初识计算机网络

1、单元1 计算机网络概述主讲：姚远耀主讲：姚远耀计算机网络技术基础2联系方式联系方式TELTEL：1376709211913767092119EmailEmail：QQ:170766778QQ:170766778计算机网络技术基础3考核方式考核方式（1 1）平时考勤（）平时考勤（15%15%）（2 2）作业（）作业（15%15%）（3 3）期末考试（）期末考试（70%70%）v上课形式：上课形式：课堂讲授课堂讲授计算机网络技术基础4上课要求上课要求（1 1）按时上课，不要迟到早退；）按时上课，不要迟到早退；（2 2）上课认真听讲，课前要预习，）上课认真听讲，课前要预习，课后要复习；课后要复习；（

2、3 3）每讲完一章，自觉完成课后习）每讲完一章，自觉完成课后习题；题；（4 4）机房上课要穿鞋套，不要把早）机房上课要穿鞋套，不要把早餐带入机房。餐带入机房。计算机网络技术基础5 为什么学？为什么学？（1 1）计算机网络原理计算机网络原理课程是计算课程是计算机专业学生的专业基础课，计算机网机专业学生的专业基础课，计算机网络技术是计算机专业学生必须具备的络技术是计算机专业学生必须具备的基本技能。基本技能。（2 2）计算机网络原理所学内容是全国）计算机网络原理所学内容是全国计算机等级考试（三级）的考试内容计算机等级考试（三级）的考试内容之一，也是软件资格考试之一，也是软件资格考试 （初级）网（初级

3、）网络管理员考试内容。络管理员考试内容。计算机网络技术基础6怎么学？怎么学？（1 1）多看教材，多看看计算机网络）多看教材，多看看计算机网络方面的书籍，多在互联网上关注计方面的书籍，多在互联网上关注计算机网络技术的最新发展；算机网络技术的最新发展；（2 2）课后作业要认真按时完成，多）课后作业要认真按时完成，多做做历年全国计算机等级三级网络做做历年全国计算机等级三级网络技术的真题；技术的真题；计算机网络技术基础7学什么？学什么？（1 1）计算机网络概论）计算机网络概论（2 2）网络数据通信基础）网络数据通信基础（3 3）网络体系结构与协议）网络体系结构与协议（4 4）组建局域网）组建局域网（5

4、 5）组建无线局域网）组建无线局域网（6 6）广域网和接入）广域网和接入InternetInternet（7 7）InternetInternet服务与应用服务与应用（8 8）网络安全与网络管理）网络安全与网络管理计算机网络技术基础8计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用v21 21 世纪的一些重要特征就是世纪的一些重要特征就是数字化、数字化、网络化和信息化网络化和信息化，它是一个以网络为核，它是一个以网络为核心的信息时代。心的信息时代。v网络现已成为信息社会的命脉和发展网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。知识经济的重要基础。v网络是指网络是指“三网三网”，即电信

5、网络、有，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。线电视网络和计算机网络。v发展最快的并起到核心作用的是计算发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。机网络。 计算机网络技术基础教学目标教学目标【知识目标知识目标】1.掌握计算机网络基本定义；掌握计算机网络基本定义；2.掌握网络的组成与拓扑结构；掌握网络的组成与拓扑结构；3.掌握计算机网络的功能；掌握计算机网络的功能；4.掌握对等网络和客户机掌握对等网络和客户机/服务器网络服务器网络2种网络类型。种网络类型。【能力目标能力目标】1.认识身边的常用计算机网络；认识身边的常用计算机网络；2.具备使用计算机网络能力。具备使用计算机网络能力。9计算机网络技

6、术基础一、什么是计算机网络一、什么是计算机网络描述计算机网络可以从计算机网络的几个特征来看：描述计算机网络可以从计算机网络的几个特征来看：1.1.共享资源共享资源资源共享是建设与使用网络的最终目的，包括硬件、软资源共享是建设与使用网络的最终目的，包括硬件、软件和数据资源的共享件和数据资源的共享2.2.自治系统自治系统是指参与网络的各个主机功能是相对独立的，即便是离是指参与网络的各个主机功能是相对独立的，即便是离开了网络，这些主机也能自己完成很多功能开了网络，这些主机也能自己完成很多功能3.3.遵守统一的通信协议遵守统一的通信协议入网的计算机在互相通信的过程中必须要遵守统一的通入网的计算机在互相

