第8章 计算机网络

1、太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部我们毕业啦其实是答辩的标题地方Taiyuan University of Technology第八章第八章 计算机网络计算机网络太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 计算机网络概述 局域网 Internet 信息的检索与发布第八章第八章 计算机网络计算机网络太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机网络的基本概念网络协议和体系结构第第1 1节节 计算机网络概述计算机网络概述太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部8.1 8.1 基本概念基本概念计算机网络从产生到发展，总体来说可以分成计算机网络从产生

2、到发展，总体来说可以分成4 4个阶段：个阶段：第第1 1阶段阶段-面向终端的网络面向终端的网络第第2 2阶段阶段-计算机计算机计算机网络计算机网络第第3 3阶段阶段-体系结构标准化的网络体系结构标准化的网络第第4 4阶段阶段-高速互联网络高速互联网络太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部第一代（1960s）：面向终端的计算机网络特征：共享主机软硬件资源特征：共享主机软硬件资源连接方式：本地或远程连接连接方式：本地或远程连接典型案例：典型案例：19631963年美国空军建立的半自动化地面防空系统（年美国空军建立的半自动化地面防空系统（SAGESAGE） Modem Modem Mo

3、dem Modem 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部第二代：计算机主机互联的网络 第二代计算机网络是以共享资源为目的的计算机通信网络。从第二代计算机网络是以共享资源为目的的计算机通信网络。从2020世纪世纪6060年代中期开始，出现了多个主机互联的系统，可以实现年代中期开始，出现了多个主机互联的系统，可以实现计算机和计算机之间的通信。计算机和计算机之间的通信。 真正意义上的计算机网络应该是计算机与计算机的互联，也称真正意义上的计算机网络应该是计算机与计算机的互联，也称之为计算机之为计算机计算机网络，即简称为计算机通信网络。计算机网络，即简称为计算机通信网络。太原理工大学.计

4、算机科学与技术学院.计算机基础教学部HOSTHOST：主机：主机 CCPCCP：通信控制处理机：通信控制处理机T T：Terminal Terminal 远程终端远程终端 TTTTTTTTCCPHOSTCCPCCPHOSTHOST 计算机计算机计算机网络结构图计算机网络结构图太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部第三代：计算机体系结构标准化的网络 是推动网络体系结构是推动网络体系结构的标准化的原动力的标准化的原动力厂商标准：IBMSNA，DECDNA缺点： 适用范围：兼容性？技术垄断：竞争？标准不统一：用户利益？太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部uISOISO提

5、出了提出了Open System Interconnection/ Recommended Open System Interconnection/ Recommended Model(Model(开放系统互联参考模型，简称开放系统互联参考模型，简称OSIOSI参考模型参考模型) )，OSIOSI参考模参考模型是一种概念上的网络模型。型是一种概念上的网络模型。uOSIOSI规定了互联计算机系统之间的通信规定了互联计算机系统之间的通信协议协议，遵从，遵从OSIOSI协议的网协议的网络通信产品都可以互联在一起，其所构成的计算机网络就是具有络通信产品都可以互联在一起，其所构成的计算机网络就是具有标准

6、化体系结构的计算机网络系统。标准化体系结构的计算机网络系统。国际标准国际标准 OSI参考模型参考模型太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部第四代：高速互联的计算机网络w 因特网是全球性的计算机网络，在因特网是全球性的计算机网络，在Internet中综合了多中综合了多种媒体（语音、视频、图像和数据等）的信息。种媒体（语音、视频、图像和数据等）的信息。 w 网络上丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主网络上丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力要驱动力w 特点：网络的高速化和业务的综合化。特点：网络的高速化和业务的综合化。w 特征：网络宽频带和传输低时延。特征：网络宽

7、频带和传输低时延。w 因特网的出现标志着高速网络时代的到来因特网的出现标志着高速网络时代的到来太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机网络的发展方向是计算机网络的发展方向是IPIP技术技术+ +光网络。光网络。从三个层面来看：从三个层面来看：从网络的服务层面上看将是一个从网络的服务层面上看将是一个IPIP的世界，通信网络、计算机网络的世界，通信网络、计算机网络和有线电视网络将通过和有线电视网络将通过IPIP三网合一。三网合一。从传送层面上看将是一个光的世界；从传送层面上看将是一个光的世界；从接入方式上看将是一个有线和无线的多元化世界。从接入方式上看将是一个有线和无线的多元化世

