《计算机网络》PPT课件.ppt

第四章计算机网络与因特网 学习目标与要求 1 掌握局域网的特点与组成 了解几种常用的局域网 熟悉局域网提供的功能与服务 初步理解网络的两种工作模式2 了解构成广域网的远程数字通信线路的性能及几种常用的接入技术 懂得广域网的构成和分组交换机的功能 理解广域网的通信过程与路由表的作用3 初步了解TCP IP协议的作用 熟悉IP地址的格式与分类 初步懂得路由器的功能与通信过程 学习目标与要求 4 熟悉域名与IP地址的关系 理解域名系统的作用和工作过程5 了解电子邮件系统和远程文件传输系统 FTP 的大体原理与工作过程6 了解WWW的功能 组成及其应用 掌握HTML URL http和Web浏览器等的作用与原理7 初步理解网络信息安全措施如身份证 访问控制 数据加密 数字签名 防火墙 病毒防范等的原理与作用 4 1计算机网络基础 4 1 1计算机网络的组成与分类 计算机网络的定义与组成 计算机网络定义 利用通信设备 通信线路和网络软件 把地理上分散且各自具有独立工作能力的计算机 及其他智能设备 以相互共享资源 硬件 软件和数据等 为目的连接起来的一个系统 计算机网络系统是一个集计算机硬件设备 软件系统 通信设施 网络信息为一体的 能够实现资源共享的现代化综合服务系统 计算机网络的3个主要组成部分 若干个主机 host 一个通信子网一系列的通信协议及相关的网络软件通信协议 是通信双方事先约定好的必须遵守的规则 例如TCP IP 用于主机与主机之间 主机与通信子网之间 通信子网中各结点之间的通信 是计算机网络必不可少的组成部分 计算机组网的目的 数据通信资源共享实现分布式的信息处理提高计算机系统的可靠性和可用性 计算机网络的分类 按网络所覆盖的地域范围分 局域网 LocalAreaNetwork 简称LAN 广域网 WideAreaNetwork 简称WAN 城域网 MetropolitanAreaNetwork 简称MAN 计算机网络的分类 按网络的使用性质分 公用网专用网按网络的使用范围和对象分 企业网政府网金融网校园网 按拓扑结构分类 星型 环型 总线型 树型等按传输介质分类 有线网和无线网 通信技术基础 通信三要素 信源 信息的发送者 信宿 信息的接收者 信道 信息的载体与传播媒介 通信系统 电信网 组成 终端设备 例如 电话机 传输设备 例如 电话线 交换设备 例如 程控交换机 调制与解调 调制 Modulation 将基带数字信号的波形变换为适合于模拟信道传输的模拟信号波形 将数字信号转换成模拟信号 解调 Demodulation 将由调制器变换过的模拟信号波形恢复成原来的基带数字信号波形 将模拟信号转换成数字信号 基本调制方法 调幅 幅移键控法ASK 调频 频移键控法FSK 调相 相移键控法PSK 2007真题 现代通信系统常常在信号的发送端用调制解调器对发送的信号进行调制 调制只是改变了信息的表达方式 并没有改变信息的内容 试题分析 通信用来传输信息 以语言 图像 数据为媒体 通过电 光 信号将信息由一方传输到另一方 有效性和准确性是通信的两个特点 调制作为现代通信的一种手段 肯定不会改变所要传输信息的内容 因此答案是正确 多路复用 为了提高线路利用率 总是设法在一条传输线路上 传输多个模拟信号 例如 语音信息 或数字信号 这就是多路复用 多路复用技术通常有 频分复用 时分复用 波分复用 频分多路复用 将传输线路的频带分成N部分 每一个部分均可作为一个独立的传输信道使用 这样在一对传输线路上可有N对话路信息传送 而每一对话路所占用的只是其中的一个频段 频分制通信又称载波通信 它是模拟通信的主要手段 时分多路复用 把一个传输通道进行时间分割以传送若干话路的信息 把N个话路设备接到一条公共的通道上 按一定的次序轮流的给各个设备分配一段使用通道的时间 当轮到某个设备时 这个设备与通道接通 执行操作 与此同时 其它设备与通道的联系均被切断 待指定的使用时间间隔一到 则通过时分多路转换开关把通道联接到下一个要连接的设备上去 时分制通信也称时间分割通信 它是数字电话多路通信的主要方法 因而PCM通信常称为时分多路通信 波分多路复用 在单一光纤内同步传输多个不同波长的光波 使得数据传输速度和容量获得倍增 交换技术 交换 在任意两个需要进行通信的计算机之间建立一个临时的通信链路 通信结束后再拆除链路 称为交换技术 由中转节点参与的通信 中转的节点称为交换节点 电路交换 线路交换 为发送端和接收端建立一条临时的实际物理通道 供通信双方使用 通信完毕后 交换机内的连线被拆除 例如 电话交换机优点 交换方式简单 适合远距离成批数据传输 建立一次连接可传送大量数据 缺点 线路利用率低 通信成本高 分组交换 包交换 把需要传输的数据块分割成若干小块 然后为每个小块数据加上有关的地址信息及分组信息 组成一个数据包 也称为 分组 数据包的长度通常为几十到几百个字节 这些数据包按照类似于流水线的方式在网络中经过缓冲 转发而到达目的地 通信网络中每个结点为其相连的每条链路准备了一个缓冲区 每个数据包按照去向不同送入各个缓冲区排队 当某一条链路空闲时 就从相应的缓冲区中取出一个数据包发送到下一结点 下一结点再进行转发 直至数据包到达接收端 接收端的计算机按照数据包的编号 将它们重新组装成为原来形式的数据块 例如 互联网络优点 线路利用率高 