计算机网络课程教学研讨-吴国新-武汉

1、2022-3-191上海理工大学上海理工大学出版印刷学院出版印刷学院樊丽萍樊丽萍2成绩评定方式成绩评定方式考核项目考核项目主要内容主要内容所占比例所占比例平时平时五个小作业五个小作业40%40%随堂测试随堂测试2 2次次20%20%期末期末网络设计网络设计10%10%考试考试30%30%注意：作业延迟不超过一星期注意：作业延迟不超过一星期2022-3-193教材教材: :计算机网络技术及应用计算机网络技术及应用清华大学出版社清华大学出版社参考书参考书: :1. 1.计算机网络技术及应用计算机网络技术及应用机械工业出版社机械工业出版社2.2.计算机网络技术与计算机网络技术与InternetInt

2、ernet应用应用 机械工业出版社机械工业出版社3.3.计算机网络技术与应用计算机网络技术与应用电子工业出版社电子工业出版社2022-3-194第一章第一章 计算机网络及其体系结构计算机网络及其体系结构一、计算机网络的基本概念一、计算机网络的基本概念 计算机网络是计算机网络是现代通信技术现代通信技术与与计算机技术计算机技术紧紧密结合的产物密结合的产物1. 1.网络的概念网络的概念 计算机网络是将地理上分散的且具有独立计算机网络是将地理上分散的且具有独立功能的多个计算机系统，通过功能的多个计算机系统，通过通信线路通信线路和和设备设备相互连接起来，在软件支持下实现数据通信和相互连接起来，在软件支持

3、下实现数据通信和资源（资源包括硬件、软件等）共享的系统资源（资源包括硬件、软件等）共享的系统2022-3-1952022-3-196硬件硬件计算机类计算机类端系统（端系统（ES)ES)通信设备通信设备中间系统（中间系统（IS)IS)计算机网络的组成计算机网络的组成软件软件接口设备（接口设备（NIC)NIC)传输介质（传输介质（mediummedium）通信协议通信协议应用软件应用软件网络的物理构成网络的物理构成通信子网通信子网 + + 资源子网资源子网2022-3-1972022-3-198总总线线型型结结构构星星型型结结构构计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构环环型型结结构构树树型型结结

4、构构网网状状结结构构 通过网络中节点与通信线路之间的几何关通过网络中节点与通信线路之间的几何关系来表述网络的结构系来表述网络的结构2022-3-199总线型拓扑总线型拓扑 总线型拓朴结构采用单根传输线缆作为传输介质，即所有的计算机都连接到一条公共传输介质（或称总线）上。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播，而且能被其他所有站接收（广播方式）2022-3-1910星型拓扑星型拓扑 星型结构以中央节点为中心，用单独的线路使中央节点与其它各站点直接相连。2022-3-1911环型拓扑环型拓扑 环型拓朴结构的特点是计算机相互连接而形成一个环。实际上，参与连接的不是计算机本身而是环接口，计算机连

5、接环接口，环接口又逐段连接起来而形成环。 2022-3-1912树型拓扑树型拓扑 树树型拓朴可以看做是星型结构的叠加。其性能与星型结构相同。 2022-3-1913网格型拓扑网格型拓扑 真正的网格型网络使用单独的电缆将网络上的设备两两相接，从而提供了直接的通信途径，不采用路由，报文直接从发送端送到接收端。 2022-3-19142.2.计算机网络的功能计算机网络的功能信息交换信息交换: : 完完成计算机网络中各个节点之间的系统通信成计算机网络中各个节点之间的系统通信资源共享资源共享： 网络上的计算机不仅可以使用自身的资源网络上的计算机不仅可以使用自身的资源, ,也可以共享网络上的资源也可以共享

