计算机应用基础网络

1、 第第4 4章章 计算机网络计算机网络（一）（一）下一页上一页停止放映第第2 2| |提出问题n什么是计算机网络？它如何构成？什么是计算机网络？它如何构成？n计算机网络有哪些功能？为什么要使用计算机网络有哪些功能？为什么要使用网络？网络？n什么是网络协议？什么是网络协议？n什么是网络的体系结构？什么是网络的体系结构？n下一页上一页停止放映第第3 3| |本单元要点n了解计算机网络的分类方式了解计算机网络的分类方式n了解常用的计算机网络传输介质，包了解常用的计算机网络传输介质，包括同轴电缆、双绞线、光纤和无线介括同轴电缆、双绞线、光纤和无线介质等质等n理解网络协议的概念理解网络协议的概念n了解网

2、络体系结构的概念了解网络体系结构的概念n了解局域网的概念了解局域网的概念n了解常用类型的以太网，包括了解常用类型的以太网，包括10Base5、10Base2和和10Base-T下一页上一页停止放映第第4 4| |现实是如今，我们都非常坦然地面对这样的现实：如今，我们都非常坦然地面对这样的现实：1)买火车票不用到车站去了，只要就近找一买火车票不用到车站去了，只要就近找一家预售票处，或打个电话，就能预售到票；家预售票处，或打个电话，就能预售到票；2)出门携带大量现金会遇到种种不便，现在出门携带大量现金会遇到种种不便，现在办理一张通存通兑卡，可以异地存取现金，办理一张通存通兑卡，可以异地存取现金，极

3、大方便了外出旅行者；极大方便了外出旅行者；3)网上大学，使得大学学习可以不受时间和网上大学，使得大学学习可以不受时间和空间的限制，为愿意受教育者开辟了更广空间的限制，为愿意受教育者开辟了更广阔的自由空间。阔的自由空间。4)数字化数字化。下一页上一页停止放映第第5 5| |什么是计算机网络？n一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部一般地说，将分散的多台计算机、终端和外部设备用通信线路互连起来，实现彼此间通信，设备用通信线路互连起来，实现彼此间通信，且可以实现资源共享的整个体系叫做计算机网且可以实现资源共享的整个体系叫做计算机网络。络。n计算机网络必须具备以下计算机网络必须具备以下3个要素：个要

4、素：至少有两台具有独立操作系统的计算机系统；至少有两台具有独立操作系统的计算机系统； 计算机之间要有通信手段将其互连计算机之间要有通信手段将其互连（如用双绞（如用双绞线、电话线、同轴电缆或光纤等有线通信，也可以线、电话线、同轴电缆或光纤等有线通信，也可以使用微波、卫星等无线媒体）；使用微波、卫星等无线媒体）； 网络协议网络协议 一系列通讯规则和约定，用以控制网络一系列通讯规则和约定，用以控制网络中设备之间进行信息交换。中设备之间进行信息交换。示意图示意图下一页上一页停止放映第第6 6| |计算机网络的功能n主要功能：主要功能：数据通信数据通信(Communication Medium) (Co

5、mmunication Medium) 计算机网络最计算机网络最基本的功能，是完成网络中各计算机系统之间的通信。基本的功能，是完成网络中各计算机系统之间的通信。资源共享资源共享(Resource Sharing) (Resource Sharing) 网络中所有用户可网络中所有用户可以共享网络中的资源（硬件、软件和信息资源）。以共享网络中的资源（硬件、软件和信息资源）。分布处理分布处理(Distribution Processing) (Distribution Processing) 指在网络指在网络系统中若干台在结构上独立的计算机可以互相协作完系统中若干台在结构上独立的计算机可以互相协作完

6、成同一个任务的处理。在处理过程中，每台计算机独成同一个任务的处理。在处理过程中，每台计算机独立承担各自的任务，使用各自的资源环境立承担各自的任务，使用各自的资源环境。下一页上一页停止放映第第7 7| |计算机网络的共享资源计算机网络的共享资源n硬件资源硬件资源 是指在网络系统中连接的各种硬件设备，是指在网络系统中连接的各种硬件设备，例如，大型计算机系统、海量存储器、打印机、绘图仪、例如，大型计算机系统、海量存储器、打印机、绘图仪、数字化扫瞄仪等。数字化扫瞄仪等。n软件资源软件资源 通常将一些大型应用软件安装在软件资源通常将一些大型应用软件安装在软件资源中心的服务器上，用户通过计算机网络系统，申

7、请调用中心的服务器上，用户通过计算机网络系统，申请调用服务器上的这些应用软件。服务器上的这些应用软件。n信息资源信息资源 是指在网络计算机系统中存放的大量数据是指在网络计算机系统中存放的大量数据库和文件，它们提供诸如图书资料、科技动态、股票行库和文件，它们提供诸如图书资料、科技动态、股票行情、经济快讯、银行储户信息、学校学籍信息等数据。情、经济快讯、银行储户信息、学校学籍信息等数据。 下一页上一页停止放映第第8 8| |计算机网络的作用计算机网络的作用1 1）实现系统资源共享实现系统资源共享 提高资源利用率，节省大量重提高资源利用率，节省大量重复配备设备和资源的投资。复配备设备和资源的投资。2

