计算机网络概述

1、 第第1 1章章 计算机网络概述计算机网络概述 教学要求教学要求： 通过本章的学习，要求学生掌握计算机网络通过本章的学习，要求学生掌握计算机网络 的基本概念和知识。的基本概念和知识。 掌握资源子网和通信子网的概念和网络系统掌握资源子网和通信子网的概念和网络系统 的软件硬件结构及组成。的软件硬件结构及组成。 网络安全技术。 R 网络的分类网络的分类 按计算机连网的区域大小，我们可以把网络分为按计算机连网的区域大小，我们可以把网络分为 局域网（局域网（LAN，Local Area Network）和广域网）和广域网 （WAN，Wide Area Network）。）。 局域网（局域网（LAN）是指

2、在一个较小地理范围内的各是指在一个较小地理范围内的各 种计算机网络设备互联在一起的通信网络，可以包含种计算机网络设备互联在一起的通信网络，可以包含 一个或多个子网，通常局限在几千米的范围之内。一个或多个子网，通常局限在几千米的范围之内。 广域网（广域网（WAN）连接地理范围较大，常常是一个连接地理范围较大，常常是一个 省市地区或是一个国家。其目的是为了让分布较远省市地区或是一个国家。其目的是为了让分布较远 的各局域网互联。我们平常讲的的各局域网互联。我们平常讲的Internet就是最大最就是最大最 典型的广域网。典型的广域网。 计算机网络由一台主机计算机网络由一台主机HOSTHOST（又称为网

3、络服务器）（又称为网络服务器） 和若干台终端计算机（又称为工作站）组成。和若干台终端计算机（又称为工作站）组成。 在每一台计算机中都需插入一块在每一台计算机中都需插入一块“网卡网卡”，并用，并用 网络通信线缆连接到每一台计算机的网卡上，这样，网络通信线缆连接到每一台计算机的网卡上，这样， 在物理上就已将这些计算机连接在一起。在物理上就已将这些计算机连接在一起。 1.1.2 1.1.2 计算机网络的基本模型计算机网络的基本模型 1. 1. 网卡网卡 网卡是网络接口卡网卡是网络接口卡NICNIC（Network Interface CardNetwork Interface Card） 的简称，又

4、称网络适配器。的简称，又称网络适配器。 在局域网中用于将用户计算机与网络相连的接口在局域网中用于将用户计算机与网络相连的接口 设备。设备。 图1-3 网络适配器NIC 将计算机物理上连接在一起后，网络还不能工将计算机物理上连接在一起后，网络还不能工 作。作。 要想网络能正常运行，还必须在每台连网的计要想网络能正常运行，还必须在每台连网的计 算机上运行相应的网卡驱动程序，并在服务器上安算机上运行相应的网卡驱动程序，并在服务器上安 装和运行网络操作系统，在终端计算机上运行工作装和运行网络操作系统，在终端计算机上运行工作 站驱动程序。站驱动程序。 终结器 网络操作系统 工作站驱动程 序 网卡驱动程序

5、 主机终端终端 网卡 终结器 图图1-2 1-2 计算机网络的基本结构模型计算机网络的基本结构模型 硬件地址 至局域网 适配器 （网卡） 串行通信 CPU 和 存储器 生成发送的数据 处理收到的数据 把帧发送到局域网 从局域网接收帧 计算机 IP 地址 并行 通信 网卡的基本功能是：网卡的基本功能是： （1 1）读入读入由其它网络设备（路由器、交换机）传输由其它网络设备（路由器、交换机）传输 过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务过来的数据包，经过拆包，将其变成客户机或服务 器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输器可以识别的数据，通过主板上的总线将数据传输 到所需到所需PCPC设备

6、中（设备中（CPUCPU、内存或硬盘）；、内存或硬盘）； （2 2）将）将PCPC设备设备发送发送的数据，打包后输送至其它网络的数据，打包后输送至其它网络 设备中。设备中。 2. 网卡驱动程序网卡驱动程序 将网卡安装在计算机的主板上后，必须安装相将网卡安装在计算机的主板上后，必须安装相 应的网卡驱动程序，网卡才能工作。应的网卡驱动程序，网卡才能工作。 一般的即插即用网卡，将网卡插入计算机主板一般的即插即用网卡，将网卡插入计算机主板 上的扩充槽后再开机，上的扩充槽后再开机，Windows2000/XPWindows2000/XP能自动安装能自动安装 相应的网卡驱动程序。相应的网卡驱动程序。 对于

7、对于Windows2000/XPWindows2000/XP不能识别的网卡，则用网不能识别的网卡，则用网 卡供应商提供的网卡驱动程序盘进行安装。卡供应商提供的网卡驱动程序盘进行安装。 3. 3. 网络操作系统网络操作系统 网络操作系统网络操作系统NOSNOS（Netware Operation Netware Operation SystemSystem）是连接在网络上的特殊操作系统，网络操）是连接在网络上的特殊操作系统，网络操 作系统运行在服务器上。作系统运行在服务器上。 网络操作系统的基本功能如下：网络操作系统的基本功能如下： 资源共享管理；资源共享管理； 信息传输与信息交流管理；信息传输

