第一章 计算机网络的基本概念.pdf

计算机网络技术计算机网络技术 主讲主讲孙左奇孙左奇 实验课实验课 张建军张建军 教师介绍 qq 691345481 微信 艾迪给力 电话Mail btsunzq 孙左奇孙左奇 掌握计算机网络通信的基本原理 通信体系掌握计算机网络通信的基本原理 通信体系 结构 通信协议 通信技术 网络应用 网结构 通信协议 通信技术 网络应用 网 络安全 网络存储等相关知识 络安全 网络存储等相关知识 熟知常用网络技术 了解传输介质与网络通熟知常用网络技术 了解传输介质与网络通 信设备性能 掌握设备配置与调试技能信设备性能 掌握设备配置与调试技能 具备简单医院网络与安全规划设计能力 具备简单医院网络与安全规划设计能力 具备网络优化 网络设备配置与调试 网络具备网络优化 网络设备配置与调试 网络 故障排除能力 故障排除能力 具备网络运维与网络安全管理等方面能力具备网络运维与网络安全管理等方面能力 教学目标教学目标 教学方法 课堂教学 课堂教学 实验教学 实验教学 现场教学 现场教学 学生自学 学生自学 网络辅导 网络辅导 课程设计 课程设计 计算机网络技术与应用 主讲孙左奇 长治医学院信息网络中心 第一章计算机网络的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 1 1 计算机网络概述计算机网络概述 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 1 3 协议与分层协议与分层 1 4 ISO OSI参考模型 1 5 TCP IP体系结构体系结构 课课 程程 主主 要要 内内 容容 第一章计算机网络的基本概念 计算机的发明计算机的发明 引发 引发 同学们能举出些例子吗 同学们能举出些例子吗 1 1 计算机网络概念计算机网络概念 信信 息息 时时 代代 第一章计算机网络的基本概念 信息时代的技术驱动信息时代的技术驱动 计算机信息技术 计算机信息技术 互联网络通信技术 互联网络通信技术 1 1 计算机网络概念计算机网络概念 第一章计算机网络的基本概念 什么叫计算机网络 什么叫计算机网络 利用通信线路将具有独立功能的计利用通信线路将具有独立功能的计 算机连接起来而形成的计算机集合 算机连接起来而形成的计算机集合 计算机之间借助于通信线路传递信计算机之间借助于通信线路传递信 息 共享软件 硬件和数据等资源 息 共享软件 硬件和数据等资源 1 1 计算机网络概念计算机网络概念 第一章计算机网络的基本概念 1 计算机网络 示意图 第一章计算机网络的基本概念 2 计算机网络 打印机共享 第一章计算机网络的基本概念 3 计算机网络 数据库共享 服务器 交换机 第一章计算机网络的基本概念 计算机网络有三大类部分组成 计算机网络有三大类部分组成 1 主机主机 2 通信设备通信设备 3 传输介质传输介质 1 1 1 1 1 1 计算机网络的组成部件计算机网络的组成部件 第一章计算机网络的基本概念 什么叫主机 什么叫主机 信息资源信息资源和和网络服务网络服务的载体 是对终端的载体 是对终端 处理设备的统称 处理设备的统称 主机的类别 主机的类别 1 服务器 网络服务和网络资源的提服务器 网络服务和网络资源的提 供者供者 2 客户机 网络服务和网络资源的使客户机 网络服务和网络资源的使 用者用者 1 1 主机 主机 第一章计算机网络的基本概念 通信设备概念通信设备概念 接收源主机或其他通信设备传入的数据 接收源主机或其他通信设备传入的数据 对数据进行处理后转发给下一通信设备或目对数据进行处理后转发给下一通信设备或目 的主机 的主机 通信设备作用 位于计算机网络路径的交通信设备作用 位于计算机网络路径的交 叉口 指挥数据按照正确的路径前进 叉口 指挥数据按照正确的路径前进 常用设备 例 集线器 网桥 交换机 常用设备 例 集线器 网桥 交换机 路由器等路由器等 2 2 通信设备 通信设备 第一章计算机网络的基本概念 传输介质 主机和通信设备 通信设备和通信设传输介质 主机和通信设备 通信设备和通信设 备之间通过传输介质互联 备之间通过传输介质互联 传输介质不同 传输特性不同 传输距离和传输传输介质不同 传输特性不同 传输距离和传输 速度相差很大 速度相差很大 10M 100M 万兆 万兆 100米 几千米 米 几千米 几十公里等 几十公里等 常用的传输介质 分类 有线 无线常用的传输介质 分类 有线 