收发双方不需同时工作 当接收方忙碌时 整个网络都可以作为它的缓冲 可以给数据包建立优先级 使得一些重要应用的数据包能优先传递 缺点 延时长 不宜用于实时通信或交互通信 数据通信系统的性能指标 信道 通信信道是传输数据的一个物理路径或者是一种载波信号频率 带宽 信道容量 一个信道允许的最大数据传输速度 数据传输速率 datarate 实际传输数据时 单位时间内传输的二进制位数目 通常使用 位 秒 bps 作为单位 误码率 errorrate 数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例 端 端延迟 数据从信号源传送到目的地所花费的时间 有线通信系统 有线载波通信 采用的传输介质 架空明线 对称电缆 同轴电缆 光纤通信利用光纤传导光信号进行通信的一种技术 发端 实现信号的电 光转换 每隔一定距离接入光中继器 收端 实现信号的光 电转换 光纤通信可靠性好 保密性强 波分复用技术可以提高传输速度和容量 全光网 AON 不进行光 电 电 光转换 速度提高 成本降低 它是信息高速公路的基础 优点 传输频带非常宽 通信容量大 速度最快 抗雷电和电磁干扰 抗辐射能力强 无串音干扰 保密性强 不易被窃听或截取数据 传输损耗小 通讯距离长 缺点 精确连接两根光纤比较困难 无线通信系统 微波通信微波是一种具有极高频率的电磁波 介于无线电波与光波之间 频率300MHz 300GHz 波长1m 1mm 微波不能沿地面绕射传播 中波 也不能经电离层反射传播 短波 远距离微波通信方式 地面微波接力通信 卫星通信 对流层散射通信 微波通信容量大 建设费用省 抗灾能力强 卫星通信卫星轨道有两种 中 低轨道卫星 相对于地面是运动的 覆盖范围小 地面天线必须跟踪卫星 但损耗小 延时少 同步定点卫星 位于赤道上空大约36 000公里 相对于地面固定不动 覆盖范围大 三颗卫星几乎可以覆盖地球全部面积 卫星通信的特点 通信距离远 频带宽 容量大 干扰小 较稳定 但造价高 技术复杂 有一定延时 移动通信系统移动通信是指处于移动状态的对象之间的通信 它包括蜂窝移动 集群调度 无绳电话 寻呼系统和卫星系统 第一代移动通信采用模拟技术 第二代移动通信广泛采用数字技术 GSM CDMA 第三代移动通信实现目标 全球漫游 适应多种环境 提供高质量多媒体业务 提供大容量 高保密性和优质服务 移动通信系统组成 移动台 是移动的通信终端 是接收无线信号的接收机 包括手机 呼机 无绳电话等 基站 是与移动台联系的一个固定收发机 它接收移动台的无线信号 每个基站负责与一个特定区域 10km 20km的区域 的所有的移动台进行通信 移动交换中心 与基站之间通过无线微波 电缆或光缆交换信息 移动交换中心再与公共电话网进行连接 每个基站的有效区域既相互分割 又彼此有所交叠 整个移动通信网就像是蜂窝 所以也称为 蜂窝式移动通信 4 2计算机局域网 4 2 1局域网的特点与组成 计算机局域网定义 LocalAreaNetwork 简称LAN较小地域范围 10公里范围内 内的计算机网络 一般是一幢建筑物内或一个单位几幢建筑物内使用专用的高速通信线路把多台计算机相互连接互连成网 计算机局域网的组成 工作站 含网络接口卡 服务器 含网络接口卡 网络打印机 传输介质 网络互连设备 例如 集线器 交换机 等 网络工作站 一台独立的计算机使用电缆或其他通信介质与一个局域网进行了连接时 它就成为网络上的一个工作站 使用这台计算机的用户就成了一个网络用户 工作站本身所具有的硬盘 光盘 程序 数据 打印机等都是该用户的本地资源 网络上其他工作站和服务器的资源称为网络资源 网络服务器 网络服务器网络中为所有用户提供应用软件服务及数据存储空间的计算机 根据其提供的服务可以将服务器分为 文件服务器应用服务器打印服务器有些网络服务器不仅为网络用户提供共享资源 而且还具有网络的管理功能 网络打印机 为所有网络用户提供打印服务的一台共享的打印机 通常它有一个打印队列 各个工作站发送来的打印文件均存储在打印队列中 然后逐个进行打印 打印队列由打印服务器管理 打印服务器可以与文件服务器是同一台计算机 也可以是连接在网上的另一台专门的计算机 局域网的组成 结点 node 网络上的每一台设备 包括工作站 服务器以及打印机等都称为网络上的一个结点 网卡 网络适配器 网络上的每一个结点都有一块网络接口卡 简称网卡 网卡和电缆负责把结点与网络连接起来 将需要发送的数据从计算机传送到网络 需要接收的数据从网络传送到结点 不同类型的网络使用不同类型的网卡 网络适配器 网卡 为了实现总线上任意两个节点之间的通信 局域网中的每个节点都有一个唯一的地址 称为介质访问地址 MediaAccessAddress 简称MAC地址 每一个数据帧中都要包含自己的MAC地址和接收节点的MAC地址 数据帧的接收方可以是一个节点 也可以是一组节点 组播 甚至是网络中的所有节点 广播 2007真题 在以太 Ethernet 局域网中 每个节点把要传输的数据封装成了 数据帧 这样来自多个节点的不同的数据帧就以时分多路复用的方法共享传输介质 这些被传输的 数据帧 能正确地被目的主机所接收 其中一个重要原因是因为 数据帧 的帧头部封装了目的主机的 A IP地址B MAC地址C 计算机名D 域名地址 2007真题 计算机网络中 