中南大学网络技术与应用课件第1章 计算机网络概论.ppt

网络技术与应用,基本内容,网络基本概念网络体系结构数据通信局域网网络互联Internet网络管理与网络安全网络应用,教材与参考资料,教材：计算机网络技术基础教程（第2版），刘四清龚建平，清华大学出版社参考书：1计算机网络（第4版），AndrewS.Tanenbaum著，潘爱民译，清华大学出版社，2004。2计算机网络原理与应用技术，徐明成主编，电子工业出版社，2009。3计算机网络技术与应用，刘冰主编，机械工业出版社，2008。4计算机网络技术与应用，龚尚福主编，中国铁道出版社，2007,第1章计算机网络基础知识,1.1计算机网络概述,利用通信线路和通信设备，将分布在不同地理位置且具有独立功能的计算机，在网络操作系统和网络通信软件的控制下，按照网络协议进行数据通信，实现资源共享的计算机系统。1.基本概念计算机网络是计算机技术、通信技术相结合的产物，可实现数据的传输、收集、分配、处理、存储、消费。3.基本应用,2.基本功能（1）数据通信这是计算机网络最基本的功能，也是实现其他功能的基础。数据通信功能包含以下几项具体内容：连接的建立和拆除数据传输控制差错检测流量控制路由选择多路复用,（2）资源共享计算机网络中的资源可分为数据、软件、硬件三类。相应地，资源共享也分为以下三类：数据共享软件共享硬件共享（3）负荷均衡和分布处理负荷均衡分布处理,（4）提高系统的安全可靠性计算机通过网络中的冗余部件可大大提高可靠性，例如在工作过程中，一台机器除了故障，可以使用网中的另一台机器；网中一条通信线路出了故障，可以取道另一条线路，从而提高了网络整体系统的可靠性。,1.2计算机网络的产生与发展,(1)20世纪5060年代，出现以单个计算机为中心的远程连机系统，构成面向终端的计算机网络；(2)20世纪6070年代，出现了多个主计算机通过通信线路互连的计算机通信网络。资源子网通信子网(3)20世纪7080年代，出现具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络。广域网局域网标准化(4)20世纪90年代，高速互联网络。,1.计算机终端网络以一台中央主计算机连接大量在地理上处于分散位置的终端。所谓终端通常指一台计算机的外部设备，包括显示器和键盘，无中央处理器（CPU，CentralProcessingUnit）和内存。随着连接的终端数增加，为了减轻中心计算机的负担，在通信线路和中心计算机之间设置了一个前端处理机FEP（FrontEndProcessor）或通信控制器CCU（CommunicationControlUnit），专门负责与终端之间的通信控制，出现了数据处理与通信控制的分工，以便更好地发挥中心计算机的处理能力,2.计算机通信网络计算机与计算机之间的通信，主要特点：资源的多向共享、分散控制、分组交换、采用专门的通信控制处理机、分层的网络协议,在逻辑上分为：通信子网又叫数据通信子网，也称数据通信提供者。资源子网又叫数据处理子网，它是通信服务的使用者。,通信子网,资源子网,拥有资源的用户主机,请求资源的用户终端,通信子网接口设备和软件,提供访问网络和处理数据的能力,结点交换机（交换）,高速通信线路（传输）,提供网络通信功能，完成主机之间的数据传输、交换控制和变换等通信任务,3.计算机互联网络ISO在1984年正式颁布了一个成为“开放系统互联基本参考模型”（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel）的国际标准ISO/IEC7498。20世纪80年代中期，以OSI模型为参照，ISO以及国际电信联盟ITU（InternationalTelecommunicationUnion）等为各个层次开发了一系列的协议标准，组成了一个庞大的OSI基本标准集。广域网局域网标准化,传输速度：1985,56kbps1990,1.544Mbps1993,45Mbps1996,155Mbps服务种类：BBS（BulletinBoardSystem，电子公告版）FTP（FileTransferProtocol，文件传送服务）WWW（WorldWideWeb，万维网）Email（ElectronicMail，电子邮件）E-commerce（电子商务）Internet电话（VoIP，IP语音）差错率从105下降到1012，可靠性提高。,1.3计算机网络的基本组成,计算机系统被连接的对象，负责数据信息的收集、处理、存储、传播和提供共享资源通信线路和通信设备数据传输的通道网络协议通信双方必须共同遵守的约定和通信规则网络软件系统软件应用软件,1.4计算机网络的拓扑结构,拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;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;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。