8、 2）集中管理和分布处理相结合集中管理和分布处理相结合 典型的应用是全国联典型的应用是全国联网的预售飞机票管理系统。网的预售飞机票管理系统。3 3）均衡负荷均衡负荷 可以在整体上实现资源的统一调度和管理。可以在整体上实现资源的统一调度和管理。4 4）高可靠性高可靠性 在网络环境中，各计算机系统可以通过网络在网络环境中，各计算机系统可以通过网络互为后备设备，当某系统不能正常工作时，可以使用后互为后备设备，当某系统不能正常工作时，可以使用后备系统以应急。备系统以应急。5 5）综合服务综合服务 网络应用的时代。网络应用的时代。6 6）远程通信远程通信 计算机网络环境下的远程通信提供了一种快计算机网络

9、环境下的远程通信提供了一种快速、方便、便宜的通信方式。速、方便、便宜的通信方式。下一页上一页停止放映第第9 9| |计算机网络的优越性计算机网络的优越性1 1）通信交流快捷）通信交流快捷 发送电子邮件，很可能几秒钟发送电子邮件，很可能几秒钟后就能被收信人接收。后就能被收信人接收。2 2）传递信息方便）传递信息方便 足不出户，轻轻点击几下鼠标足不出户，轻轻点击几下鼠标或键盘就可以将信息发送出去。或键盘就可以将信息发送出去。3 3）获取信息容易）获取信息容易 利用搜索工具让计算机自动去利用搜索工具让计算机自动去查找并下载需要的信息。查找并下载需要的信息。4 4）共享网络资源）共享网络资源 所有网络

10、用户均可以平等的身所有网络用户均可以平等的身份享受网上信息资源。份享受网上信息资源。下一页上一页停止放映第第10 10| |一. 计算机网络概述n本节内容本节内容n计算机网络的发展计算机网络的发展n计算机网络的分类计算机网络的分类n计算机网络传输介质计算机网络传输介质n计算机网络协议和体系结构计算机网络协议和体系结构nOSI和和TCP/IP参考模型参考模型下一页上一页停止放映第第11 11| |1.计算机网络的发展n早期的计算机应用模式早期的计算机应用模式单机单机n大、中、小型机大、中、小型机庞大，昂贵，资源无庞大，昂贵，资源无法共享法共享n计算机网络产生始于计算机网络产生始于1950s，发展

11、动因：，发展动因：n资源共享的需求（资源共享的需求（CPU、外设、软件、外设、软件、数据）数据）n大型项目的合作（进行工程项目协作）大型项目的合作（进行工程项目协作）n人与人之间的沟通（电子邮件、人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）下一页上一页停止放映第第12 12| |n从体系结构来观察，其发展可分从体系结构来观察，其发展可分为三个阶段：为三个阶段：以主机为中心的联机终端系统以主机为中心的联机终端系统以通信子网为中心的主机互连以通信子网为中心的主机互连具有层次化体系结构的标准化网络具有层次化体系结构的标准化网络三代网络三代网络下一页上一页停止放映第第13 13| |1.以主机为中心的联机终端

12、网络系统n特征特征共享主机软硬件资源共享主机软硬件资源n单台主机：执行计算和通信任务单台主机：执行计算和通信任务n多台终端：执行用户交互多台终端：执行用户交互n连接方式连接方式本地或远程连接本地或远程连接HOSTTSTTTTTTT终端集中器终端集中器下一页上一页停止放映第第14 14| |n美国飞机订票系统美国飞机订票系统SABRE-1（至今仍在使用至今仍在使用）n1 台主机（台主机（HOST）n2000 终端（终端（Terminal）n通信线路（通信线路（电话线路电话线路） n缺点缺点n主机负荷重，数据处理通信主机负荷重，数据处理通信n线路利用率低线路利用率低n控制方式，可靠性低控制方式，可

13、靠性低n改进改进n前端处理机（前端处理机（Front End Processor, FEP），通信任），通信任务分离务分离n终端集中器终端集中器(近近/远距远距)下一页上一页停止放映第第15 15| |2.以通信子网为中心的主机互连n特征特征n多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中多个终端联机系统的互联，形成了多主机为中心的网络心的网络n网络结构从网络结构从“主机终端主机终端” 转变为转变为“主机主机主机主机”HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信线路下一页上一页停止放映第第16 16| |主机主机网络的演变n演变阶段演变阶段1n通信任务从主机通信任务从主机中分离，由通信中分离，由

14、通信控制处理机控制处理机（CCP）完成）完成nCCP：处理主机：处理主机之间通信任务的之间通信任务的专用计算机专用计算机CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT下一页上一页停止放映第第17 17| |n由由CCP组成的传输网络组成的传输网络通信子网，为主，为主机提供信息传输服务机提供信息传输服务n建立在通信子网基础上的主机集合建立在通信子网基础上的主机集合资源子网，提供计算资源提供计算资源CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTTT通信子网通信子网两层网络概念的出现下一页上一页停止放映第第18 18| |两层网络的概念结构在通信子网上可有在通信子网上可有多个资

