第一章计算机网络概述教案

计算机网络的定义与发展计算机网络的定义与发展 教学目标 1 掌握计算机网络的一般概念 2 了解计算机网络的发展概念 重点难点 计算机网络的概念 教学时数 1 教学方法与手段 讲授法与多媒体相结合 引言 计算机网络是计算机科学技术与通信技术逐步发展 紧密结合的产物 是信息社会的基 础设施 是信息交换 资源共享和分布式应用的重要手段 一 计算机网络的定义及涉及到的四个要点一 计算机网络的定义及涉及到的四个要点 1 定义 所谓计算机网络 就是利用通信设备和通信线路 将地理位置不同 功能独立的多 个计算机系统互联起来 以功能完美的网络软件 即网络通信协议 信息交换方式和网络操作系统 等 实现网络资源共享和信息传递的系统 2 四个要点 1 计算机网络包含两台以上的地理位置不同具有自主功能的计算机 2 网络中各结点的连接需要一条通道 即由传输介质实现物理互联 3 网络中各结点之间互相通信或交换信息 需要有某些约定和规则 这些约定和规则的集 合就是协议 其功能是实现各结点的逻辑互联 4 计算机网络是以实现数据通信和网络资源 包括硬件资源和软件资源 共享为目的 3 计算机网络的目的 人们使用网络主要是为了共享资源和进行在线通信 资源包括数据 应用程序和外围设备 电子邮件是在线通信的经典形式 二 计算机网络的形成二 计算机网络的形成 早在 1925 年当计算机还处于第一代的电子管时期 美国就建立了一套 SAGE Semi Automatic Ground Environment 系统 即半自动地面防空系统 该系统将远距离的雷达和其他设备的信息 通过通信线路汇集到一台旋风型计算机 第一次实现了利用计算机远距离地集中控制和人 机对 话 SAGE 系统的诞生被誉为计算机通信发展史上的里程碑 1 计算机终端网络 计算机终端网络又称为分时多用户联机系统 特点 主机负荷较重 花费的费用高 终端 计算机 目前我国金融系统等领域广泛使用的多用户终端系统就属于计算机终端网络 2 计算机通信网络 计算机 计算机 在终端设备和主计算机 HOST 之间增加一台功能简单的计算机 专门处理终端设备的通信信 息及控制通信线路 并能对用户的作业进行某些预处理操作 因此称之为前端处理机 FEP Front End Processor 或通信控制处理机 CCP Communication Control Processor 集中器用于终端设备较密集的地方 缺点 主机系统之间的数据传输都是通过各自的前端处理机实现的 全网缺乏统一的软件控制 信息交换和资源共享 3 计算机网络 20 世纪 60 年代末期 美国国防部高级研究计划局成功地开发了 ARPA 网络 Advanced Research Project Agency Network 它是世界上第一个心资源共享为主要目的的计算机网络 计算机网络与计算机通信网络的硬件组成一样 都是由主计算机系统 终端设备 通信设备和 通信线路 4 大部分组成的 计算机网络与计算机通信网络的根本区别是 计算机由网络操作系统软件来实现网络资源共享 和管理的 而计算机通信网络中 用户只能把网络看做是若干个功能不同的计算机系统的集合 小结 计算机网络的形成分三个阶段 使用网络的目的是实现资源共享和在线通信 计算机网络的分类计算机网络的分类 教学重点 计算机网络的组成 教学目标 掌握计算机网络的分类 掌握局域网的特点 教学内容 从功能角度出发计算机网络分为通信子网和资源子网 通信子网面向通信控制和通信处理 主要包括 通信控制处理机 CCP 网络控制中心 NCC 分组组装 拆卸设备 PAD 网关 Gateway 等 资源子网负责全网的面向应用 T 的数据处理 实现网络资源的共享 它由各种拥有资源的用户 主机和软件所组成 主要包括 主机 Host 终端设备 Terminal 网络操作系统 Network Operating System 网络数据库 Network Database 按通信距离划分 可分为广域网 城域网 城域网 按信息交换方式 可分为电路交换网 分组交换网 综合交换网 按网络拓扑结构 可分为星型网 树型网 环型网 总线网 按通信介质 可分为双绞线网 