计算机网络技术第1章

1、 普通高等院校“十二五”规划教材现代计算机网络技术主主 编编 刘功庆刘功庆副主编副主编 吴玉山吴玉山 林立云林立云 中国水利水电出版社中国水利水电出版社现代计算机网络技术摘摘 要要21世纪已进入计算机网络高度发展的时代。计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会发展中，计算机网络极大普及，计算机应用进入更高的层次，计算机网络已经成为计算机行业的重要部分，并且正在对人类社会的进步做出巨大的贡献。 现在，计算机网络的应用遍布全世界及各个领域，并已成为人们社会生活中不可缺少的重要组成部分。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的

2、计算机科学和通信技术的水平，也是衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。现代计算机网络技术学习目标 计算机网络的发展过程 了解了解了解了解熟悉熟悉掌握掌握计算机网络技术的发展趋势 计算机网络的功能、定义、分类 计算机网络的拓扑结构、逻辑结构和组成结构等 现代计算机网络技术1.11.1计算机网络的发展计算机网络的发展1.1.1 网络的形成与发展网络的形成与发展 计算机网络从计算机网络从20世纪世纪60年代开始发展至今年代开始发展至今,经历了从简单到复杂、经历了从简单到复杂、从单机到多机、由终端与计算机之间的通信演变到计算机与计算机从单机到多机、由终端与计算机之间的通信演变到计算机与计算机之间的直接

3、通信之间的直接通信.概括的讲经历了以下四个阶段。概括的讲经历了以下四个阶段。 1远程联机阶段远程联机阶段 （1）一台中央主机连接大量分散的终端构成。）一台中央主机连接大量分散的终端构成。（2）中央主机具有独立的处理数据的功能，终端则没有）中央主机具有独立的处理数据的功能，终端则没有(独立处理数据能力独立处理数据能力)。（3）主机负担重，既要进行数据处理，又要承担通信功能。）主机负担重，既要进行数据处理，又要承担通信功能。（4）每个分散的终端都要独占一条线路，线路利用率低、费用高。）每个分散的终端都要独占一条线路，线路利用率低、费用高。（5）主机）主机FEP集中器集中器终端终端 模式模式 主机：

4、数据处理主机：数据处理 FEP：负责与终端通信：负责与终端通信 集中器：低速线路连终端，高速线路连主机集中器：低速线路连终端，高速线路连主机 (提高线路利用率、降低费用提高线路利用率、降低费用) 。 2. 多机互联网络阶段多机互联网络阶段（1）通过通信线路将各主机相连、实现资源共享）通过通信线路将各主机相连、实现资源共享（2）该网络系统分为通信子网和资源子网：）该网络系统分为通信子网和资源子网： 现代计算机网络技术n 通信子网：通信子网：n 面向通信的面向通信的;n 目的是将数据快速、准确从发送端传递到指定的地点目的是将数据快速、准确从发送端传递到指定的地点;n 由物理信道、通信设备、通信控制

5、软件组成。由物理信道、通信设备、通信控制软件组成。n 资源子网：资源子网：n 负责数据处理；负责数据处理；n 以实现网络资源共享的计算机与终端构成资源子网。以实现网络资源共享的计算机与终端构成资源子网。n3标准化网络阶段标准化网络阶段n具有统一的网络体系结构，遵循标准化协议的计算机网络即现代计算机网络具有统一的网络体系结构，遵循标准化协议的计算机网络即现代计算机网络n特点：特点：n（1）标准的计算机网络：国际标准化组织）标准的计算机网络：国际标准化组织ISO在在1984年正式制定颁布了年正式制定颁布了“开放系统互连基本参开放系统互连基本参考模型考模型”（OSI）的国际标准。）的国际标准。n（2

6、）OSI规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议；规定了可以互联的计算机系统之间的通信协议；n（3）定义了异种机联网的标准框架；）定义了异种机联网的标准框架；n（4）为连接分散的）为连接分散的“开放开放”系统提供了基础。系统提供了基础。现代计算机网络技术n4网络互联与高速网络阶段网络互联与高速网络阶段n网络互联与高速网络n特点：n（1）网络互联：把不同的计算机网络互相连接起来，实现网络间的通信和资源共享。n（2）20世纪90年代，计算机技术、通信技术以及网络技术得到迅猛的发展，计算机网络进入了崭新的阶段：网络互联与高速网络。现代计算机网络技术1.1.2 中国的网络发展中国的网络发展 Inter