15、源子网，共多个资源子网，共享通信子网的服务享通信子网的服务CCCHHH资源子网资源子网通信子网通信子网HH下一页上一页停止放映第第19 19| |n通信子网规模扩大通信子网规模扩大n私有私有社会公用社会公用n公用数据通信网公用数据通信网nPSTN（公用数据公用数据通信网）通信网）nX.25n优点优点n降低用户系统成本降低用户系统成本n提高通信线路利用率提高通信线路利用率n兼容性好兼容性好公用数据公用数据通信网通信网HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT演变阶段演变阶段2 2下一页上一页停止放映第第2020| |n因特网的前身因特网的前身ARPANETn美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网

16、络美苏冷战时期由美国军方建立的实验性网络n最初最初4个节点个节点70s的的60多个节点多个节点n地域跨越美洲、欧洲地域跨越美洲、欧洲n具有现代网络的许多特征，例如具有现代网络的许多特征，例如n分组交换分组交换n分层次的网络体系分层次的网络体系n较为完善的通信协议较为完善的通信协议n它的缺点是：它的缺点是：n网络普及程度低网络普及程度低n标准不统一标准不统一n网络体系结构的研究不成熟网络体系结构的研究不成熟主机主机网络例子主机主机网络例子下一页上一页停止放映第第21 21| |3.具有层次化体系结构的标准化网络n为什么需要标准化？为什么需要标准化？n不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体

17、系结构的标准化的原是推动网络体系结构的标准化的原动力动力n标准化的时机？标准化的时机？n各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础下一页上一页停止放映第第2222| |n厂商标准：厂商标准：IBM-SNAn缺点：适用范围：兼容性？缺点：适用范围：兼容性？ 技术垄断：竞争？技术垄断：竞争？ 标准不统一：用户利益？标准不统一：用户利益？n国际标准国际标准nOpen System Interconnection/ Recommended 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OSI参考模型参考模型)nOSI参考模型是一种概念上的网络模型参考模型

18、是一种概念上的网络模型n规定了网络体系结构的框架规定了网络体系结构的框架n只说明了做什麼（只说明了做什麼（WHAT TO DO）而未规定怎样做）而未规定怎样做（HOW TO DO）n事实上的标准：事实上的标准：TCP/IP(因特网的骨干协议因特网的骨干协议)标准化过程的演变下一页上一页停止放映第第2323| |4.因特网时代的到来n因特网的出现标志着网络时代的到来因特网的出现标志着网络时代的到来n因特网是全球性的网络因特网是全球性的网络n丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增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长的主要驱动力n美国政府资助的美国政府资助的“下一代因特网计划下一代因特

19、网计划”目目标是标是n主干网的速率比现在的因特网高主干网的速率比现在的因特网高1000倍倍n端到端的速率要达到端到端的速率要达到100Mbit/s10Gbit/s下一页上一页停止放映第第2424| |我国网民数量n网民网民(互联网网民互联网网民)定义：平均每周使用定义：平均每周使用互联网至少互联网至少1小时的中国公民。小时的中国公民。n截止截止2006年年6月月30日，中国网民总人数日，中国网民总人数为为1.23亿，增加亿，增加2000万人万人下一页上一页停止放映第第2525| |二. 计算机网络的主要分类n按地域范围分类按地域范围分类n按拓扑结构分类按拓扑结构分类n按通信传播方式分类按通信传

20、播方式分类下一页上一页停止放映第第2626| |1.按地域范围分类按地域范围分类n局域网局域网(Local Area Network ，LAN)n范围：小，范围：小，20KMn传输技术：基带，传输技术：基带，10-1000Mbps，延迟低，出错率低，延迟低，出错率低（10-11）n拓扑结构：总线，环拓扑结构：总线，环n城域网城域网(Metropolitan Area Network ，MAN)n范围：中等，范围：中等，100KMn传输技术：宽带传输技术：宽带/基带基带n拓扑结构：总线拓扑结构：总线n广域网广域网(Wide Area Network ，WAN)n范围：大，范围：大，100KMn传

21、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n拓扑结构：不规则，点到点拓扑结构：不规则，点到点下一页上一页停止放映第第2727| |n网络中计算机之间的连接是有形状要求的。n星形 有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接。有一个中心节点，其它节点与其构成点到点连接。n树形一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成。一个根结点、多个中间分支节点和叶子节点构成。n总线所有节点挂接到一条总线上，广播式信道；需要有所有节点挂接到一条总线上，广播式信道；需要有介质访问控制协议以防止冲突。介质访问控制协议以防止冲突。n环形 所有节点连接成一个闭合的环，结点之间为点到点所有节点连接成一个

22、闭合的环，结点之间为点到点连接。连接。n全连接 点到点全连接，随节点数的增长，建造成本急剧点到点全连接，随节点数的增长，建造成本急剧增长，只适用于节点数很少的广域网中。增长，只适用于节点数很少的广域网中。n不规则点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不点到点部分连接，多用于广域网，由于连接的不完全性，需要有交换节点。完全性，需要有交换节点。2.按拓扑结构分类按拓扑结构分类下一页上一页停止放映第第2828| |n点对点传播方式的网络：由一对对机器间的多条链路构成。这种网络上的报文分组在由一对对机器间的多条链路构成。这种网络上的报文分组在信源和信宿之间可能需通过一台或多台中间设备进行传播。信源和