互连的各种数据终端设备是按相互通信的 试题分析 根据讲义内容可知 仅仅连接网络设备硬件是无法通信的 在网络硬件之间通信还需要网络协议来规范通信格式 所以答案应该是通信协议 决定局域网性能的主要技术 用以传输数据的传输介质用以连接各种设备的网络拓扑结构对于共享资源 传输介质 的介质访问控制方法 局域网的分类 按照使用的传输介质可分为有线网 无线网按照网中各种设备互连的拓扑结构可分为星型 环型 总线型 树型 混合型按照所使用的介质访问控制方法可分为以太网 交换式局域网 标记环网 FDDI网等 网络传输介质 数据传输的信道 是局域网中各结点共享的资源 有线局域网无线局域网 局域网拓扑结构 网络中各个结点相互连接的方法和形式 总线型局域网连线线长度小于星型结构 站点容易扩充和删除总线任务重 易产生瓶颈问题例如 以太网 IEEE802 3 总线结构 局域网拓扑结构 环型局域网传输速率高 传输距离远 一个站点的故障会形起整个网络的崩溃 例如 IBM令牌环网星型局域网通信协议简单站点故障容易检测和隔离连线费用大中央结点要求高例如 ATM交换式局域网 环型结构 星型结构 局域网拓扑结构 树型局域网容易扩展 故障容易分离处理 对根的依赖性很大 根发生故障整个系统就崩溃 混合型局域网结合不同拓扑结构的优点 树型结构 混合型结构 介质访问控制方法 带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法 总线结构局域网使用 以太网采用此方法标记环法 环形结构局域网使用 计算机局域网主要特点 地理范围有限网络中多台计算机共享一个传输介质 数据传输速率高 10Mbps 1Gbps 能按广播方式或组播方式通信通信延迟时间较低 可靠性较好 10 8 10 11 4 2 2常用局域网简介 以太网 Ethernet 拓扑结构 总线结构 1 拓扑结构 总线拓扑结构 2 采用广播方式进行通信 3 数据传输以帧 frame 为单位 一次传输一帧 4 采用带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法保证任何时候只有一个结点发送消息 以太网 Ethernet 通信方式 广播方式通信 一个结点发送的信息 可以送达网上的所有其他结点 结点之间传输数据时 计算机必须把数据分成一个一个帧 frame 每个结点每次只能使用总线传输一个帧 然后把总线的使用权交出来 这样就可以让所有结点公平地使用总线 以太网 Ethernet 介质访问控制方法 带冲突检测的载波侦听多路访问 CSMA CD 方法 由网卡来完成 以保证在结点相互通信时任何时候只有一个结点发送信息 载波侦听冲突检测 以太网 Ethernet 介质访问地址 简称MAC地址 为实现总线上任意两个结点之间的通信 局域网中的每个结点的网卡都有的一个唯一的地址 48位二进制数 当发送结点发送一帧信息时 帧中必须包含自己的MAC地址和接收结点的MAC地址 每次通信时 连接在总线上的所有结点的网卡都要检测信息帧中的MAC地址 来决定是否应该接收该信息帧 信息帧的接收方 可以是一个结点 也可以是一组结点 称为组播 甚至是网络上所有其他的结点 称为广播 以太网 Ethernet 信息帧的格式 以太网 Ethernet 以太网卡 按传输速度可以分为10M网卡100M网卡10 100M自适应网卡 目前使用最多 每块网卡有一个全球唯一的48位二进制数表示的MAC地址 以太网 Ethernet 以太网物理结构 小型 物理结构 以集线器为中心 网络中的每个结点通过网卡和网线 一般是5类双绞线 连接到集线器 以太网 Ethernet 以太网 Ethernet 集线器 简称Hub 用来连接网络中各个结点基本功能 把一个端口接收到的信息向所有端口分发出去能对接收到的信号进行放大 以扩大网络的传输距离 起着中继器的作用 以太网 Ethernet 总线结构以太网的特点 维护方便增 删结点容易轻负载时 结点少 或者信息发送不频繁 效率较高重负载时 网络性能将急剧下降以太网并不适合实时性要求较高的环境以太网总线的最高数据传输速率为 10Mbps 10BASE T 100Mbps 100BASE T 1Gbps 千兆位 交换式以太网 一种交换式局域网拓扑结构 星形结构物理结构 以以太网交换器为中心 网络中的每个结点通过网卡和网线连接在交换器上 并通过交换器进行相互通信 交换器从发送结点接收数据后 直接传送给指定的接收结点 不向任何其他结点传送数据 交换器 交换式以太网 以太网交换器 交换式集线器 内部有一个核心交换式背板 采用一个纯粹的交换系统代替传统集线器的共享介质中继网段 连接在交换器上的每一个结点各自独享一定的带宽 10Mb s或100Mb s 为数据帧从一个端口到另一个任意端口的转发提供了低时延 低开销的通路 交换式集线器可以按层次方式互相连接起来 构成工作组 部门 公司的多层次的局域网 交换式以太网 交换式以太网组网示意图 工作组交换器2 工作组交换器1 1000Mbps至中央服务器 10Mbps 100Mbps至桌面 部门服务器 部门交换器 交换式以太网 交换式以太网与总线结构以太网的区别 交换式以太网 连接在交换器上每一个结点各自独享一定的带宽 总线式以太网 连接在集线器上所有结点共享一定的带宽 总线的带宽 ATM交换式局域网 使用ATM交换机构建的局域网 