8、与信息交流管理； 网络管理与安全管理；网络管理与安全管理； 分布式处理；分布式处理； 负载均衡。负载均衡。 4. 4. 网络操作系统决定网络的类型网络操作系统决定网络的类型 在同一种网络拓扑环境下，主机上安装不同的网在同一种网络拓扑环境下，主机上安装不同的网 络操作系统，就得到不同类型的计算机网络。络操作系统，就得到不同类型的计算机网络。 例如，若在主机上安装例如，若在主机上安装Windows NTWindows NT网络操作系统，网络操作系统， 则这一局域网络称为则这一局域网络称为NTNT网；若在主机上安装网；若在主机上安装UNIXUNIX网络网络 操作系统，则这一局域网络称为操作系统，则这

9、一局域网络称为UNIXUNIX网。网。 1.1.3 1.1.3 计算机网络的设计目标计算机网络的设计目标 (1)(1)实现资源共享和信息交流。实现资源共享和信息交流。 (2)(2)提高系统可靠性。提高系统可靠性。 (3)(3)提高工作效率。提高工作效率。 (4)(4)节省投资。节省投资。 (5)(5)数据信息集中。数据信息集中。 (6)(6)系统负载均衡与协作。系统负载均衡与协作。 （1 1）数据通信能力强。）数据通信能力强。 （2 2）连网的计算机各自相互联系又相互独立。）连网的计算机各自相互联系又相互独立。 （3 3）建网周期短、见效快。）建网周期短、见效快。 （4 4）成本低、效益高。）

10、成本低、效益高。 （5 5）对一般用户来说，需掌握的技术不高。）对一般用户来说，需掌握的技术不高。 （6 6）易于分布处理。）易于分布处理。 （7 7）系统灵活性、适应性强。）系统灵活性、适应性强。 1.1.5 1.1.5 计算机网络的特点计算机网络的特点 计算机网络的类型可从不同的角度进行划分。计算机网络的类型可从不同的角度进行划分。 1. 1. 按网络操作系统来分类按网络操作系统来分类 有有NOVELLNOVELL网、网、NTNT网、网、UNIXUNIX网以及网以及InternetInternet网等等。网等等。 2. 2. 按网络覆盖范围分类按网络覆盖范围分类 按照计算机之间的距离和网络

11、覆盖面的不同，一般分按照计算机之间的距离和网络覆盖面的不同，一般分 为局域网为局域网LANLAN、城域网、城域网MANMAN、广域网、广域网WANWAN和因特网和因特网 （InternetInternet）。）。 1.1.6 1.1.6 计算机网络的分类计算机网络的分类 3. 按计算机所处的地位不同分类按计算机所处的地位不同分类 基于服务器的网络和对等网络两类。基于服务器的网络和对等网络两类。 4. 按对数据的组织方式划分按对数据的组织方式划分 可分为分布式数据组织网络系统和集中式数据可分为分布式数据组织网络系统和集中式数据 组织网络系统。组织网络系统。 5.5.按数据交换方式划分按数据交换方

12、式划分 (1)(1)直接交换网、直接交换网、 (2) (2) 存储转发交换网、存储转发交换网、 (3) (3) 混合交换网、混合交换网、(4) (4) 高速交换网。高速交换网。 6.按通信性能划分按通信性能划分 (1)资源共享计算机网、资源共享计算机网、(2)分布式计算机网、分布式计算机网、(3) 远程通信网。远程通信网。 7.7.按使用范围划分按使用范围划分 (1)(1)公用网、公用网、 (2)(2)专用网专用网 。 8.8.按网络配置划分按网络配置划分 (1)(1)同类网同类网 、(2)(2)单服务器网单服务器网 、(3)(3)混合网混合网 。 Catalyst3548 Catalyst3

13、548 IBM5600IBM5600 ISDNPSTN Internet Cisco1720Cisco2509 IBM5100 Ethernet Cisco1720 Cisco2509 Cisco1720 Modem Cisco7910 Cisco7910 IBM X220 IBM5100 UF3100 Cisco3640 DDN 省级网络中心省级网络中心 地市网络中心地市网络中心 县网络工作站县网络工作站 当当1946年年2月月14日，世界上第一台电脑日，世界上第一台电脑ENIAC在美在美 国宾夕法尼亚大学诞生的时候，没有人想过将来会出国宾夕法尼亚大学诞生的时候，没有人想过将来会出 现计算机

14、网络，因为当时顶尖的计算机专家们已经预现计算机网络，因为当时顶尖的计算机专家们已经预 言：全世界大概只需要言：全世界大概只需要5台计算机就足够满足需求了。台计算机就足够满足需求了。 “电子数值积分和计算机（Electronic Numerical Integrator And Computer）”，简称ENIAC（埃尼阿克）。 1.2.1 1.2.1 计算机网络的发展史计算机网络的发展史 计算机网络从计算机网络从2020世纪世纪5050年代问世开始，至今已年代问世开始，至今已 经过经过5050多年的发展，其发展经历可划分为四个阶段：多年的发展，其发展经历可划分为四个阶段： （1 1）. .面向

