第7章网络基础及Internet

1、第7章网络基础及Internet本节教学目标通过本章的学习，我们应该：1、了解计算机网络方面的一些基本知识；2、准确理解计算机网络的基本概念；3、掌握计算机网络的分类；4、掌握计算机网络的拓扑结构；5、掌握计算机网络的组成与功能；6、掌握计算机网络的组建方法。 计算机网络是计算机技术与现代通信技术紧密结合计算机网络是计算机技术与现代通信技术紧密结合的产物，是计算机科学技术的主要研究和发展方向之的产物，是计算机科学技术的主要研究和发展方向之一。目前计算机网络已深入而广泛地应用于政府、学一。目前计算机网络已深入而广泛地应用于政府、学校、企业、军事以及科学研究等领域。计算机网络已校、企业、军事以及科

2、学研究等领域。计算机网络已成为人们日常生活中必不可少的工具。一个国家的计成为人们日常生活中必不可少的工具。一个国家的计算机网络发展水平也已成为衡量其国力及现代化程度算机网络发展水平也已成为衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。本章从计算机网络概述入手。的重要标志之一。本章从计算机网络概述入手。本节主要内容本节主要内容计算机网络的概述计算机网络的概述1计算机网络的组成与功能计算机网络的组成与功能2计算机网络的分类计算机网络的分类3计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构45计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构局域网的技术局域网的技术6教学教学重点重点一、计算机网络的概述一、计算机网络的概述概

3、念概念计算机网络是如何产生的呢？计算机网络是如何产生的呢？一、计算机网络的概述一、计算机网络的概述产生与发展产生与发展计算机网络从形成、发展到广泛应用经历了近计算机网络从形成、发展到广泛应用经历了近50年的年的历史，大致可以划分为以下四个阶段。历史，大致可以划分为以下四个阶段。1、面向终端的计算机通信网络、面向终端的计算机通信网络2、分组交换网分组交换网3、体系结构标准化的计算机网络体系结构标准化的计算机网络4、Internet时代时代二、计算机网络的组成与功能二、计算机网络的组成与功能组成组成通 信 子通 信 子网网资源子网资源子网通信子网通信子网: :网络内层网络内层，负责网络数据传输、转

4、发等通信处理任务负责网络数据传输、转发等通信处理任务 资源子网：网络的外围资源子网：网络的外围 ，提供各种网络资源和网络服务（提供各种网络资源和网络服务（主要任务是收集、存储和处理信息）。1数据通信2资源共享3提高可靠性4分布于协同处理5实现分布式处理二、计算机网络的组成与功能二、计算机网络的组成与功能功能功能是计算机网络最基本的功是计算机网络最基本的功能，完成网络中各个节点能，完成网络中各个节点之间的通信。之间的通信。包括硬件、软件和数据资包括硬件、软件和数据资源的共享。源的共享。网络系统中若干台计算机网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一可以互相协作共同完成一个任务。个任务。硬件共享

5、硬件共享软件共享软件共享按网络覆盖的地理范围（距离）进行分类是最普遍的分类方法，它能较好地反映出网络的本质特征。依照这种方法，可把计算机网络分为三大类：局域网、广域网和城域网。三、计算机网络的分类三、计算机网络的分类覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。三、计算机网络的分类三、计算机网络的分类局域网局域网局域网局域网通常是使用高速光纤的网络，在一个特定的范围内几公里到几十公里（例如校园、社区或城市）将不同的局域网连接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速率比局域网高。 三、计算机网络的分类三、计算机网络的分类城域网城域网城域网城域网一般是在不同城市之间的

6、LAN或者MAN网络互联，地理范围通常为几十公里到几千公里，它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。广域网的通信子网主要使用分组交换技术，它可以使用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。 三、计算机网络的分类三、计算机网络的分类广域网广域网一、星形结构一、星形结构二、总线形结构二、总线形结构三、环形结构三、环形结构四、树形结构四、树形结构四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构星形星形1、星形结构特点：、星形结构特点：通信协议简单通信协议简单对外围站点要求不高对外围站点要求不高单个站点故障不会影响全网单个站点故障不会影响全网电路利

