计算机网络基础20171007.ppt

计算机网络基础第一部分计算机网络基础,什么是计算机网络,计算机网络是用通信线路把分散配置的多台独立计算机及专用外部设备互联，并配以相应的网络软件所构成的系统。它能按照网络协议实现信息的传输和信息的分布式处理，并提供远程用户共享网络资源，从而提高网络资源的利用率、可靠性和信息处理能力。,计算机网络的概念,最简单的定义：计算机网络是一些互相连接的、自治的计算机的集合。定义：利用通信线路将地理上分散的、具有独立功能的计算机系统和通信设备按不同的形式连接起来、以功能完善的网络软件实现资源共享和信息传递的复合系统。,其中，资源共享是指在网络系统中的各计算机用户均能享受网络内部其他各计算机系统中的全部或部分资源。,计算机网络的发展过程,计算机网络的发展经历了从简单到复杂、从单机到多机、从终端与计算机之间的通信到计算机与计算机之间的直接通信的演变过程。,计算机网络的演变与发展的四个阶段,第一个阶段是面向终端的计算机网络；第二个阶段是多个计算机互连的简单网络；第三个阶段是开放式标准化的、易于普及和应用的网络；第四个阶段是计算机网络的高速化发展阶段。,计算机网络的发展,1954年第一代计算机网络1969年ARPA网，第二代计算机网络1983年OSI模型，第三代计算机网络Internet的建立，第四代计算机网络,单个主机为中心、面向终端设备多处理中心体系结构标准化信息高速公路,1数据通信2资源共享3负荷均衡和分布式处理4.提高系统的可靠性和可用性,计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点之间的通信。包括硬件、软件和数据资源的共享。网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。当网络中某一台计算机发生故障，可由其他计算机代为处理。,计算机网络的功能,第一代，面向终端的计算机网络,1946年，世界上第一台电子数字计算机ENIAC在美国诞生。开始时，一台计算机只能供一个用户使用。1954年，为了使计算机这个昂贵的资源得到更多的有效使用，将计算机技术和通信技术相结合，使地理上分散的多个终端与主机远程联接,第一代计算机网络系统的特点,面向终端以主机为中心终端无处理能力第一代计算机网络是由主机-通信线路-终端组成，只可算是计算机网络的“雏形”。,主机：既要进行数据处理，又要担负通信控制任务,诞生阶段：20世纪60年代中期之前，以传输信息为目的，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。,面向终端的计算机网络,第二代，计算机计算机网络,与第一代计算机网络的显著区别在于：第二代计算机网络的多台主计算机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。,第二代的典型代表：ARPANET,是20世纪60年代美苏冷战时期的产物。60年代初，美国国防部领导的远景研究规划局ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)提出要研制一种生存性(survivability)很强的网络。ARPA网是美国国防部高级研究计划局于1969年建成的，开始时有4个主机相连接，到1975年已经有100多台不同型号的大型计算机连于网内。它是一个典型的、也是全球第一个分组交换网。,ARPAnet网是因特网的前身,第二代计算机网络最主要的缺点,第二代计算机网络大都由研究单位、大学、应用部门或计算机公司各自研制的，没有统一的网络体系结构。若要实现更大范围内的信息交换与共享，要把不同的第二代计算机网络互连起来是十分困难甚至是不可行的。因而，计算机网络必然要向更新的一代，即开放式标准化的网络发展。,第三代，开放式标准化,具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化的协议。标准化将使得不同的计算机能方便地互连在一起。标准化还将带来大规模生产、产品VLSI化和成本降低。,开放式标准化,国际标准化组织ISO经过若干年卓有成效的工作，制定并在1984年正式颁布了一个称为开放系统互连基本参考模型。开放系统互连基本参考模型OSI模型分为七个层次，有时也被称为OSI七层模型。虽然开放式标准化网络内部的结构、采用的信道及设备不尽相同，但它们向外部的用户提供的界面是相同的，互连的界面也是相同的，因而易于互连互通。,1网络协议网络协议由语义、语法和定时三部分组成。目前的网络协议主要有ISO/OSI，X.25，IEEE802，TCP/IP和IPX/SPX等等。2开放系统互联标准国际标准组织（ISO）和国际电报电话咨询委员会（OSI)提出的“开放系统互联参考模型”。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。ISO/OSI模型的功能区域共分为七层次：物理层、链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层等。不同系统对等层之间按相应协议进行通信，同一系统不同层之间通过接口进行通信。,网络协议,1972年，为解决不同计算机网络之间进行通讯的问题，美国成立了Internet工作组，负责建立一种能保证计算机之间进行通讯的标准规范。并最终开发出了IP(Internet协议)和TCP（传输控制协议），合称TCP/IP协议。