第5章+计算机网络基础.ppt

第5章计算机网络基础,本章主要介绍计算机网络方面的一些基本常识、概念和名词术语，网络的组成，结构，协议，类型以及常用的网络设备。,本章概要,5.1网络的组成5.2计算机网络的发展5.3Internet在我国的发展过程5.4常见的网络拓扑结构5.5网络的类型5.6网络硬件5.7网络软件5.8网络结构模式5.9局域网,5.1网络的组成,网络的基本概念利用通信设备和通信线路将地理位置分散的、功能独立的自主计算机系统或由计算机控制的外部设备连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息交换，实现资源共享的系统。网络的组成通信子网包括网络通信线路和通信设备（如集线器、路由器，也可能是网桥、网关等）资源子网通信子网连接所连接的全部主机，各主机中的信息可以共享,网络示意图，图中的黑点代表各种通信设备，由它和通信线路构成了传递数据的网络，称为通信子网。网中的计算机构成的网络称为资源子网,5.2计算机网络的发展,计算机-终端联机网网络以一台计算机为中心（称为主机）用通信线路将许多分散在不同地理位置的“终端”连接到该主机终端仅是计算机的外部设备，只包括显示器和键盘，没有CPU，也没有内存所有终端用户的事务在主机中进行处理,5.2计算机网络的发展,计算机-计算机互联网络网络中有许多分散在不同地理位置的主机，每台主机都能联接许多终端各主机与IMP（接口信息处理机）相连各IMP实现路由及信息的存储与转发。IMP通过通信线路相连，形成通信子网,因特网ARPAnet网络的发展。NSFNET网络的发展Internet的形成与发展,5.2计算机网络的发展,5.3Internet在中国的发展,80年代初的局域网80年代中期，中科院研究所与欧洲Internet的长途拨号接入1989年第1个公用分组交换网CNPAC的建立1993年3月，中科院与斯坦福大学的网络连接1993年4月，中科院与美国的Internet连接，并开通路由器（我国加入Internet的标志）1993年，“三金”工程启动我国两个重要的网络CHINANETCRENET,5.4常见的网络拓朴结构,总线形网络用一条称为总线的中央主电缆作为公共传输线路，每个工作站节点通过一根支线连接到总线上。数据传送方式与冲突处理,星形网络它由一个中心节点和一些外围节点构成，中心节点和外围结点之间采用一条单独的通信电缆相连接，外围结点之间没有连接电缆中心结点的安全性中心结点常用集线器（Hub）以太网,5.4常见的网络拓朴结构,5.4常见的网络拓朴结构,环状网通信电缆从一个结点（即图中的工作站）连接到另一个终端用户，所有的终端用户连成环形数据传送的方式特点IBM令牌环,5.4常见的网络拓朴结构,总线/星形网络用一条或多条总线把多个星形网络连接起来，就构成了总线形和星形网的混和结构,5.4常见的网络拓朴结构,树状网络结构总线形结构的扩展，如果总线形网络通过多层集线器连接到主机，主机按级分层连接，使整个网络看上去就像一棵倒立的树。,5.5网络的类型,按网络的用户进行分类公用网专用网按网络的覆盖范围进行分类局域网（LAN:LocalAreaNetWork）城域网（MAN:MetropolitanAreaNetWork）广域网（WAN:WideAreaNetWork）,5.5网络的类型,接入网从组成结构上可将通信网划分为核心网（骨干网）和接入网两部分。骨干网负责数据交换及远距离传输，接入网则负责将用户加入到网络中。,局域网,接入网,上行,下行,5.5网络的类型,局域网、城域网和广域网,5.6网络协议,OSI七层模型物理层主要是对通信网物理设备的特性进行定义，使之能够传输二进制的数据流数据链路层定义数据帧的格式，并对数据帧的传送速度（即流量），帧在传递过程中出错或丢失时的处理方法等进行规定网络层为数据传输选择路由和中继；激活、终止网络连接；差错检测与恢复；网络流量控制；网络管理等,5.6网络协议,传输层主要功能是建立端到端的通信，即建立起从发信方到收信方的网络传输通路。会话层允许通信双方建立和维持会话关系，并使双方会话获得同步。表示层为异种计算机之间的通信制订了一些数据编码规则，为通信双方提供一种公共语言，以便对数据进行格式转换，以使双方有一致的数据形式，以便能进行互操作。应用层应用层包含大量的应用协议，向应用程序提供服务。