计算机网络与通信-第一章ppt课件

.,计算机网络基础,.,第一章计算机网络概述,本章主要介绍计算机网络的概念、组成、发展、常用的网络拓扑结构及传输介质等内容。通过本章学习，应达到如下学习目标：（1）熟悉计算机网络的定义、功能、分类及应用；（2）了解计算机网络的发展过程；（3）熟悉计算机网络的组成及常用网络部件；（4）熟悉常见的网络拓扑结构及特点；（5）了解常见网络传输介质的性能特点。,第一节：计算机网络的概念第二节：计算机网络的形成与发展第三节：计算机网络的组成第四节：网络的拓扑结构第五节：网络传输介质,.,1.1计算机网络概念,1.1.1计算机网络的定义,所谓计算机网络，就是将不同地域的、具有独立功能的计算机、终端及附属设备利用相关的通信设备和传输线路连接起来，并通过功能完善的网络软件或协议，使得各个计算机及终端设备间能够相互通信，实现资源共享和信息传递的系统。,计算机网络是很多计算机彼此互联，以相互通信和资源共享为目的的计算机系统。计算机网络技术是集计算机技术和通信技术为一体的产物。组建计算机网络的主要目的就是实现“资源共享”，这里所说的资源涵盖了整个网络中的各种硬件和软件。,.,1.1.2计算机网络的主要功能,（1）数据交换和通信：计算机网络中的计算机之间或计算机与终端之间，可以快速可靠地相互传递数据、程序或文件。（2）资源共享：充分利用计算机网络中提供的资源（包括硬件、软件和数据）是计算机网络组网的主要目标之一。,（3）提高系统的可靠性：在一些计算机实时控制或要求高可靠性的场合，通过计算机网络实现冗余备份，可以显著提高计算机系统的可靠性。（4）分布式处理和负载均衡：对于大型任务或当网络中某台计算机的负荷太重时，可将任务分散到网络中的其它计算机上进行，或由网络中比较空闲的计算机分担负荷。,.,1.1.3计算机网络的分类,1、按地理范围分类：（1）局域网LAN（LocalAreaNetwork）局域网的地理覆盖范围一般为几十米到20km之内，属于小范围内的连网。（2）城域网MAN（MetropolitanAreaNetwork）城域网的地理覆盖范围从几十公里到几百公里，可覆盖一个城市或地区，是一种中等规模的计算机网络。（3）广域网WAN（WideAreaNetwork）广域网的地理覆盖范围一般在几百公里以上，如几个城市、一个或几个国家之间等。2、按传输速率分类：网络中的数据传输速率有快慢之分，传输速率快的称为高速网，传输速率慢的称低速网。传输速率的基本单位是b/s（每秒比特数，英文缩写为bps）。一般将传输速率在Kb/sMb/s范围的网络称低速网，在Mb/sGb/s范围的网络称高速网。3、按传输介质分类：（1）有线网（2）无线网4、按拓扑结构分类：计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。,.,1.1.4计算机网络的应用,当前世界经济正向知识经济转换，而知识经济的两个重要特点就是信息化和全球化。要实现信息化和全球化，必须依靠完善的网络支持。因此网络技术现已成为信息社会发展的重要基础。网络技术主要涉及三个方面，即电信网络、广电网络和计算机网络。虽然各种网络技术的应用均能改变社会生活的各个方面，但计算机网络是发展最快并起着核心作用的网络。近几年来世界上很多国家的政府和有关团体非常热衷于研讨和拟定发展“信息高速公路”计划。“信息高速公路”称为国家信息基础设施（NationalInformationInfrastructure简称NII），是指在全国范围内，建成以现代计算机网络、数字通信技术为基础，用光纤为通信介质的主干网，连接遍布全国的大容量、高速电子信息传输系统。,返回,.,1.2计算机网络的形成与发展,1.2.1计算机网络的产生20世纪60年代中期，开始出现了若干个计算机的互连系统，从此逐步进入了“计算机计算机”网络通信的新时代。