8、界。计算机网络的发展趋势太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 计算机网络是利用通信线路和通信设备，把地理上分散的，计算机网络是利用通信线路和通信设备，把地理上分散的，并具有独立功能的多台计算机系统互相连接起来，按照网络协议并具有独立功能的多台计算机系统互相连接起来，按照网络协议进行数据通信，在功能完善的网络软件支持下实现资源共享的计进行数据通信，在功能完善的网络软件支持下实现资源共享的计算机系统集合。算机系统集合。 1 1、计算机网络的定义、计算机网络的定义太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机网络的组成路由器路由器路由器路由器主机主机主机主机路由器路由器通

9、信子网通信子网资源子网资源子网服务器服务器打印机打印机工作站工作站太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 层次型网络组成 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部从功能的角度上看从功能的角度上看计算机网络由计算机网络由通信子网通信子网和和资源子网资源子网两部分构成。两部分构成。从内容的角度看计算机网络主要包含：从内容的角度看计算机网络主要包含：连接对象连接对象连接介质和通信设备连接介质和通信设备连接控制机制连接控制机制连接方式和结构连接方式和结构太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部通信子网负责计算机间数据的通信，即信息的传输。通信子网负责计算机间数据的

10、通信，即信息的传输。 通信子网覆盖的地理范围可能是很小的局部区域，如一栋大楼或一通信子网覆盖的地理范围可能是很小的局部区域，如一栋大楼或一个房间；也有可能是覆盖了几千平方公里的一个区域。个房间；也有可能是覆盖了几千平方公里的一个区域。信息在通信子网中的传输方式可以是点对点的直接传输，也可以是从信息在通信子网中的传输方式可以是点对点的直接传输，也可以是从源源出发经过若干个中间设备的转发或交换而达到最终目的地出发经过若干个中间设备的转发或交换而达到最终目的地宿宿。通信子网中除了传输介质之外，还有许多诸如交换机（通信子网中除了传输介质之外，还有许多诸如交换机（SwitchSwitch）、路由）、路由

11、器（器（RouterRouter）之类的通信设备。）之类的通信设备。 资源子网由通过通信子网互连在一起的计算机及智能设备组成，资源子网由通过通信子网互连在一起的计算机及智能设备组成，负责运行对信息进行处理的各种应用程序。它们是网络中信息流动负责运行对信息进行处理的各种应用程序。它们是网络中信息流动的的源源与与宿宿，并向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源，由，并向网络用户提供可共享的硬件、软件和信息资源，由它们构成了计算机网络中的资源。它们构成了计算机网络中的资源。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部按网络覆盖的地理范围分类按网络覆盖的地理范围分类 局域网局域网(Local

12、 Area Network (Local Area Network ，LAN)LAN)：将较小地理区域内的计算机：将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。或数据终端设备连接在一起的通信网络。 范范 围：小，围：小，20KM20KM，一栋楼房或一个单位内部。，一栋楼房或一个单位内部。 传输技术：基带，传输技术：基带，10-1000Mbps10-1000Mbps，延迟低，出错率低（，延迟低，出错率低（1010-11-11） 拓扑结构：总线，环型，星型。拓扑结构：总线，环型，星型。2 2、计算机网络的分类、计算机网络的分类太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 城域

13、网城域网(Metropolitan Area Network (Metropolitan Area Network ，MAN)MAN)：是一种大型的：是一种大型的LANLAN，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，覆盖范围在一个城，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，覆盖范围在一个城市内，它将位于一个城市之内不同地点的多个计算机局域网连接起市内，它将位于一个城市之内不同地点的多个计算机局域网连接起来实现资源共享。来实现资源共享。 范范 围：中等，围：中等， ，一个城市，一个城市 传输技术：宽带传输技术：宽带/ /基带基带 拓扑结构：总线、环型拓扑结构：总线、环型太原理工大学.计算机科学与技术学院

14、.计算机基础教学部 广域网广域网(Wide Area Network (Wide Area Network ，WAN)WAN)：在一个广阔的地理区域内进：在一个广阔的地理区域内进 行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。行数据、语音、图像信息传输的计算机网络。 范围：大，范围：大，100KM100KM 传输技术：宽带，延迟大，出错率高传输技术：宽带，延迟大，出错率高 拓扑结构：不规则，点到点拓扑结构：不规则，点到点太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部按传输方式分类 广播式网络 广播式网络中仅使用一条通信信道，该信道由网络上的所有结点共享。 点对点网络 点对点网络由许多互相连接的

