模块4-1.ppt

2009 10 12 计算机应用基础 模块一计算机概论模块二计算机基本理论模块三微机操作环境模块四计算机网络基础模块五计算机程序设计基础模块六数据库基础模块七计算机安全 2009 10 12 模块四计算机网络基本理论 2009 10 12 计算机网络基本理论 4 1计算机网络概述4 2数据通讯基础知识4 3计算机网络的组成4 4计算机网络的分类4 5网络拓扑结构4 6Internet概述 2009 10 12 4 1计算机网络概述 一 计算机网络定义 自主计算机排除了网络系统中计算机的主从关系的可能性 如果一台计算机可以强制地启动 停止或控制另一台计算机 这样的计算机就不是自主的 也就不能称之为计算机网络 两台计算机如果能够互相交换信息即称为互联 自主计算机的互联集合 基本点自主和互联 2009 10 12 用通信设备和线路把分散在不同地点并具有独立功能的计算机连接起来 按网络通信协议进行数据通信 实现资源共享 自主计算机的互联集合 4 1计算机网络概述 1 定义 2009 10 12 2 基本特征 以资源共享为目的分布在不同地理位置的多台自治计算机的互连联网的计算机要遵从一个统一的网络协议 4 1计算机网络概述 2009 10 12 二 计算机网络的发展 随着计算机技术的发展和应用的普及 对计算独立性要求和对不同计算机系统之间信息交换 资源共享的需求 以及通信技术的迅速发展促进了计算机网络的形成和发展 网络发展经历了以下阶段 具有通信功能的单主机系统 面向终端的计算机网络2 以共享资源为目的的多机系统基于个人计算机的局域网系统标准化的计算机网络系统网络互连和高速网络 2009 10 12 1 具有通信功能的单主机系统 终端 哑 非智能 终端 只有CRT和键盘 终端用户共享主机的CPU 内存和外部设备 通过给计算机增加通信功能 使得终端可以放在远离主机的地方 甚至可以通过公共电话网和相应的通信设备把这些终端配置于全国各个地方 这种 主机 终端 系统是计算机网络的雏形 有人称之为面向终端的计算机网络 4 1计算机网络概述 2009 10 12 随远程终端数量增加 主机承担的通信任务加重 影响了主机进行的信息处理任务 为了减轻主机的负担 又引入了前端处理机专门负责通信控制和管理 形成了终端群 低速线路 前端处理机 高速线路 主机的系统结构 2009 10 12 具有通信功能的单主机系统 面向终端的计算机网络 4 1计算机网络概述 2009 10 12 2 以共享资源为目的的多主机系统 多主机通过通信线路互连起来 可共享资源 彼此交换信息 或者与其它计算机联合起来共同完成一项任务 这里的多台计算机都具有独立的处理功能 它们之间不存在主从关系 4 1计算机网络概述 多机系统 2009 10 12 3 基于个人计算机的局域网系统 由于网络覆盖范围有限 一般以办公室或一栋楼建立优先区域内的计算机网络 称为局域网 特点 工程造价低结构简单灵活数据传输速度快安装使用方便 4 1计算机网络概述 局域网 2009 10 12 4 标准化的计算机网络系统 解决方案 制定全网一致遵守的规范1984年 ISO正式颁布了一个 开放系统互连参考模型 OSI模型 被国际社会普遍接受 成为公认的新一代计算机网络体系结构的基础 各厂商宣布支持OSI 争相研制符合OSI的产品 推动了计算机网络的标准化 随着网络的发展 如果没有统一的网络体系结构 统一标准 异构网络互连困难 4 1计算机网络概述 标准化网络系统 2009 10 12 开放是指只要遵循OSI标准 一个系统就可以和位于世界范围内任一也遵循该标准的系统进行通信OSI 开放系统互连 模型 共有七层协议 OSI模型 4 1计算机网络概述 标准化网络系统 2009 10 12 物理层建立在通信介质基础上 解决物理连接方面的问题 实现设备之间的物理接口 通过传输介质实现二进制比特流的传输 物理层定义了连接器 大小 形状 信号线排列 控制信号 数据传输速率 接口信号电平 打开和关闭物理连接 冲突检测 数据链路层解决数据流量控制等数据连接方面的问题 负责从网络层向物理层发送数据帧 数据帧是存放数据的有组织的逻辑结构 在接收端 将来自物理层的比特流打包为数据帧 数据帧通过物理层从一台计算机到另一台计算机无差错地传输 数据链路层建立和释放数据链路 将比特流组成帧 进行帧的同步 顺序控制 传输错误检测 重发或其他方式的纠错方式等 2009 10 12 网络层网络层解决与对方计算机接通的有关问题 选择路由或虚电路 通过确定中间节点选择网络连接 形成数据块 分组 进行分段并在目的地重组 差错检测和纠正 网络连接复位等 传输层对数据传输进行控制 包括建立 释放传输连接 地址和用户名的映射 监控服务质量等 传输层对信息重新进行打包 将长的信息分为几个报文 将几个小的信息合为一个报文 在接收端 对报文进行解包 重新组装成信息 2009 10 12 会话层组织和协调两个表示进程之间的会话 指数据交换方面的内容 交换的速率 