宽带网按通信传播方式分 点对点传播方式网和广播方式网按网络的使用范围分 专用网和公用网 17 1 1计算机网络的基本概念 按网络的覆盖区域分类 广域网 WAN 一般是跨城市 地区 甚至跨国家组建的网络 覆盖范围通常从一百公里到数万公里 传输一般为9 6Kbps 45Mbps之间 局域网 LAN 覆盖范围一般从几十米到几公里 最大距离不超过10公里 属于一个部门或单位组建的小范围内的网络 传输速率一般在4Mbps 1000Mbps之间 城域网 MAN 覆盖范围在广域网和局域网之间 通常在几公里到100公里之间 规模如一个城市 传输速率一般从45Mbps 150Mbps 18 1 1计算机网络的基本概念 计算机网络的组成 19 1 2数据传输介质 1概述传输介质是网络中信息传输的物理通道 传输介质可分为有线介质和无线介质两大类 根据不同的通信要求 合理地选择数据传输介质 不同介质的性能差别很大 20 1 2数据传输介质 2双绞线 21 双绞线 双绞线是目前最常用的一种局域网传输介质 无屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP两类 无屏蔽双绞线划分为五类 1 2类线是语音和低速数据线 带宽 4Mb s 3类线为数据线 带宽为10 16Mb s 4类线为数据线 带宽 20Mb s 5类线是高速数据线 带宽 100Mb s 22 双绞线 双绞线采用RJ45接头与网卡或交换机的RJ45接口连接 做好的双绞线如下图 23 2同轴电缆 同轴电缆由内 外两个同心导体构成 内导体是单股或多股线 外导体是一层网状金属柱面 在两者之间有绝缘材料充填和固定以保证内外导体同轴 最外层是橡胶或塑料保护层 如下图所示 24 2同轴电缆 以太网中使用的同轴电缆有细缆和粗缆两类 细缆通过 型头与安装有BNC接口网卡的工作站 服务器相连 25 3光导纤维 光纤是数据传输中最有效的一种传输介质 在现代通信系统和计算机网络中得到了广泛的应用 光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的 直径很细 能传导光信号的媒体 光纤的组成 光纤芯 包层和保护外层 26 3光导纤维 光纤分类 单模光纤和多模光纤 通过光纤传输的每一条光束称作一个模 多模光纤直径比单模光纤大 可提供不止一束光线在光纤中传输 这些光有不同的入射角 在通过反射层反射时 它们有不同的反射角 27 3光导纤维 光纤非常细 计量光纤纤芯和反射层的单位是 m 单模光纤的纤芯直径只有5 m 10 m 多模光纤纤芯的直径在50 m 100 m之间 局域网最常用的多模光纤标识为62 5 m 125 m 其中62 5 m指的是纤芯直径 而125 m指的是反射层 包层 直径 典型单模光纤的纤芯直径是8 m 当指定波长的光束在这种光纤中传输时 只有一种模能沿着纤芯传播 多模光纤比单模光纤在传输距离上要短 但价格较便宜 28 3光导纤维 优点 通信容量大 传输速率高 抗电磁干扰能力强 安全无辐射 安全保密性能好 传输衰减极小 误码率低 可实现长距离 无中继 高速数据传输 缺点 价格较贵 光纤的安装 连接和分接都较困难 且在分接时信号损失较大 29 4无线介质 无线传输介质与有线传输介质的最大不同是 它不使用电能或光能作为导体传输信号 而是利用电磁波通过空间来传输 无线介质非常适合于那些难于铺设电缆的边远山区和沿海岛屿 目前最常用的无线传输介质有 微波通信和卫星通信 30 微波通信 微波通信是把微波信号作为载波信号 用被传输的模拟信号或数字信号来调制它 微波沿直线传播 由于地球表面是曲面 故每隔几十公里便需要进行中继 如下图 优点 调制技术成熟 通信容量大 传输频率宽 受外界干扰小 初建成本低 缺点 保密性差 误码率高 31 卫星通信 为了增加微波的传输距离 应提高微波中继站的高度 当将微波中继站放在人造卫星上时 便形成了卫星通信系统 可见卫星通信是一种特殊的微波通信系统 优点 覆盖面积大 可靠性高 信道容量大 传输距离远 传输成本不随距离的增加而增大 主要适用于远距离广域网络的传输 缺点 卫星成本高 传播延迟时间长 受气候影响大 保密性较差 32 5数据通信的若干术语 信道 信道是信号的传输通道 可分为物理信道和逻辑信道 