15、结点构成，在每对机器之间都有一条专用的通信信道。按传输介质分类 无线网络 有线太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 计算机网络的拓扑结构就是把计算机网络中的通信线路和设备看成几何图形中的连线和点而构成的几何图形。最常用的网络拓扑结构有：最常用的网络拓扑结构有： 总线型结构总线型结构 环型结构环型结构 星型结构星型结构 树型结构树型结构 网状结构网状结构 3 3、网络的拓扑结构、网络的拓扑结构太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部优点：优点：结构简单，价格低廉、安装使用方便。结构简单，价格低廉、安装使用方便。 缺点：缺点：故障诊断和隔离比较困难。故障诊断和隔离比较困

16、难。 总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线, ,所有的站点都通过所有的站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。硬件接口连接在这根传输线上。 总线型拓扑结构示意图总线型拓扑结构示意图打印机打印机磁盘磁盘工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站终接器终接器终接器终接器服务器服务器太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 星型拓扑结构是符合令牌协议的高速局域网络。它是以中央结点为中心星型拓扑结构是符合令牌协议的高速局域网络。它是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。 优点：

17、优点：单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容易；故障隔单点故障不影响全网，结构简单。增删节点及维护管理容易；故障隔 离和检测容易，延迟时间较短。离和检测容易，延迟时间较短。 缺点：缺点：成本较高，资源利用率低；网络性能过于依赖中心节点。成本较高，资源利用率低；网络性能过于依赖中心节点。星型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站服务器服务器交换机交换机太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 树型结构是星型结构的扩展，它由根结点和分支结点所构成树型结构是星型结构的扩展，它由根结点和分支结点所构成 优点：优点：结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。

18、结构比较简单，成本低。扩充节点方便灵活。 缺点：缺点：对根的依赖性大。对根的依赖性大。树型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站打印机打印机服务器服务器交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机交换机太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 环型结构的显著特点是每个节点用户环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用户相连。都与两个相邻节点用户相连。优点：优点：简化路径选择控制，传输延简化路径选择控制，传输延 迟固定迟固定, ,实时性强实时性强, ,可靠性高。可靠性高。 缺点：缺点：节点过多时节点过多时, ,影响传输效率。影响传输效率。 环某处断开会导致整个系统环某处断开会导

19、致整个系统 的失效，节点的加入和撤出的失效，节点的加入和撤出 过程复杂。过程复杂。 环型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站服务器服务器工作站工作站工作站工作站 环型拓扑结构将环型拓扑结构将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路, ,数数据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。得执行控制权。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的

20、, ,没有规律。实际存在与没有规律。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。 网状拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站路由器工作站工作站路由器路由器路由器优点：优点：具有较高的可靠具有较高的可靠 性。某一线路或性。某一线路或 节点有故障时，节点有故障时， 不会影响整个网不会影响整个网 络的工作。络的工作。 缺点：缺点：结构复杂，需要结构复杂，需要 路由选择和流控路由选择和流控 制功能，网络控制功能，网络控 制软件复杂，硬制软件复杂，硬 件成本较高，不件成本较高，不 易管理和维护。易管理和维护。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机

21、基础教学部（1 1）资源共享）资源共享 计算机网络可以共享硬件资源、软件资源、数据资源和信道资源。计算机网络可以共享硬件资源、软件资源、数据资源和信道资源。 （2 2）信息交换）信息交换 建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户能够相互通信、交流信息。户能够相互通信、交流信息。（3 3）分布处理）分布处理 对于领域信息管理系统中的每一项大任务，往往是先通过计算机网对于领域信息管理系统中的每一项大任务，往往是先通过计算机网络将其划分为许多小的部分，再由网内的各种计算机并行协调地实施才络将其划分为许多小的部分，再由网内的

22、各种计算机并行协调地实施才能得以完成，这种工作方式使网络的整体性能大为增加。能得以完成，这种工作方式使网络的整体性能大为增加。 4 4、计算机网络的基本功能、计算机网络的基本功能太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部1 网络协议网络协议 通信协议是指通信双方为了实现交流而事先制定的规则。网络协议是指通信协议是指通信双方为了实现交流而事先制定的规则。网络协议是指在计算机网络中，通讯双方的在计算机网络中，通讯双方的实体实体为了实现信息的交流而制定的规则。为了实现信息的交流而制定的规则。 8.2 网络协议与体系结构太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部2、计算机网络体系结