7、net在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段：在中国的发展历程可以大略地划分为三个阶段： 第一阶段为第一阶段为19871993年，也是研究试验阶段。年，也是研究试验阶段。 第二阶段为第二阶段为1994年至年至1996年，同样是起步阶段。年，同样是起步阶段。 第三阶段从第三阶段从1997年至今，是年至今，是Internet在我国快速最为快速的阶段。在我国快速最为快速的阶段。 现代计算机网络技术1.2 1.2 计算机网络的基本概念计算机网络的基本概念1.2.1 网络的定义网络的定义 计算机网络就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力计算机网络就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的多台

8、计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，的多台计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。 现代计算机网络技术1.2.2 网络的功能网络的功能 （1）资源共享）资源共享 （2）数据传输）数据传输 （3）集中管理）集中管理 （4）分布处理）分布处理 （5）负载平衡）负载平衡 （6）提高安全与可靠性）提高安全与可靠性 现代计算机网络技术1.2.3 网络的特点网络的特点 1.可靠性可靠性 2.高效性高效性 3.独立性独立性 4.扩充性扩充性 5.廉价性廉价性 6.分布性分布性 7.易操作性

9、易操作性 现代计算机网络技术1.3 1.3 计算机网络系统的组成计算机网络系统的组成1.3.1网络硬件的组成网络硬件的组成主计算机主计算机网络工作站网络工作站网络终端网络终端通信处理机通信处理机通信线路通信线路信息变换设备信息变换设备 网络硬件组成示意图网络硬件组成示意图现代计算机网络技术1.3.2网络软件的组成网络软件的组成网络操作系统网络操作系统网络协议软件网络协议软件网络管理软件网络管理软件网络通信软件网络通信软件网络应用软件网络应用软件现代计算机网络技术1.4 1.4 计算机网络的分类计算机网络的分类1.4.1 按覆盖范围分类按覆盖范围分类 1. 局域网（局域网（Local Area

10、Network，LAN）2. 城域网（城域网（Wide Area Network，WAN） 现代计算机网络技术1.4 1.4 计算机网络的分类计算机网络的分类1.4.1 按覆盖范围分类按覆盖范围分类 3. 广域网（广域网（Wide Area Network，WAN） 现代计算机网络技术1.4.2按传播方式分类按传播方式分类广播式网络广播式网络 广播式网络是指网络中的计算机或者设备使用一广播式网络是指网络中的计算机或者设备使用一个个共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都共享的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任一结点发出的数据信息。总线型以太网就是能收到任一结点发出的数据信息

11、。总线型以太网就是典型的广播式网络。典型的广播式网络。点对点网络点对点网络 与广播式网络相反，点对点网络由许多互相连接与广播式网络相反，点对点网络由许多互相连接的结的结 点构成，在每对机器之间都有一条专用的通信点构成，在每对机器之间都有一条专用的通信信道，因此在点对点的网络中，不存在信道共享与复信道，因此在点对点的网络中，不存在信道共享与复用的情况。用的情况。现代计算机网络技术1.4.3 按传输介质分类按传输介质分类通信线路分为有线和无线两大类，对应于有线传输与无线传输。通信线路分为有线和无线两大类，对应于有线传输与无线传输。1. 有线网（有线网（Wired Network）（1）双绞线（）双

12、绞线（Twisted Pair，TP） 是最常用的一种传输介质，它由两条具有绝缘保护层的是最常用的一种传输介质，它由两条具有绝缘保护层的铜导线相互绞合而成。铜导线相互绞合而成。 （2）同轴电缆）同轴电缆 同轴电缆由圆柱形金属网导体（外导体）及其所包围的同轴电缆由圆柱形金属网导体（外导体）及其所包围的单根金属芯线（内导体）组成，外导体与内导体之间由绝缘材单根金属芯线（内导体）组成，外导体与内导体之间由绝缘材料料隔开，外导体外部也是一层绝缘保护套。隔开，外导体外部也是一层绝缘保护套。 （3）光纤）光纤 光导纤维（光导纤维（Optical Fiber，简称光纤）是目前发展最为，简称光纤）是目前发展最