7、通信的过程中必须要遵守统一的通信协议，这样才能做到互相配合互相协调完成任务信协议，这样才能做到互相配合互相协调完成任务4.4.使用各种传输介质互联使用各种传输介质互联各种介质包括有线介质和无线介质各种介质包括有线介质和无线介质10计算机网络技术基础计算机网络的定义：计算机网络的定义：v是指将地理位置不同的是指将地理位置不同的具有独立功能具有独立功能的的多台多台计算机及其外部设备，通过计算机及其外部设备，通过通信通信线路线路连接起来，在连接起来，在网络操作系统，网络网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议管理软件及网络通信协议的管理和协调的管理和协调下，实现下，实现资源共享和信息传递资源共享和信

8、息传递的计算机的计算机系统。系统。11计算机网络技术基础二、计算机网络的演变和发展二、计算机网络的演变和发展12计算机网络技术基础1.具有远程通信功能的单主机系统（50-60年代）特征：所有终端共享主机提供的资源。单台主机：完成计算和通信任务。多台终端：完成用户交互（即输入和输出）。缺点：主机负荷重线路利用率低可靠性低应用实例应用实例：20世纪60年代初期，美国航空公司投入使用的由一台中心计算机和全美范围内2000多个终端组成的飞机票预定系统13计算机网络技术基础飞机订票系统图示HOSTTSTTTTTTT以批处理为为运行特以批处理为为运行特征的主机征的主机HOST(航空公司总部航空公司总部)

9、T (订票点，订票点，Terminals) 通信线路通信线路(电话线路电话线路)TS为线路集中器为线路集中器14计算机网络技术基础152.具有远程通信功能的多主机系统（60-70年代）HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路分布式控制 网络结构从“主机终端” 转变为“主机主机” 多台主机都具有自主处理能力，它们之间不存在主从关系，所有主机都负责数据处理和通信工作。典型代表：因特网的前身ARPAnet。美苏冷战的产物。计算机网络技术基础16具有远程通信功能的多主机系统（续）优点：可靠性提高每一台主机处理能力提高，网络性能提高。缺点：多主机之间需要协调工作，各主机之间的通信管理复杂；由

10、“主机-终端”结构转变为“主机-主机结构后，主机仍然肩负数据处理和通信两项工作，而且通信更为复杂。计算机网络技术基础ARPAnet的另一种模型优点：优点： 减轻主机负荷，使主减轻主机负荷，使主机的通信功能剥离出机的通信功能剥离出来；来； 直接导致了网络的分直接导致了网络的分层结构：通信子网层结构：通信子网+ +资资源子网源子网 全连接，对网络规模全连接，对网络规模的扩大有好处。的扩大有好处。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT通信线路每一台主机设置CCP（通信控制处理机），形成通信子网和资源子网的层次网络。17计算机网络技术基础具有公用数据通信网的计算机网络 v 将通信子

11、网的规模进一将通信子网的规模进一步扩大，使之变成社会步扩大，使之变成社会公有的数据通信网。公有的数据通信网。v 允许异种机入网，兼容允许异种机入网，兼容性好、通信线路利用率性好、通信线路利用率高，是计算机网络概念高，是计算机网络概念最全、设备最多的一种最全、设备最多的一种形式。形式。 公用数据通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT18计算机网络技术基础3. 遵循标准化协议的计算机网络（70年代-）厂商标准：厂商标准：IBM-SNA DEC-DNA国际标准：国际标准：ISO-OSI/RM Open System Interconnection/ Recommended Model(开

12、放系统开放系统互联参考模型，简称互联参考模型，简称OSI参考模型参考模型)，OSI参考模型只是一种概念上的网络模型（参考模型只是一种概念上的网络模型（1984年）年）事实标准：事实标准：TCP/IP协议集协议集Internet的飞速发展，事实标准采用的飞速发展，事实标准采用TCP/IP 19计算机网络技术基础计算机网络的蓬勃发展Internet的产生和发展v InternetInternet的形成和发展始于从的形成和发展始于从2020世纪世纪6060年代后期，是由年代后期，是由ARPAnetARPAnet发展演化而逐步形成。美国国防部高级研究计划发展演化而逐步形成。美国国防部高级研究计划管理局