ATM交换机 采用ATM交换技术 它既能提供分组交换方式的常规数据传输服务 又能提供电路交换方式的实时数据传输服务 如音频 视频等应用 数据传输速率高 每个端口独享155Mbps或622Mbps 能方便地与ATM广域网进行互连 ATM局域网一般用作校园网或企业网的骨干网 光纤分布式数字接口网 FDDI FDDI拓扑结构 环型 双环结构 每个设备可以挂接到两个环路结点上环上的结点依次获得对环路的访问权 为提高可靠性 FDDI采用双环结构 分别称为主 副环 主环支持正常情况下的数据传输工作 副环作为 种冗余设施 保证在主环故障或者结点故障时环路仍然可以正常地工作 光纤传输线 光纤分布式数字接口网 FDDI FDDI使用的传输介质 光纤传输速率为100Mb s 由于光纤特有的低损耗特性 使得线路的不间断距离增大 可用于长距离通信 多模光纤可达2km 单模光纤可达100km 具有高可靠性 数据传输的保密性 光纤分布式数字接口网 FDDI FDDI网络可以覆盖较大的范围 能支持较高的数据传输速率 100Mb s 实用中常用于构造局域网的主干部分 它把许多不同部门的局域网互相连接起来 由于FDDI的帧格式和其他常用局域网的帧格式不同 因此与其他局域网进行互连时 需要通过网关或路由器才能实现 无线局域网 WirelessLocalAreaNetwork WLAN 局域网与无线通信技术相结合的产物 采用红外线 IR 或者无线电波 RF 进行数据通信 能提供有线局域网的所有功能 同时还能按照用户的需要方便地移动或改变网络 无线电波作为无线局域网的传输介质是目前用得最多的 它使用的无线电波频段主要是S频段 2 4GHz 2 4835GHz 它覆盖范围广 使用扩频方式通信时 抗干扰 抗噪声 抗衰落能力强 通信安全 基本避免了通信信号的偷听和窃取 具有很高的可用性 无线局域网 无线局域网实现无线通信的设备 无线网卡 无线HUB 无线网桥等 无线局域网 无线局域网采用的协议主要有 IEEE802 11蓝牙 IEEE802 15 无线局域网 无线局域网技术的优点 具有很好的灵活性 最大通信范围可达到几十公里无线局域网的组建 配置和维护较容易无线局域网技术的缺点 无线局域网还不能完全脱离有线网络 它只是有线网络的补充产品比较贵传输速度较慢 目前还达不到2Mbps 2007真题 计算机网络的拓扑结构主要取决于它的 A 资源子网B FDDI网C 通信子网D 城域网 试题分析 拓扑结构主要指网络设备的连接结构 与计算机无关 与网络的范围也无关 所以答案选择C 2007真题 下列几种类型的网络中 按照覆盖范围的分类的是 A 局域网B 星型网C 广域网D 城域网 试题分析 根据网络分类规则 答案选择A C D 4 2 3局域网的扩展 局域网扩展与互连所使用的设备 中继器网桥 使用中继器进行互连 中继器 Repeater 也称转发器 把接收到的信号整形放大后继续进行传送 起到一个信号 接力 的作用 用于连接同类型的两个局域网或者延伸一个局域网的范围 当安装一个局域网而物理距离又超过了线路的规定长度时 就可以用它进行延伸 中继器工作在网络的物理层 只放大信号 不能隔离不同网段之间不必要的网络数据流量 但结构简单 价格便宜 安装容易 使用中继器进行互连 一般的中继器只能用于连接两个距离较近的以太网 使用光纤中继器再加上光纤传输线路则可以连接两个距离相隔较远的局域网 使用网桥进行互连 网桥 Bridge 用来连接两个同类型的网段 比中继器多了 帧过滤 功能 过滤帧 网桥检查每一信息帧的发送地址和目的地址 如果这两个地址都在网桥的同一网段 该帧就不会被网桥发送到另一个网段 只有在信息帧的发送地址和目的地址不在同一网段的情况下 网桥才把该帧转发给另一个网段 降低整个网络的通讯负荷 网桥工作在网络的链路层 实现两个网络链路层的互连 使用网桥进行互连 网桥连接两个局域网示意图 4 2 局域网服务与软件 局域网服务 网络服务 网络用户在共享资源及数据通信等方面能够得到的新增功能 它是通过将网络上的许多计算机硬件 软件进行组合而实现的 局域网服务包括 文件服务 打印服务 消息服务 应用服务 局域网服务 文件服务 网络用户共享服务器或者其他工作站中存储的程序与数据 程序的共享数据文件共享 局域网服务 打印服务 用户登录之后 工作站就与网络打印机实现了逻辑上的连接 用户需要打印输出时 操作系统将会自动地把输出的文件送到网络打印机去 对于每一个需要打印的文件 网络打印机按 先来先服务 的顺序将其存放在打印队列中 然后进行处理 局域网服务 消息服务 在网络用户之间传递文本 图像和声音 message 主动地处理网络用户之间的通信 与文件服务不同 它不是简单地将数据文件保存起来 而是一个一个地传送并通知接收消息的用户 电子邮件服务 网络上有一台专门运行邮件服务器软件的计算机 称为邮件服务器 它的任务是控制电子邮件的流向和管理用户的邮箱 工作站上运行的是邮件客户程序 其任务是帮助每个用户阅读 编写 发送和接收邮件 局域网服务 应用服务 为网络用户运行软件的服务 即工作站需要执行的某一项任务 部分甚至全部都是由网络上的另一台计算机 称为应用服务器 完成的 应用服务允许网络上的计算机相互间共享处理能力 协同完成特定的一项任务 应用服务器处理速度快 存储容量大的计算机 比用户工作站有更强的处理能力 一般配置优化的操作系统 