15、终端的联机系统阶段面向终端的联机系统阶段、 （2 2）. .具有通信功能的网络阶段具有通信功能的网络阶段、 （3 3）. .具有统一网络体系结构的标准化网络阶段具有统一网络体系结构的标准化网络阶段 （4 4）. .网络互联阶段网络互联阶段。 单终端联机系统 世界上第一台电脑世界上第一台电脑ENIAC 具有通信功能的多终端系统 实例：美国的飞机订票系统SABRE-1 TS T T T T T T HOST 通信线路通信线路 T 通信处理机 主机 通信处理机 终端 终端 终端 终端 终端 终端 实例：ARPA网 当时的ARPANET只有4个节点（IMP）。这四个节点是加州大 学洛杉矶分校（UCLA

16、），斯坦福研究所(SRI)，加州大学圣芭 芭拉分校（UC Santa Barbara)，和犹他大学(University of Utah)。 它们都位于美国的中西部。 器（ROUTER）。 HOST HOSTHOST T T T T T T T T T T 通信线路 CCP CCP HOST HOST T T TT T T CCP HOST TT CCP CCP HOST HOST T T TT T T CCP HOST TT T 通信子网通信子网 C CC H H H 资源子网资源子网 通信子网通信子网 在通信子网上可有 多个资源子网，共 享通信子网的服务 H H 公用数据公用数据 通信网通

17、信网 HOST HOST T T TT T T HOST TT T T 具有统一网络体系结构具有统一网络体系结构, ,遵循遵循ISOISO国际标准国际标准 的开放式和标准化网络的开放式和标准化网络 标准化网络阶段标准化网络阶段 在这一阶段中，引进了计算机网络体系结构的在这一阶段中，引进了计算机网络体系结构的 概念。概念。 所谓的网络体系结构，指的是将网络通信系所谓的网络体系结构，指的是将网络通信系 统划分成若干层，每层采用不同的通信协议。统划分成若干层，每层采用不同的通信协议。 将复杂的网络传输问题分解成有限的几个层次来将复杂的网络传输问题分解成有限的几个层次来 实现，每个层次解决几个相对独立

18、的问题，从而使得实现，每个层次解决几个相对独立的问题，从而使得 信息的传输比较清晰、软件的设计与实现相对较为容信息的传输比较清晰、软件的设计与实现相对较为容 易。易。 开放系统互联协议开放系统互联协议，简称，简称OSI/RMOSI/RM，是七层结，是七层结 构的开放式互联参考模型构的开放式互联参考模型, ,（所谓开放是指系统按（所谓开放是指系统按 OSIOSI标准建立的系统，能与其他按标准建立的系统，能与其他按OSIOSI标准建立的标准建立的 系统相互联接）。系统相互联接）。 OSIOSI开放系统模型把计算机网络通信分成七开放系统模型把计算机网络通信分成七 层，即物理层、数据链路层、网络层、传

19、输层、层，即物理层、数据链路层、网络层、传输层、 会话层、表示层、应用层。会话层、表示层、应用层。 到到2020世纪世纪9090年代，计算机网络的发展进入了第年代，计算机网络的发展进入了第 四阶段，即网络互联阶段。四阶段，即网络互联阶段。 第四阶段的主要特点是将许多同类型或不同类型第四阶段的主要特点是将许多同类型或不同类型 的网络进行互联，形成大规模的互联网络。的网络进行互联，形成大规模的互联网络。 典型的例子是以美国为核心的高速计算机互联典型的例子是以美国为核心的高速计算机互联 网络网络InternetInternet（因特网）。（因特网）。 第四代第四代. .网络互联阶段网络互联阶段 (a

20、)(b) 网络互联网（网络的网络） 结点 链路 网络把许多计算机连接在一起。网络把许多计算机连接在一起。 互联网则把许多网络连接在一起。互联网则把许多网络连接在一起。 用户 互联网 ISP1 ISP2 互联网 服务提供者 根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的根据提供服务的覆盖面积大小以及所拥有的 IP地址数目的不同，地址数目的不同，ISP也分成为不同的层次。也分成为不同的层次。 一级 ISP 一级 ISP 第一层 ISP 大公司 本地 ISP 大公司 大公司 公司 本地 ISP 本地 ISP 校园网 校园网校园网 校园网 第二层 ISP 第二层 ISP NAPNAP A B 主机A 本地 I

21、SP 第二层 ISP NAP 第一层 ISP NAP 第二层 ISP 本地 ISP 主机B 第一层 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 第一层 ISP 第一层 第二层 第三层 本地 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层 ISP 本地 ISP 本地 ISP 第二层 ISP 音译。 公司。 美国主干网 欧洲主干网 地区网 高速路由器 至亚洲主干网 跨洋高速 电缆 国家 网 某大学令牌环网某机构FDDI网 某公司快速以太网 高速电缆 IBM 大型 主机 GigaPOP Vancouver Calgary R