13、（管理局（ ARPA ARPA ）建立了只有）建立了只有4 4个结点的网络个结点的网络v 19741974年，年，TCP/IPTCP/IP协议集的协议集的 开发和应用开发和应用v 9090年代商业化，开放给公众，年代商业化，开放给公众，一经推出，由于其优秀的结构一经推出，由于其优秀的结构和丰富的应用，使之很快成为和丰富的应用，使之很快成为全球最大的网络。全球最大的网络。20计算机网络技术基础二、计算机网络的逻辑组成二、计算机网络的逻辑组成主机系统主机系统提供各种资源提供各种资源服务器PC机通信系统通信系统完成通信任务完成通信任务路由器交换机传输介质网卡21计算机网络技术基础二、计算机网络的逻辑

14、组成二、计算机网络的逻辑组成服务器提供各种网络资源PC机用于访问网络资源路由器为某个局域网提供网关接口，实现不同网络之间的连接交换机为局域网内部各种设备之间的连接提供接口传输介质用于连接任意两个设备网卡为主机接入到网络提供接口22计算机网络技术基础二、计算机网络的逻辑组成二、计算机网络的逻辑组成n 网络中的主机系统网络中的主机系统主要用于提供各种主要用于提供各种网络资源，通常被网络资源，通常被称为资源子网称为资源子网n 网络中的通信系统网络中的通信系统主要用于完成数据主要用于完成数据通信任务，通常被通信任务，通常被称为通信子网称为通信子网各种通信设备构成通信子网小结小结23计算机网络技术基础三

15、、计算机网络的分类三、计算机网络的分类分类网络的标准很多:v根据网络使用的传输技术进行分类;v网络所覆盖的地理范围进行分类;v网络的物理结构进行分类；分类标准能体现网络的本质差异24计算机网络技术基础根据网络的传输技术分类根据网络的传输技术分类v 广播网络广播网络：网络：网络中的计算机或设备使用一个共享的通信介中的计算机或设备使用一个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何结点发质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任何结点发出的数据信息。出的数据信息。 单播（单播（UnicastUnicast）：发送的信息中包含明确的目的地址，所有结点）：发送的信息中包含明确的目的地址，所

16、有结点都检查该地址。如果与自己的地址相同，则处理该信息；如果不都检查该地址。如果与自己的地址相同，则处理该信息；如果不同，则忽略。同，则忽略。 组播（组播（MulticastMulticast）：将信息传输给网络中的部分结点。）：将信息传输给网络中的部分结点。 广播（广播（BroadcastBroadcast）：在发送的信息中使用一个指定的代码标识目）：在发送的信息中使用一个指定的代码标识目的地址，将信息发送给所有的目标结点。当使用这个指定代码传的地址，将信息发送给所有的目标结点。当使用这个指定代码传输信息时，所有结点都接收并处理该信息。输信息时，所有结点都接收并处理该信息。v 点对点网络点对

17、点网络：网络：网络中的计算机或设备以点对点的方式进行中的计算机或设备以点对点的方式进行数据传输，两个结点间可能有多条单独的链路。这种传播数据传输，两个结点间可能有多条单独的链路。这种传播方式应用于广域网中。方式应用于广域网中。25计算机网络技术基础局域网局域网LAN：分布距离几km以内，速率范围为4M bps2G bps；一般限制在一个房间、一幢大楼、一个单位内。城域网城域网 MAN：分布距离10km，速率范围为50kbps100M bps，大型城市；广域网广域网 WAN：分布距离100km，速率范围为9.6kbps45Mbps，全国，乃至全球。 说明：按照地理范围划分网络时，分布距离并不是绝

18、对严格的。用网络作用范围分类网络的本质是网络传输技术的不同根据网络覆盖范围分类根据网络覆盖范围分类26计算机网络技术基础v 。 NAP Internet 主干网主干网 NAP 地区地区 ISP 网络网络 地区地区 ISP 网络网络 本地本地ISP网络网络 本地本地 ISP 网络网络 本地本地ISP网络网络 用户接入点用户接入点 校园网校园网 PSTN ADSL 路由器路由器 用户终端用户终端 Internet结构结构接入网接入网局域网局域网主干网主干网广域网广域网城域网城域网27计算机网络技术基础根据网络拓扑结构分类根据网络拓扑结构分类n 拓扑是由点、线组成的几何图形拓扑是由点、线组成的几何图