无线 1 有线 非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 同轴电有线 非屏蔽双绞线 屏蔽双绞线 同轴电 缆 光纤缆 光纤 2 无线 短波信道 微波信道 红外信道 卫无线 短波信道 微波信道 红外信道 卫 星信道星信道 3 3 传输介质 传输介质 第一章计算机网络的基本概念 1 1 2 计算机网络的分类计算机网络的分类 物理网络和互联网络物理网络和互联网络 1 1 2 物理网络与互联网物理网络与互联网 1 2 第一章计算机网络的基本概念 物理网络 physical network 是在网络 中 由各种物理设备 如主机 路由器 交换机等 和介质 光缆 电缆 双绞 线等 连接起来形成的网络 物理网络 是互联网承载的最底层网络 在OSI七层 架构中是最低一层 1 1 2 物理网络与互联网物理网络与互联网 1 2 第一章计算机网络的基本概念 常用的物理网络 以太网 令牌环网 常用的物理网络 以太网 令牌环网 ATM网 帧中继网等 网 帧中继网等 物理网络 在一种物理网络中 连网物理网络 在一种物理网络中 连网 主机和通信设备通常遵循共同的网络协主机和通信设备通常遵循共同的网络协 议和行动准则 它们拥有的相同的地址议和行动准则 它们拥有的相同的地址 形式 使用相同的数据格式 运行相同形式 使用相同的数据格式 运行相同 的路由选择算法 采用相同的差错处理的路由选择算法 采用相同的差错处理 方式方式 1 1 2 物理网络与互联网物理网络与互联网 1 2 第一章计算机网络的基本概念 物理网络按照覆盖的地理范围分类 物理网络按照覆盖的地理范围分类 1 广域网 广域网 WAN Wide Area Network 2 城域网 城域网 MAN Metropolitan Area Network 3 局域网 局域网 LAN Local Area Network 1 1 2 物理网络与互联网物理网络与互联网 1 2 第一章计算机网络的基本概念 广域网 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里广域网 覆盖的地理范围从几十公里到几千公里 通常利用公用网络 如公用数据网 公用电话网 卫星通常利用公用网络 如公用数据网 公用电话网 卫星 通信网等 进行组建通信网等 进行组建 如 如 ATM 帧中继 帧中继 DDN 城域网 覆盖的地理范围为几十公里城域网 覆盖的地理范围为几十公里 如 如 FDDI 交换式以太网 交换式以太网 局域网 覆盖有限的地理范围局域网 覆盖有限的地理范围 要求 传输速率高 要求 传输速率高 10Mbps 10Gbps 误码率低 低 误码率低 低 于于10 8 通常由一个单位或组织建设和拥有 易于维护和管理通常由一个单位或组织建设和拥有 易于维护和管理 如 以太网 令牌环网 令牌总线网如 以太网 令牌环网 令牌总线网 1 1 2 物理网络与互联网物理网络与互联网 2 2 第一章计算机网络的基本概念 中心交换机 网络中心 北楼3楼 XXXXXX校园网系统结构示意图 基于千兆以太网主干的方案 路由器 其它INTERNET节点 多模光缆 UTP线 记费 开发 拨号用户群 PSTN Mail 服务器 西楼北楼西楼学生宿舍校本部 学生宿舍 教工宿舍四 网管 WWW 服务器 DNS服务器 CERNET 大楼交换机 大楼交换机 防火墙 DDN 南楼 第一章计算机网络的基本概念 内网交换机 chinanet 信息化管理中心信息化管理中心 育英合平十六中 教科中心 汇聚交换机 三层路由 机架式光收发器 光收发器 区内中小学 二级机构区内中小学 二级机构 SAN 运营商运营商 内部局域网内部局域网 外网交换机 信息中心服务器群信息中心服务器群 chinanet 100M 校园网核心交换机 ISA网关 学生网络机房 内部局域网 某某中学 城 域 网 城 域 网 拓 朴 图 拓 朴 图 第一章计算机网络的基本概念 政 府 广 域 网 第一章计算机网络的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 互联网络 互联网络 internetwork 简称互联网 简称互联网 internet 定义 将物理网络相互联接而形成的计算机网络 是网络定义 将物理网络相互联接而形成的计算机网络 是网络 的网络的网络 目的 屏蔽各种物理网络的差异 为用户提供统一的 通目的 