23、信宿之间可能需通过一台或多台中间设备进行传播。3.按通信传播方式分类按通信传播方式分类n一般来说，局域性网络使用广播方式；广域性网一般来说，局域性网络使用广播方式；广域性网络使用点对点方式。络使用点对点方式。n广播方式网络： 仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。仅有一条通道，由网络上所有的计算机共享。n在网络中信息传播的方式是不同的。下一页上一页停止放映第第2929| |三. 计算机网络传输介质n金属导体金属导体n双绞线双绞线、 同轴电缆同轴电缆n光纤光纤n无线介质无线介质n无线电无线电、短波、短波、微波微波、卫星卫星、光波光波n计算机网络中信息靠什么传输？计算机网络中信息靠什么传输？n与

24、电话、电报、电视的传输方式是一致的与电话、电报、电视的传输方式是一致的n电话靠电信通信网电话靠电信通信网n电视靠卫星和有线电视网（同轴电缆）电视靠卫星和有线电视网（同轴电缆）n电报靠无线电电报靠无线电n下一页上一页停止放映第第3030| |双绞线双绞线内导体芯线内导体芯线外套外套铜屏蔽铜屏蔽箔屏蔽箔屏蔽绝缘绝缘返回下一页上一页停止放映第第31 31| |以箔屏蔽以减少以箔屏蔽以减少 干扰和串音干扰和串音3 3类、类、5 5类类双绞线外没有任双绞线外没有任何附加屏蔽何附加屏蔽非屏蔽双绞线非屏蔽双绞线 ( (UTP)UTP)屏蔽双绞线屏蔽双绞线 ( (STP)STP)返回下一页上一页停止放映第第3

25、232| |同轴电缆同轴电缆基带基带 一条电缆只用于一个信一条电缆只用于一个信道，道，5050 ，用于数字传输，用于数字传输宽带宽带一条电缆同时传输不同频一条电缆同时传输不同频率的几路模拟信号，率的几路模拟信号，75 75 ，用于模拟传输，用于模拟传输，300300450MHz450MHz，100km100km，需要放，需要放大器大器铜芯铜芯绝缘层绝缘层外导体外导体屏蔽层屏蔽层保护套保护套返回下一页上一页停止放映第第3333| |光纤光纤依靠光波承载信息依靠光波承载信息高传送速率高传送速率通信容量大通信容量大传输损耗小传输损耗小适合长距离传输适合长距离传输抗干扰性能好抗干扰性能好保密性好保密性

26、好轻便轻便玻璃封套玻璃封套塑料外套塑料外套玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯玻璃内芯塑料外套塑料外套玻璃封套玻璃封套外壳外壳返回下一页上一页停止放映第第3434| |无线介质无线介质使用电磁波使用电磁波无需物理连接无需物理连接BS基站覆盖的无线电区域基站覆盖的无线电区域固定终端点（基站）和固定终端点（基站）和终端之间是无线链路终端之间是无线链路BS基站基站 用户计算机和终端用户计算机和终端返回下一页上一页停止放映第第3535| |地面微波接收地面微波接收两个地面站之间传送两个地面站之间传送距离：距离：50 -100 km返回下一页上一页停止放映第第3636| |卫星卫星使用微波使用转发器接收和转发地球地

27、球地面站地面站地面站地面站返回下一页上一页停止放映第第3737| |地球同步卫星地球同步卫星与地面站相对固定位置与地面站相对固定位置使用使用3个卫星覆盖全球个卫星覆盖全球地球地球返回下一页上一页停止放映第第3838| |红外线和毫米波红外线和毫米波 红外线传输红外线传输用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控用于短距离通信，如电视、录象机等的遥控也可用于无线也可用于无线LANLAN缺点：不能穿透固体缺点：不能穿透固体光波传输光波传输应用：在屋顶用激光连接两个建筑物的应用：在屋顶用激光连接两个建筑物的LANLAN缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响缺点：不能穿透雨和浓雾，易受天气影响下一页上一页停

28、止放映第第3939| |传传 输输 媒媒体体 构构 成成 、 实实现现 速速 率率 传传 输输 距距 离离 性性 能能 (抗抗 干干扰扰 性性 价价 格格 应应 用用 示示 例例 双双 绞绞 线线 模模 拟拟 :300-3400Hz；数数 字字 : 10-100M bps 100 米米 可可 以以 低低 模模 拟拟 传传 输输 数数 字字 传传 输输 用用 户户 环环 线线 LAN 50 同同轴轴 电电 缆缆 10M 1 公公 里里 内内 较较 好好 略略 高高 于于 TP 基基 带带 数数 字字 信信 号号 LAN 75 同同轴轴 电电 缆缆 300-450M Hz 几几 十十 公公 里里

29、较较 好好 较较 高高 模模 拟拟 传传 输输 ， 可可 分分多多 信信 道道 混混 合合 传传 输输电电 视视 、数数 据据 及及 CD音音 频频 CATV 光光 纤纤 100M -几几 千千 M bps 上上 千千 公公 里里 很很 好好 较较 高高 远远 距距 离离 传传 输输 长长 话话 线线 路路 ，主主 干干 网网 短短 波波 几几 十十 -几几 百百 bps 全全 球球 一一 般般 ， 通通信信 质质 量量 差差 较较 低低 远远 程程 低低 速速 通通 信信 广广 播播 地地 面面 微微波波 接接 力力 4-6GHz 几几 百百 公公 里里 很很 好好 低低 于于 同同 容容