每次交换数据块的大小等 会话层在数据流上放置检测点来保护用户任务之间的同步 如果出现故障 只在最近检测点之后的数据才进行重传 表示层表示层实现不同信息格式和编码之间的转换 如字符集转换 数据压缩和恢复 数据加密与解密等 应用层应用层直接对用户提供网络服务 定义了口令检查 数据库访问 文档和文件传输 注册 文件访问检查等方面的规则 2009 10 12 OSI模型具有理论意义 对于学习计算机网络特别有用 但是由于它过于复杂和庞大 实际上开发的网络系统都进行了一些简化 计算机网络之间的互连以Internet为代表的全球IP网络 4 网络互连和高速网络90年代 三 计算机网络的功能 通信功能 共享信息 共享软件 共享硬件 2009 10 12 计算机网络基本理论 4 1计算机网络概述4 2数据通讯基础知识4 3计算机网络的组成4 4计算机网络的分类4 5网络拓扑结构4 6Internet概述 2009 10 12 4 2数据通讯基础知识 一 计算机网络中的数据通信 计算机 通信系统 计算机网络 1 信号的类型与转换 一个脉冲表示一位二进制数 数字信号 计算机 2009 10 12 数字信号 模拟信号 调制解调器 Modem 调制 解调 通信信道 模拟信号 数字信号 数字信号 解调 调制 2009 10 12 2 数据传输速率 每秒传送的2进制位数 用bps bitspersecond 度量 网络结点之间每秒传送的数据量 用BPS Bytespersecond 度量 数据在通信线路上的传输速率可以从数据信号速率 数据传送速率和调制速率三个方面来衡量 数据信号速率数据传送速率调制速率 如果10位比特表示一个字符 7位数据 1位起始 1位结束 1位校验 则2400bps的传输速率每秒可传输240个字符 反映了数据通信系统以及各种通信设备的总体性能 线路中每秒状态变化的最大次数 2009 10 12 线路中每秒状态变化的最大次数 调制速率 用波特率 baud 表示 调制速率和数据传送速率的关系为数据传送速率 调制速率 k k 一次调制可能传送的二进制位数 例如 调制速率为1200baud 一次调制传送2位 则数据传送速率是2400bps 4 2数据通讯基础知识 2009 10 12 带宽是通信系统的一个重要参数 是指保证信号通过系统而不产生畸变的频率范围 带宽是由传输介质及有关设备及电路的特性决定的 通信线路的带宽越大 信号的通过能力就越强 犹如一条公路越宽 同时可以通过的车辆就越多 模拟信号的带宽一般用通过信号的频率来度量 单位是赫兹 Hz 数字信号的带宽通常用比特每秒 bps 来度量 在理想情况下 最大数据传输速率C和带宽H的关系是C 2 H logL其中 L是数字信号可能取的离散值的个数 例如某通信线路的带宽是4k赫兹 数字信号可以取0 1二种电平 即L 2 则最大数据传输速率为C 2 4k log22 8kbps 2009 10 12 单工通信 数据沿单方向传送 如 有线电视信号 数据传输过程 半双工通信 数据沿两个方向传送 但同一时刻只能沿一个方向传送 如 对讲机 全双工通信 数据同时沿两个方向传送 如电话系统 4 2数据通讯基础知识 数据传输技术 3 数据传输技术 2009 10 12 串行通信 并行通信 串行通信与并行通信 4 2数据通讯基础知识 数据传输技术 2009 10 12 数据传输方法 串行通信方式 1010010001 1011110001 1011000001 同步传输 异步传输 开始标志 结束标志 空闲 异步传输 一次传送一个字符 同步传输 以数据块为单位传送 4 2数据通讯基础知识 数据传输技术 2009 10 12 数据传输技术 3 多路复用技术 一条线路传输多路信号 频分多路复用时分多路复用统计时分多路复用波分多路复用 4 2数据通讯基础知识 数据传输技术 提高介质使用效率 多路信号频率相同采用时分多路复用 根据设备需要动态分配时间片 4 利用不同的波长传送多路信号 光钎 2009 10 12 4 2数据通讯基础知识 数据交换技术 数据交换 数据从源结点出发经过若干中间结点达到目的地的过程 数据交换技术 线路交换 报文交换 分组交换 线路交换 建立一条专用线路 通过若干结点 数据传送线路拆除 优点 除了线路延迟外无延迟 缺点 线路利用率低 4 数据交换技术 2009 10 12 4 2数据通讯基础知识 报文交换技术 报文交换 信息以报文为单位传送 报文上有目的地址 达到某结点时 先暂存 然后根据地址和线路情况向下一结点发送 直到目的地 优点 线路利用率高 报文可以发到多个目的地 缺点 线路延迟较大 结点必须有路径选择功能 2009 10 12 4 2数据通讯基础知识 分组交换技术 分组是固定长度的数据单元 1000 几千bit 作为数据传输的基本单元 长的报文可分为几个分组 数据报方式 一个报文的各分组可以经过不同的路径传送到目的地 然后再组装起来 虚电路方式 一个报文的不同分组沿预定的路径 非专用线路 传送到目的地 