随后，美国国防部宣布向全世界无条件免费提供TCP/IP,TCP/IP的公开极大地推动了Internet的大发展。,大发展阶段：,1986年，由美国国家科学基金会（NSF）投资建立了NSFNET的广域网。从1986年到1991年NSFNET的子网从100个迅速增加到3000多个，NSFNET逐渐取代ARPANET成为Internet的基础。但NSFNET依然采用了通过ARPANET开发出来的TCP/IP通讯协议。,变革阶段：,开放系统互连参考模型,TCP协议是面向连接的协议，当计算机双方通信时必须经历三个阶段，即先建立连接，然后进行数据传输，最后拆除连接。TCP在建立连接时也要分三步走，即三次握手。,被动打开,主动打开,确认,确认,主机B,主机A,第一次握手,连接请求,第二次握手,第三次握手,IP协议负责数据的传输，而TCP协议负责数据的可靠传输。,TCP协议可确认A发送到B的数据包的完整性，若数据包丢失或有错误，则要求A重发，直到正确为止。,通过IP协议，A发出的数据最后送到B，但不确认数据包的完整性。,第四代，高速化发展,20世纪90年代初，由IBM、MERIT和MCI公司联合建立了一个完全取代NSFNET的ANSNET骨干网，ANSNET骨干网亦成为当今美国Internet的骨干网络基础。随后，随着世界各地区Internet骨干网的形成与商业化，逐渐形成了今天拥有几亿用户的庞大的国际互联网Internet。,成熟阶段:,计算机网络向高速化、宽带化发展计算机网络向多媒体方向发展未来通信和网络的目标是实现5W的个人通信即任何人（whoever）在任何时间（whenever）、任何地方（wherever）都可以和任何一个其他人（whomever）通过网络进行通信，以传递任何信息（whatever）。,计算机网络的分类,1从网络的地理范围进行分类,局域网,局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。以太网是目前最常用的一种局域网结构。,LAN,城域网,广域网,它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。,MAN,WAN,计算机网络的分类,局域网（LAN）应用最广的一种网络。在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。地理距离一般可以是几米10公里。特点：连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。典型代表：以太网、令牌环网,在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。连接距离在10100公里。特点：是LAN的一个延伸，连接距离更长，计算机数量更多，通常连接着多个LAN。,城域网（MAN）,广域网（WAN）也称远程网，一般在不同城市之间的LAN和MAN网络互联。连接距离在几百几千公里。特点：速度慢、延迟长、入网的站点不参与网络的管理，管理工作由复杂的互联设备（路由器、交换机）处理。,网络的分类,从网络的拓扑结构进行分类总线型、星型、环型、树型和网状按信息交换方式分类线路交换网、分组交换网和混合交换网按网络中使用的操作系统分类Netware、Windows和Unix网,计算机网络是由一组结点和链路组成的几何图形，它反映了网络中各种实体间的结构关系。网络拓扑结构通常有以下四种类型：总线型拓扑、星型拓扑、树型拓扑、环型拓扑。,计算机网络的拓扑结构,1总线型结构,网络中的计算机和其他通信设备均连接到一条公用的总线上，所有结点共同使用这条总线，共享总线的全部带宽。一个结点向另一个结点发送数据时，所有结点都被动的侦听该数据，只有目标结点接收并处理数据。,特点：该拓扑结构容易实现，组建成本低，但扩展性较差，容错能力较差。,2星型结构,网络中的每个节点通过一个中央设备连接在一起。中心节点是主节点，网络中的各个节点通过点到点的方式连接到一个中心节点上，再由中心节点向目的节点传输信息。,特点：单个结点故障不会影响其它结点；中心结点是一个瓶颈；易于扩展。,HUB,3树型结构,树型结构实际上是星型结构的一种变形，它将原来用单独链路直接连接的结点通过多级处理主机进行分级连接。,特点：与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络复杂性。网络中除最低层节点及其连线外，任一节点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。,服务器,1服务器,2工作站,网络传输介质,计算机网络的基础知识,网络传输介质是指网络设备之间传输信号的介质。,网络传输介质可以分为两类：有线传输介质和无线传输介质。有线传输介质包括：双绞线、同轴电缆、光纤等。无线传输介质包括：无线电波、微波、红外线、激光等。,传输介质,双绞线,光纤,同轴电缆,拓扑的含义在网络中，拓扑形象地描述了网络的安排和配置，包括各种结点和结点的相互关系。拓扑不关心事物的细节也不在乎什么相互的比例关系，只将讨论范围内的事物之间的相互关系表示出来，将这些事物之间的关系通过图表示出来。拓扑结构是指网络中的线路和结点的几何排列，反映网络的整体结构及各模块间的组合关系。,局域网的拓扑结构,互联网,Internet基础,Internet概述以信息高速公路为主干网的Internet网是世界上最大的互联网络，Internet网是通过分层结构实现。