30、量量和和 长长 度度 的的 电电缆缆 远远 程程 通通 信信 电电 视视 卫卫 星星 500M Hz 一一 万万 八八 千千多多 公公 里里 很很 好好 费费 用用 与与 距距 离离无无 关关 远远 程程 通通 信信 电电 视视 、电电 话话 、数数 据据 常用传输媒体的比较常用传输媒体的比较传输介质传输介质 传输速率传输速率 传输距离传输距离 抗干扰性抗干扰性价格价格 应用应用双绞线双绞线 10-1000Mbps10-1000Mbps几十千米几十千米 可以可以 低低 电话通信电话通信5050 同轴电缆同轴电缆 10Mbps 310Mbps 3千米内千米内 较好较好 较高较高 局域网局域网75

31、75 同轴电缆同轴电缆 300-450MHz300-450MHz100100千米千米 较好较好 较高较高 闭路电视闭路电视光纤光纤 几十几十Gbps Gbps 3030千米以上千米以上 很好很好 较高较高 远程通信远程通信短波短波 50MHz 50MHz 全球全球 较差较差较低较低 远程低速通信远程低速通信微波中继微波中继 4-6GHz 4-6GHz 几百千米几百千米好好中等中等 远程通信远程通信卫星卫星 500MHz 18000500MHz 18000千米千米 很好很好 与距离无关与距离无关 远程通信远程通信下一页上一页停止放映第第4040| |四.网络协议及体系结构什么是协议？什么是协议？

32、 协议是一种约定，用以确保交流各方清晰地协议是一种约定，用以确保交流各方清晰地表达思想。表达思想。什么是网络协议？什么是网络协议？ 网络协议是定义并实现网络通信的一组规则和参网络协议是定义并实现网络通信的一组规则和参数。计算机之间、数。计算机之间、Internet中所有的通信活动都中所有的通信活动都是由协议所控制。是由协议所控制。什么是通信协议？什么是通信协议？ 通信协议是一组规则和标准，用以确保计算机通信协议是一组规则和标准，用以确保计算机之间互联，并在尽可能少发生错误的前提下交之间互联，并在尽可能少发生错误的前提下交换信息。换信息。定义了网络实体间发送和接收报文的定义了网络实体间发送和接收

33、报文的格式、顺序以及当传送和接收消息时格式、顺序以及当传送和接收消息时应采取得动作应采取得动作下一页上一页停止放映第第41 41| |网络协议三要素1.语法语法 数据与控制信息的结构或格式（解数据与控制信息的结构或格式（解决决“怎么讲怎么讲”的问题）；的问题）；2.语义语义 控制信息的含义，需要做出的动作控制信息的含义，需要做出的动作及响应（解决及响应（解决“讲什么讲什么”的问题）；的问题）；3.时序时序 规定了操作的执行顺序（解决规定了操作的执行顺序（解决“什什么时候么时候”做以及做的做以及做的“先后顺序先后顺序”问题）。问题）。操作：浏览交大网站；连接前先启动操作：浏览交大网站；连接前先启

34、动IE浏览器，在地址栏中按浏览器，在地址栏中按“IP地地址址”格式书写地址格式书写地址: http:/WWW.YSU.EDU.CN Connection : 4 通过燕大网站访问通过燕大网站访问“教务处教务处”:先连接先连接“燕大燕大”, 再点击再点击“教务处教务处”网址网址, 然后浏览其他内容。然后浏览其他内容。下一页上一页停止放映第第4242| |HiHiGot thetime?2:00TCP connection req.TCP connectionreply.Get http:/ |n网络通信一步到位固然简单，但如果遇到不同类网络通信一步到位固然简单，但如果遇

35、到不同类型的网络、不同类型的数据结构、不同的数据格型的网络、不同类型的数据结构、不同的数据格式怎么处理？式怎么处理？网络体系结构网络体系结构日常生活中结构举例日常生活中结构举例 n也可以规定：凡遇到不一致的通信，统统都不处也可以规定：凡遇到不一致的通信，统统都不处理。那样，岂不是受到太多的限制吗？怎么办？理。那样，岂不是受到太多的限制吗？怎么办？ n实际上，网络之间的通信通常采用实际上，网络之间的通信通常采用“分而治之分而治之”方法，把网络通信分解为多层通信结构。每一层方法，把网络通信分解为多层通信结构。每一层有相应的协议，各层之间规定有相应的接口标准。有相应的协议，各层之间规定有相应的接口标

36、准。下一页上一页停止放映第第4444| |网络通信的环境现状网络通信的环境现状网络的状况是多样性的：网络的状况是多样性的：多种通信媒介多种通信媒介有线、无线有线、无线、不同种类的设备不同种类的设备通用、专用、通用、专用、不同的操作系统不同的操作系统UnixUnix、DOSDOS、WindowsWindows、不同的应用环境不同的应用环境固定、移动、固定、移动、不同种类业务不同种类业务分时、交互、实时、分时、交互、实时、它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。它们互相交织，形成了非常复杂的系统应用环境。这种状态称为网络的这种状态称为网络的异质性异质性。下一页上一页停止放映第第4545| |如