23、构 对于计算机网络中的无数设备，要想使其中的任意两个（通讯）对于计算机网络中的无数设备，要想使其中的任意两个（通讯）设备都能正常工作，就需要制定出一套完整的工作机制、工作流程设备都能正常工作，就需要制定出一套完整的工作机制、工作流程来，设计计算机网络系统总体工作框架的原则思想、指导方针，我来，设计计算机网络系统总体工作框架的原则思想、指导方针，我们认为这就是计算机网络的体系结构。们认为这就是计算机网络的体系结构。w对于结构非常复杂的计算机网络来说，最好的组织方式是层次结构对于结构非常复杂的计算机网络来说，最好的组织方式是层次结构模型；模型；w在计算机网络中，把不同的设备或是同一设备的不同工作层

24、次上的在计算机网络中，把不同的设备或是同一设备的不同工作层次上的逻辑部分，均按照层次结构模型来组织；逻辑部分，均按照层次结构模型来组织；w在网络中相对应的各个层次及每个层次之间都有相关的约定。在网络中相对应的各个层次及每个层次之间都有相关的约定。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部信件的寄送过程 用户甲用户乙上海邮局北京邮局铁路上海局铁路北京局太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部两个计算机交换文件 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个文件传送模块好像文件及文件传送命令是按照水平方向的虚线传送的协议把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模

25、块太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部再设计一个通信服务模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块只看这两个通信服务模块好像可直接把文件可靠地传送到对方把文件交给下层模块进行发送把收到的文件交给上层模块通信服务模块通信服务模块太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部再设计一个网络接入模块 文件传送模块计算机 1计算机 2文件传送模块通信服务模块通信服务模块网络接入模块网络接入模块通信网络网络接口网络接口太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部3、常用计算机网络体系结构（1）OSI参考模型 应用层应用层ApplicationApplication表

26、示层表示层PresentationPresentation会话层会话层SessionSession传输层传输层TransportTransport物理层物理层PhysicalPhysical数据链路层数据链路层Data LinkData Link网络层网络层NetworkNetwork7 76 65 54 43 32 21 1太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部N层协议层协议P层协议层协议L层协议层协议P层协议层协议L层协议层协议数据链路层数据链路层(DL)N层协议层协议T层协议层协议S层协议层协议P层协议层协议A层协议层协议应用层应用层(A)表示层表示层(P)会话层会话层(S

27、)传输层传输层(T)网络层网络层(N)物理层物理层(PH)数据链路层数据链路层(DL)应用层应用层(A)表示层表示层(P)会话层会话层(S)传输层传输层(T)网络层网络层(N)物理层物理层(PH)DLNPHDLNPH通信子网通信子网 计算机计算机A 计算机计算机B 开开 放放 系系 统统 互互 连连 参参 考考 模模 型型太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 网络中各节点都有相同的层次，不同节点的对等层次具有相同的功能，同一节点内相邻层之间通过接口通信。每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同节点的对等层按照协议实现对等层之间的通信 。 OSI模型在通信过程中各节

28、点间数据发送/接收过程如下：发送端的各层从上到下逐步加上各层的控制信息构成的比特流传递到物理信道（封装过程），然后再传输到接收端的物理层（传递过程），经过从下到上逐层去掉相应层的控制信息得到的数据最终传送到应用层的进程（拆封过程）。 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2用户把各种应用数据先传送到应用层加上应用层首部，成为应用层 PDU太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层 PDU 再传

29、送到运输层加上运输层首部，成为运输层报文太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层报文再传送到网络层加上网络层首部，成为 IP 数据报（或分组）太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2IP 数据报再传送到数据链路层加上链路层首部和尾部，成为数据链路层帧太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据

30、链路层帧再传送到物理层最下面的物理层把比特流传送到物理媒体太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 应用层(application layer) 5432154321物理传输媒体计算机 1AP2AP1电信号（或光信号）在物理媒体中传播从发送端物理层传送到接收端物理层计算机 2太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2物理层接收到比特流，上交给数据链路层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154

31、321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部取出数据部分，上交给网络层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去首部，取出数据部分上交给运输层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去首部，取出数据部分上交给应用层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥

