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计算机网络技术基础 本章主要内容 计算机网络的概述计算机网络的基本组成与逻辑结构计算机网络的拓扑结构计算机网络的分类 2 1 1计算机网络的定义 一是用通信线路将两台微机通过后面板上的通信端口COM1和COM2或打印端口LPT1连接起来 二是用双绞线将两台微机通过网卡进行连接 线缆直接连接计算机 1 最简单的计算机网络 2 1计算机网络概述 2 局域网 典型的局域网 一个办公室 一栋楼或一个园区内的计算机互相连接起来 交换信息 交互工作 共享硬件 软件和信息资源 3 广域网 广域网 通过公共通信线路可以在两台异地计算机之间进行点对点通信 实现包括传送文件 收发传真等功能 总之 计算机网络是把多台具有独立功能的计算机通过通信设备和线路连接起来 再配有相应的软件 以实现资源共享和相互通信的系统 2 1 2计算机网络的功能 1 资源共享共享网络上的硬件资源 软件资源和信息资源 1 共享打印机等各种硬件设备 2 共享数据资源 3 共享应用程序 2 通信功能 建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信 交流信息和共享资源 3 其他功能 高可靠性 均衡负荷 协调运算 分布式处理 2 1 3标准化网络 国际标准化组织 ISO InternationalStandardsOrganization 于1984年公布了 开放系统互连参考模型 的正式文件 即著名的国际标准ISO7498 通常称它为 开放系统互连 参考模型OSI RM 七层次体系模型 随着计算机网络的发展 在全球建立了不计其数的局域网和广域网 为了扩大网络规模以实现更大范围的资源共享 人们又提出了将这些网络互联在一起的迫切需求 国际互联网Internet应运而生 2 1 4互联网 1 3计算机网络的基本组成与逻辑结构 1 3 1计算机网络的基本组成 1 计算机系统2 通信线路和通信设备3 网络协议4 网络软件 通信线路 双绞线同轴电缆光纤短波 卫星通信等 双绞线制作 RJ 45接口 通信设备 集线器属于OSI的第一层物理层设备 而交换机属于OSI的第二层数据链路层设备 集线器只是对数据的传输起到同步 放大和整形的作用 对数据传输中的短帧 碎片等无法有效处理 不能保证数据传输的完整性和正确性 而交换机不但可以对数据的传输做到同步 放大和整形 而且可以过滤短帧 碎片等 集线器与交换机 连接因特网中各局域网 广域网的设备 路由器是互联网络的枢纽 交通警察 是用于连接多个逻辑上分开的网络 逻辑网络是指一个单独的网络或一个子网 当数据从一个子网传输到另一个子网时 可通过路由器来完成 路由器 网桥 网桥 本地交易工作站 本地交易工作站 本地交易工作站 远程交易工作站 路由器 路由器 交易服务器 FDDI光纤主干网 广域网 网桥 网络互联示意图 2 3 2计算机网络的逻辑结构 根据计算机网络各组成部分的功能 将计算机网络划分为两个功能子网 即资源子网和通信子网 这就是计算机网络的逻辑结构 1 4计算机网络的拓扑结构 1 总线型结构网络 所有设备通过连接器并行连接到一个传输电缆 通常称之为 中继线 总线 母线 或 干线 上 并在两端加装一个称之为 终接器 的组件 传输介质使用粗 细同轴电缆 总线型拓扑结构的特点如下 结构简单 易于扩展 共享能力强 便于广播式传输 网络响应速度快 但负荷重时则性能迅速下降 易于安装 费用低 网络效率和带宽利用率低 采用分布控制方式 各节点通过总线直接通信 各工作节点平等 都有权争用总线 不受某节点仲裁 2 星形结构 有一个唯一的转发结点 中央结点 每一计算机都通过单独的通信线路连接到中央结点 信息传送方式 访问协议十分简单 采用RJ 45接口网卡 以集线器为中央结点 用双绞线连接集线器与工作站和服务器 中心节点的设备 集线器 HUB 中继器 交换机 星型结构的主要特点如下 结构简单 便于管理和维护 容易实现结构化布线 星型结构的网络容易扩展 升级 通信线路专用 电缆成本高 中心节点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠性 中心节点一旦出现故障 会导致全网瘫痪 中心节点负担重 易成为信息传输的瓶颈 3 树形结构 树型拓扑结构的主要特点如下 天然的分级结构 各节点按一定的层次连接 易于扩展 易进行故障隔离 可靠性高 对根节点的依赖性大 一旦根节点出现故障 将导致全网瘫痪 电缆成本高 4 环形结构 由连接成封闭回路的网络节点组成的 采用同轴电缆 也可以是光纤 作为传输介质 中继转发器 环型拓扑结构的主要特点如下 1 各工作站间无主从关系 结构简单 2 信息流在网络中沿环单向传递 延迟固定 实时性较好 3 两个节点之间仅有惟一的路径 简化了路径选择 4 可靠性差 任何线路或节点的故障 都有可能引起全网故障 且故障检测困难 5 可扩充性差 5 混合状拓扑结构 1 5计算机网络的分类 计算机网络的分类方法如下 1 按网络覆盖的地理范围分类 2 按网络的拓扑结构分类 3 按局域网的标准协议分类 4 按传输介质分类 5 按所使用的网络操作系统分类 6 按工作模式分类 1 5 1按网络覆盖的地理范围分类 1 局域网 LAN 覆盖的地理范围 