37、何解决如何解决“异质环境通信异质环境通信”问题问题? ?网络体系结构网络体系结构定义了一个框架，它使这些用不定义了一个框架，它使这些用不同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同同媒介连接起来的不同设备和网络系统在不同的应用环境下实现互操作性，并满足各种业务的应用环境下实现互操作性，并满足各种业务的需求。的需求。这个框架实际上构造了一种异质性的这个框架实际上构造了一种异质性的“生存空生存空间间”任何厂商的任何产品、以及任何技术任何厂商的任何产品、以及任何技术只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中只要遵守这个空间的行为规则，就能够在其中生存并发展。生存并发展。网络体系结构网络体系结构解决异质性问

38、题采用的是分层方解决异质性问题采用的是分层方法法把复杂的网络互联问题划分为若干个较把复杂的网络互联问题划分为若干个较小的、单一的问题，在不同层上予以解决。小的、单一的问题，在不同层上予以解决。下一页上一页停止放映第第4646| |实体：实体：任何可以发送或接收信息的硬件任何可以发送或接收信息的硬件/ /软件进程。软件进程。表示不同系统中同一层次的对等体。表示不同系统中同一层次的对等体。对等层：对等层：两个不同系统的同名层次。两个不同系统的同名层次。对等实体：对等实体：位于不同系统的同名层次中的两个实体。位于不同系统的同名层次中的两个实体。接口：接口：相邻两层之间交互的界面，定义相邻两层之相邻两

39、层之间交互的界面，定义相邻两层之间的操作及下层对上层的服务。间的操作及下层对上层的服务。服务：服务：某一层及其以下各层的一种能力，通过接口某一层及其以下各层的一种能力，通过接口提供给其相邻上层。提供给其相邻上层。网络体系结构的几个基本概念网络体系结构的几个基本概念协议是对等实体之间互相交流所使用的语言协议是对等实体之间互相交流所使用的语言。下一页上一页停止放映第第4747| |开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RMOSI/RM） OSI/RMOSI/RM国际标准的正式文本是国际标准的正式文本是ISO 7498ISO 7498 OSIOSI体系结构将网络的不同功能划分为体系结构

40、将网络的不同功能划分为7 7层。层。应用层应用层ApplicationApplication表示层表示层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NetworkNetwork7654321处理网络应用处理网络应用数据表示数据表示主机间通信主机间通信端到端的连接端到端的连接寻址和最短路径寻址和最短路径介质访问（接入）介质访问（接入）二进制传输二进制传输7 7层协议与邮寄协议的比较层协议与邮寄协

41、议的比较下一页上一页停止放映第第4848| |开放系统互联参考模型（开放系统互联参考模型（OSI/RMOSI/RM）n通信实体的对等层之间不允许直接通信。通信实体的对等层之间不允许直接通信。n各层之间是严格单向依赖。各层之间是严格单向依赖。n上层使用下层提供的服务上层使用下层提供的服务 Service user；n下层向上层提供服务下层向上层提供服务 Service provider。下一页上一页停止放映第第4949| |OSIOSI参考模型参考模型 下一页上一页停止放映第第5050| |TCP/IP参考模型 nOSI/RMOSI/RM太复杂，不实用太复杂，不实用nTCP/IPTCP/IP起源

42、于美国国防起源于美国国防部高级研究规划署部高级研究规划署(DARPA)(DARPA)的一项研究计的一项研究计划划实现若干台主机实现若干台主机之间的相互通信。之间的相互通信。n现在现在TCP/IPTCP/IP已成为已成为InternetInternet上通信的标准。上通信的标准。nTCP/IPTCP/IP定义五层协议的定义五层协议的体系结构体系结构应用层应用层Application传输层传输层transport数据链路层数据链路层Data Link网络层网络层Network54321物理层物理层Physical下一页上一页停止放映第第51 51| |TCP/IPTCP/IP与与OSIOSI参考模

43、型的对应关系参考模型的对应关系Ethernet,802.3,Ethernet,802.3,802.5,FDDI802.5,FDDI等等等等TCP/IPTCP/IP支持支持所有标准的数所有标准的数据链路层和物据链路层和物理理层层协议协议应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层物理层物理层数据链路层数据链路层网络层网络层7654321OSIOSI参考模型参考模型应用层应用层传输层传输层网络接口网络接口(数据链路层数据链路层+物理层物理层)网络层网络层TCP/IPTCP/IP概念层次概念层次下一页上一页停止放映第第5252| |TCP/IPTCP/IP与应用层与应用层应用层协议支持了文件传输

44、、电子邮件、远程应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、登录、网络管理、WebWeb浏览等应用。浏览等应用。文件传输文件传输 FTPFTP、TFTPTFTP、NFSNFS电子邮件电子邮件 SMTPSMTP、POP3POP3WWWWWW应用应用 HTTPHTTP远程登录远程登录 TelnetTelnet、rloginrlogin网络管理网络管理 SNMPSNMP域名系统域名系统 DNS DNS 应用层应用层传输层传输层网络层网络层物理层物理层数据链路层数据链路层下一页上一页停止放映第第5353| |应用层应用层传输层传输层网络接口网络接口网际层网际层 TCP UDP传输层提供了两

