《计算机网络技术与应用》课件(第一章).ppt

1 计算机网络技术与应用 主讲教师 杨宏 计算机与通信技术学院 Technologies ApplicationsofComputerNetwork E mail yangh7105 2 本课程信息表 3 教材及主要参考书 一 教材刘冰主编 现代网络与多媒体技术基础 机械工业出版社 2008年3月第一版 4 二 参考书 1 刘冰主编 网络新技术 机械工业出版社 2005年1月第一版 5 2 AndrewS Tanenbaum编写 潘爱民翻译 徐明伟审 计算机网络 第4版 清华大学出版社 2004年8月第四版 3 冯博琴 陈文革主编 计算机网络 第二版 高等教育出版社 2004年7月第二版 第一版 4 张基温编著 计算机网络技术 高等教育出版社 2004年2月第一版 5 刘勇主编 计算机网络及互连技术 人民邮电出版社 2000年8月第一版 6 6 胡道元主编 计算机网络 初级 清华大学出版社 1999年 7 胡道元主编 计算机网络 中级 清华大学出版社 1999年第一版 8 胡道元主编 计算机网络 高级 清华大学出版社 1999年第一版 9 张尧学主编 计算机网络与Internet教程 清华大学出版社 1999年第一版 7 10 吴功宜主编 计算机网络基础教程 南开大学出版社 1998年第一版 11 吴功宜 吴英编写 计算机网络教程 电子工业出版社 1998年第一版 12 凌永明主编 WorldWideWeb与Client Server计算技术 上海科学技术出版社 1998年第一版 8 课程概要 计算机网络技术与应用 是理工科专业教学计划中一门较为重要的公共基础课 适用于非计算机专业的本科学生 尤其适用于自动化 电子 通信 信息等类专业 本课程主要介绍计算机网络技术与应用知识 既有一定的基础理论 又注重实际应用能力的培养 本课程应以 计算机文化基础 C语言程序设计 等为先行课 对学生以后的计算机网络实践能力有直接影响 9 教学目的及要求 计算机网络技术与应用 是奠定非计算机专业学生网络技术理论基础 培养学生网络应用能力的一门公共基础课 通过教学 使学生较为系统地掌握计算机网络技术和原理 具备较高的网络实践 应用能力 并能适应计算机等级考试 三级网络技术 的相关要求 10 本课的主要讲述内容 11 第一章计算机网络的基本概念 1 1计算机网络的形成与发展 第一阶段 从20世纪50年代起 计算机技术与通信技术相结合 广泛进行了数据通信技术与计算机通信网络的研究 为计算机网络的产生做好了技术准备 奠定了理论基础 第二阶段 从20世纪60年代美国的ARPANET与分组交换技术起 ARPANET的研究成果对促进网络技术的发展起到了重要的作用 为Internet的形成奠定了基础 12 第三阶段 从20世纪70年代中期起 70年代中期国际上各种局域网 广域网与公用分组交换网发展十分迅速 第四阶段 20世纪90年代起到现在 90年代网络技术最富有挑战性的话题是Internet与异步传输模式ATM AsynchronousTransferMode 技术 13 计算机网络是一种地理上分散的 具有独立功能的多台自治的计算机通过通信设备和线路连接起来 在配有相应的网络软件的情况下实现资源共享的系统 1 2计算机网络的定义 定义可以分为三类 广义的观点 资源共享的观点与用户透明性的观点 资源共享观点 定义能比较准确地描述计算机网络的基本特征 广义观点 侧重于计算机通信网络 用户透明性观点 侧重于分布式计算机系统 14 3 联网计算机必须遵循全网统一的网络协议 1 2 1计算机网络定义的基本内容 从资源共享观点来看 计算机网络的基本特征是 1 计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享 2 互联的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的 自治计算机 autonomouscomputer 没有明确的主从关系 15 计算机通信网络是在物理结构上具有了计算机网络的雏形 以相互间的数据传输为主要目的 资源共享能力弱 是计算机网络的低级阶段 1 2 2计算机通信网络与计算机网络的区别 计算机通信网络 是以传输信息为主要目的 用通信线路将多个计算机连接起来的计算机系统的集合 16 5 系统内部结构对用户是完全透明的 1 2 3计算机网络与分布式系统的异同 一 分布式系统特征 1 系统拥有多种通用的物理和逻辑资源 可以动态地给它们分配任务 2 系统中分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换 3 系统存在一个以全局方式管理系统资源的分布式操作系统 4 系统中联网的各计算机既合作又自治 17 