19、形。用此方法可以把计算机。用此方法可以把计算机网络看做是一组结点和链路组成的几何图形，这个几何图网络看做是一组结点和链路组成的几何图形，这个几何图形就是网络的拓扑结构形就是网络的拓扑结构n 网络常见的拓扑结构有：网络常见的拓扑结构有：n总线形总线形n星形星形n环形环形n树形树形n网状网状28计算机网络技术基础1.总线形结构总线形结构此处使用此处使用T形搭线形搭线头连接网卡头连接网卡终结器（匹配阻抗）：终结器（匹配阻抗）：用于吸收在总线上传用于吸收在总线上传输完毕的信息流输完毕的信息流总线：将各种设备串接成总线：将各种设备串接成一个能够互相访问的网络一个能够互相访问的网络29计算机网络技术基础总

20、线结构的特点总线结构的特点n 早期局域网的主流结构，任何一个节点的信息都要沿着总早期局域网的主流结构，任何一个节点的信息都要沿着总线向两个方向传输，属于广播式网络。线向两个方向传输，属于广播式网络。n 优点：简单，传输介质最短，传输方式简单；优点：简单，传输介质最短，传输方式简单；n 缺点：缺点：n 总线的负载量是有限的，而且总线的长度也有限制，所以节点个总线的负载量是有限的，而且总线的长度也有限制，所以节点个数不能任意多；数不能任意多；n 总线中各个工作站对介质的访问采用竞争的机制，若同时有两个总线中各个工作站对介质的访问采用竞争的机制，若同时有两个站点竞争总线，则会产生冲突，总线网络必须能

21、够解决冲突引发站点竞争总线，则会产生冲突，总线网络必须能够解决冲突引发的问题。的问题。n 若总线断裂，整个网络失效。若总线断裂，整个网络失效。故障排查困难。故障排查困难。30计算机网络技术基础2.星形结构（多用）星形结构（多用） 以中央节点为中心，把若干个外围节点连接起来形成辐射式的互连结构，中央节点对各设备间的通信和信息交换进行集中控制和管理。 集线器作为中央节点，集线器作为中央节点，共享带宽。喇叭共享带宽。喇叭交换机作为中央节点，负责交换机作为中央节点，负责完成任何一对用户之间数据完成任何一对用户之间数据的交换过程。私聊的交换过程。私聊31计算机网络技术基础星型结构的网络中使用的传输技术根

22、据中央节点决星型结构的网络中使用的传输技术根据中央节点决定定。 若中央节点是交换机，则传输技术为点到点式；若中央节点是交换机，则传输技术为点到点式； 若中央节点是共享式若中央节点是共享式HUB，则传输技术为广播，则传输技术为广播式。式。星形结构使用的传输技术？星形结构使用的传输技术？32计算机网络技术基础星形结构特点如下星形结构特点如下优点：优点：n 系统的可靠性较高，健壮性很好，除中心节点外，其他节系统的可靠性较高，健壮性很好，除中心节点外，其他节点的故障不扩散；点的故障不扩散；n 若是交换机作为中央节点，网络中可以有多对用户同时完若是交换机作为中央节点，网络中可以有多对用户同时完成数据交换

23、，属于点到点式网络；成数据交换，属于点到点式网络；n 扩充容易，增删节点不影响其他节点。扩充容易，增删节点不影响其他节点。缺点：缺点：v 对中心节点依赖性高。如果中央节点出现故障，则整个网对中心节点依赖性高。如果中央节点出现故障，则整个网络瘫痪络瘫痪 ；v 电缆长度长，布线困难。电缆长度长，布线困难。33计算机网络技术基础3.环形结构（首尾相连的总线型）环形结构（首尾相连的总线型） n 将各节点通过一条首尾相连的通信线路连接起来形成封闭的环型结构网，但是环中信息的流动是单向的。为什么？n 特点：同一时刻只能有一个用户发送数据，要发送数据的主机必须从环路中获取到被称为令牌的控制信息，才可以向环路