1.2.2计算机网络的发展阶段1.面向终端的远程联机系统2.以通信子网为中心的计算机网络3.网络体系结构标准化阶段4.网络互连阶段1.2.3计算机网络的发展趋势1.进一步朝着分布式计算和智能化方向发展；2.向适应多媒体通信、移动通信的结构发展；3.网络结构应更适合网络互连、扩大规模乃至建立全球网络。4.网络应具有前所未有的带宽以保证承担任何新型服务；5.网络应是贴近应用的智能化网络；6.计算机网络应具有更高的可靠性和服务质量；7.网络应具有很低的费用；,返回,.,1.3计算机网络的组成,计算机网络由硬件系统和软件系统组成。在整个网络系统中，硬件系统提供数据处理及网络通信的基础平台，而软件系统则给予硬件系统必要的支持，使之最大限度的发挥计算机网络的潜力。,.,1.3.1计算机网络的硬件系统,网络硬件设备是构成计算机网络的物理基础。一个完整的计算机网络中所包含的计算机终端设备及相关附属设备均属于计算机网络硬件的范畴。构成一个计算机网络所必需的硬件设备包括：1、服务器（Server）网络服务器属于计算机网络中的核心设备，它实际上就是一台计算机，在为网络用户提供服务的同时，也实施网络管理的任务。常见的网络服务器有www服务器、Email服务器、ftp服务器及数据库服务器等。2、工作站（Workstation）工作站也称为“节点”或“客户机”，是网络用户实际操作的计算机。网络用户可以通过工作站访问网络提供的各种信息资源。3、网络设备网络设备通常指网络中计算机之间的连接设备，如通信电缆、网络接口适配器（网卡）、集线器、交换机、网桥和路由器等。它们在网络中主要完成网络通信功能。,.,1.3.2计算机网络的软件系统,在计算机网络中，常用的网络软件主要包括：1.网络操作系统:网络操作系统是网络的心脏和灵魂，负责管理和调度网络上的所有硬件和软件资源，使各个部分能够协调一致的工作，为用户提供各种基本网络服务，并提供网络系统的安全性保障。2.网络通信协议:在计算机网络中，为了使网络设备之间能成功地发送和接收信息，必须制定相互都能接受并遵守的语言和规范，这些规则的集合就称为网络通信协议。3.网络数据库系统：网络数据库是建立在网络操作系统之上的一种数据库管理系统。4.网络工具软件：用来扩充网络操作系统功能，以实现网络基本服务的软件。5.网络管理软件：网络管理软件可用来对网络资源进行综合管理和维护。6.网络应用软件：基于计算机网络应用而开发并为网络用户解决实际问题的软件。如，铁路联网售票系统、物流管理系统、连锁超市销售管理系统等。,.,1.3.3计算机网络的逻辑结构,计算机网络有两大基本功能，即信息处理与数据通信。计算机网络在物理组成上可以分为两部分：负责信息处理的计算机和负责数据通信的通信线路以及通信设备；在逻辑上，人们通常计算机网络分为两个部分，分别为信息资源子网和数据通信子网。,.,1、资源子网,资源子网由计算机主机系统、请求资源的用户终端、终端控制器、通信子网的接口以及软件资源和数据资源等组成。（1）主机：在计算机网络中，主机可以是大型机、中型机或小型机，也可以是终端工作站或者微型机。（2）终端：是用户访问网络的界面装置。终端一般是指没有数据存储与信息处理能力的简单输入、输出设备；但有时也指带有微处理机的智能型终端。智能终端除了具有输入、输出信息的基本功能外，本身还具有存储与信息处理的能力。资源子网的基本功能：资源子网负责全网的数据处理业务，并向网络客户提供各种网络资源和网络服务。,.,2、通信子网,通信子网按功能可以分为数据交换和数据传输两个部分（1）通信控制处理机（CommunicationControlProcessor，CCP）：是一种在数据通信系统中专门负责网络中数据通信、传输和控制的专用计算机或具有同等功能的计算机部件。它一般由配置了通信控制功能软件和硬件的小型机、微型机承担。