分布式操作系统与网络操作系统的设计思想不同 结构 工作方式与功能也不相同 二 分布式系统与计算机网络的共同点 一般的分布式系统是建立在计算机网络之上 与计算机网络在物理结构上基本相同 三 分布式系统与计算机网络的区别 18 4 计算机网络为分布式系统研究提供了技术基础 而分布式系统是计算机网络技术发展的高级阶段 2 分布式系统是一个建立在网络之上的软件系统 这种软件保证了系统高度的一致性与透明性 结论 1 分布式系统与计算机网络的主要区别不在它们的物理结构上 而是在高层软件上 3 分布式系统的用户不必关心网络环境中资源的分布情况 以及联网计算机的差异 用户的作业管理与文件管理过程对用户是透明的 19 2 通信子网 1 3计算机网络的结构与组成 从数据处理与数据通信的角度 其结构可以分成两个部分 1 负责数据处理的计算机和终端 2 负责数据通信的通信控制处理机CCP CommunicationControlProcessor 与通信线路 从计算机网络组成角度 典型的计算机网络从逻辑功能上可以分为两个子网 1 资源子网 20 21 负责全网的数据处理业务 向网络用户提供各种网络资源与网络服务 1 3 1资源子网 资源子网的组成 1 主计算机系统 2 终端 3 终端控制器 4 联网外设 5 各种软件资源 数据资源 资源子网的功能 22 为网中其它用户 或主机 共享本地资源提供服务 1 主计算机 Host 可以是大型机 中型机 小型机 工作站或微型机 2 功能 为本地用户访问网络其它主计算机设备 共享资源提供服务 1 组成 23 除具有输入 输出信息的功能外 还具有存储与处理信息的能力 2 终端 Terminal 1 组成 可以是简单的输入 输出终端 也可以是带有微处理机的智能终端 2 功能 24 完成全网数据传输 转发等通信处理工作 1 3 2通信子网 由网络通信控制处理机 通信线路与其它通信设备组成 功能 组成 1 通信控制处理机通信控制处理机 是一种在数据通信系统与计算机网络中处理通信控制功能的专用计算机 一般由小型机或微型机配置通信控制硬件和软件构成 25 按照它的功能和用途 可以分为 1 存储转发处理机 2 集中器 3 网络协议变换器 4 报文分组组装 拆卸设备 2 通信线路通信线路是通信控制处理机与通信控制处理机 通信控制处理机与主计算机之间提供通信信道 26 计算机网络可从以下一些角度进行分类 1 按传输技术划分 1 广播式网络 2 点 点式网络 1 4计算机网络的分类 2 按网络规模与覆盖范围划分 1 局域网 2 城域网 3 广域网 27 3 按网络的数据传输与交换系统的所有权划分 1 专用网 2 共用网 4 按交换技术划分 1 电路交换网络 2 报文交换网络 3 分组交换 包交换 网络 28 5 按网络的拓扑结构划分 1 星型网络 2 环型网络 3 树型网络 4 网状型网络 还有总线型网络 6 按传输信道划分 1 模拟信道网络 2 数字信道网络此外 还可以按通信制式等进行分类 29 一 根据网络传输技术进行分类在通信技术中 通信信道的类型有两类 1 广播通信信道 2 点 点通信信道 常用的计算机网络分类 主要依据以下两点来进行 1 根据网络所使用的传输技术 TransmissionTechnology 2 根据网络的覆盖范围与规模 Scale 30 相应的计算机网络也可以分为两类 1 广播式网络 BroadcastNetworks 2 点 点式网络 Point to PointNetworks 广播式网络中 所有连网计算机都共享一个公共通信信道 点 点式网络中 每条物理线路连接一对计算机 31 广域网 广域网也称为远程网 地理范围从几十公里到几千公里 二 根据网络的覆盖范围进行分类 计算机网络可以分为三类 1 局域网LAN LocalAreaNetwork 2 城域网MAN MetropolitanAreaNetwork 3 广域网WAN WideAreaNetwork 局域网 地理范围一般在10公里以内 城域网 城市地区网络常简称为城域网 地理范围在几十公里以内 32 网络拓扑可以根据通信子网中通信信道类型分为两类 1 点 点线路通信子网的拓扑2 广播信道通信子网的拓扑 局域网中讨论 1 5计算机网络拓扑结构 1 5 1计算机网络拓扑的定义 计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构 反映出网络中各实体间的结构关系 1 5 2计算机网络拓扑构型的分类方法 建设计算机网络的第一步 实现各种网络协议的基础 对网络性能 系统可靠性与通信费用都有重大影响 33 采用点 点线路的通信子网的基本拓扑构型有四类 34 1 星型 网络的中心结点是全网可靠性的瓶颈 中心结点的故障可能造成全网瘫痪 特点 结点通过点 点通信线路与中心结点连接 