22、egina Winnipeg Ottawa Montreal Toronto Halifax St. Johns Fredericton Charlottetown RAN BCnet WURCnet SRnet MRnet ONet RISQ ACORN OC3 OC3 DS3OC12 OC48 Chicago STAR TAP CA*net 3 OC12 Teleglobe 星型连接 NGI, Internet2, 国际高性能网络 综合开放的网络架构。 1. . 网络发展的方向网络发展的方向 现代网络发展的是开放、集成、高性能和智能化。现代网络发展的是开放、集成、高性能和智能化。 2. 协

23、议体系结构协议体系结构 网络研究推动应用发展，新的应用需求又驱动新的网络研究推动应用发展，新的应用需求又驱动新的 网络研究。网络研究。 一方面，数据通信速率和质量的迅速提高，网络的一方面，数据通信速率和质量的迅速提高，网络的 瓶颈从瓶颈从“低速传输低速传输”转移到了转移到了“高速传输高速传输”。 1.2.6 1.2.6 计算机网络的发展趋势计算机网络的发展趋势 另一方面，基于网络新的分布式应用，如计算机视另一方面，基于网络新的分布式应用，如计算机视 频会议、多媒体数据库查询和再现、共享式编辑和多频会议、多媒体数据库查询和再现、共享式编辑和多 用户游戏等，相对于传统的文件传输式服务，要求网用户游

24、戏等，相对于传统的文件传输式服务，要求网 络提供更高的服务质量。络提供更高的服务质量。 因此，高性能协议体系结构在应用层框架和集因此，高性能协议体系结构在应用层框架和集 成化层间处理方面开展了大量研究。成化层间处理方面开展了大量研究。 因特网草案 建议标准 草案标准 因特网标准 历史的 RFC 实验的 RFC提供信息的 RFC 6 种 RFC 3. 3. 路由技术和交换技术共存路由技术和交换技术共存 Internet Internet的迅速增长，促使了更多路由算法的发的迅速增长，促使了更多路由算法的发 展，路由器也越来越快和越来越复杂，带来的问题是展，路由器也越来越快和越来越复杂，带来的问题是

25、 越来越难以管理，这种趋势还在继续。越来越难以管理，这种趋势还在继续。 今天强调的是将路由器和交换机融为一体，目前今天强调的是将路由器和交换机融为一体，目前 有三种可能解决方案：有三种可能解决方案： IP IP交换、交换、TAGTAG交换和交换和MPLSMPLS多协议标记交换多协议标记交换。 4. 4. 中间件技术中间件技术 所谓中间件就是位于平台所谓中间件就是位于平台( (包括硬件和操作系统包括硬件和操作系统) ) 与应用系统之间，具有标准协议与接口的通用软件。与应用系统之间，具有标准协议与接口的通用软件。 开发人员无须针对不同的设备和系统平台设计开发人员无须针对不同的设备和系统平台设计 不

26、同的管理软件，只需要采用标准化的中间件基础不同的管理软件，只需要采用标准化的中间件基础 结构，就可以使开发的应用系统具有良好的可扩展结构，就可以使开发的应用系统具有良好的可扩展 性、易管理性、高可用性和可移植性。性、易管理性、高可用性和可移植性。 5. 5. 网络安全技术网络安全技术 InternetInternet的安全问题集中在以下四个方面：的安全问题集中在以下四个方面： 端对端的安全问题端对端的安全问题，指用户之间的加密、鉴别和，指用户之间的加密、鉴别和 数据完整性的维护；数据完整性的维护； 端系统的安全问题端系统的安全问题，主要涉及防火墙技术；，主要涉及防火墙技术； 安全服务质量问题安

27、全服务质量问题，指如何保证合法用户的带宽，指如何保证合法用户的带宽， 防止用户非法占用带宽以及恶意占用带宽；防止用户非法占用带宽以及恶意占用带宽； 安全的网络基础设施安全的网络基础设施，涉及路由器、域名服务器，涉及路由器、域名服务器， 以及网络控制信息和管理信息的安全问题。以及网络控制信息和管理信息的安全问题。 6 6 IPV6IPV6技术技术 IP协议开发者当时认为协议开发者当时认为ARPANET的网络个数的网络个数 不会超过数十个。不会超过数十个。 传统的传统的IP，即，即IPv4(IP version 4)定义定义IP地址的长地址的长 度为度为32位，位，Internet上每个主机都分配

28、了一个或多个上每个主机都分配了一个或多个 32位的位的IP地址。地址。 在在IPv4面临的一系列问题中，面临的一系列问题中，IP地址即将耗尽地址即将耗尽 无疑是最为严重的，有预测表明，以目前无疑是最为严重的，有预测表明，以目前Internet发发 展速度计算，所有展速度计算，所有IPv4地址将在地址将在20052010年间分年间分 配完毕。配完毕。 为了彻底解决为了彻底解决IPv4IPv4存在的问题，从存在的问题，从19951995年开始，年开始， 互联网工程特别小组互联网工程特别小组(IETF)(IETF)就开始着手研究开发下就开始着手研究开发下 一代一代IPIP协议，即协议，即IPv6(I