,Internet的功能,Internet采用客户机/服务器方式访问资源,1968年美国建立了一个名为ARPA计算机网络。1972年ARPA网节点机由4台发展到50个开始制定第二代网络协议。1983年ARPA网采用了TCP/IP协议。1985年美国科学基金会建立基于TCP/IP协议的NSF网络。1986年NSF取代ARPA网成为今天的Internet的基础。1990年以后“信息高速公路”计划的推行，光钎、卫星通信成为Internet主干网的重要媒介，Internet网自然进入了商业网阶段。,Internet的起源,Internet的开放性主要包含两个方面意思：Internet的接入是开放的，可以自由地接入。只要拥有一台配置有网卡的计算机，就可以在世界上任何一个有Internet接口的地方，通过有线或者无线的方式接入Internet。Internet上所有的人都是平等的，人们可以自由的发表意见、交换看法、交流资源，人人都可以是这个网络的中心，没有国界和等级的限制。,Internet的特点,Internet的主要特点主要表现在四个方面：,一、Internet的开放性,Internet是由各个国家的网络汇集在一起构成的。不同国家的不同用户把不同的信息资源发布到Internet上，其他的用户发现自己感兴趣的资源后可以进行下载，正是这些信息资源相互共享的过程，极大地丰富了Internet上信息资源的数量。,Internet的特点,图1-2使用下载软件下载网络资源,二、Internet资源的丰富性,Internet的特点,三、Internet的交互性,Internet的交互性体现在两个方面：,一是使用QQ、MSN等即时通信的软件，实现用户间的即时交互；,二是用户点击网页上的一个链接时，可以访问自己感兴趣的网页，这是用户和网站信息提供商之间的交互，也是一种交互的形式。,Internet的特点,图1-2网上选购图书,四、Internet的虚拟性,Internet通过对信息的数字化处理，使得Internet通过虚拟技术具有许多在现实中才有的传统功能，如电子商务，电子政务，网络游戏等应用。,常用Internet服务,WWW服务,WWW服务是指Internet提供给用户的浏览网页的服务，用户可以通过浏览网页获得信息。WWW服务是Internet上使用最为广泛的服务。,WWW服务具有以下特点：1.与传统的信息传递方式相比，WWW服务可以通过多媒体（如文本、图片、音频、视频）传递信息，增强了信息的直观性和趣味性；2.WWW服务也使得信息发布具有更好的实时性。,常用Internet服务,电子邮件服务,电子邮件（E-mail）的出现，使得人们只需用鼠标轻轻地一点，所要寄发的信件就可以通过Internet发送给收信人。从发信人发送信件到收信人收到信件的整个过程只需几分钟，甚至更短。而且，信件不仅可以是文本格式的，还可以通过添加附件的方法发送图片、音频、视频等。,文件传输服务,常用Internet服务,图1-4CuteFTPPro主界面,文件传输服务又称FTP服务，主要应用于用户之间传送文件。FTP服务的实现需要借助FTP工具，主要的FTP工具有TurboFTP、CuteFTPPro、FlashFXP等。,常用Internet服务,即时通信服务,在Internet上传输信息最大的优点就是速度快。无论两个用户相隔多远，Internet都可以在几秒内把信息从地球的一端传送到地球的另一端。主要的即时通信服务有网络视频直播、网络电话、网络聊天等。,6（中国教育科研网）,IP地址和域名,IP地址及分类IP地址是一个32位的二进制数，为了方便，采用二进制和点分十进制两种表示方式。点分十进制是从二进制转换得到的，其目的是便于用户和网络管理人员使用和记忆。,【例1-1】：把下列二进制形式的IP地址转化为点分十进制形式，把点分十进制形式的IP地址转化为二进制形式。（1）11000000101010000000100011110000（2）2解：（1）把每组8位二进制数转化为十进制数，并用点隔开：40。（2）把点隔开的每个十进制数表示为8位二进制数，并按顺序排列。11001010010111000000100001001000,IP地址共有5种类型，分别是A、B、C、D、E，但常用的为A、B、C三类，其划分规则如下：,IP地址范围：-55-55-55,如我们要在网络上访问新浪网的主页，可以通过新浪网的IP地址访问，也可以通过新浪网的域名进行访问。,域名,由数字和字母组成，可以是一个意思很明确的单词，是上网单位和个人在网络上的重要标识，便于他人识别和检索某一个企业、组织或个人的信息资源。,顶级域名,分为类型名和区域名两类。类型名用共14个，区域名用两个字母表示世界各国和地区。,中国互联网络的域名体系,可以直接使用中文命名域名。中国互联网络信息中心网站：,从左到右，域的范围变大。具有实际含义，比IP地址好记。Internet上几乎在每一子域都设有域名服务器，服务器中包含有该子域的全体域名和地址信息。Internet每台主机上都有地址转换请求程序，负责域名与IP地址转换。,中国教育部,Internet在中国1994年起，通过四大骨干网联入国际互联网，我国正式进入Internet网。中国公用计算机互联网（ChinaNET）网管中心设在邮电部数据通信局。其骨干网覆盖全国各省市、自治区，包括8个地区网络中心和31