有限范围 如实验室内 大楼内 校园内 一般在几十米到几十千米 2 广域网 WAN 覆盖的地理范围 几十千米到几千千米 通常利用公用网络进行组建 3 城域网 MAN 覆盖的地理范围 几十千米之内 1 5 2按网络的拓扑结构分类 按网络的拓扑结构分类 可以把网络分为 总线型 环型 星型 树型 网状型和混和型网络 例如 以总线拓扑结构组建的网络为总线型网 以星型拓扑结构组建的网络为星型网 交换式局域网系统属于星型网 1 5 3按局域网标准协议分类 IEEE802 3 以太网IEEE802 3u 快速以太网IEEE802 3z和IEEE802 3ab 千兆以太网IEEE802 3ae 万兆以太网IEEE802 5 令牌环网 以太网是当今最流行的一种局域网 1 5 4按使用的传输介质分类 根据网络使用的传输介质 可以把计算机网络分为 双绞线网 以双绞线为传输介质光纤网 以光缆为传输介质同轴电缆网 以同轴电缆为传输介质无线网络 以无线电波为传输介质卫星数据通信网 通过卫星进行数据通信等 1 5 5按使用的网络操作系统分类 根据网络所使用的网络操作系统分类 可以把网络分为 Netware网UNIX网WindowsNT网3 网等 3 按网络的工作模式分类 既可以作为服务器 又可以作为客户机 客户机 服务器网络 对等式网络 1 客户机 服务器网络 基于服务器的网络 2 对等式网络 不使用服务器来管理网络共享资源 所有的计算机都处于平等的地位 1 6数据通信 带宽 信道所能传送的模拟信号的频率范围 赫兹Hz 数据传输率 bps或bit s 每秒钟传送的二进制位数 如称某信道的带宽为100Mbit s 误码率 接收端接收到的错码位 bit 数与传输的总位数之比 信道 线路 模拟通信和数字通信数据传输方式 并行 串行 基本概念 本章小结 计算机网络的定义 构成计算机网络系统的四要素 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的分类 3Internet基础知识 Internet在中国中国邮电部的Chinanet 中国公用计算机互联网 电子部的CGBnet 中国金桥互联网 国家教育部的CERnet 中国教育和科研计算机互联网 中国科学院的CASnet 中国科学技术计算机互联网 3 1Internet简况 Internet起源于美国ARPAnet 3 2Internet技术 从网络设计者角度看Internet 路由技术 从用户角度看Internet 工作模式 客户机 服务器工作模式 在Internet中 任何提供服务的一方称为服务器 如E mail服务器 FTP服务器 WWW服务器等 而访问该项目服务的另一方称为客户机 连入Internet和运行浏览器程序 如IE9 0 思考 你的计算机如何与网上WWW服务器之间建立通信关系 服务器要运行相应的服务器程序 客户机也必须运行相应的客户端程序 3 3如何上网 1 拨号上网 2 局域网上网 硬件设备 协议软件 TCP IP 传输控制协议 网际协议 Internet使用的协议 TCP IP协议软件 每台计算机必需遵守TCP IP协议 IP地址子网掩码 netmask 网关 缺省路由 DNS域名服务 网络配置的几个基本概念 配置哪些内容 2 IP地址的特性 IP地址必须唯一每台连网计算机都依靠IP地址来互相区分 相互联系 网络设备根据IP地址帮你找到目的端IP地址由统一的组织负责分配 任何个人都不能随便使用 1 什么是IP地址互联网地址 是用来唯一标识互联网上计算机的逻辑地址 每台连网计算机都依靠IP地址来标识自己 1 IP地址 IP地址长度 32bits 4个字节 4个以小数点隔开的十进制整数IP地址的构成网络号 标识网络主机号 标识在某个网络上的一台特定的主机 3 IP地址的表示 4 IP地址的分类 ABCDE A类地址范围 1 0 0 1到126 155 255 254 B类地址范围 128 0 0 1到191 255 255 254 C类地址范围 192 0 0 1到223 255 255 254 静态分配 指定IP地址 固定地址动态分配 自动获取IP地址 5 IP地址的分配方法 1 什么是子网掩码掩码用来确定IP地址的网络号 子网号和主机号 2 掩码的表示4个以小数点隔开的十进制整数 2 子网掩码 netmask 子网掩码不能单独存在 它必须结合IP地址一起使用 A类网络缺省子网掩码 255 0 0 0B类网络缺省子网掩码 255 255 0 0C类网络缺省子网掩码 255 255 255 0 网关是与主机连在同一个子网的路由器的IP地址 3 默认网关 缺省路由 一台主机可以有多个网关 4 域名系统DNS 域名便于记忆 采用层次结构 例如 IP地址为162 105 129 12 必须由域名服务器 DNS 翻译成IP地址 DNS不唯一 可以有两个以上 3 4Internet服务 1 电子邮件 E mail 服务电子邮件地址用户名 主机名电子邮件协议常用SMTP POP3和IMAP协议电子邮件的工作过程 基本服务 电子邮件 E Mail 环球网 WWW 远程登录 Telnet 文件传输 FTP 2 环球网 WWW或Web URL地址ftp FTP服务器file D myweb mypage htm本地磁盘文件telnet Telnet服务器 协议 域