29、P version 6)IPv6(IP version 6)。 IPv6具有长达具有长达128位的地址空间，可以彻底解决位的地址空间，可以彻底解决 IPv4地址不足的问题。地址不足的问题。 1.3.1 1.3.1 多用户系统多用户系统 传统的联机多用户系统是由一台中央处理机（主传统的联机多用户系统是由一台中央处理机（主 机）和多个智能终端组成，这里的终端可以是智能终机）和多个智能终端组成，这里的终端可以是智能终 端，也可以是非智能终端。智能终端本身就是一台独端，也可以是非智能终端。智能终端本身就是一台独 立的计算机系统。立的计算机系统。 在多用户系统中，所有终端计算机上的资源是不在多用户系统中

30、，所有终端计算机上的资源是不 能提供给网上共享的，只有主机上的资源才能被网络能提供给网上共享的，只有主机上的资源才能被网络 系统共享。系统共享。 1.3.2 1.3.2 计算机网络系统计算机网络系统 网络系统是将本地或远程的多台计算机系统通过网络系统是将本地或远程的多台计算机系统通过 通信手段将其连接在一起，其中至少有一台是主机通信手段将其连接在一起，其中至少有一台是主机 （服务器）。（服务器）。 网络系统的特点是，主机与终端计算机以及终端网络系统的特点是，主机与终端计算机以及终端 与终端计算机之间都可以实现资源共享（包含硬件资与终端计算机之间都可以实现资源共享（包含硬件资 源、软件资源以及数

31、据资源）。源、软件资源以及数据资源）。 1.3.3 1.3.3 分布式计算机系统分布式计算机系统 分布式计算机系统是在分布式计算机操作系统下分布式计算机系统是在分布式计算机操作系统下 进行分布式数据库的处理，网上的各计算机之间是并进行分布式数据库的处理，网上的各计算机之间是并 行工作的，一个大型计算项目可以分布在多台网上的行工作的，一个大型计算项目可以分布在多台网上的 计算机上并行运算。计算机上并行运算。 分布式计算机系统与网络系统的区别分布式计算机系统与网络系统的区别 计算机网络系统系统中的各终端计算机通常是独计算机网络系统系统中的各终端计算机通常是独 立进行工作的，而分布式计算机系统的显著

32、特点是网立进行工作的，而分布式计算机系统的显著特点是网 上的计算机能够相互协同工作。上的计算机能够相互协同工作。 1.3.4 1.3.4 分布式数据存储模式分布式数据存储模式 早期的计算机网络系统的数据管理方式是采用早期的计算机网络系统的数据管理方式是采用 集中管理方式，即所有用户数据以及程序都集中存集中管理方式，即所有用户数据以及程序都集中存 放在主计算机上。放在主计算机上。 这种管理方式最大优点是数据便于管理、维护这种管理方式最大优点是数据便于管理、维护 和共享，数据的一致性得到有效的保证。和共享，数据的一致性得到有效的保证。 弊端有下述四个方面：弊端有下述四个方面： 一、随着用户终端数量

33、的增加，主机负担越来一、随着用户终端数量的增加，主机负担越来 越重，整个系统效率越来越低；越重，整个系统效率越来越低； 二、一旦主机故障，整个系统全面瘫痪，尤其是二、一旦主机故障，整个系统全面瘫痪，尤其是 数据，可能全部丢失；数据，可能全部丢失； 三、用户终端受制于主机，当主机不开，或者通三、用户终端受制于主机，当主机不开，或者通 信线路故障，终端用户就不能使用自己的应用软件，信线路故障，终端用户就不能使用自己的应用软件， 也看不到自己的数据；也看不到自己的数据； 四、数据的安全性得不到有效的保证，存放在主四、数据的安全性得不到有效的保证，存放在主 机上的数据是共享的公共数据，网上的计算机用户

34、都机上的数据是共享的公共数据，网上的计算机用户都 可以查看。可以查看。 为解决上述问题，引入了分布式数据存储模式。为解决上述问题，引入了分布式数据存储模式。 分布式数据存放原则为分布式数据存放原则为： 各用户终端所有的应用程序和自身的业务数据一各用户终端所有的应用程序和自身的业务数据一 律存放在各自的终端计算机上，只将共享信息存放在律存放在各自的终端计算机上，只将共享信息存放在 主机上以供他人共享。主机上以供他人共享。 例如在例如在“会计核算系统会计核算系统”中，所有的帐本数据、中，所有的帐本数据、 会计凭证数据、进销存数据、成本核算数据、会计报会计凭证数据、进销存数据、成本核算数据、会计报