带宽 在模拟信道中 人们一般采用 带宽 表示信道传输信号的能力 即可传输信号的最高频率和最低频率之差 单位为Hz KHz MHz或GHz 传输速率 在数据信道中 人们通常用 传输速率 表示信道的传输能力 即每秒传输的比特 bit 数 单位为b s Kb s Mb s或Gb s 习惯上又把传输速率称为带宽 33 1 3计算机网络的拓扑结构 对于复杂的网络结构设计 人们引入了拓扑结构的概念 拓扑学是几何学中的一个分支 拓扑学首先把实体抽象为与其大小 形状无关的 点 并将连接实体的线路抽象为 线 进而研究点 线 面之间的关系 拓扑设计是计算机网络设计的第一步 网络拓扑结构直接关系到网络性能 系统可靠性与通信费用 34 1 3计算机网络的拓扑结构 网络拓扑结构的定义计算机网络拓扑结构是指一个网络的通信链路和节点的几何排列或抽象的布局图形 计算机网络拓扑是通过计算机网络中的各个节点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构 并反映出网络中各实体之间的结构关系 35 1 3计算机网络的拓扑结构 计算机网络拓扑结构的类型点对点传输结构 星型结构环型结构树型结构网状型结构广播传输结构 总线型结构 36 1 3计算机网络的拓扑结构 星型结构 星型结构是用每条线路将各个节点和中心节点相连的结构 中心节点控制整个网络的通信 任何两节点之间的通信都要通过中心节点 优点 结构简单 易于实现 便于管理 缺点 中心节点出故障时 整个网络系统就可能瘫痪 可靠性差 37 1 3计算机网络的拓扑结构 环型结构 环型结构是网络中的节点通过点到点通信线路连接成闭合环路的结构 环中数据将沿一个方向逐个节点的传送 优点 环型结构简单 网络中传输延时确定 缺点 环中任何一个节点出现故障 都可能造成网络瘫痪 而且环型结构的维护较复杂 38 1 3计算机网络的拓扑结构 树型结构 树型结构的特点是节点按层次进行连接 信息交换主要在上 下节点之间进行 同层次的节点之间很少有数据交换 实际上 树型结构是星型结构的扩展 只是有多个中心节点 优点 通信线路连接简单 网络容易管理维护 缺点 资源共享能力差 可靠性也较差 39 1 3计算机网络的拓扑结构 网状型结构 网状型结构的特点是网络中的节点之间的连接是任意的 无规律的 节点之间可能有多条路径选择 其中个别节点发生故障对整个网络影响不大 优点 系统可靠性高 缺点 网络系统结构复杂 一般成本较高 40 1 3计算机网络的拓扑结构 总线型结构 总线型结构是网络中的各个节点连接在一条公共的通信线路上的结构 数据在总线上双向传输 优点 结构简单 可靠性较高和易于网络的扩充 缺点 节点的数量对数据传输速度影响较大 一旦网络出现故障 故障定位困难 41 1 4结构化布线技术 1结构化布线系统简介 在传统的布线系统中 话音 数据和图像等各线路之间互无联系 互不兼容 需要各种不同的电缆线和接插件 并分别进行设计和施工 结构化布线技术是对传统布线方式的改进 将建筑物与建筑群中多种配线系统统筹规划 把所有语音 数据 视频信号与控制设备的配线 经过统一的规划设计 综合在一套标准的配线系统内 支持电话 闭路电视 计算机网络等信息设备的应用 解决了以往多种配线互不兼容的问题 42 1 4结构化布线技术 1结构化布线系统简介 结构化布线系统具有如下优点 电缆和布线系统具有可控电气特性 星型布线拓扑结构 为每台设备提供专用介质 每条电缆都终结在放置LAN集线器和电缆互连设备的配线间中 网络故障诊断 测试及修复都变得相当简单 可方便实现终端设备的移动位置和增加新的设备 43 1 4结构化布线技术 2结构化布线系统的组成参考ISO IEC11801 客户建筑电缆通用敷设要求 国际标准的规定 建筑物结构化布线系统分为以下子系统 1 工作区子系统2 配线 水平 子系统3 干线 垂直 子系统4 设备间子系统5 管理子系统6 建筑群子系统 44 1 4结构化布线技术 3结构化布线系统的组成 45 1 5计算机网络的应用 1办公自动化电子政府电子邮件服务可视会议分布式数据库2电子商务电子数据交换电子商务3在线服务远程教育校园网金融服务与管理 46 1 6网络操作系统简介 网络操作系统概述网络操作系统是使网络上各计算机能方便而