屏蔽各种物理网络的差异 为用户提供统一的 通 用的服务用的服务 1 1 2 互联网互联网 第一章计算机网络的基本概念 Internet 因特网 国际互联网 因特网 国际互联网 Internet 世界上最大 最著名的全球互联 世界上最大 最著名的全球互联 网 由成千上万的 各种各样的物理网络相网 由成千上万的 各种各样的物理网络相 互联接而成互联接而成 Internet 互联了遍及全世界的数千万计算 互联了遍及全世界的数千万计算 机系统 拥有几亿用户机系统 拥有几亿用户 人们常说的 上网 上的就是人们常说的 上网 上的就是Internet网网 互联网互联网 第一章计算机网络的基本概念 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 计算机网络中 数据是如何传输的 计算机网络中 数据是如何传输的 有两种通信方式 有两种通信方式 存储转发和线路交换存储转发和线路交换 第一章计算机网络的基本概念 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 工作过程 在交换数据信息前 通过控制信息在两台主机之间建立一工作过程 在交换数据信息前 通过控制信息在两台主机之间建立一 条实际的物理信道 本次通信 独占 该物理信道条实际的物理信道 本次通信 独占 该物理信道 优势 通信实时性强优势 通信实时性强 劣势 不能充分利用信道带宽 通信成本较高劣势 不能充分利用信道带宽 通信成本较高 线路交换 第一章计算机网络的基本概念 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 工作过程 数据传输途中的通信结点接收整个数据 将工作过程 数据传输途中的通信结点接收整个数据 将 数据短暂存储后选择合适的路径转发给下一个通信结点数据短暂存储后选择合适的路径转发给下一个通信结点 或目的主机 或目的主机 要求 需要在传输的数据中增加目的地址和源地址信息 要求 需要在传输的数据中增加目的地址和源地址信息 以便中间结点路由选择以便中间结点路由选择 存储转发 第一章计算机网络的基本概念 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 原理 原理 将大块的用户数据分割成多个小块将大块的用户数据分割成多个小块数据分别发送数据分别发送 目的 目的 避免一台主机一次发送大量数据 致使另一主机避免一台主机一次发送大量数据 致使另一主机 长时间等待情况的发生长时间等待情况的发生 数据包 由分割后的小块数据与数据包 由分割后的小块数据与目的地址 源地址等控目的地址 源地址等控 制信息制信息组成组成 包交换 第一章计算机网络的基本概念 1 2 存储转发与包交换存储转发与包交换 1 能充分利用信道带宽能充分利用信道带宽 2 对缓存空间要求较低 对缓存空间要求较低 3 差错后数据重传量较小 差错后数据重传量较小 包交换的特点 第一章计算机网络的基本概念 1 3 协议与分层协议与分层 协议与分层协议与分层 协议的基本概念协议的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 1 3 协议与分层协议与分层 协议 协议 protocol 通信双方为了实现通信所进 通信双方为了实现通信所进 行的约定或所作的对话规则行的约定或所作的对话规则 网络协议的组成 网络协议的组成 1 语义 做什么 如 每个字段代表的具体含语义 做什么 如 每个字段代表的具体含 义 义 2 语法 怎么做 如 分组的长度 分几个字语法 怎么做 如 分组的长度 分几个字 段 段 3 定时关系 何时做 如 何时发送何种数据定时关系 何时做 如 何时发送何种数据 包 包 协议的基本概念协议的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 1 3 协议与分层协议与分层 计算机网络中存在多种协议计算机网络中存在多种协议 1 一种协议应处理另一种协议未处理过的通信问题一种协议应处理另一种协议未处理过的通信问题 2 协议之间可以共享数据和信息协议之间可以共享数据和信息 协议的基本概念协议的基本概念 第一章计算机网络的基本概念 1 3 协议与分层协议与分层 目的 将庞大的 复杂的计算机网络问题划分成若干较小目的 将庞大的 复杂的计算机网络问题划分成若干较小 的 简单的问题的 简单的问题 