如传输文件，收发电子邮件，远程提交作业，网络查询，网络会议等,OSI七层协议在通信中的转换过程,TCP/IP协议TCP/IP采用分层体系结构，只有4个协议层，分别是：应用层、传输层、网络层、网络接口层。网络接口层处理与通信线路的物理接口细节及数据传输问题，负责将数据帧发往通信线路，或从通信线路上接收数据帧，相当于OSI模型的物理层和数据链路层的综合。网络层也称为互连网层，处理分组在网络中的活动。具有网络寻址和路由选择的功能,5.6网络协议,5.6网络协议,传输层传输层主要为通信双方提供端到端的通信（1）TCP（TransportControlProtocol，传输控制协议）：面向连接的可靠传输协议，用于传输大量数据。（2）UDP（UserDatagramProtocol，用户数据报协议）：不可靠的无连接的传输协议，用于即时传输少量数据应用层应用层定义了许多网络应用方面的协议，提供了许多TCP/IP工具和服务文件传输（FTP）、虚拟终端（Telnet）电子邮件传输（SNMP）、域名系统（DNS）,5.7网络硬件,传输介质双绞线，TP（TwistedPair）它由两根具有绝缘保护层的铜导线互相绞在一起，使每一根导线在传输中辐射的电波被另一根线上发出的电波抵消，以此减少信号在传输过程中的相互干扰，双绞线也由此而得名。无屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STP,双绞线技术和标准都很成熟，价格低廉，安装容易。但传输率较低，抗电磁干扰能力较弱,5.7网络硬件,同轴电缆同轴电缆以单根铜导线为内芯，外裹一层绝缘材料，在绝缘材料之外包着金属屏蔽层导体，最外面再包一层保护性塑料。,同轴电缆数据传输率较高，频带宽，传输质量稳定抗干扰能力较强，可靠性高，成本介于双绞线与光纤之间。,5.7网络硬件,光纤光纤就是光导纤维，由直径大约为0.1mm的细玻璃丝（多用石英玻璃）构成。光波能够在光纤中传播,光纤数据传输率高，传输容量大，重量轻，不受电磁和静电干扰，保密性强。,5.7网络硬件,无线传输介质采用无线介质连接的网络称为无线网络。无线局域网可以在普通局域网基础上通过无线Hub、无线接入点AP（AccessPoint，亦译作网络桥通器）、无线网桥、无线Modem及无线网卡等实现无线网采用的传输媒体主要是无线电波与红外线，它们都以空气为传输介质无线网络组网灵活，容易安装，节点加入或退出方便，可移动上网。,5.7网络硬件,网卡网络接口卡NIC（NetworkInterfaceCard）简称网卡，也叫网络适配器，是插在个人计算机或服务器扩展槽内的扩展卡，与网络操作系统配合工作，控制网络上的信息流。,5.7网络硬件,网卡网卡的物理地址每块网卡都有全球唯一的编号，称为网卡的硬件地址或物理地址，它由网卡生产厂家写入网卡的EPROM中。网卡的网络协议网卡主要涉及到网络协议的物理层和数据链路层。一般具有数据转换、数据包的装配和拆卸、网络存取控制、数据缓存和网络信号等功能。网卡支持的总线类型ISA、VESA、EISA、PCI等总线接口的网卡,5.7网络硬件,中继器中继器RP（Repeater）是连接网络线路的一种设备，它可以将由于衰减而变得不完整的信号进行放大，使信号与原数据相同再继续传送，以此延长传输距离。,中继器工作在OSI模型的物理层。它只是一个信号放大和中转的设备，不具备交换功能只能连接具有相同物理层协议的网络,5.7网络硬件,集线器（HUB）集线器位于网络的中心，一般有4、8、16、24、32等数量的RJ45接口，每个接口可以通过双绞线连接一台计算机。这样，通过集线器将可以将多台计算机连接而成一个星型网络。,集线器实质上也是一个中继器，它工作在OSI模型的物理层。,5.7网络硬件,网桥（Bridge）网桥也称桥接器，是把两个局域网连接起来的桥梁网桥能将信号从一个网络传到另一个网络。具有数据帧的转发和过滤、协议转换及简单的路径选择功能。,网桥工作于OSI模型的数据链路层，可以将相同或相似体系结构的网络系统连接在一起。,5.7网络硬件,交换机交换机相当于一种多端口的网桥，通常具有16个以上的连接端口，能够把不同的网络连接在一起。,交接机工作在OSI模型的数据链路层，能够对信息进行重新生成，并经过内部处理后转发至指定端口，具备自动寻址能力和交换作用。