客户 服务器 Client Server 模式 工作站运行的程序是 客户 应用服务器运行的程序是 服务器 局域网服务 数据库服务器 是一种目前广泛使用的应用服务器 它运行数据库管理系统软件 负责完成数据库中数据的存储 查询与检索 管理数据库中的数据 进行复杂的事务处理 保证数据的安全性 网络工作站的客户程序只要说明数据处理的要求 例如检索或统计的要求 这些处理要求被传送到数据库服务器之后 由数据库服务器进行处理 所得到的结果再传送回客户程序 由客户程序以列表或图形方式显示给用户 局域网软件 局域网软件的作用 在计算机上安装和运行什么软件决定了一台计算机在局域网中的角色 客户机 服务器 服务器提供共享资源 如磁盘空间 打印机 处理器等 的计算机工作站 客户机 使用服务器资源的计算机 局域网软件 局域网的工作模式 对等 peer to peer 模式网络中的每台PC机既可以作为工作站也可以作为服务器客户 服务器模式网络中每一台计算机都扮演着固定的角色 要么是服务器 要么是客户机 扮演服务器角色的大多是一些专门设计的高性能的硬件 如文件服务器 打印服务器 数据库服务器等 局域网软件 1 网络系统软件网络操作系统 网络操作系统是在普通操作系统的基础上 扩充了按照网络体系结构和协议所开发的软件模块而实现的 网络操作系统功能 网络管理 网络通信 网络服务 网络安全 网络应用连接在网络上的计算机 必须安装网络操作系统才能进入网络并正常工作 即获得或提供网络服务 局域网软件 应用于客户 服务器模式的网络操作系统包含两个部分 服务器软件安装在服务器上 用于控制对服务器硬盘的访问 维护与管理打印队列 监测与记录用户的操作等例如 UNIX LINUX WindowsNTServer WindowsXPServer NetWare客户机软件安装在每个工作站上 当工作站启动运行后 它将负责建立与网络上其他结点的连接 发出服务的请求 并接受其他结点的服务 例如 Windows98 局域网软件 现代操作系统都具有一定的网络通信和网络服务功能 例如安装了Windows98操作系统的计算机 它们可以互相连接构成一个对等模式网络 只提供文件共享和打印共享两种服务 局域网软件 2 网络应用软件通常为单机工作设计的应用软件 大多数都可以安装在网络服务器上 当工作站发出请求时 服务器就把它的一个拷贝发送到工作站的内存中并启动运行 这需要购买该软件的网络使用许可证 适合于多个网络用户在网络上协同完成一个特定任务的网络应用软件 群件 工作流 局域网软件 群件 例如 Domino 一种特殊的应用软件 通过对工作组的通信 调度及文档的共享来支持工作组成员的协同工作 工作流软件 例如 LotusNotes 工作流软件能使文档在指定用户范围内自动进行流转和处理 它能按照规定的顺序和时间 自动地把文档从一个用户传送给另外一个用户 局域网软件 工作流软件与群件比较 相同点 都适用于通过网络进行协同工作 不同点 工作模式有差异群件采用信息集中模式 多个用户通过网络同步地进行协同工作工作流软件采用过程集中模式 多个用户通过网络异步地进行协同工作 4 3计算机广域网 广域网 广域网的本质特征 可以将任意距离的任意多的计算机进行互连广域网物理上由两部分组成 资源子网通信子网广域网特点 包含通信子网具有路由选择功能点到点的通信方式 广域网 资源子网 运行用户程序的主机 也称数据终端设备 例如PC机 服务器 大型计算机 工作站 智能终端等 既是网络中的数据处理系统 也是网络中数据通信系统的信源或信宿 负责发送信息 接收信息与处理信息 广域网 通信子网 进行数据通信的子网 是网络中的数据通信系统 主要任务是实现计算机之间的数据传输 通信子网组成 传输线也称线路 信道或干线 负责在交换单元之间传送数据交换单元一种特殊的计算机 用于连接数据传输线 交换单元可以是分组交换节点或路由器等设备 广域网 构建广域网的技术基础 高速远程数字通信干线本地网 用户接入技术分组交换与路由技术 4 3 1远程数字通信线路 远程数字通信线路 远程数字通信线路采用 数字电话线路光纤高速传输干线 数字电话线路 电话系统中使用的数字通信线路 设计用于传输数字语音 也可以用来传输数据 在计算机网络发展的初期 数字电话设备就是计算机网络中实现远程连接的最重要的手段 数字电话线路 数字电话线路分类 北美系列T1线路 速率为1 544MbpsT2线路 速率为6 312MbpsT3线路 速率为44 736Mbps等欧洲 中国 系列E1线路 速率为2 048MbpsE2线路 速率为8 448MbpsE3线路 速率为34 368Mbps等日本系列以上三者互不兼容 国际互通比较困难 光纤高速传输干线 一种光纤数字传输线路 采用统一国际标准 称同步光纤网 SONET 同步数字系列 SDH 一般用SDH SONET表示 光同步数字传输网SDH SONET是宽带综合数字网B ISDN的基础之一 光纤高速传输干线 光同步数字传输网SDH SONET的特点 灵活地支持各种数字业务 包括各种类型的计算机网络容易组网 无需人工更改配线 几秒钟便可重新组网有自愈功能 一旦线路出现故障 业务在几十毫秒内便迅速恢复 光纤高速传输干线 SDH SONET的数据传输速率 SDH基本速率单位 155 520Mbps 其速率分级名称为同步传输模块STMSONET的电信号称为同步传输信号STS 