32、去首部，取出应用程序数据上交给应用进程太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应 用 程 序 数 据应用层首部H510100110100101 比 特 流 110101110101注意观察加入或剥去首部（尾部）的层次应 用 程 序 数 据H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序

33、数 据H4运输层首部H3网络层首部H2链路层首部T2链路层尾部太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 210100110100101 比 特 流 110101110101计算机 2 的物理层收到比特流后交给数据链路层H2T2H3H4H5应 用 程 序 数 据太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2数据链路层剥去帧首部和帧尾部后把帧的数据部分交给网络层H2T2H3H4

34、H5应 用 程 序 数 据太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部H4H5应 用 程 序 数 据H3H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2网络层剥去分组首部后把分组的数据部分交给运输层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部H5应 用 程 序 数 据H4H5应 用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2运输层剥去报文首部后把报文的数据部分交给应用层太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部应 用 程 序 数 据H5应

35、用 程 序 数 据计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2应用层剥去应用层 PDU 首部后把应用程序数据交给应用进程太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部计算机 1 向计算机 2 发送数据 5432154321计算机 1AP2AP1计算机 2我收到了 AP1 发来的应用程序数据！太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部（2）TCP/IP体系结构体系结构w OSI/RMOSI/RM太复杂，不实用太复杂，不实用w TCP/IPTCP/IP体系结构不是标准化组织提出的正式标准，但是目前最流体系结构不是标准化组织提出的正式标准，

36、但是目前最流行的商业化的网络协议，并被公认为当前的工业标准或行的商业化的网络协议，并被公认为当前的工业标准或“事实上的标事实上的标准准”，已经得到了广泛的应用。，已经得到了广泛的应用。w TCP/IPTCP/IP采用采用4 4层体系结构，从上到下依次是应用层、传输层、网层体系结构，从上到下依次是应用层、传输层、网际层和网络接口层。际层和网络接口层。 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部OSI OSI 与 TCP/IPTCP/IP体系结构的比较 应用层运输层网络层表示层会话层数据链路层物理层7654321OSI 的体系结构应用层网络接口层网际层 IP (各种应用层协议如TELNE

37、T, FTP, SMTP 等)运输层(TCP 或 UDP)TCP/IP 的体系结构无连接分组交付服务运输服务 (可靠或不可靠)各种应用服务TCP/IP 的三个服务层次太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部第二节第二节 局域网局域网 局域网的组成局域网的组成 局域网的体系结构与局域网的体系结构与802802标准标准 常见局域网常见局域网 组建局域网组建局域网太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部1、局域网的组成 计算机设备 网络接口设备 通信介质 网络互连设备 网络操作系统NOS网络管理软件通信软件网络应用软件局域网局域网网络硬件网络硬件网络软件网络软件太原理工大学.

38、计算机科学与技术学院.计算机基础教学部（1）局域网硬件网络硬件组成示意图网络硬件组成示意图HUBHUBHUBHUB路由器路由器中心交换机中心交换机服务器服务器服务器服务器服服务务器器工作站工作站ModemModemPCPC工作站工作站子网子网子网子网远程网络远程网络InternetInternet太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 计算机设备： 服务器：通常是指速度快、容量大的特殊计算机，它是整个网络系统的核心，对客户机进行管理并提供网络服务。 客户机：是网络中使用共享资源的普通计算机，用户通过客户端软件可以向服务器请求提供各种服务太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基

39、础教学部网络接口设备： 网络接口卡（Network Interface Card，NIC）也称网卡、网络适配器。网卡是局域网中最重要和必不可少的连接设备，计算机主要通过网卡接入局域网。网卡是OSI参考模型物理层的设备。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部网络传输介质： 传输介质就是连接计算机的通信线路。局域网常用的传输介质可分传输介质就是连接计算机的通信线路。局域网常用的传输介质可分为有线介质和无线介质。为有线介质和无线介质。 有线介质：有线介质：双绞线、细双绞线、细/ /粗同轴电缆、光纤粗同轴电缆、光纤 无线介质：无线介质：微波、卫星通信、无线电波、红外、激光等微波、卫星通信