分而治之分而治之 划分原则 层内功能内聚 层间耦合松散划分原则 层内功能内聚 层间耦合松散 优越性优越性 1 各层之间相互独立各层之间相互独立 高层不需要知道低层是如何实高层不需要知道低层是如何实 现的现的 2 灵活性好灵活性好 各层可以采用最合适自己的实现技术 各层可以采用最合适自己的实现技术 一层的变化不会影响其他层一层的变化不会影响其他层 3 易于实现和维护易于实现和维护 4 有利于网络标准化有利于网络标准化 网络的层次结构网络的层次结构 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 结构结构 由国际标准化组织制定的网络由国际标准化组织制定的网络 层次结构模型层次结构模型 说明了信息的传输过程 各层说明了信息的传输过程 各层 具有的功能具有的功能 将网络分为七层 物理层 数将网络分为七层 物理层 数 据链路层 网络层 传输层 据链路层 网络层 传输层 会话层 表示层和应用层会话层 表示层和应用层 网络的设计规划出一张蓝图网络的设计规划出一张蓝图 并非指一个现实的网络 并非指一个现实的网络 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 各层的主要功能各层的主要功能 物理层 利用物理传输介质透明地传送比特流物理层 利用物理传输介质透明地传送比特流 数据链路层 保证点到点可靠的数据传输数据链路层 保证点到点可靠的数据传输 网络层 路由选择网络层 路由选择 传输层 提供可靠的端到端服务传输层 提供可靠的端到端服务 会话层 建立 管理和终止应用程序进程之间的会话会话层 建立 管理和终止应用程序进程之间的会话 表示层 保证一个系统应用层发出的信息能被另一个表示层 保证一个系统应用层发出的信息能被另一个 系统的应用层读出系统的应用层读出 应用层 为用户的应用程序提供网络服务应用层 为用户的应用程序提供网络服务 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 结构结构 相邻层通过接口进行通信 上层使用相邻层通过接口进行通信 上层使用 下层提供的服务并向其上层提供服务下层提供的服务并向其上层提供服务 同等层具有相同的功能同等层具有相同的功能 通信设备应实现下三层功能通信设备应实现下三层功能 路由器实现到网络层交换机实现到链路层集线器实现到物理层 主机应实主机应实 现全部七现全部七 层功能层功能 主机应实主机应实 现全部七现全部七 层功能层功能 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 数据封装与传递数据封装与传递 生活中信件封装 传递 解封生活中信件封装 传递 解封 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 数据封装与传递数据封装与传递 信息封装与对等层通信信息封装与对等层通信 协议数据单元 对等层之间交换的信息单元 通常上层协议数据单元 对等层之间交换的信息单元 通常上层 的协议数据单元封装在下层的协议数据单元中的协议数据单元封装在下层的协议数据单元中 虚通信 对等层之间的通信 通常需要借助于下层提供虚通信 对等层之间的通信 通常需要借助于下层提供 的服务完成的服务完成 封装和解封装封装和解封装 1 封装 发送方在数据头部 和尾部 加入特定的协封装 发送方在数据头部 和尾部 加入特定的协 议头 和协议尾 的过程议头 和协议尾 的过程 2 解封装 接收方将增加的数据头部 和尾部 去除解封装 接收方将增加的数据头部 和尾部 去除 的过程的过程 对等层可以相互理解和认识对方信息的具体意义对等层可以相互理解和认识对方信息的具体意义 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 数据封装与传递数据封装与传递 信息封装与对等层通信信息封装与对等层通信 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 数据封装与传递数据封装与传递 信息封装与对等层通信信息封装与对等层通信 第一章计算机网络的基本概念 1 4 ISO OSI参考模型参考模型 数据封装与传递数据封装与传递 OSI中中 数据的传递与流动数据的传递与流动 第一章计算机网络的基本概念 1 5 TCP IP体系结构体系结构 TCP IP体系结构是目前最