光信号称为光载波OC 基本速率单位是51 840Mbps 4 3 2广域网接入技术 电话拨号接入 家庭用户利用本地电话网通过调制解调器拨号接入广域网 调制解调器 MODEM 的组成与功能 调制器 MOdulator 数字信号 模拟信号解调器 DEModulator 模拟信号 数字信号 电话拨号接入 MODEM的传输速率 每秒钟可传送的数据量 目前主流产品速率是56K ITUV9 0协议 在实际使用过程中 由于电话线路的质量不佳 或网络服务提供商不能提供足够的带宽 或者所连接的网络发生拥塞等原因 都会使得传输速率降低 MODEM的类型 外置式内置式PCMCIA插卡式 电话拨号接入 电话拨号接入方式的缺点 电话网采用传统的电路交换 每一条话路的带宽是64K 建立在此基础上的MODEM传输机制 发展到极限的V 92也不过是56K的下传速率 其中还包括控制信令部分 真正有效的数据还要少 线上传送的是模拟信号 受外界电磁环境的干扰比较大 握手时间长 下载速度慢 容易掉线 综合业务数字网 ISDN 通过普通电话的本地环路向用户提供数字语音和数据传输服务 ISDN使用与模拟信号电话系统相同类型的双绞铜线但却提供端到端的数字通信线路 这是它与电话网的最大不同 ISDN通过标准的 用户 网络接口 UNI 将各类不同的终端设备 PC机 电话机 传真机等 接入到ISDN网络中 综合业务数字网 ISDN ISDN 用户 网络接口 有两类 基群 一次群 速率接口PRI又称作B ISDN 宽带ISDN 包括30个B通道 数据通道 和一个D通道 信令通道 每个B通道和D通道均为64Kbps 称为30B D 可提供2Mbps的数据通信速率 为单位用户的局域网与远程广域网互连提供了支持基本速率接口BRI又称作N ISDN 窄带ISDN 俗称 一线通 包括两个B通道 速率为64Kbps 和一个D通道 16Kbps 用作控制信道 称为2B D 用户使用一条电话线就能实现两路数据传输 可以一边上网 一边同时打电话 如果2个通道都用作数据传输 则可提供速率为128Kbps的数据通信 不对称数字用户线技术 ADSL 数字用户线 DSL 技术 通过本地电话环路提供数字服务的新技术中最有效的类型之一 这种类型有多种变化 名称只在前几个字上不同 因此它们被统称为xDSL 不对称数字用户线 ADSL 提供了高速发送和接收数字信息的能力 ADSL是一种为接收信息远多于发送信息的用户而优化的技术 为下行流提供比上行流更高的传输速率 数据上传速度 640Kbps 1Mbps数据下行速度 1Mbps 8Mbps 理想状态下最大可达10Mbps 不对称数字用户线技术 ADSL ADSL的安装 专门为ADSL申请一条单独的线路 在已有的电话线上改造 需配置 一个ADSLMODEM 计算机中需安装10M 100M的以太网网卡 网卡与ADSLMODEM之间用双绞线连接 设置有关参数 ADSLMODEM与PC机的连接 不对称数字用户线技术 ADSL ADSL优点 像ISDN一样 可以与普通电话共存于一条电话线上 可同时接听 拨打电话并进行数据传输 两者互不影响虽然使用的还是原来的电话线 但ADSL传输的数据并不通过电话交换机 所以ADSL上网不需要缴付额外的电话费 节省了费用 ADSL的数据传输速率是根据线路的情况自动调整的 它以尽力而为的方式进行数据传输 不对称数字用户线技术 ADSL ADSL利用普通电话线作为传输介质 通过一种自适应的数字信号调制解调技术 能在电话线上得到3个可以同时工作的信息通道 为电话服务的通道速率为640Kbps 1 0Mbps的上行通道速率为1 8Mbps的高速下行通道 ADSL频带分布 电缆调制解调技术 CableMODEM 利用有线电视网高速传送数字信息的技术 双绞线的缺点 电气特性使数据传输速度受到较大的限制缺少屏蔽易受干扰 从而降低了数据通信的性能同轴电缆 有线电视系统的传输介质 的优点 具有很高的容量抗电子干扰能力强使用频分多路复用技术来同时传送多个电视频道由于有线电视系统的设计容量远高于现在使用的电视频道数目 未使用的带宽 即频道 可被用来传输数据 电缆调制解调技术 CableMODEM 使用CableMODEM传输数据时 将同轴电缆的整个频带划分为3部分 分别用于 数字信号上传 使用的频带为5 42MHz数字信号下传 使用的频带为550 750MHz电视节目 模拟信号 下传 使用的频带为50 550MHz 数字信号和模拟信号可以同时传送 互相不会发生冲突上传数据和下载数据时的速率是不同的 数据下行传输速率 36Mb s上传信道传输速率 320kb s 10Mb s 电缆调制解调技术 CableMODEM 采用频分多路复用技术 将下传和上传的频带提供给多个用户共享 每个用户都需要一对调制解调器 一个调制解调器置于有线电视中心 另一个装在用户站点上 这一对调制解调器必须调到相同的载波频段 与电视信号一起在电缆上多路复用 在一个大的都市地区 有线电视可能有百万计的用户 不可能为每个用户分配一个独立的载波频段 因此频分多路复用方法不具备可扩展性 需要在采用频分多路复用技术的基础上再采用时分多路复用技术 电缆调制解调技术 CableMODEM 优点 集调制 解调功能 加密 解密功能 网卡及集线器等功能于一身无须拨号上网 不占用电话线 可永久连接理论上没有距离限制 