计算机网络基础李志球电子教案第1章.ppt

第1章计算机网络概要、计算机网络基础、Lizq98、2、课程简要分析、课程地位(专业技术课)课程性质和后续课程以学习本课程为目的本学期课程主要讲义内容的重点章节： 2、3、4、5、9、10难点章节： 2、3、5、9 实验数和评价方法3、课程简要分析、软件开发、网络工程、操作系统、开设本课程专业、后续课程、岗位基本能力、课程定位、计算机级考试内容、4、 第1章计算机网络概要本章要点了解计算机网络的发生和发展过程了解计算机网络的分类方法掌握计算机网络的通信子网的类型和拓扑计算机网络架构、层次原理5、第1章计算机网络概述目录1.1计算机网络概述1.2计算机网络拓扑1.3网络协议和标准化组织1.4计算机网络体系结构，了解TCP/IP和IEEE802三种型号1.1计算机网络概述、计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的。 1.1.1计算机网络的定义和演进，1 .计算机网络的定义通过线路将分布在不同地理位置的计算机、终端与通信设备连接，以及功能完善的网络软件网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等，实现互通和网络资源共享的IEEE高级委员会的车削博士定义为“计算机网络是自主计算机相互连接的集合”。 人的身体内部也有网络，比如神经系统、消化系统网络。 生活中存在电话网、铁路网等多种网络。 没有严密的定义，内涵也在不断变化。 7，1.1计算机网络概述，8，1章计算机网络概述，信息化社会不能离开网络，9，1.1计算机网络概述，具有通信功能的多机系统，局域网，计算机网络面向终端的计算机网络，1.1.1计算机网络的定义和演进2 .计算机网络的演进10，1.1计算机网络概要1.1.1计算机网络的定义和演进3 .网络发展的里程碑是建立的ARPA网络80年代、1993、1993、局域网、特别是以太网(Ethernet )、CCITT确立了传送声音数据的国际标准，ISO制定了OSI/RM。 克林顿政府成立了NII、IETF IPng (IPv6 )工作组，1989年，随着网络技术的出现，互联网普及，1995年，ipng工作组完成了IPv6协议文本，11，1.1计算机网络概要，1.1.1科1993年建立了CHINAPAC。 1993年下半年开始实施“金桥”、“金卡”和“金关”三金工程的计划。 中国四大公众计算机网络(自治系统) l中国公众计算机互联网(CHINANET)l中国金桥信息网(CHINAGBN)l中国教育科研计算机网络(CERNET)l中国科技网络(CSTNET)lGLOBALNET、NCFC、UNINET 、12、1.1计算机网络概要、1.1.2计算机网络分类、结构和网络性能1 .计算机网络分类独占范围： WAN、LAN、MAN通信速度：低速网、中速网、高速网频带：基带网、 宽带网络其他分类方法：按网络协议按网络操作系统重点把握，13 1.1计算机网络概要，1.1.2计算机网络分类， 网络结构与网络性能2 .计算机网络结构通信子网通信子网提供网络通信功能，完成网络主机之间的数据传输、交换、通信控制与信号转换等通信处理，由通信控制处理机CCP、通信线路及其它通信设备组成的数据通信系统。 资源子网资源的子网由主机系统、终端控制器、要求服务的用户终端、通信子网的接口设备、共享的软件资源和数据资源(数据库和应用程序等)构成。而且，14、1.1计算机网络的概要、1.1.2计算机网络的分类、结构和网络性能3 .网络性能带宽(Bandwidth )是指网络上的数据从某个时刻的节点转发到任意节点的信息量。 可以是诸如10Mbps、100Mbps、10Mbps之类的链路在一秒内能够传输的比特数。 用于传输每个比特所花费的时间的长度，例如，可以测量为0.1s。 Delay (通常是网络“超级卡”)是将1位从网络的一端传输到另一端所需的时间。 延迟的原因之二是传输介质的传播延迟，它是传输数据单元所需的时间，与网络带宽和数据包大小密切相关。第三是网络内部延迟，因为交换机在传输数据包之前保留一段时间。 