同轴电缆网 光纤网 卫星网 按传输带宽 基带网 宽带网 1 广域网 Wide Area Network WAN 又称远程网 特点 分布范围广 从数千米到数千千米 常借用传统的公共传输网如电话网来实现 数据传 输率低 64Kpbs 错误率高 2 城域网 MAN 介于广域网和局域网之间 一幢办公楼 一个仓库或一所学校 低误码率 专用的 由单一组织机构所使用 3 局域网 LAN 电气电子工程师协会 IEEE 一座办公楼 一个仓库或一所学校 低误码 率 专用的 由单一组织机构所使用 小结 分类 目的 形成 教学题目 1 4 计算机网络功能与服务 教学目标 掌握计算机网络的功能与服务 计算机网络于 1969 年 APRA 网络第一个以资源共享为主要目的的计算机网络 不仅使计算机的 作用范围超越了地理位置的限制 方便了用户 而且也增强了计算机本身的功能 拓宽了服务 使 得它在经济 军事 生产管理及教育 科学等部门发挥了重大作用 日益成为计算机应用的主要形 式 一 网络基本功能 一 网络基本功能 1 资源共享功能 充分利用计算机系统软 硬件资源是组建计算机网络的主要目标之一 大的计算中心 大容量硬盘 数据库 应用软件及某些特殊外设等 网络中的用户就可以共享 分散在不同地的各种软 硬件资源及数据库 为用户提供了极大的方便 2 均衡负荷及分布处理功能 当某个主机系统的负荷过重时 可以将某些作业通过网络送至 其他主机系统处理 以便均衡负荷 减轻局部负担 提高设备的利用率 3 信息的快速传输和集中处理功能 终端与计算机之间 或计算机与计算机之间能快速可靠地相互传送信息 并根据需要对这些信 息进行分散 分级或集中处理与管理 是计算机网络的最基本功能 4 综合信息服务的功能 综合服务数据网 ISDN 将电话 传真机 电视机和复印机等办公设备纳入计算机网络 可提 供数字 语音 图形 图像 视频等多种信息的传输 5 提高系统的性能价格比 维护方便 扩展灵活 大型计算机的处理能力强 运算速度快 但价格昂贵 小型机虽然有较好的性能价格比 但普 及率远远低于个人计算机 二 网络基本服务二 网络基本服务 1 文件服务 包括对数据文件和有效存储 提取以及传输这些内容 1 文件传输 可以在几秒钟内把文件传到网络的另一端 而不用考虑文件的大小 传输距 离 甚至也不用考虑本地的操作系统 文件存储器及数据移动 控制不同存储系统上的数据存储活动 是网络文件服务的重要方面 文件同步更新 通过比较保存的文件的周期和时间来判定最新的文件 文件归档 把重要数据复制到磁带机或一些脱机存储设备介质上 以防止数据的损坏 称为文件归档或文件备份 打印服务 打印服务用来控制和管理对打印机和传真设备的访问 打印服务接受打印作业请求 解释打印作业格式和打印机设置 管理打印队列 为网络用户充 当中间人 与网络上的打印机和传真设备打交道 网络打印服务可以减少网络打印服务可以减少一个部门所需要的打印机数量 将打印机放在最 便于使用的地方 通过打印队列作业管理减少计算机传送打印作业的时间 有效地共享特定的打印 机 利用计算机收发传真等 3 消息服务 消息服务内容包括对正文 二进制数据 图像数据 以及数字化声像数据的存储 访问和发送 消息服务能够主动地处理计算机用户之间 应用程序之间或者文件之间的交互式通信 消息服务不 是简单地将数据文件存储起来 而是将数据一个点一个点地往前传送 并且通知等待这些数据的用 户或程序 消息服务的典型应用是网络电子邮件 E mail 最初的只传递正文消息 现在的 E mail 已包 括各种数字化的正文 图形及声像数据 如今 随着国际互联网的广泛应用 称为布告牌的各种公 用和私人 E mail 服务 已成为与世界上其他计算机用户进行通信的普遍方式 4 应用服务 应用服务是一种替网络客户运行软件的网络服务 它不同于文件服务是因为它不仅允许计算机 之间共享数据 同时还允许计算机之间共享处理能力 网络应用服务可以协调硬件及软件在最为合适的平台上运行实用程序 或软件应用 在网络 上不用对每一台计算机进行升级便可增强关键硬件的处理能力 5 数据库服务 网络数据库服务提供了基于数据库服务器进行数据存储和提取的操作 它允许网络上的客户控 