,1.总线型结构总线型中总线是关键，是多个处理机、存储器和外围设备交换信息的公共通路。,2.环型结构环型结构中任何两个节点之间都要通过环路相互通信，点到点通信线路形成闭合环路。,3.星型结构星型结构有一个中央节点，若干外围节点都与中央节点相连而形成辐射式互连结构。,4.树型拓扑优点：线路总长度短，成本较低，节点易于扩展，缺点：结构较复杂，传输时延长,5.网状型拓扑优点：可靠性高、节点共享资源容易、可改善均衡负荷，可选择最佳路径，传输时延小缺点：是控制和管理复杂、软件复杂、布线工程量大、建设成本高等,常见的小型企业网络拓扑结构,监控主机文件服务器邮件服务器办公系统服务器,防火墙,PSTN,路由器,WWW服务器,交换机交换机,内网,1.5计算机网络的分类,计算机网络的分类方法主要有：根据网络的覆盖范围与规模分类根据网络所使用的传输技术分类,1.按覆盖的地理范围分类，计算机网络可以分为三类：局域网（LAN，LocalAreaNetwork）城域网（MAN，MetropolitanAreaNetwork）广域网（WAN，WideAreaNetwork）,局域网,覆盖有限的地理范围，它适用于公司、机关、校园、工厂等有限范围内的计算机、终端与各类信息处理设备连网的需求；（1）数据传输率高，通常在0.1M到100M位。（2）传送距离比较短，一般直径小于2.5km。（3）传送误码率低，一般在10-610-10之间。（4）网络结构比较规范，有星型、总线型和环型几种连接方式。从介质访问控制方法的角度，局域网可分为共享介质式局域网与交换式局域网两类。,城域网,城域网是介于广域网与局域网之间的一种高速网络；城域网设计的目标是要满足几十公里范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求；实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能；（1）地理覆盖范围可达100km。（2）数据传输率在50Mbps左右。（3）传送距离可达10km。（4）传送误码率小于10-9。（5）既可用作专用网，又可用作公用网。,广域网,广域网也称为远程网；覆盖的地理范围从几十公里到几千公里；覆盖一个国家、地区，或横跨几个洲，形成国际性的远程网络；通信子网主要使用分组交换技术；（1）传送距离长：几十千米到几千千米。（2）传送速率低：一般在100Kbps左右。（3）网络结构不规范：可以根据用户需要随意组网。（4）传送误码率比较高：一般在10-310-5。,2.通信信道的类型有两类：广播通信信道点-点通信信道相应的计算机网络也可以分为两类：广播式网络（BroadcastNetworks）点-点式网络（Point-to-PointNetworks）,物理介质分类,1.6有线传输与无线传输,传输媒体的选择取决于以下诸因素：网络拓扑的结构、实际需要的通信容量、可靠性要求、能承受的价格范围。,1.6.1双绞线(TwistedPair)非屏蔽双绞线(UTP)内无金属膜，对电磁干扰的敏感性较大，电气特性较差，常用于10BaseT星型网络中，由集线器(Hub)到工作站的最大连接距离为100米，传输速率为10100Mbps。UTP的接头是RJ45接头。UTP按用途不同分为五类。不同类别的UTP都能传送话音信号，所不同的是它们的数据传送速率不同。屏蔽双绞线(STP)内有一层金属膜作为保护层，可以减少信号传送时所产生的电磁干扰，价格相对比UTP贵。STP适用于令牌环网络中。,1.6.2同轴电缆(Coaxialcable)同轴缆由四层介质组成。最内层的中心导体层是铜，导体层的外层是绝缘层，再向外一层是起屏蔽作用的112导体网，最外一层是表面的保护皮。同轴缆所受的干扰较小，传输的速率较快(可达到10Mbps)，但布线要求技术较高，成本较贵。目前，网络连接中最常用的同轴缆有细同轴缆和粗同轴缆两种。细同轴缆主要用于10Base2网络中，阻抗为50欧，直径为0.18英寸，速率为Mbps，使用BNC接头，最大传输距离为200米。粗同轴缆主要用于10Base5网络中，阻抗为50欧，直径为0.4英寸，速率为10Mbps，使用AUI接头，最大传输距离为500米。,1.6.3光纤(OpticalFiber)光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。在数据的发送端，采用发光二极管或半导体激光器作为发光元件，它们在数字数据的控制下产生光脉冲信号；在接收端利用光敏二极管做成光检测器，还