40、、无线电波、红外、激光等太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部有线介质数据传输率高、抗干扰能力数据传输率高、抗干扰能力强和易安装等优点，常用的强和易安装等优点，常用的型号有型号有RG-8RG-8、RG-11RG-11、RG-58RG-58、RG-59RG-59（7575）等。）等。 同轴电缆的核心部分是一根导线，导线外有一层起绝同轴电缆的核心部分是一根导线，导线外有一层起绝缘作用的塑性材料，再包上一层金属网，用于屏蔽外缘作用的塑性材料，再包上一层金属网，用于屏蔽外界的干扰，最外面是起保护作用的塑性外套。界的干扰，最外面是起保护作用的塑性外套。铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层

41、屏蔽层保护套保护套太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部65 同轴电缆分类：同轴电缆分类： A. 细同轴电缆细同轴电缆(RG58),(RG58),主要用于建筑物内网络连接；主要用于建筑物内网络连接；细缆的直径为细缆的直径为0.260.26厘米，最大传输距离厘米，最大传输距离185185米，使用时与米，使用时与5050终端电阻、终端电阻、T T型连接器、型连接器、BNCBNC接头接头与网卡相连，线材价格和连接与网卡相连，线材价格和连接头成本都比较便宜，而且不需要购置头成本都比较便宜，而且不需要购置集线器集线器等设备，十分适合等设备，十分适合架设终端设备较为集中的小型以太网络。缆线总

42、长不要超过架设终端设备较为集中的小型以太网络。缆线总长不要超过185185米，否则信号将严重衰减。细缆的阻抗是米，否则信号将严重衰减。细缆的阻抗是5050。 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部基带细同轴电缆连接器-BNC接头太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部对比项对比项细细 缆缆直径0.25英寸0.5英寸传输距离185米500米接头BNC头、T型头AUI阻抗5075应用的局域网10BASE210BASE567B. 粗同轴电缆粗同轴电缆(RG11),(RG11),主要用于主干或建筑物间网络连接；粗缆的直径为主要用于主干或建筑物间网络连接；粗缆的直径为1.271

43、.27厘厘米，最大传输距离达到米，最大传输距离达到500500米。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在米。由于直径相当粗，因此它的弹性较差，不适合在室内狭窄的环境内架设，而且室内狭窄的环境内架设，而且RG-11RG-11连接头的制作方式也相对要复杂许多，并不连接头的制作方式也相对要复杂许多，并不能直接与电脑连接，它需要通过一个转接器转成能直接与电脑连接，它需要通过一个转接器转成AUIAUI接头，然后再接到电脑上。接头，然后再接到电脑上。由于粗缆的强度较强，最大传输距离也比细缆长，因此粗缆的主要用途是扮演网由于粗缆的强度较强，最大传输距离也比细缆长，因此粗缆的主要用途是扮演网络主干的角色，

44、用来连接数个由细缆所结成的网络。粗缆的阻抗是络主干的角色，用来连接数个由细缆所结成的网络。粗缆的阻抗是7575。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 是两条相互绝缘的导线按一定距离绞合若干次，使得外部的电磁干扰是两条相互绝缘的导线按一定距离绞合若干次，使得外部的电磁干扰降到最低限度，以保护信息和数据。其降到最低限度，以保护信息和数据。其成本低，易于铺设，但抗噪声和成本低，易于铺设，但抗噪声和抗电磁干扰能力较差，在抗电磁干扰能力较差，在LANLAN中常用中常用3 3、5 5、超、超5 5类、类、6 6类线来构建星型网。类线来构建星型网。内导体芯线内导体芯线绝缘层绝缘层内屏蔽内屏蔽

45、外屏蔽外屏蔽外套外套-螺旋绞合的双导线，螺旋绞合的双导线， 1mm1mm-每根每根2 2对或对或4 4对对-典型连接距离典型连接距离100m100m（LANLAN）-RJ45-RJ45插座、插头插座、插头太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部屏蔽双绞线屏蔽双绞线 (STP) (STP) 非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 (UTP) (UTP) 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 光缆光缆 光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。纤芯外光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。纤芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以便反射光脉冲使之继续往面包围着一层

46、折射率比芯低的玻璃封套，以便反射光脉冲使之继续往下传输。再外面的是一层塑料外套，用来保护内部光纤不受磨损和外下传输。再外面的是一层塑料外套，用来保护内部光纤不受磨损和外部压力的影响。部压力的影响。 光缆结构示意图：光缆结构示意图： 塑料外套核心线缆玻璃层单芯光缆截图单芯光缆截图太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部高密度多芯光缆高密度多芯光缆剖面结构剖面结构纤芯纤芯包层包层外套外套加强芯加强芯光纤光纤外护套外护套加强芯加强芯光纤束光纤束光缆光缆太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部光线在光纤中的折射 折射角折射角入射角入射角 包层包层（低折射率的玻璃纤维）（低折射率