45、种传输协议传输层提供了两种传输协议物理层物理层数据链路层数据链路层Transmission Control ProtocolTransmission Control Protocol传输控制协议传输控制协议User Datagram ProtocolUser Datagram Protocol无连接无连接用户数据报协议用户数据报协议传输层传输层下一页上一页停止放映第第5454| |IPIPICMPICMPARPARPRARPRARPTCP/IP网际层的四个主要协议网际层的四个主要协议应用层应用层传输层传输层网际层网际层物理层物理层数据链路层数据链路层IPIP（Internet Protocol

46、Internet Protocol）本层提供无连接的传输服务（不保证送达）本层提供无连接的传输服务（不保证送达, ,不保序不保序）, ,本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。 网际层的网际层的PDUPDU称为称为IPIP数据报；数据报； ICMPICMP（Internet Control Message ProtocolInternet Control Message Protocol）提供控制和传递消息的功能；）提供控制和传递消息的功能； ARPARP（Address Resolution ProtocolAddress

47、Resolution Protocol）为已知的）为已知的IPIP地址确定相应的地址确定相应的MACMAC地址；地址； RARPRARP（Reverse Address Resolution ProtocolReverse Address Resolution Protocol）根据）根据MACMAC地址确定相应的地址确定相应的IPIP地址。地址。下一页上一页停止放映第第5555| |一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为先必须打包，打包的过程称为封装封装。 封装就是在数据前面加上特定的协议头部。封装就是在数据前面加上特定

48、的协议头部。数数 据据协议头协议头发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址发送邮件的例子：信装入写有源地址和目的地址的信封中发送，还要写明用航空或挂号的信封中发送，还要写明用航空或挂号。数数 据据数据封装数据封装下一页上一页停止放映第第5656| |体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服体系结构中每一层都要依靠下一层提供的服务。为了提供服务，下层把上层的务。为了提供服务，下层把上层的PDUPDU作为本层的作为本层的数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部数据封装，然后加入本层的头部（和尾部）。头部中含有完成数据传输所需的控制信息。中含有完成数据传输所需的控制信息。数据自上而下递交的过程实

49、际上就是不断封装的数据自上而下递交的过程实际上就是不断封装的过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断过程。到达目的地后自下而上递交的过程就是不断拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据拆封的过程。由此可知，在物理线路上传输的数据，其外面实际上被包封了，其外面实际上被包封了多层多层“信封信封”。某一层只能识别由对等层封装的某一层只能识别由对等层封装的“信封信封”，而对，而对于被封装在于被封装在“信封信封”内部的数据仅仅是拆封后将其内部的数据仅仅是拆封后将其提交给上层，本层不作任何处理。提交给上层，本层不作任何处理。多层数据封装多层数据封装下一页上一页停止放映第第5757| |数据数据 段

50、头段头数据数据 段头段头数据数据网络头网络头帧头帧头 段头段头数据数据网络头网络头帧尾帧尾数据数据段段数据包数据包帧帧比特比特 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0数据多层封数据多层封装装封装封装拆封拆封电脉冲电脉冲下一页上一页停止放映第第5858| | TCP头头应用层数据应用层数据应用层数据应用层数据 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧头帧头 TCP头头应用层数据应用层数据IP头头帧尾帧尾实际例子：实际例子：TCP/IP协议的封装协议的封装应用层应用层 传输层传输层 网际层网际层 数链层数链

51、层 下一页上一页停止放映第第5959| |协议数据单元协议数据单元(PDU,Protocol Data Unit)每一层从它的上一层得到数据：每一层从它的上一层得到数据：l添加添加“头信息头信息”（header informationheader information）以生成新）以生成新的数据单元的数据单元 l将新的数据单元将新的数据单元 传递给它的下一层传递给它的下一层应用层传输层网络层数据链接层物理层应用层传输层网络层数据链接层物理层源地址源地址目标地址目标地址MMMMHtHtHnHtHnHlMMMMHtHtHnHtHnHl信息信息段段数据包数据包帧帧下一页上一页停止放映第第6060|

52、|本段小节本段小节n计算机网络的产生和演变计算机网络的产生和演变n三代计算机网络的概念和演化过程三代计算机网络的概念和演化过程n计算机网络的分类计算机网络的分类n地域分布、传播方式、拓扑结构地域分布、传播方式、拓扑结构n计算机网络传输介质计算机网络传输介质n同轴电缆、双绞线、光纤以及无线介质同轴电缆、双绞线、光纤以及无线介质 n计算机网络协议和体系结构计算机网络协议和体系结构n网络协议网络协议nOSI参考模型参考模型 、TCP/IP参考模型参考模型 n数据封装数据封装下一页上一页停止放映第第61 61| |五.计算机局域网络 局域网的特点及关键技术局域网的特点及关键技术 信道共享技术信道共享技

53、术 以太网技术以太网技术下一页上一页停止放映第第6262| |1.1.局域网局域网(LAN)(LAN)概述概述LANLAN的特点的特点 覆盖范围小覆盖范围小房间、建筑物等局部范围房间、建筑物等局部范围 距离距离2525kmkm 高传输速率高传输速率1010MbpsMbps1000Mbps1000Mbps 低误码率低误码率1010-8-8 1010-11-11 采用总线、星形、环形拓扑采用总线、星形、环形拓扑 双绞线、同轴电缆、光纤双绞线、同轴电缆、光纤 为一个单位所拥有，自行建为一个单位所拥有，自行建设，不对外提供服务设，不对外提供服务SwitchServerfarmhubstationshu