中途结点要暂存分组并可能排队等待 分组交换 交换方式 2009 10 12 计算机网络基本理论 4 1计算机网络概述4 2数据通讯基础知识4 3计算机网络的组成4 4计算机网络的分类4 5网络拓扑结构4 6Internet概述 2009 10 12 4 3计算机网络基础 计算机网络组成 一 计算机网络的组成 计算机网络 网络硬件 网络软件 服务器 工作站和客户机 计算机 网络连接设备 网卡 NIC 集线器 HUB 网关 网桥 MODEM和多路复用器 路由器 Router 网络传输介质 双绞线 同轴电缆 光缆和无线 网络操作系统和网络协议 2009 10 12 4 3计算机网络基础 计算机与网卡 工作站客户机 服务器 网络与计算机之间的数据转换 网络数据的接收与发送 1 计算机 2009 10 12 装有客户端软件的计算机在网络中负责向服务器提出请求 收集客户信息向服务器发送请求接收服务器的处理结果将结果展示给客户 客户机 client 4 3计算机网络基础 计算机与网卡 2009 10 12 4 3计算机网络基础 计算机与网卡 装有服务器端软件的计算机是网络中共享资源的拥有者向客户提供服务 提供服务的机器文件服务器 打印服务器 数据库服务器 电子邮件服务器 域名服务器 Web服务器 服务器 server 2009 10 12 4 3计算机网络基础 集线器 服务器 集线器 HUB 工作站 放大信号 扩展网络 工作站客户机 2009 10 12 2 网络连接设备 网络传输设备 网卡 网络接口卡 NIC 集线器 HUB 网关 Gateway 网桥 Bridge 路由器 Router 集线器 集线器是网络电缆中的一个中心节点 一般用于星型物理拓扑结构联网 起到信号放大 扩展网络范围作用 集线器的端口有8口 12口 16口 24口等多种 集线器一般只支持一种网络协议 智能化集线器可带有网络管理功能 包括对数据包进行统计 识别错误 报告状态 自动切断出现故障的线路和节点等 2009 10 12 网桥是连接两个使用相同网络协议的局域网 好象是一个桥梁 它把实际上两个分离的局域网连接成一个逻辑上的单一的局域网 网桥的作用是隔离和转发 需要在A网的信息被隔离在A网 而需要发到B网的信息则起到转发的作用 路由器用来完成不同局域网之间的互联 网桥是透明的 路由器是不透明的 路由器有容错性等功能 路由器能根据网络上的信息拥挤情况选择最近 最空闲的路由来转发信息 网关的任务是完成不同网络协议的局域网之间的互联 网关除有路由器的全部功能外 还能实现不同网络之间的协议转换 所以也叫协议转换器 一般来说网桥适合于小型和相对简单的网络环境 路由器用于将一个大型的网络划分为几个较小的网络 2009 10 12 4 3计算机网络基础 网关与网桥 人事部 网桥 网关 连接两个协议相同的局域网 连接两个协议不同的局域网 2009 10 12 4 3计算机网络基础 传输介质 传输介质 2009 10 12 4 3计算机网络基础 传输介质 2009 10 12 4 3计算机网络基础 无线通信 卫星通信若中继站设在赤道上空的同步卫星上 则形成卫星通信 波长 3GHz 无线通信 微波通信微波指波长为1GHz的电磁波 只能直线传播 远程通信时必须设中继站 无线介质波长为1M 3GHz的电磁波 2009 10 12 4 3计算机网络基础 操作系统 共享设备多用户文件读写管理名字服务网络安全 容错多协议支持网络互连电子邮件 网络操作系统 为计算机网络配置的操作系统 网络中的各台计算机都配置有各自的操作系统 而网络操作系统把它们有机地联系起来 除了常规操作系统所应有的功能外 网络操作系统还具有网络通信功能 网络范围内的资源管理功能和网络服务功能如 2009 10 12 网络操作系统主要包括三个部分 网络适配器驱动程序子网协议应用协议 常用的网络操作系统 4 3计算机网络基础 操作系统 网络操作系统 WindowsNT Windows98以上系列 Unix Netware 2009 10 12 4 3计算机网络基础 通信子网和资源子网 通信子网和资源子网 通信子网实现网络通信功能的设备及其软件 资源子网实现资源共享的设备和软件 2009 10 12 Communicationprotocols 通信协议 计算机之间交换信息的一组规则 有了通信协议 不同厂家生产的计算机可相互通信 OSI Open SystemInter connection 由国际标准化协会 ISO 制订 包含七层通信协议 TCP IPTCP TransmissionControlProtocol 传输控制协议IP InternetProtocol 网际协议Internet采用TCP IP协议 通信协议 4 3计算机网络基础 通讯协议 2009 10 12 计算机网络基本理论 4 1计算机网络概述4 2数据通讯基础知识4 3计算机网络的组成4 4计算机网络的分类4 5网络拓扑结构4 6Internet概述 2009 10 12 4 4计算机网络分