7、用率低，连线费用大电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路每个站点需要有一个专用链路四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构总线形总线形2、总线形结构特点：、总线形结构特点：结构简单，可靠性高结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星形结构布线容易，连线总长度小于星形结构对站点扩充和删除容易对站点扩充和删除容易总线任务重，易产生瓶颈问题总线任务重，易产生瓶颈问题四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构环形环形3、环形结构特点：、环形结构特点：传输速率高，传输距离远传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点的地位和作用相

8、同各节点传输信息的时间固定各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃站点的故障会形起整个网络的崩溃四、计算机网络的拓扑结构四、计算机网络的拓扑结构树形树形4、树形结构、树形结构特点：特点：信息交换在上、下节点之间进行信息交换在上、下节点之间进行通信线路连接简单，网络管理软通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便件也不复杂，维护方便资源共享能力差，可靠性低资源共享能力差，可靠性低五、计算机网络的体系结构五、计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构从整体角度抽象地定义了计算机网络的构成，及各个网络部件之间的逻辑关系和功能，

9、给出了计算机网络协调工作的方法和必须遵守的规则。1、层次模型、层次模型 现代计算机网络都采用了层次化的体系结构。在研究计算机网络时，分层次的论述有助于清晰地描述和理解复杂的计算机网络系统的工作模式与数据处理过程。N+1层N服务层N-1层应用程序高级语言处理系统汇编语言处理系统操作系统裸机系统单台计算机系统的体系结构单台计算机系统的体系结构一般分层结构一般分层结构1、层次模型结构图、层次模型结构图网络上的计算机之间又是如何交换信息的呢？2、网络协议、网络协议 在网络上的各台计算机之间也有一种语言，这就是网络协议。不同的计算机之间必须使用相同的网络协议才能进行通信。网络协议是网络上所有设备（网络服

10、务器、计算机及交换机、路由器、防火墙等）之间通信规则的集合，它规定了通信时信息必须采用的格式和这些格式的意义。常见的协议有：TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。如果访问Internet，则必须的网络协议是什么呢？2、网络协议、网络协议TCP/IP协议TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议用于保证被传送）传输控制协议用于保证被传送信息的完整性。信息的完整性。IP（Internet Protocol）网际互连协议）网际互连协议负责将消息从一个地方传送到另一个地方。负责将消息从一个地方传送到另一个地方。3、数据封装、数据封装 一台计算

11、机要发送数据到另一台计算机，数据首先必数据首先必须打包，打包的过程称为封装须打包，打包的过程称为封装。封装就是在用户数据前面加上网络协议规定的头部和尾部。这些包头信息包括数据包发送主机的源地址、数据接收主机的目的地址、数据包采用的协议类型、数据包的大小、数据包的序号、数据包的纠错信息等内容。什么是信件的封装过程呢？什么是信件的封装过程呢？收信人：收信人：地地 址：址：寄信地址：寄信地址：4 6 3 0 0 0张先生张先生教育学院基础部教育学院基础部黄淮学院信息工程学院黄淮学院信息工程学院3、数据封装、数据封装以发送邮件为例4、OSI/RM开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型 计算机厂家都在

12、研究和发展计算机网络体系，相继发表了本厂家的网络体系结构。为了把这些计算机网络互连起来，达到相互交换信息、资源共享、分布应用，ISO（国际标准化组织）提出了OSI/RM（开放系统互连参考模型），该参考模型将计算机网络体系结构划分为七个层次。七个层次的结构模型是什么样的呢？七个层次的结构模型是什么样的呢？4、OSI/RM开放系统互连参考模型图开放系统互连参考模型图物理层物理层：物理层是OSI/RM的最低层，其任务是为数据链路层提供物理连接。该层将信息按比特（bit）一位一位地从一台主机经传输介质送往另一台主机，以实现主机之间的比特流传送。数据链路层数据链路层：主要功能保证两个相邻节点间数据以“帧

13、”为单位的无差错传输。网络层网络层：主要功能是以数据链路层的无差错传输为基础，为网络内任意两个设备间数据的传递提供服务，并进行路径选择和拥塞控制。传输层传输层：也称为运输层或传送层。该层提供对上层透明（不依赖于具体网络）的可靠的数据传输，它的功能主要包括：流控、多路技术、虚电路管理和纠错及恢复等。会话层会话层：会层又称对话层，它是用户到网络的接口。该层在网络实体间建立、管理和终止通讯应用服务请求和响应等会话。表示层表示层：表示层主要处理用户信息的表示问题。它主要提供交换数据的语法，目的是解决用户数据格式和数据表示的问题。应用层应用层：应用层是OSI/RM面向用户的最高层，通过软件应用实现网络与