6、网络上的资源分布式处理分布式处理: : 对于大型综合性问题，通过一定的算法，把对于大型综合性问题，通过一定的算法，把数据处理的功能交给不同的计算机，达到均衡数据处理的功能交给不同的计算机，达到均衡实用网络资源，实现分布处理的目的实用网络资源，实现分布处理的目的2022-3-19153.3.计算机网络的分类计算机网络的分类按拓扑结构分类按拓扑结构分类按传输速率分类按传输速率分类按按传输介质传输介质分类分类按网络使用性质划分按网络使用性质划分按地理范围分类按地理范围分类2022-3-1916局域网（局域网（Local Area NetworkLocal Area Network，LANLAN）城域

7、网（城域网（Metropolitan Area NetworkMetropolitan Area Network，MANMAN）广域网（广域网（Wide Area NetworkWide Area Network，WANWAN）网络分类 缩写 分布距离约 计算机位于同一 传输速度范围 局域网 LAN 10m 100m 10km 房间 建筑物 校园 4Mbps2Gbps 城域网 MAN 10km 城市50Kbps100Mbps 广域网 WAN 100km 国家9.6Kbps45Mbps 互联网 INTERNET 1000km 全球2022-3-1917局域网（局域网（Local Area Net

8、workLocal Area Network，LANLAN） 局域网是局部范围内的小规模的计算机网络，一般物理范围在10公里以内。属于一个部门、单位或学校组建的小范围网,即属于某个组织完全拥有。网络的建造周期短、使用灵活。特点：特点： 数据传输可靠，误码率低，信号的传输速度快、具有较高的带宽通信线路一般采用有线传输介质为主或无线传输介质广播传输网络和点对点的传输网络2022-3-1918广域网（Wide Area Network，WAN） 广域网又称远程网，是一种远距离的计算机网络。其覆盖范围远大于局域网和城域网，通常可以覆盖一个省、一个国家或一个洲，可以从100公里到几千公里。租用（或借用）

9、电信通信部门的通信线路，如长途电话线、光缆通道、微波与卫星通道等。特点：特点： 复杂的网络拓扑结构点对点的信息传输形式采用信道复用技术，提高传输线路的利用率信息衰减比较严重2022-3-1919城域网（Metropolitan Area Network，MAN） 城域网处于局域网和广域网之间，覆盖范围为10公里至100公里，可作为多个单位或一个城市组建的计算机高速网络，因此称为城域网。城域网的主要功能是为连入网络的企业、机关、公司和社会单位提供通信、数据传输，以及声音、图像的集成服务。 特点：特点： 采用ATM技术做骨干网, ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法

10、2022-3-1920互联网（互联网（InternetInternet） 是一个跨越全球的计算机互联网络。是一个跨越全球的计算机互联网络。它以开放的它以开放的连接方式连接方式将各个国家、各个地区、各个机构，分布在将各个国家、各个地区、各个机构，分布在世界每个角落的各种局域网、城域网和广域网连接起世界每个角落的各种局域网、城域网和广域网连接起来，组成全球最大的计算机通信网络。它遵守来，组成全球最大的计算机通信网络。它遵守TCPTCPIPIP网络协议，以实现相互通信、资源共享。网络协议，以实现相互通信、资源共享。网络的集合网络的集合2022-3-19214.4.无线网无线网（ Wireless N

11、etwork Wireless Network ） 采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线采用无线介质连接的网络称为无线网。目前无线网主要采用三种技术：微波通信网主要采用三种技术：微波通信, ,红外线通信和激光通红外线通信和激光通信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信信。这三种技术都是以大气为介质的。其中微波通信用途最广用途最广, ,目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信目前的卫星网就是一种特殊形式的微波通信, ,它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号它利用地球同步卫星作中继站来转发微波信号, ,一个同一个同步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面步卫星可以覆盖地球的三分之一以上表面

12、, ,三个同步卫三个同步卫星就可以覆盖地球上全部通信区域。星就可以覆盖地球上全部通信区域。无线个人网（无线个人网（WPAN）：蓝牙无线局域网(WRAN)：WiFiWiFi2022-3-1922二、计算机网络的体系结构二、计算机网络的体系结构1. 1.概述概述 是指构成计算机网络的各层次结构、有关协是指构成计算机网络的各层次结构、有关协议以及层间接口的集合议以及层间接口的集合 计算机网络的目的计算机网络的目的提供通信服务提供通信服务层次化的结构模型层次化的结构模型按照传输功能按照传输功能网络实现的功能分解到若干个层次，每个层的网络实现的功能分解到若干个层次，每个层的 功能用同等层功能用同等层协议