35、表数据等全部存放在财务部门的计算机上，而只将会表数据等全部存放在财务部门的计算机上，而只将会 计报表数据送到主机上。计报表数据送到主机上。 即使主机故障、主机不开或通信线路故障，都不即使主机故障、主机不开或通信线路故障，都不 会影响各用户终端的运行和日常事务处理工作。会影响各用户终端的运行和日常事务处理工作。 分布式数据存储模式的主要目的是增强网络系统分布式数据存储模式的主要目的是增强网络系统 的实用性、数据的可靠性和安全性。的实用性、数据的可靠性和安全性。 分布式数据存储模式的缺点有二：其一是数据分布式数据存储模式的缺点有二：其一是数据 的管理和维护不方便，其二是数据的一致性难以得的管理和维

36、护不方便，其二是数据的一致性难以得 到保证到保证。 1.4.1 1.4.1 通信子网和资源子网通信子网和资源子网 R R R 资源子网资源子网 由计算机及其各种外由计算机及其各种外 围设备组成，主要负责围设备组成，主要负责 信息处理、信息分组及信息处理、信息分组及 共享资源管理。共享资源管理。 通信子网通信子网 主要由通信设备（如路主要由通信设备（如路 由器、交换机等）及通由器、交换机等）及通 信线路组成（如光纤、信线路组成（如光纤、 无线电波等），主要负无线电波等），主要负 责分组信息的交换。责分组信息的交换。 通信子网通信子网 通信子网 虚框外为 资源子网 CP 通信处理机通信处理机 前端

37、机，通信控制器前端机，通信控制器 Gate 网关网关 网控中心网控中心 PSE 分组交换设备分组交换设备 集中器集中器 1.4.2 1.4.2 网络结点网络结点 网络结点又称为网络单元，它是网络系统中的网络结点又称为网络单元，它是网络系统中的 各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端 设备。网络结点分为两大类，转结点和访问结点。设备。网络结点分为两大类，转结点和访问结点。 转结点转结点：是支持网络连接性能的结点。通过通是支持网络连接性能的结点。通过通 信线路来转结和传递信息。如集中器、网桥、网关、信线路来转结和传递信息。如集中器、网桥、网关、 交

38、换机、路由器、终端控制器等。交换机、路由器、终端控制器等。 访问结点访问结点：是信息交换的源结点和目标结点，是信息交换的源结点和目标结点， 起信源和信宿的作用。如主计算机、终端计算机等起信源和信宿的作用。如主计算机、终端计算机等. .。 分组交换的由来（电信交换机的理论与发展）分组交换的由来（电信交换机的理论与发展） 当电话机的数量很大时，这种连接方法需 要的电线对的数量与电话机数的平方成正 比。 交换机 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 交换机 交换机 交换机 交换机 用户线 用户线 中继线 中继线 B D C A 报文 110100011010

39、1010110101011100010011010010 假定这个报文较长 不便于传输 数 据数 据数 据 报文 首部 首部 首部 分组 1 分组 2 分组 3 请注意：现在左边是“前面” 数 据首部 分组 1 数 据首部 分组 2 数 据首部 分组 3 数 据首部 分组 1 数 据首部 分组 2 数 据首部 分组 3 收到的数据 数 据数 据数 据 数 据数 据数 据 报文 1101000110101010110101011100010011010010 H1 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 H2 向 H6 发送分组 注意分组路径的变化

40、！ 结点交换机 主机 H1 A 分组交换网 B D E C H5 H6 H4 H2 H3 H1 向 H5 发送分组 结点交换机 主机 在结点交换机 A 暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机 C 暂存 查找转发表 找到转发的端口 在结点交换机 E 暂存 查找转发表 找到转发的端口 最后到达目的主机 H5 A B C D E H1 H5 H2 H4 H3 H6 高速链路 结点 交换机 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 P1 P2 P3 P4 P1 P2 P3 P4 P3 P4 报 文 报 文 报 文 A B C D A B C DA B C

41、D 报文交换电路交换分组交换 t 连接建立 数据传送 报文 P2 P1 连接释放 1.5.1 1.5.1 计算机网络计算机网络 通信模型通信模型 网络通信模型网络通信模型 又称为点对点传输又称为点对点传输 模型。模型。 通信 控制 及交 换设 备 传 输 设 备 介 质 中 继 与 放 大 接 口 设 备 接 口 设 备 介 质 接 收 设 备 通信 控制 及交 换设 备 通信子网 1.5.2 1.5.2 计算机网络的硬件系统计算机网络的硬件系统 1 1网络服务器（主机）网络服务器（主机） 文件服务器文件服务器 设备服务器设备服务器 通信服务器通信服务器 管理服务器管理服务器 域名服务器域名服

42、务器 FTP服务器服务器 邮件服务器邮件服务器 WWW服务器服务器 2 2网络工作站网络工作站 被连接在网络上的计算机只请求服务而不为其他被连接在网络上的计算机只请求服务而不为其他 计算机提供服务，这一类的用户计算机被称为计算机提供服务，这一类的用户计算机被称为“工作工作 站站”。 3 3终端终端 用户终端是泛指在计算机网络中，除服务器以外用户终端是泛指在计算机网络中，除服务器以外 的其他一切连入计算机网络的用户计算机。的其他一切连入计算机网络的用户计算机。 4 4网络接口卡（网络接口卡（NICNIC） 网卡主要作用是为终端与网络提供数据的传输功网卡主要作用是为终端与网络提供数据的传输功 能。