47、的玻璃纤维） 包层包层（低折射率的玻璃纤维）（低折射率的玻璃纤维） 纤芯纤芯（高折射率的玻璃纤维（高折射率的玻璃纤维） 包层包层纤纤芯 光线从高折射率媒体射向低折射率媒体时，折射角大于入射角。因此，光线从高折射率媒体射向低折射率媒体时，折射角大于入射角。因此，当入射角足够大时就会出现全反射，即光线碰到包层时会折射回纤芯。这当入射角足够大时就会出现全反射，即光线碰到包层时会折射回纤芯。这个过程不断重复，不断地全反射，光也就沿着光纤传输下去。个过程不断重复，不断地全反射，光也就沿着光纤传输下去。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部光纤传送模式：光纤传送模式：MMF、SMF光纤的直径

48、减小到光纤的直径减小到接近光波波长接近光波波长多束光线多束光线(多模多模)以不同的反射角传播，传输距离不同，到达有先后，输以不同的反射角传播，传输距离不同，到达有先后，输出脉冲宽，相邻位间距不能太密，因而传输速率低，且多次反射衰减大出脉冲宽，相邻位间距不能太密，因而传输速率低，且多次反射衰减大单束光线单束光线(单模单模)沿直线传播，光脉冲几乎同时到达，输出的脉冲窄，沿直线传播，光脉冲几乎同时到达，输出的脉冲窄，相邻位间距可以小，因而传输速率高，同时由于无反射，衰减也小，相邻位间距可以小，因而传输速率高，同时由于无反射，衰减也小，可传输更远的距离。可传输更远的距离。太原理工大学.计算机科学与技术

49、学院.计算机基础教学部多模光纤多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。单模光纤单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。在价格更高。在2.5Gb/s2.5Gb/s的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。公里。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机

50、基础教学部光波段、光信号调制 常用波段：在1.30微米、1.55微米(衰减小)和0.85微米(衰减较大但其它特性好)附近，这三个波段都具有25THz30THz带宽，在发送端利用电信号对光载波进行调制，调制的方法属于振幅键控法，称强度调制，通常以光脉冲的有和无来表示二进制的“1”和“0”。光纤通信优点： 传输信号的频带宽，通信容量大(可达几十Gb/s) 信号衰减小，传输距离远(单模光纤可达几十至100Km) 抗电磁干扰能力强，应用范围广 无串音干扰，保密性好，信息不易被窃听或截取光纤通信缺点： 光纤本身并不贵，但光电接口价格较贵 将两根光纤精确连接需要专用设备(光纤熔接仪)太原理工大学.计算机科

51、学与技术学院.计算机基础教学部太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 无线传输指在空间中采用无线频段、红外线激光等进行传输，无线传输指在空间中采用无线频段、红外线激光等进行传输，不需要使用线缆传输。目前主要用于通信的有：无线电波、微波、不需要使用线缆传输。目前主要用于通信的有：无线电波、微波、红外、激光。红外、激光。 微波通信分：微波通信分： 地面微波通信和卫星微波通信。地面微波通信和卫星微波通信。 无线局域网通常采用：无线电波和红外线。无线局域网通常采用：无线电波和红外线。77无线传输介质无线传输介质太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部电信领域使用的电磁波的频谱

52、100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016无线电微波红外线可见光紫外线X射线射线双绞线同轴电缆卫星地面微波 调幅无线电 调频无线电 海事无线电光纤电视(Hz)f (Hz)fLFMFHFVHFUHFSHF EHFTHF波段 移动无线电 太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部电信领域使用的电磁波的频谱太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部两个地面站之间传送两个地面站之间传送距离：距

53、离：50 -100 km50 -100 km太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部卫卫 星星地球地球地面站地面站地面站地面站返回太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部与地面站相对固定位置使用与地面站相对固定位置使用3 3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球地球地球返回太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 交换机(Switch)：交换机属于OSI的第二层数据链路层设备。局域网交换机采用分组交换技术能将收到的数据转发到指定端口。网络互连设备： 路由器(Router)： 局域网与其他网络(例如Internet)相连或者多个子网互连使用路由器。路由器是连接不同网络的