它覆盖的地域很广缺点 CABLEMODEM带宽充足 最高速率可以达到36Mbps 但它属于共享式的总线型网络 同一个接入点如果上网的用户增多 每一个用户能分配的带宽很有限 使数据传输速率不够稳定 我国有线电视网用户已达8000多万 发展CableMODEM有多方面的有利条件 但现有的有线电视网都是单向广播式 有线电视网要实现INTERNET接入 必须进行双向改造 这项工程的投资是巨大的 电缆调制解调技术 CableMODEM 使用 光纤 同轴混合 线路 HFC HybridFiberCoaxial 改造有线电视网络 把干线全部更换为光纤 保留现存的同轴电缆连接用户 在光纤和同轴电缆之间加入新的接口设备 并将所有放大器改造为双向工作 当然 改造需要大量的投资 光纤接入网 使用光纤作为主要传输介质的远程网接入系统 在交换局一侧 应把电信号转换为光信号 以便在光纤中传输 到达用户端时 要使用光网络单元 ONU 把光信号转换成电信号 然后再传送到计算机 光纤接入网 光纤接入网分类 按照主干系统和配线系统的交界点 光网络单元 ONU 的位置可划分为 光纤到路边 FTTC 光纤到小区 FTTZ 光纤到大楼 FTTB 光纤接入网 光纤到楼 以太网入户 FTTx ETTH 采用1000Mbps光纤以太网作为城域网的干线 实现1000M 100M以太网到大楼和小区 再通过100M以太网到楼层或小型楼宇 然后以10M以太网入户或者到办公室和桌面 满足了多数情况下用户对接入速度的需求 4 3 3分组交换与路由 广域网与局域网的本质区别是网络的规模而不是距离局域网 发送方计算机把数据包通过一个共享介质或一个交换机发送给接受方计算机 通过卫星网桥可以用来连结一个局域网内任意距离的两个网段 然而带宽的限制决定了它不能连接任意多个场地的任意多台计算机广域网 由许多交换机以及连接到交换机的许多计算机构成 发送方计算机发送的数据包通过若干台交换机到达接受方计算机 广域网则能按需要连接距离较远的许多场地 每个场地内有许多计算机 并能使得大量计算机相互之间能同时通信 分组交换与存储转发 广域网每一台计算机都连接到交换机上 计算机需要传输的信息预先都划分为若干个数据包 以包为单位在网络中传输 到达目的地计算机后 再把这些包拼装恢复为原先的形式 广域网中的交换机称为分组交换机或包交换机 packetswitch 它负责把包从一个站点传送到另一个站点 广域网的扩充 可加入其他的交换机或计算机 分组交换与存储转发 交换机的两种端口 连接计算机的低速端口连接另一个交换机的高速端口交换机与交换机之间的连接采是远程数据通信干线 几乎所有的点对点数字通信方式都可以使用 包括租用的专线 光纤 微波 卫星频道等 分组交换与存储转发 通过分组交换机互连而成的广域网 分组交换与存储转发 交换机的基本工作模式 存储转发 即每当交换机收到一个包后 检查该数据包的目的地地址 决定应该送到哪个端口进行发送 考虑到往往会有许多包必须在同一端口发送 包交换机的每个端口都有一个缓冲区 队列 需要从该端口发送的所有数据包都存放在该端口的缓冲区中 端口每发送完一个包 就从缓冲区队列中提取下一个包进行发送 广域网中计算机的物理编址 连接在广域网上的每台计算机都有一个地址 当一台计算机发送一个数据包到另外一台计算机去时 必须在数据包中包含目的计算机的地址 广域网中计算机的编址方案 两层地址 计算机连接到的交换机编号 该计算机编号 广域网中计算机的物理编址 数据包的选路转发与路由表 包交换机每收到一个包时 必须选择一条路径来转发这个包 如果包的目的地是直接与之相连的一台计算机 包交换机就将包发往该计算机 如果包的目的地是另一个包交换机上的计算机 就应通过连接该交换机的高速数据线路转发给另一台交换机 每一台交换机都必须有一张路由表 用来给出目的地地址与输出端口的关系 广域网中计算机的物理编址 路由表举例 a 交换机3的路由表 b 简化的路由表1 c 简化的路由表2 广域网中计算机的物理编址 广域网可以看作为数学中的一个 图 图中每个节点 node 代表一个交换机 连接交换机的数字线路对应着节点间的一条边 edge a 拓扑图 b 交换机1 c 交换机2 d 交换机3 e 交换机4 广域网的拓扑图及交换机路由表 广域网中计算机的物理编址 默认路由 路由表中重复的项会增加搜索路由表的时间 为了消除这种重复的路由 可以采用一个项来代替路由表中许多具有相同下一站的项 这称为默认路由 b 交换机1 c 交换机2 d 交换机3 e 交换机4 使用默认路由的路由表 常用广域网 不同广域网的差异 采用的数据包格式不同地址格式不同相互连接的数据通信线路不同应用不同 常用广域网 1 X 25网 公共分组交换网特点 使用公共电话网以分组交换方式进行数据传输由于信道质量较差 所以它在纠正信道差错方面考虑比较周全 处理比较复杂 从而网络延迟较大传输速率一般小于64Kb s主要用于速度要求不高 数据传输量不大的业务用户可以用电话专线或通过电话拨号方式接入分组网 常用广域网 2 帧中继 FrameRelay 网帧中继交换网 是X 25分组网的改进方案特点 使用光纤作为传输介质 一方面提高了信道的传输速率 另方面光纤通信的高可靠性使X 25网中的差错处理等得到了简化 降低了传输延迟分组 称为帧 长度至少有1600字节 有些可达到8K字节 比X 25分组网的128字节帧长要长的多 