制数据的处理及数据的表示 这样 便产生了专用术语来描述数据库应用程序 它允许客户向这些 指定服务器发出数据操作请求 这就是客户 服务器数据库系统 客户 服务器数据库系统把请求以及提供数据操作的任务进行优化和分割 为了提高事务处理 效率 减少网络传输 每个客户分配一部分说明请求及处理响应结果和任务 同时 数据库服务器 对请求进行处理并返回结果 利用网络数据库服务 可以优化计算机进行数据库记录的存储 查询及提取 有效控制数据的 存储位置 在部门间对数据进行逻辑组织 保证数据的安全性 减少数据库客户的访问时间 6 目录服务 目录服务是存储网络资源并且使其能被用户和应用程序访问的网络服务 它提供一致的方式来 命名 描述 定位 管理和保障关于网络资源的信息 以上只是对网络服务做了简要说明 并未涉及其技术实现方面的问题 需要补充的是 对于有 网络需求的部门来说 除了决定选择什么样的网络服务外 还必须决定这些网络服务应当采用集中 式还是颁布式 或者是两者的混合 在实际应用中 网络服务可以集中放在一台计算机或一组计算 机上 也可以颁布在网络上的所有计算机中 这主要由资源的控制 服务器专用性和网络操作系统 等因素来决定 在此就不详述了 小结 计算机网络的基本服务无论是广域网和局域网都采用 文件服务 打印服务 消息服务 应用服务 数据库服务 目录服务 1 3 网络的结构 教学目标 掌握计算机网络基本模块的功能 计算机网络是由计算机系统 数据通信系统和网络操作系统组成的有机整体 计算机系统是网 络的基本模块 它提供各种网络资源 数据通信系统是连接网络基本模块的桥梁 它提供各种连接 技术和信息交换技术 而网络操作系统则是网络的组织管理者 它提供了各种网络服务 从计算机 网络设计者的角度来看 网络模块的组成及其相互间的连接方式 决定了网络的整体结构和性能 1 3 1 网络的基本模块 网络基本模块是组成计算机网络的基本要素 它是以计算机为核心 相对独立的资源点 如图 1 4 所示是网络基本模块的示意图 它主要是由主机系统 通信控制处理机 终端系统 集中器 本地线路和高速线路组成的多机系统 1 主机 HOST 主机 指主计算机系统 在计算机网络中负责数据处理和网络控制 它和其他模块中的主机连 成网后构成网络的主要资源 作为网络的主机 它具有下述功能 通信处理能力 分时处理能力 多重处理能力 程序兼容能力 虚拟存储能力 数据库管理能力 主机与通信控制处理机之间利用通道或 I O 接口相连 它们之间如同各自的外设 这样 两台 计算机同时工作 就像同一台计算机一样 可以获得最高效率的信息传输 2 终端 TERMINAL 终端是用户进行网络操作时使用的设备 它种类繁多 常用的有交互式终端 批处理终端 汉 字终端 智能终端及虚拟终端等 终端设备一般与通信控制处理机或集中器相连 与通信控制处理机相连的一般为近程终端 通 过集中器再与通信控制处理机相连的一般为远程终端 为了提高处理能力 主机本身应尽量少接终 端 3 通信控制控制处理机 CCP 通信控制处理机的主要作用是控制本模块和终端设备之间的信息传送 以及对终端设备之间的 通信线路进行控制管理 此外 它还是网络中各个模块之间的接口机 负责模块间的信息传输控制 通信控制处理机的主要功能是 线路传输控制 作业装配和拆卸 差错检测和恢复 路径选择和流量控制 代码转换 通信控制处理机一般宜采用小型机或高档微型机 并和主计算机之间通过高速的并行方式交换 信息 需要指出的是 在局域网中通常不专设通信控制处理机 而是把这部分任务交给主机来承担 1 集中器 CONCENTRATOR 集中器的作用是把若干终端经本地线路 一般为低速线路 集中起来 连接到 1 2 条高速线路 上 以提高通信效率和降低通信费用 它的主要功能有差错控制 代码转换 信息缓存 电路转接 及轮询等 集中器实质上是在终端一端的通信控制处理机 通常采用小型机或微机来担任 2 本地线路 本地线路是靠近终端设备的通信线路 由它把终端设备和通信控制处理机或者主机连接起来 构成模块内的面向终端的网络 由于它不超越模块的连接范围 所以称为本地线路 本地线路大多数是低速通信线路 可以用专线连接 也可以用交换