43、能。 5 5 通信控制设备通信控制设备 负责建立和拆除通信线路，并负责信息的收发。负责建立和拆除通信线路，并负责信息的收发。 （1）通信控制器（）通信控制器（CC） 通信控制器装置必须具有缓冲功能。通信控制器装置必须具有缓冲功能。 （2 2）线路控制器（）线路控制器（LCLC） 是端点与通信线路上的调制解调器的接口设备，是端点与通信线路上的调制解调器的接口设备， 实际上是一块插件板。实际上是一块插件板。 （3）通信处理机（）通信处理机（LP） 通信处理机能独立完成通信处理工作，其目的是通信处理机能独立完成通信处理工作，其目的是 减轻主机的负担，使得网络能高效地运行。减轻主机的负担，使得网络能高

44、效地运行。 6 6 数据传输与交换设备数据传输与交换设备 （1 1）多路复用器和集中器）多路复用器和集中器 用于一群远程终端计算机设备，利用多路复用于一群远程终端计算机设备，利用多路复 用技术，使用一条高速线路进行信息传输。用技术，使用一条高速线路进行信息传输。 （2 2）调制解调器）调制解调器 功能就是进行数字信号与模拟信号之间的相功能就是进行数字信号与模拟信号之间的相 互转换。互转换。 （3 3）交换器）交换器 一种能够提高网络性能、促进网络管理、降一种能够提高网络性能、促进网络管理、降 低管理成本的网络基础设备。低管理成本的网络基础设备。 1.5.3 1.5.3 计算机网络的软件系统计算

45、机网络的软件系统 1. 1. 网络软件系统网络软件系统 (1)(1)协议软件协议软件 不同体系结构的网络系统都有支持自身系统的协不同体系结构的网络系统都有支持自身系统的协 议软件，议软件， 体系结构中不同层次又有不同的协议软件。体系结构中不同层次又有不同的协议软件。 典型的典型的网络协议软件有网络协议软件有: : IPX/SPX协议。协议。 TCP/IP协议。协议。 X.21与与X.25协议。协议。 IEEE 802标准。标准。 点到点协议点到点协议PPP。 串行线路串行线路Internet协议协议SLIP。 帧中继帧中继FR（Frame Relay）。）。 (2)(2)联机服务软件联机服务软

46、件 联机服务程序是为网络用户提供获取联机信息的联机服务程序是为网络用户提供获取联机信息的 软件。软件。 例如：例如： WWW (Word Wide Web) American online（美国在线）（美国在线） (3) (3)通信软件通信软件 通信软件主要负责通信子网的管理工作和通信工作。通信软件主要负责通信子网的管理工作和通信工作。 (4)(4)管理软件管理软件 网络管理软件的主要功能就是网络安全控制、病网络管理软件的主要功能就是网络安全控制、病 毒诊断与消除等。毒诊断与消除等。 (5)(5)网络操作系统网络操作系统 网络操作系统是网络软件中最主要的软件，如网络操作系统是网络软件中最主要的

47、软件，如 Windows NTWindows NT、UnixUnix等。等。 (6)(6)设备驱动程序设备驱动程序 设备驱动程序是一种控制特定设备的硬件级程设备驱动程序是一种控制特定设备的硬件级程 序序 。 (7)(7)网络应用程序网络应用程序 网络应用程序是在网络环境下，直接面向用户的网络应用程序是在网络环境下，直接面向用户的 应用程序。应用程序。 1.5.4 1.5.4 几种常用的网络操作系统几种常用的网络操作系统 1.1.网络操作系统的概念网络操作系统的概念 网络操作系统网络操作系统NOS(Network Operating System)NOS(Network Operating Sy

48、stem) 是为计算机网络环境而配置的一种操作系统，在计是为计算机网络环境而配置的一种操作系统，在计 算机操作系统上增加网络管理功能后即得到计算机算机操作系统上增加网络管理功能后即得到计算机 网络操作系统。网络操作系统。 所以我们可以认为：所以我们可以认为： 网络操作系统网络操作系统 = = 操作系统操作系统 + + 网络网络管理功能管理功能。 网络操作系统的基本原理网络操作系统的基本原理 网络系统是通过通信介质将多个独立的计算机网络系统是通过通信介质将多个独立的计算机 连接起来的系统，每个被连接起来的计算机自己拥连接起来的系统，每个被连接起来的计算机自己拥 有独立的操作系统。有独立的操作系统