使交换机的开销大大减少 适合计算机通信的需求传输速率可以达到2Mbps 常用广域网 3 SMDS交换多兆位数据服务的简称 是远程线路运营商提供的另一种高速广域网数据服务 特点 对远程数据传输进行了优化将数据包头部开销减到最小 并使每个包能装多达9188字节的数据把信息切割成固定长度 53字节 的信元在网上传输 提供了一种虚拟专用网 VPN 的能力 使访问通路只为一个用户所专用 没有人可以访问其他人的信息 提供了像专用网络那样的安全性SMDS网络的工作速度高于帧中继 常用广域网 4 ATM AsynchronousTransferMode 异步传输模式 是一种重要的广域网技术特点 试图设计一种单一的技术在广域内提供语音 动态图像和数据服务 其中包的尺寸是关键问题之一 ATM把数据分成较小的固定大小的包 称为信元 cell 每个ATM信元包括53个字节 5个字节的头部信息 48个字节的数据 ATM网交换机有多个端口 每个端口可连接另一台交换机或者一台计算机多数ATM网使用光纤作为通信介质 例如 ATM交换机上的一个典型端口其运行速率为OC 3 155Mbps 或者更高 4 4因特网及其应用 4 4 1网络互连与TCP IP协议 网络互连需要解决的问题 不同的网络技术使用互不兼容的包格式和编址方案 为了把许多不同类型的物理网络连成一个统一的网络 必须解决统一编址 包格式转换等问题 TCP IP协议标准 网络协议 计算机网络中各个组成部分相互通信时都必须认同的一套规则 也称为通信协议 例如 数据包 或帧 的格式与含义等实现这些规则的软件称为协议软件 通信是一个很复杂的过程 一般都把通信问题划分为许多子问题 然后为每个子问题设计一个单独的协议 这样做使得每个协议的设计 分析 实现和测试都比较容易 TCP IP协议标准 TCP IP协议 目前在网络互联中用得最为广泛的协议 TCP IP是一个协议系列 包含了100多个协议 TCP IP中两个最基本最重要的协议 TCP TransmissionControlProtocol 传输控制协议 IP InternetProtocol 网际协议 TCP IP协议标准 TCP IP协议标准将计算机网络中的通信问题划分为5个层次的模型 物理层网络接口层网络互连层传输层应用层 TCP IP协议标准 TCP IP的分层结构 TCP IP协议标准 TCP IP协议标准的主要特点 适用于多种异构网络的互连确保可靠的端 端通信与操作系统紧密结合TCP IP既支持无连接服务 也支持面向连接服务 两者并重 IP地址 主机 hostcomputer 任何连接到网络并运行应用程序的计算机 主机的机型不限 内存容量可大可小 CPU可快可慢 网络速度可高可低 TCP IP使得任何一对主机都可以相连 并进行数据通信 主机和路由器都需要运行TCP IP协议软件 IP地址 主机的IP地址 在互连网中 为了实现计算机相互通信 必须为每一台计算机分配一个唯一的地址 IP地址 在网络上发送的每个包中 都必须包含发送方主机 源 的IP地址和接收方主机 目的地 的IP地址 每个IP地址使用32个二进数位 4个字节 表示IP地址的组成 地址类型号网络号 net id 用来指明主机所从属的物理网络的编号主机号 host id 主机在物理网络中的编号 IP地址 IP地址的分类及格式 01238162431 A类B类C类D类E类 IP地址 网址分类方案 A类地址用于拥有大量主机 16777214 的网络 只有少数几个网络可获得A类地址 IP地址的特征是其二进制表示的最高位为 0 B类地址用于规模适中的网络 主机台数 65534 IP地址的特征是其二进制表示的最高两位为 10 C类地址用于主机数量不超过254台的小网络 IP地址的特征是其二进制表示的最高3位为 110 IP地址 每一个IP地址由如下的三个部分构成 IP地址 地址类型号 网络号 主机号IP地址的表示 二进制表示 00000000 00000000 00000000 00000000十进制表示 XXX XXX XXX XXX XXX取值范围 0 255 例如 26 10 35 48A类地址 首字节0 127130 24 35 68B类地址 首字节128 191202 119 23 12C类地址 首字节192 223 IP地址 入网 申请并获得IP地址授权机构分配的IP地址 实际上授权机构只是分配一个类型号和网络号 组网者再对子网内的每一台主机指定一个主机号 从而构成了网络中每一台计算机的IP地址 从不分配给任何主机使用的特殊IP地址 网络地址 主机地址每一位都为 0 的IP地址 用来表示整个一个物理网络 它指的是物理网络本身而不是连到该网络上的计算机 直接广播地址 主机地址每一位都为 1 的IP地址 当一个包被发送到某个物理网络的直接广播地址时 这个包将送达该网络上的每一台主机 IP数据报 互连网中的各个物理子网使用的数据包 或信息帧 的格式可能是互不兼容的 因此不能直接将一个子网络送来的包传送给另一个子网 为了克服这种异构性 IP协议定义了一种独立于各种物理网的数据包的格式 称为IP数据报 IPdatagram 03478151631 头部 数据区 IP数据报 IP数据报组成 头部主要是为了确定在网络中进行数据传输的路由包括 发送数据报的计算机的IP地址接收数据报的计算机的IP地址IP协议的