54、bstationshubstations下一页上一页停止放映第第6363| |2. 2. 局域网的关键技术局域网的关键技术l拓扑结构拓扑结构（逻辑、物理）（逻辑、物理）总线型、星型、环型总线型、星型、环型l介质访问方法介质访问方法（解决冲突）（解决冲突）按协议实现信道共享按协议实现信道共享: :CSMA/CD(CSMA/CD(载波侦听多路访问载波侦听多路访问/ /冲突检测冲突检测) )Token-passing(Token-passing(令牌环传送令牌环传送) )l信号传输形式信号传输形式基带基带(Base)(Base)、宽带、宽带( (Broad)Broad)下一页上一页停止放映第第646

55、4| |LAN典型拓扑结构n总线型总线型: : 所有结点都直接连接到共享信道所有结点都直接连接到共享信道n星型星型 : : 所有结点都连接到中央结点所有结点都连接到中央结点n环型环型 : : 结点通过点到点链路与相邻结点连接结点通过点到点链路与相邻结点连接BusABCCStarABCARingADCBT下一页上一页停止放映第第6565| |LAN中采用的传输介质n主要介质有主要介质有:n双铰线双铰线 价格低廉、带宽较大，使用广泛价格低廉、带宽较大，使用广泛n同轴电缆同轴电缆 现在应用较少现在应用较少n光纤光纤主要用于架设企业网或者校园主干网主要用于架设企业网或者校园主干网n无线介质无线介质下一

56、页上一页停止放映第第6666| |LAN中的介质访问控制方法局域网使用广播信道局域网使用广播信道( (多路访问信道，随机访问多路访问信道，随机访问信道信道) )，多个站点共享同一信道。，多个站点共享同一信道。l问题：如何解决广播信道站点对信道的争用？问题：如何解决广播信道站点对信道的争用？l解决信道争用的协议称为介质访问控制解决信道争用的协议称为介质访问控制 (Medium Access Control)协议协议。l信道分配方法有两种信道分配方法有两种 静态分配静态分配( (FDMFDM、WDMWDM、TDMTDM、CDM)CDM) 动态分配动态分配( (随机接入、受控接入随机接入、受控接入)

57、 )下一页上一页停止放映第第6767| |q 载波侦听多路访问载波侦听多路访问/ /冲突检测冲突检测(CSMA/CD)(CSMA/CD)C Carrier arrier S Sense ense M Multiple ultiple A Access/Collision Detectccess/Collision Detect q 令牌传递令牌传递(Token Passing)(Token Passing)Token RingToken RingToken BusToken BusFDDI(FDDI(双环双环) )介质访问控制的有两种方法介质访问控制的有两种方法下一页上一页停止放映第第6868

58、| |CSMA/CDCSMA/CD 带冲突检测的载波监听多路访问带冲突检测的载波监听多路访问用于用于IEEE 802.3IEEE 802.3（以太网）（以太网）工作原理工作原理：发送前先监听信道是否空闲，若空闲发送前先监听信道是否空闲，若空闲则则立即发送数据立即发送数据。在发送时，。在发送时，边发边边发边继续继续监听。若监听。若监听到冲突，则立即停止发送。监听到冲突，则立即停止发送。等待一段随机时间等待一段随机时间（称为退避）以后，再重新尝试。（称为退避）以后，再重新尝试。归结为四句话：归结为四句话：发前先侦听，空闲即发送，发前先侦听，空闲即发送，边发边检测，冲突时退避边发边检测，冲突时退避。

59、下一页上一页停止放映第第6969| |CSMA/CD的流程图介质介质忙？忙？发送发送帧帧碰撞？碰撞？发发送送完？完？发送发送JamJamN16?N16?YesYesNoNoNoNoYesYes发送成功发送成功YesYes发送失败发送失败NoNo延迟随机时间延迟随机时间NoNoYesYes发送帧发送帧碰撞次数碰撞次数N+N+下一页上一页停止放映第第7070| |2. 令牌环（Token Ring）拓扑结构：点到点链路拓扑结构：点到点链路传输媒体：传输媒体：STPSTP、光纤，、光纤，速率速率4/164/16MbpsMbpsA AB BD DC C站点站点单向环单向环下一页上一页停止放映第第71

60、71| |令牌工作原理n类似于类似于“击鼓传花击鼓传花”，当，当“花花”（令牌）传到（令牌）传到环中某个结点时，该结点才能发送数据，持花环中某个结点时，该结点才能发送数据，持花结点发送完数据后，将结点发送完数据后，将“花花”传给下一个结点，传给下一个结点，以次类推。以次类推。A AB BD DC C站点站点单向环单向环T下一页上一页停止放映第第7272| |Token Ring/802.5的操作举例ATATATDataCTDataCTDataCTDataCData（a）（b）（c）帧循环一圈后帧循环一圈后A将数据帧回收将数据帧回收并放出空令牌并放出空令牌A有数据要发有数据要发送，它抓住空送，它