（2）通信线路：通信线路是CCP与CCP、CCP与主机之间数据通信的通路。通信线路和网络上的各种通信设备一起组成了通信信道。通信子网的基本功能：通信子网提供网络基本通信功能，完成全网主机之间的数据交换、控制和信号变换等通信任务，负责全网的数据传输、转发及通信处理等工作。,返回,.,1.4网络的拓扑结构,计算机网络的物理连接形式叫做网络的物理拓扑结构。计算机网络中常用的拓扑结构有总线型、星型、环型等。,1、总线型结构总线型拓扑结构是一种共享传输通路的物理结构。这种结构中，总线具有信息的双向传输功能，普遍用于局域网的连接。优点：安装、扩充或删除一个节点很容易，不需停止网络的正常工作。缺点：由于信道共享，连接的节点不宜过多，并且总线自身的故障可能导致系统的崩溃。,2、星型结构它是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。这种结构适用于局域网，特别是近年来组建的局域网大都采用这种连接方式。该方式以双绞线作为传输介质。优点：安装方便，结构简单，维护容易，费用较低。缺点：中央节点一旦故障，将导致全网瘫痪。,.,3、环形结构它将网络节点连接成闭合结构。信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备，每一台设备都配有一个收发器，信息在每台设备上的延时时间是固定的。优点：安装容易，费用较低。缺点：某节点发生故障时，整个网络将不能正常工作。,4、树型结构它像一棵“根”朝上的树。与总线拓扑结构相比，主要区别在于总线拓扑结构中没有“根”。优点：优点是容易扩展、故障也容易分离处理；缺点：整个网络对根的依赖性很大，一旦网络的根节点发生故障，整个系统将无法正常工作,5、网状结构它由分布在不同地理位置的计算机经传输介质和通信设备连接而成。在不规则网状结构中，每两个节点之间的通信链路可能有多条，因此，必须使用“路由选择”算法进行路径选择。优点：系统可靠性高。缺点：结构复杂。,返回,.,1.5网络传输介质,网络传输介质是网络中传输数据信息、连接各网络站点的实体。网络传输介质从总体上可分为两大类：有线介质和无线介质。下面分别介绍这两种网络传输介质：,.,1.5.1有线介质,1、双绞线：双绞线（TwistedPairwire，TP）是当前局域网布线中最常用的一种传输介质，其性能及质量的好坏直接影响到网络的通信质量。,（1）双绞线的特性：双绞线主要有两根具有绝缘保护层的铜导线组成把两根绝缘层的铜导线按照一定的密度相互缠绕，可降低导线上所传输的信号由于近距离辐射所形成的干扰程度。（2）双绞线的分类：双绞线根据信号的传输质量，可分为一类到第六类。目前主要用于计算机网络通信的是五类、超五类及六类产品（点击查看双绞线的分类表）双绞线在信息传输过程中，由于电磁场辐射会造成所传信息的泄漏，所以，可利用外层铝箔包裹和添加金属丝网层的方式加以屏蔽。根据是否加有屏蔽层，双绞线可分为非屏蔽双绞线和屏蔽双绞线两种。非屏蔽双绞线（UTP）：非屏蔽双绞线无屏蔽外套，主要分为三、四、五类、超五类及六类五种。屏蔽双绞线（STP）：屏蔽双绞线比非屏蔽双绞线多一个屏蔽层。,.,2、同轴电缆同轴电缆结构如图所示，内部的铜芯主要用于信号的传输；屏蔽层通常由金属丝网织而成，以实现与外界电磁干扰的隔离；内部绝缘层主要隔离铜芯与屏蔽层，外部绝缘层较厚并具有弹性，以保护内部材料。,同轴电缆主要可分为粗缆和细缆两种。（1）粗缆适用于较大局域网的布线建设，具有通信距离较长、可靠性高等优点。（2）细缆主要用于总线型局域网的建设，具有建设成本低等优势，目前在总线型局域网建设中被应用。,.,3、光缆光缆的结构如图所示，是由一组光导纤维组成的用来传播光信号的传输介质，由纤芯和保护层组成。纤芯在材料构造上以玻璃或有机玻