15、1.2计算机网络的拓扑，1.2.1网络拓扑的概念(重要概念)，拓扑中将实体抽象化为大小、与形状无关的点，将连接实体的线路抽象化为线，进而研究点、线间特性的橡胶泥技术。 计算机网络的拓扑是研究网络上的各节点之间连接(链路)的物理布局(只考虑节点的位置关系，不考虑节点之间的距离和大小)。 网络拓扑将网络内的具体设备(计算机、交换机等网络单元)抽象化为节点，将网络内的传输介质在线抽象化。 这样，从拓扑的观点出发，计算机网络是由点和线构成的几何图形，即通信链路和节点的几何排列和物理图形的布局。 16，1.2计算机网络拓扑，点对点网络(Point-to-PointNetworks )每条物理线路只连接一对设备(计算机或节点交换机)，发送的数据在信道的另一端只接收唯一的设备没有信道冲突，接入控制几乎没有问题，但是点对点信道浪费了一些带宽。 广播网络(BroadNetworks也称为多点共享)，在任意节点发送消息时，所有其他节点都接收该消息。 存在通道冲突导致媒体访问冲突的问题。 1.2.2通信子网的信道类型，打电话时是一对一的，别人听不见，上课时老师讲话时大家都听见，17，1.2计算机网络拓扑，1.2.3计算机网络拓扑总线型结构(广播) 缺点：故障诊断和隔离困难。18、1.2计算机网络的拓扑、1.2.3计算机网络的拓扑环型结构(广播型)、优点：简化了路径选择控制，传输延迟固定。 实时性强，可靠性高。 缺点：节点过多会影响传输效率。 在环的某个位置断开连接会导致系统故障，节点的追加删除过程变得复杂。 总线型结构顺利连接，19、1.2计算机网络拓扑，1.2.3计算机网络拓扑，星型结构(点对点)，优点：单点故障不影响所有网络，结构简单。 节点的追加和维护管理容易区分和检测故障，延迟时间短。 缺点：线路增长成本高、线路利用率低的网络性能过于依赖中心节点。 20，1.2计算机网络拓扑，1.2.3计算机网络拓扑树结构(点对点)，优点：结构比较简单，成本低。 扩展节点具有很强的灵活性。 缺点：对根的依赖性很大。 21，1.2计算机网络拓扑，1.2.3计算机网络拓扑网状结构(点对点)，优点：可靠性高。 如果某个线路或节点发生故障，则不会影响网络整体的工作。 缺点：结构复杂，需要路由和流量控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本高，难以管理和维护。22、1.2计算机网络拓扑、1.2.3计算机网络拓扑、实际构建网络时，网络拓扑通常是几个拓扑的组合。 选择网络拓扑时，必须考虑可靠性、成本、灵活性、响应时间和吞吐量等因素。无线拓扑以空气为介质传送数据，主要具有微波红外线、卫星通信等形式。 无线拓扑、混合拓扑、23、1.3网络协议标准化的组织、网络协议是为了在网络上的计算机、设备之间进行通信、数据处理和数据交换而建立的规则(标准或约束)。 语法：怎样说话意义：说什么时间序列：说话顺序，1.3.1网络协议，OSI/RM，TCP/IP，IEEE802是协议，本课程以这些为中心介绍计算机网络的知识。24，1.3网络协议和标准化组织、国际标准化组织(ISO)国际电信联盟-电信标准化部(ITU-T) CCITT美国国家标准化协会(ANSI)电气和电子工程师协会(IEEE)电子工业协会(EIA/TIA)贝尔(Bell )中心国际电子技术委员会(IEC ) 国家标准和技术协会(nist)注明互联网标准化组织(IETF )、1.3.1标准化组织、红色标记的重点，后常用。 国际电报电话咨询委员会、互联网工程特别任务组、在网络发展中发挥重要作用的组织和机构、25、1.4计算机网络架构、1.4.1网络架构计算机网络系统的设计采用结构化方法，进行复杂系统层次及其协议的集合被称为计算机网络架构CNA，关于计算机网络系统应该设置的层次、各层次提供的功能的正确定义以及与层次间的关系如何相关联。 26，1.4计算机网络架构，1.4.1网络架构1 .分层结构优势(1)分解为相对简单的一些层便于实现和维护。 (2)各层功能明确，相对独立，下层为上层服务，上层通过接口调用下层功能。 不顾下层具体实现细节，各层选择最佳实现技术。 (3)需要更新或替代某一层的功能时，只要该层与上下层的接口服务关系不变化，相邻层就不受影响。 (4)分层结构易于沟通、理解和标准化。 27，1.4计算机网络体系结构，1.4.1网络体系结构2 .层次原则，网络体系结构层次原则：层数适中，过多则结构复杂，各层组装困难，过少则层间功能区分不明确，多个功能位于同一层， 每层协议复杂的层间接口必须清晰，越过接口的信息量尽可能少。 计算机系统分为硬件系统和软件系统。 计算机网络系统由通信子网和资源子网构成，仅仅通过分为这两个部分，功能区分还不清楚。 28、1.4计算机网络体系结构，1.4.1网络体系结构3 .常见网络体系结构1.OSI/RM国际标准，参考模型2.TCP/IP实际工业标准3.IEEEE802LAN标准，29，1.4计算机网络1.4.2OSI层参考模型1.OSI层参考模型、高阶3层资源子网、低阶3层通信子网30、1.4计算机网络架构、1.4.2OSI层参考模型2.OSI/RM各层的功能概述物理层(PH)数据链路层(DL ) 网络层(NetworkLayer，NL)传输层(TransportLayer TL)会话层(SessionLayer，SL)演示层(PresentationLayer，PL)应用层(application ) 1.4计算机网络体系结构，1.4.2OSI层参考模型3.OSI/RM各层数据封装，OSI/RM通信过程flash动画演示，无法呈现的链路路径，或flashplayer，32，应用程序会话层、传输层、网络层、数据链路层、Physical、应用层、呈现层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层、物理层、OSI/RMTCP/IP，1.4计算机数据传输过程，33 1.4计算机网络架构，1.TCP/IP概述，1.4.3TCP/IP参考模型，TCP/IP主要考虑异构网络互连问题，是网络史上最成功的通信协议。 TCP/IP是由一组通信协议组成的协议群集，TCP和IP是这两种主要协议。1980年，ARPAnet的所有设备都使用TCP/IP协议建立了互联网。 为了推进TCP/IP协议，ARPA以低价销售TCP/IP的使用权，并支持若干机构开发应用于UNIX操作系统的TCP/IP协议。 TCP/IP广泛应用于广域网和各种网络，如局域网、内部网和外部网。 TCP/IP协议已成为实际的国际标准和工业标准。 34、1.4计算机网络架构、2.TCP/IP架构网络接口层(各种网络实际上TCP/IP没有定义它们)以太网、ATM、FDDI、X.25、PPP、Token-Ring RARP、ICMP、IGMP传输层TCP、UDP应用层HTTP、FTP、TFTP、SMTP、SNMP、Telnet、RPC、DNS、Ping、1.4.3TCP/IP参考模型、TCP/IP实际上是因特网另外，35、1.4计算机网络架构、TCP/IP协议也采用对等层通信的模式，封装和封装解除也在各层进行。 1.4.3TCP/IP参考模型3.TCP/IP数据封装，36，1.4计算机网络架构，4.TCP/IP与OSI/RM的比较，1.4.3TCP/IP参考模型，OSI/RM的理论性强，学术价值高，各层缺点是阶层太多，会话层和表达层的区别没什么意义，反而增加了复杂性。 TCP/IP已成为事实上的工业标准。 这是有了实际的网络后总结的参考模型，核心协议IP和TCP被精心设计。 37，1.4计算机网络架构，1.4.3TCP/IP参考模型，(1)OSI/RM结构严密，理论性强，学术价值高，可供各种网络、硬件设备和学术文献参考。 TCP/IP比较简单，实用性强。 (2)在OSI中，上层部分只能调用与其相邻的下层部分提供的服务，但TCP/IP可以跨层调用，效率很高。 (3)ISO在认识到IP协议的重要性之后，在网络层分成子层发挥像IP一样的作用。 (4)TCP/IP从一开始就重视连接服务和无连接服务，但OSI完善标准变慢了。 (5)OSI强调可靠性，各层都要检测错误并处理。 TCP/IP的可靠性由主机承担，因此效率高。 38、1.4计算机网络架构，1 .为广域网创建1.IEEE802lan标准OSI/RM和TCP/IP，为LAN创建