中心结点控制全网的通信 任何两结点之间的通信都要通过中心结点 结构简单 易于实现 便于管理 35 环中任何一个结点出现线路故障 都可能造成网络瘫痪 2 环型 特点 结点通过点一点通信线路连接成闭合环路 环中数据将沿一个方向逐站传送 结构简单 传输延时确定 环中每个结点与连接结点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈 36 结构复杂 必须采用路由选择算法与流量控制方法 树型树型拓扑构型可以看成是星型拓扑的扩展 结点按层次进行连接 信息交换主要在上 下结点之间进行 相邻及同层结点之间一般不进行数据交换或数据交换量小 网状型拓扑构型又称作无规则型 结点之间的连接是任意的 没有规律 系统可靠性高 特点 3 树型 4 网状型 特点 37 到20世纪90年代初期 一种新的应用 WWW WorldWideWeb 改变了Internet应用方式 1 6典型计算机网络 1 6 1ARPANET简述 1 6 2Internet与信息高速公路 传统的Internet应用主要有四类 E mai1 Telnet FTP和USERNET 38 中国的四大网络体系 1 中国教育和科研计算机网 CERNET 2 中国科技网 CSTNET 3 中国公用计算机互联网 CHINANET 4 中国金桥信息网 CHINAGBN 39 1 7数据通信服务 1 7 1未来通信子网应具备的特征 1 适应大容量与突发性通信的要求 2 适应综合业务服务的要求 3 开放的设备接口与规范化的协议 4 完善的通信服务与网络管理 40 很多国家普遍都组建了公用分组交换网 不同国家的公用分组交换网内部也有很大的差别 但它们对外部用户提供的接口一般都采用了国际标准 即CCITT的X 25建议 X 25建议规定了以分组方式工作的用户数据终端设备DTE DateTerminalEquipment 与通信子网的数据电路端接设备DCE DateCircuit terminalEquipment 之间的接口标准 人们将采用X 25建议所规定的DTE与DCE接口标准的公用分组交换网叫做X 25网 到目前为止 X 25网仍然是世界上应用广泛的公用分组交换网中的一种 1 7 2X 25网 41 1 7 3帧中继 一 数据通信环境变化的表现 1 传输介质由原有的电缆逐步变为光纤 光纤误码率很低 带宽很宽 2 局域网本身的数据传输速率已经达到1Gbps以上 多个局域网之间高速互联的要求越来越强烈 3 用户设备 如微型计算机 性能大大提高 可以承担部分原来由数据通信网承担的通信处理功能 42 帧中继的设计目标主要是针对局域网之间的互联 它是以面向连接的方式 以合理的数据传输速率与低的价格提供数据通信服务 二 帧中继技术产生的背景 为保证数据传输的可靠性 X 25协议包括了差错控制 流量控制 拥塞控制等复杂功能 但这要增大网络传输的延迟时间 人们提出建议 在数据传输速率高 误码率低的光纤上 使用简单的协议 以减小网络传输延迟 而必要的差错控制功能将由用户设备来完成 这就是帧中继 FR FrameRelay 技术产生的背景 帧中继是一种减少结点处理时间的技术 43 1 7 4ISDN 1 什么是ISDN 传统的业务组网的方式存在成本高 线路利用率低等缺点 阻碍通信与网络的发展 因此 CCITT提出了将语音 数据 图像等业务综合在一个网内的设想 即建立综合业务数字网ISDN IntegratedServiceDigitalNetwok 44 45 1 提供一个在世界范围内协调一致的数字通信网络 支持各种通信服务 在不同的国家采用相同的标准 2 为在通信网络之间进行数字传输提供完整的标准 3 提供一个标准用户接口 使通信网络内部的变化对用户是透明的 2 ISDN实现的目标 46 2 B ISDN Broadband ISDN 随着光纤技术 多媒体技术 高分辨率动态图像与文件传输技术的发展 人们对数据传输速率的要求越来越高 在ISDN标准还没有制定完成时 又提出了一种新型的宽带综合业务数字网B ISDN Broadband ISDN 3 从N ISDN向B ISDN的发展 1 N ISDN Narrowband ISDN 相对于B ISDN 传统的ISDN应该叫做窄带综合业务数字网N ISDN NarrowbandISDN 47 3 N ISDN各通路及其速率是预定的 B ISDN使用通路的概念 但其速率不是预定的 4 B ISDN与N ISDN的区别 1 N ISDN以目前使用的公用电话交换网为基础 而B ISDN则以光纤作为干线和用户环路传输介质 2 N ISDN采用同步时分多路复用技术 B ISDN采用异步传输模式ATM技术 CCITT定义了B ISDN的业务为 交互式业务 InteractiveService 分