24、中发送数据，一个用户发送的数据可以被多个用户接收，属于广播式网络n FDDI(光纤分布式接口)使用环形拓扑，由光纤构成的FDDI，其基本结构为逆向双环。一个环为主环，另一个环为备用环。34计算机网络技术基础环网图示环网图示35计算机网络技术基础4.树形结构树形结构 n 从星型结构派生出来，各节点按一定层次连接起来，任意两个节点之间的通路都支持双向传输，网络中有多个中心节点，形成一种分级管理的集中式网络，越顶层的节点其处理能力越强，低层解决不了的问题可以申请高层节点解决，适用于各种管理部门需要进行分级数据传送的场合。n 如图所示：36计算机网络技术基础树形网络图示树形网络图示该主机要访问inte

25、rnet37计算机网络技术基础5.网状结构网状结构n 网状结构是从网状结构是从广域网广域网的角度来看的，又有全网状结构和部分的角度来看的，又有全网状结构和部分网状结构之分网状结构之分 。如图所示。如图所示n 全网状结构中，所有设备都两两相连以提供冗余性和容错性全网状结构中，所有设备都两两相连以提供冗余性和容错性 n 部分网状结构中，至少有一个节点与其它所有节点相连，当部分网状结构中，至少有一个节点与其它所有节点相连，当某条链路不可用时，依然能采用其它链路传递数据，这种结某条链路不可用时，依然能采用其它链路传递数据，这种结构用于许多通信骨干网以及因特网中构用于许多通信骨干网以及因特网中 38计算

26、机网络技术基础网状拓扑图示网状拓扑图示39计算机网络技术基础网络拓扑结构的选择因素网络拓扑结构的选择因素v 1.1.传输介质传输介质v 2.2.介质访问控制方法介质访问控制方法v 3.3.费用、灵活性、可靠性等费用、灵活性、可靠性等40计算机网络技术基础四、计算机网络的主要性能指标四、计算机网络的主要性能指标v 1.1.带宽带宽 原是通讯和电子技术中的一个术语，指线路上允许通原是通讯和电子技术中的一个术语，指线路上允许通过的信号频段范围。如果某条线路允许通过的信号频过的信号频段范围。如果某条线路允许通过的信号频段为段为203220Hz203220Hz，则该线路的带宽为，则该线路的带宽为3200

27、Hz3200Hz 目前网络广泛采用数字信号传送方式，带宽等同于目前网络广泛采用数字信号传送方式，带宽等同于传传输速率输速率。 数字信道传输数字信号的速率称为数据率或比特率，数字信道传输数字信号的速率称为数据率或比特率，带宽的单位是比特每秒（带宽的单位是比特每秒（bps bps 即即bit/sbit/s），即通信线路），即通信线路每秒所能传输的比特数。例如，以太网的带宽为每秒所能传输的比特数。例如，以太网的带宽为10 10 MbpsMbps，意味着每秒能传输，意味着每秒能传输10 10 兆比特，传输每比特用兆比特，传输每比特用0.1 0.1 s s。目前以太网的带宽有。目前以太网的带宽有10 M

28、bps10 Mbps、100 Mbps100 Mbps、1000 Mbps 1000 Mbps 和和10 Gbps 10 Gbps 等几种类型。等几种类型。41计算机网络技术基础四、计算机网络的主要性能指标四、计算机网络的主要性能指标v2.2.吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其吞吐量是指对网络、设备、端口、虚电路或其他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以他设施，单位时间内成功地传送数据的数量（以比特、字节、分组等测量）比特、字节、分组等测量）。由于诸多原因使得。由于诸多原因使得吞吐量常常远小于所用介质本身可以提供的最大吞吐量常常远小于所用介质本身可以提供的最大数字带宽。数字带宽。42计算机网络技术基础v 3.时延 时延是指一个报文或分组从一个网络（或一条链路）的一端传输到另一端所需的时间。若某个终端A发送一组长度为M字节的数据给终端B，从A发送第一位数据，到终端B收到最后一位数据的时间间隔为时延ABLMM考虑AB直接连接的情况（不考虑处理时延）： 时延受哪些因素影响？发送时延发送时延距离传播速率传播时延传播时延数据长度传输速率电信号在介质上的传