54、设备，属网络层际互连设备。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部（2）局域网软件 网络软件是一种在网络环境下使用、运行、控制及管理网络工作的计算机软件。网络操作系统网络操作系统网络管理软件网络管理软件应用软件应用软件通信软件通信软件 Unix LinuxNovell Netware太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部2 局域网的体系结构与802标准 在OSI模型中，高层协议（网络层以上）的具体实现其实和网络的结构是无关的，因此我们在讨论LAN的体系结构时，只需对OSI模型的低层进行比较及描述。 IEEE（Institute of Electrical and El

55、ectronic Engineers）于1980年初成立了802委员会，专门从事局域网标准化方面的工作，制定了IEEE802标准。IEEE802标准已被美国国家标准局ANSI接纳为美国国家标准，并于1984年3月被ISO定为国际标准，即ISO8802。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部IEEE802标准简介 IEEE802IEEE802标准完全遵循标准完全遵循ISO/OSIISO/OSI参考模型的原则，遵循把与硬件相参考模型的原则，遵循把与硬件相关的部分和无关的部分分离的原则。主要描述了关的部分和无关的部分分离的原则。主要描述了OSIOSI体系结构中最低两体系结构中最低两层层

56、-物理层和数据链路层的功能以及与网络层的接口服务。物理层和数据链路层的功能以及与网络层的接口服务。 IEEE802IEEE802标准中把数据链路层分成了两个子层：介质访问控制层标准中把数据链路层分成了两个子层：介质访问控制层MACMAC（Media Access ControlMedia Access Control）逻辑链路控制层）逻辑链路控制层LLCLLC（Logical Link Logical Link ControlControl）, ,从而使从而使LANLAN体系结构能适应多种传输媒体，换而言之，就是体系结构能适应多种传输媒体，换而言之，就是在在LLCLLC不变的条件下，只需更换不

57、变的条件下，只需更换MACMAC子层便可适应不同的媒体及访问形子层便可适应不同的媒体及访问形式。式。 在在IEEE802IEEE802标准中没有定义网络层以及更高的层次。在实际当中，标准中没有定义网络层以及更高的层次。在实际当中，局域网的高层功能主要由具体的操作系统以及局域网的高层功能主要由具体的操作系统以及TCP/IPTCP/IP（NovellNovell网络中网络中是是SPX/IPXSPX/IPX）协议来实现。）协议来实现。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部局 域 网网络层物理层站点 1网络层物理层逻辑链路控制LLCLLC媒体接入控制MACMAC数据链路层站点 2太原理工

58、大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部 数据链路层数据链路层 （LLC） 物理层物理层 802.3CSMA/CD 802.4令牌总线令牌总线 802.5令牌环令牌环802.11无线网无线网802.1B 网际互连网际互连802.2 逻辑链路控制子层逻辑链路控制子层 （MAC）网络层网络层综述综述和体和体系结系结构构802.1AIEEE802 标标 准准 之之 间间 的的 关关 系系太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部介质访问控制方法 在局域网中各个设备进行数据传输时均要共享传输介质，因此它们在局域网中各个设备进行数据传输时均要共享传输介质，因此它们都存在着使用冲突问题，我们

59、可以通过介质访问控制方法得到解决。介都存在着使用冲突问题，我们可以通过介质访问控制方法得到解决。介质访问控制方法就是指如何将传输介质的频带有效地分配给网上各站点质访问控制方法就是指如何将传输介质的频带有效地分配给网上各站点的方法。的方法。介质访问控制协议介质访问控制协议MAC分为两大类：分为两大类：采用竞争型的访问方法，典型的就是载波侦听多路访问采用竞争型的访问方法，典型的就是载波侦听多路访问/ /冲突检测冲突检测CSMA/CDCSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Carrier Sense Multiple Access w

60、ith Collision Detection Detection ）协议。）协议。采用无冲突型访问方法，令牌环协议就是一种无冲突型的介质访问采用无冲突型访问方法，令牌环协议就是一种无冲突型的介质访问方法。方法。太原理工大学.计算机科学与技术学院.计算机基础教学部CSMA/CD 带冲突检测的载波监听多路访问（802.3802.3协议协议）工作原理工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在：发送前先监听信道是否空闲，若空闲则立即发送数据。在发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段发送时，边发边继续监听。若监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间（称为退