13、协议来实现来实现相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成相邻层次之间通过接口交互必要的信息，构成下层为上层提供服务的关系下层为上层提供服务的关系 2022-3-1923网络协议网络协议事先约定的规则事先约定的规则语义：对构成协议的协议元素含义的解释；语义：对构成协议的协议元素含义的解释；语法：用于规定将若干协议元素和数据组合在语法：用于规定将若干协议元素和数据组合在一起来表达一个完整内容时应遵循的格式；一起来表达一个完整内容时应遵循的格式；规则：规定了事件的执行顺序规则：规定了事件的执行顺序2. OSI/RM2. OSI/RM模型模型( (Open Systems Interconnectio

14、n Open Systems Interconnection ) ) OSI OSI参考模型并不是一个真正具体的网络，参考模型并不是一个真正具体的网络，它将整个网络的功能划分七个层次，分别为物它将整个网络的功能划分七个层次，分别为物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。表示层和应用层。 2022-3-1924 ISO/OSIISO/OSI参考模型及协议参考模型及协议 2022-3-1925物理层：物理层：向上提供比特流传输服务，向下与物流媒体相连数据链路层：数据链路层：通过校验、确认和重发等手段将原始的物理链接改造成无误差的数据链路

15、。利用物理层所建立的链路，将数据帧从一个节点传输到另一个节点网络层：网络层：选择适当的路由把分组从源节点传输到终点传输层：传输层：负责两个应用进程的通信，把完整的报文进行端到端的传输服务2022-3-1926会话层：会话层：实现各个进程之间的建立、维护和结束会话连接的功能表示层：表示层：在网络内部实现不同语句格式和编码之间的转换与表示，为应用层服务应用层：应用层：为用户提供接口和多种服务的支持3. TCP/IP 3. TCP/IP 模型模型（Transmission Control Protocol/Internet ProtocolTransmission Control Protocol/

16、Internet Protocol） 其目的在于能够让各种各样的计算机都可以在其目的在于能够让各种各样的计算机都可以在一个共同的网络环境中运行一个共同的网络环境中运行。 在在TCP/IPTCP/IP参考模型中，去掉了参考模型中，去掉了OSIOSI参考模型中参考模型中的会话层和表示层，同时将的会话层和表示层，同时将OSIOSI参考模型中的参考模型中的数据数据链路层和物理层合并为网络接口层链路层和物理层合并为网络接口层。2022-3-1927网络接口层并没有定义实际的内容网络接口层并没有定义实际的内容2022-3-1928 OSI /RMOSI /RM与与TCP/IPTCP/IP模型对比图模型对比

17、图 2022-3-1929三三. . 计算机网络的发展计算机网络的发展 面向终端网络面向终端网络远程终端联机阶段 共享资源网络共享资源网络计算机网络阶段 标准网络标准网络开放的计算机网络体系结构开放的计算机网络体系结构 InternetInternet时代时代信息高速公路阶段。2022-3-1930阶阶段段时间时间名称名称特征特征典型应用典型应用1 11950-19601950-1960中中联机终端网联机终端网络络主机一个，终端多个主机一个，终端多个气象数据传输气象数据传输2 21962-19691962-1969计算机计算机- -计算计算机网络机网络主机多个，两级子网，主机多个，两级子网，层次协议层次协议ARPANETARPANET3 319741974开放的体系开放的体系结构结构开放的计算机网络体系开放的计算机网络体系结构框架，结构框架，7 7层协议层协议OSIOSI4 419901990因特网因特网（InternetInternet）网络的网络，信息社会网络的网络，信息社会基础设施，网络普及基础设施，网络普及InternetInternetIntranetIntranet2022-3-1931里程碑的技术：里程碑的技术：数据通信技术用于计算机通信数据通信技术用