,5.7网络硬件,路由器路由器是一种网络连接设备，用于将多个不同的网络连接在一起，使各个网络可以通过路由器转发、传递数据。,路由器处于OSI模型的网络层，主要完成网络层协议的功能，具有数据的存储转发和路由选择功能。路由器不但能连接同类网络，还能连接异类网络（即采用不同的物理结构的网络，如DDN、FDDI、以太网等）。,5.7网络硬件,网关又叫协议转换器，是一种复杂的网络连接设备，用于连接不同类型而协议差别又较大的网络（异构网）。,IP电话网关示意图,网关支持OSI模型的第四到第七层网络协议，能够进行协议转换，数据重新分组，以便在两个不同类型的网络系统之间进行通信。,5.8网络软件,概念网络软件就是在网络环境下运行的计算机程序，其功能是管理网络中的所有计算机和网络设备，使它们能够协同工作，进行数据的传递和资源共享。网络软件的类型网络操作系统网络协议软件网络通信软件,5.9网络结构模式,文件服务器模式系统主要由服务器和工作站组成，服务器一般由功能强大的专用计算机担当，它承担较重的任务。管理整个系统的所有资源，存放整个系统的数据、应用程序和文件，管理网络中的用户，为用户提供合法的访问，处理各个工作站提交的任务。,5.9网络结构模式,客户机/服务器模式（C/S）客户机/服务器系统是对文件服务器系统的改进，将服务器的部分功能移到了客户机完成。在C/S结构中，服务器是整个应用系统资源的存储与管理中心，为客户机提供网络资源，处理客户机提出的事务请求，然后将处理的结果返回客户机。,5.9网络结构模式,浏览器/服务器模式（B/S）B/S在服务器上运行WEB服务程序，而在用户工作站计算机上运行浏览器程序。用户通过浏览器获取服务器提供的服务。B/S是利用Internet技术对C/S改进之后的一种基于Internet的网络结构。将系统升级与维护成本降到了最低限度，因为整个系统的功能几乎都是在服务器端完成。,5.9网络结构模式,对等网网络中的所有计算机处于平等的地位，同前面几种网络结构相比较，对等网没有服务器，不需要专门的网络操作系统。,5.10局域网,概念局域网是相对较小的网络，它可能是一个实验室、一个企事业单位的网络，覆盖地域较小，网络中的计算机较少，最少的可能只有几台计算机。拓扑结构主要有星形环形总线形体系结构常见的局域网体系结构主要有文件服务器（F/S）结构，客户机/服务器（C/S）结构和对等网结构。操作系统WindowsSever、Unix、NetWare等,5.10局域网,IEEE802局域网标准其中几个主要局域网标准是：802.3CSMA/CD，定义CSMA/CD总线网的介质访问控制和物理层规范；802.4令牌总线网，定义令牌总线网的介质访问控制和物理层规范；802.5令牌环形网，定义令牌环形网的介质访问控制和物理层规范；802.6城域网，定义城域网的介质访问控制和物理层规范；802.11无线局域网标准；802.12快速以太网标准；,5.10局域网,以太网传统以太网最初的以太网采用总线形或星形网络拓扑结构，用同轴电缆或双绞线传媒介质，传输速率为10Mbps，媒体的访问控制方法为CSMA/CD。人们把这种以太网称为传统以太网。快速以太网1995年802委员会对802.3标准进行了扩展，形成了802.3u标准。该标准保持了原802.3标准的协议规程（CSMA/CD），数据分组格式，接口标准等方面内容。在802.3u中，网络均采用以集线器连接的星形结构，不再支持以同轴电缆为传输介质的总线形结构，数据的传输率为100Mbps。人们把这种网络称为快速以太网，今天的局域网多为这种类型。,5.10局域网,1、假设E要向C传送数据，当E发现总线空闲时，它将通过网卡将数据送到通信电缆上,2、E放到总线上的数据将同时向左、右两个方向传递，并到达网络中的各个主机,3、数据包中有接收数据的主机地址，每台主机都要查看该地址，如果与自已的地址符，则接收数据，否则就丢掉数据。A、B、D、F都将丢掉数据，因为数据包中的主机地址是C的地址。,C接收数据,总线结构的传统以太网总线形以太网采用同轴电缆（10Base5或10Base2）为传输介质，遵守CSMA/CD协议，传输速率为10Mbps。,5.10局域网,星形以太网用双绞线将装有以太网卡的计算机连接到集线器上，集线器提供多个RJ45接口，可连接多台计算机。这种网络结构仍属共享介质型网络，遵守CSMA/CD协议，传输速率为10Mbps。,5.