14、用户的直接对话，如：找到通讯对方，识别可用资源和同步操作等。七层模型是一个理论模型，实际应用则千变万化，完全可能发生变异。实际用到的协议并非严格按照这七层来定义呢？对大多数应用，我们只是将它的协议族（即协议堆栈）与七层模型作大致的对应，看看实际用到的特定协议是属于七层中某个子层，还是包括了上下多层的功能。六、局域网技术六、局域网技术1、局域网的定义、局域网的定义 局域网局域网是由一组计算机及相关设备通过共用的通信线路或无线连接的方式组合在一起的系统，它们在一个有限的地理范围进行资源共享和信息交换。就其技术性定义而言，它是通过特定类型的传输媒体（如电缆、光缆和无线媒体）和网络适配器（亦称为网卡）

15、将计算机连接在一起，并受网络操作系统监控的网络系统。典型的局域网由一台或多台服务器和若干个工作站组成。六、局域网技术六、局域网技术2、局域网的特点、局域网的特点（1） 分布范围有限，加入局域网中的计算机通常处在几千米的距离之内。一般它分布在一个学校、一个企业单位，为本单位使用，一般称为“园区网”或“校园网”。（2） 有较高的通信带宽，数据传输速率高。一般为10 Mb/s以上，目前最高已达1 000 Mb/s。（3） 数据传输可靠，误码率低，误码率一般为10-610-9。（4） 通常采用同轴电缆或双绞线作为传输介质，跨楼时使用光纤。（5） 通常网络归单一组织所拥有和使用。六、局域网技术六、局域网

16、技术3、局域网的分类、局域网的分类(1) 拓扑结构拓扑结构：根据局域网采用的拓扑结构，可分为总线型局域网、环型局域网、星型局域网和混合型局域网等。(2) 传输介质传输介质：局域网上常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光缆等，因此可以将局域网分为同轴电缆局域网、双绞线局域网和光缆局域网。如果采用的是无线电波，微波，则可称为无线局域网。(3) 访问传输介质的方法访问传输介质的方法：传输介质提供了二台或多台计算机互连并进行信息传输的通道。(4) 网络操作系统网络操作系统：正如微机上的DOS、UNIX、WINDOWS、OS/2等不同操作系统一样，局域网上也有多种网络操作系统。六、局域网技术六、局域网技术

17、4、局域网的组成、局域网的组成 局域网局域网由网络硬件和网络软件两部分组成。网络硬件主要有：服务器、工作站、传输介质和网络连接部件等。网络软件包括网络操作系统、控制信息传输的网络协议及相应的协议软件、大量的网络应用软件等。六、局域网技术六、局域网技术5、局域网的工作模式、局域网的工作模式（1）对等网络模式）对等网络模式 在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分，故又称为对等网络（Peer to Peer network）。它们能够相互共享资源，每台计算机都能以同样方式作用于对方。该网络适合于小规模的办公室或家庭局域网内使用。（2）客户端服务器网络）客户端服务器网络 客户端

18、服务器网络是一种基于服务器的网络，与对等网络相比，基于服务器的网络提供了更好的运行性能并且可靠性也有所提高。在基于服务器的网络中，共享数据全部都集中存放在服务器上。客户端服务器模式的网络和对等网络模式的网络相比，其优点主要有：分工明确，由服务器完成主要的数据处理任务，提高了效率；服务器对资源进行集中管理，安全性较高。六、局域网技术六、局域网技术6、局域网与与广域网的比较、局域网与与广域网的比较 广域网是一种跨地区的数据通信网络。用户可以通过电信运营商提供的设备平台、租赁的专用线路或者专用卫星等方式来接入广域网。多个局域网联接在一起可构成广域网。就目前来看，最大的广域网就是国际互连网（Internet）。相比广域网而言，局域网与之有很多不同之处。小结小结n 通过本次的学习，应理解通过本次的学习，应理解计算机网络的基本概念、初步初步了解了解计算机网络的组成及特点，掌握掌握计算机网络的分类与功能，正确理解正确理解后期学习