13、为迅速、应用广泛的传输介质。它是一种能够传输光束的、细而迅速、应用广泛的传输介质。它是一种能够传输光束的、细而柔软的通信媒柔软的通信媒 体。体。现代计算机网络技术1.4.3 按传输介质分类按传输介质分类2. 无线网（无线网（Wireless Network）（1）地面微波通信）地面微波通信 地面微波通信常用于电缆（或光缆）铺设不便的特殊地地面微波通信常用于电缆（或光缆）铺设不便的特殊地理环境或作为地面传输系统的备份和补充。地面微波通信在数理环境或作为地面传输系统的备份和补充。地面微波通信在数据通信中占有重要地位。据通信中占有重要地位。（2）卫星通信）卫星通信 卫星通信实际上是使用人造地球卫星作

14、为中继器来转发卫星通信实际上是使用人造地球卫星作为中继器来转发信号的，它使用的波段也是微波。信号的，它使用的波段也是微波。 （3）红外线和激光通信）红外线和激光通信 应用于计算机网络的无线通信除地面微波及卫星通信外，应用于计算机网络的无线通信除地面微波及卫星通信外，还有红外线和激光通信等。还有红外线和激光通信等。 现代计算机网络技术1.4.4 按使用对象分类按使用对象分类 公用网（公用网（public network） 这是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。这是指电信公司（国有或私有）出资建造的大型网络。“公用公用”的意思就是所有愿意按电信公司的规定交纳费用的人的意思就是所有愿意按电

15、信公司的规定交纳费用的人都可以使用这种网络。因此公用网也可称为公众网。都可以使用这种网络。因此公用网也可称为公众网。专用网（专用网（private network） 这是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网这是某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如，军队、铁络。这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如，军队、铁路、电力等系统均有本系统的专用计算机网络。路、电力等系统均有本系统的专用计算机网络。 现代计算机网络技术1.5 1.5 计算机网络技术的发展趋势计算机网络技术的发展趋势1.5.1网络存储技术网络存储技术 随着信息时代的到来，人

16、们对数据的依赖性也越来越强随着信息时代的到来，人们对数据的依赖性也越来越强.因此因此, 数据的存储及安全性已经提到了一个非常重要的地位，数据的存储及安全性已经提到了一个非常重要的地位， 目前，在各目前，在各类网络中普遍采用的数据存储模式有类网络中普遍采用的数据存储模式有3种形式：直连存储、网络附加种形式：直连存储、网络附加存储和存储区域网。存储和存储区域网。现代计算机网络技术1.5.2光交换与智能光网络技术光交换与智能光网络技术 目前组网技术正从具有上下光路复用目前组网技术正从具有上下光路复用(OADM)和光交叉连接和光交叉连接(OXC)功能的光联网向由光交换机构成的智能光网络发展；从环形功能

17、的光联网向由光交换机构成的智能光网络发展；从环形网向网状网发展，从光网向网状网发展，从光-电电-光交换向全光交换发展。光交换向全光交换发展。 计算机网络架构的发展方向将是计算机网络架构的发展方向将是IP技术和光网络技术和光网络,光网络将会演光网络将会演进为全光网络。网络技术的发展趋势包括：三网合一技术、光通信进为全光网络。网络技术的发展趋势包括：三网合一技术、光通信技术、技术、IPv6技术、宽带接入技术、技术、宽带接入技术、3G移动技术。在以上技术的带动移动技术。在以上技术的带动下，计算机通信网将是一个包括地下的光缆、地面的微波和蜂窝移下，计算机通信网将是一个包括地下的光缆、地面的微波和蜂窝移动通信。目前计算机网络研究的热点问题主要包括集网络计算、蓝动通信。目前计算机网络研究的热点问题主要包括集网络计算、蓝牙技术、网络安全与管理和业务管理等。总之，网络在今