49、。 网络操作系统是建立在这些独立的操作系统之网络操作系统是建立在这些独立的操作系统之 上，为网络用户提供使用网络系统资源的桥梁。上，为网络用户提供使用网络系统资源的桥梁。 在多个用户抢用系统资源时进行资源调剂管理，在多个用户抢用系统资源时进行资源调剂管理， 协调和管理网络用户进程或程序与联机操作系统实协调和管理网络用户进程或程序与联机操作系统实 行的交互作用。行的交互作用。 3.NOVELL3.NOVELL网络操作系统网络操作系统 （1 1）NetWareNetWare NetWare是美国是美国NOVELL公司推出的网络操作系公司推出的网络操作系 统。统。 在在20世纪世纪80年代和年代和9

50、0年代初，年代初，Novell占据了广泛占据了广泛 的国内外市场。的国内外市场。 （2 2）NetWareNetWare工作原理工作原理 Novell网络操作系统是一个与网络操作系统是一个与UNIX操作系统相类操作系统相类 似的多任务并发操作系统。似的多任务并发操作系统。 NOVELL网络操作系统是建立在单用户网络操作系统是建立在单用户MS -DOS 操作系统基础上的。操作系统基础上的。 4.Windows NT4.Windows NT Windows NT 是美国微软公司（是美国微软公司（Microsoft）推出）推出 的多任务操作系统。为用户保留了的多任务操作系统。为用户保留了Window

51、s 图形界图形界 面风格，还提供了强大的网络功能，支持多媒体功能面风格，还提供了强大的网络功能，支持多媒体功能 和客户和客户服务器体系结构模型。服务器体系结构模型。 由于由于Windows NT ServerWindows NT Server能够让用户在相同的操能够让用户在相同的操 作系统内使用其应用程序服务器、文件服务器和通信作系统内使用其应用程序服务器、文件服务器和通信 服务器，能提供对服务器，能提供对IntInte ernetrnet的良好支持，并内置了高的良好支持，并内置了高 性能的性能的WEBWEB服务器等原因而深受广大计算机用户的欢服务器等原因而深受广大计算机用户的欢 迎迎。 5.

52、UNIX5.UNIX网络操作系统网络操作系统 UNIXUNIX操作系统是当今最为流行的大型网络操作系操作系统是当今最为流行的大型网络操作系 统。在统。在InternetInternet网的服务器上运行的网络操作系统绝网的服务器上运行的网络操作系统绝 大多数都是大多数都是UNIXUNIX。 UNIX UNIX 操作系统主要用于超级小型机、大型机。操作系统主要用于超级小型机、大型机。 UNIXUNIX网络操作系统的核心组成部分就是网络操作系统的核心组成部分就是TCP/IPTCP/IP。 UNIX UNIX的结构的结构 UNIXUNIX由三层组成：由三层组成： 最里面一层是最里面一层是UNIXUNI

53、X的内核，即的内核，即UNIXUNIX常驻内存的部份；常驻内存的部份； 中间层是中间层是shellshell，即命令解释程序。这是用户与系，即命令解释程序。这是用户与系 统核心接口；统核心接口； 最外面一层是应用层，它包括各种的应用软件和最外面一层是应用层，它包括各种的应用软件和 实用程序。实用程序。 1.6.1 1.6.1 硬件资源共享硬件资源共享 硬件资源共享是网络用户对网络系统中的各种硬件资源共享是网络用户对网络系统中的各种 硬件资源的共享，如外存储设备、输入输出设备等。硬件资源的共享，如外存储设备、输入输出设备等。 硬件资源共享方式如图硬件资源共享方式如图1-171-17所示。所示。

54、S，DS，DS，D H1 H2 H1 S，D H2 其中：其中：H H为主计算机（为主计算机（HostHost），），S S为软件为软件 （SoftwareSoftware），），D D为数据（为数据（DataData）。）。 1.6.2 1.6.2 软件资源共享软件资源共享 软件资源共享是网络用户对网络系统中的各种软件软件资源共享是网络用户对网络系统中的各种软件 资源的共享，如主计算机中的各种应用软件、工具软件、资源的共享，如主计算机中的各种应用软件、工具软件、 系统开发用的支撑软件、语言处理程序等。系统开发用的支撑软件、语言处理程序等。 H1H1上只有数据而无软件，软件放置在上只有数据而无

55、软件，软件放置在H2H2上。系统运上。系统运 行时，行时，H1H1共享共享H2H2上的软件，即将上的软件，即将H2H2上的软件上的软件S S读入读入H1H1上上 运行。运行。 H1 H2 H1 S H2 S，D (a) (b) 图图1-18 1-18 共享方式共享方式1 1 1.6.3 1.6.3 数据资源共享数据资源共享 数据资源的共享是对网络系统中的各种数据资源数据资源的共享是对网络系统中的各种数据资源 的共享。的共享。 1.6.4 1.6.4 通信信道资源共享通信信道资源共享 通信信道广义的可以理解为电信号的传输媒体。通信信道广义的可以理解为电信号的传输媒体。 信道的共享方式包括信道的共享方式包括三种方式三种方式: : 固定分配信道共享、随机分配信道和排队分配信固定分配信道共享、随