第一章计算机网络技术基

计算机网络技术基础

主讲人：周闪闪第一章计算机网络概述学习目标：了解：计算机网络的形成与发展过程计算机网络的功能和典型应用计算机网络的基本拓扑结构类型掌握：计算机网络的定义计算机网络的分类计算机网络的组成结构1.1计算机网络概述21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。知识经济中的两个重要特点就是信息化和全球化。1.1计算机网络概述这里所说的网络是指电信网络(主要的业务是电话，但也有其他业务，如传真、数据等)、有线电视网络(即单向电视节目的传送网络，但现已开始逐渐向双向传输网络改造)和计算机网络。这三种网络通常简称为“三网”。进入20世纪90年代以来，以因特网(Internet)为代表的计算机网络的发展速度十分迅猛，已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络，并已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。计算机网络的定义广义的观点：计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理或进一步达到资源共享的系统。以传输信息为主要目的。从广义的观点，计算机网络与计算机通信网的概念是相同的，计算机通信网以传输数据为目的，资源共享的能力较弱，是计算机网络的低级阶段。计算机网络的定义资源共享观点：为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的网络操作系统和通信协议进行管理的计算机符合系统。计算机网络的定义对用户透明的观点：存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，由它来调用完成用户任务所需要的资源，而整个网络像一个大的计算机系统一样对用户是透明的。计算机网络的定义网络定义涉及的要点：自主性利用通信手段进行有机连接网络组建的3个目的：实现通信的交往、信息资源的交流、计算机分布资源的共享或者是协同工作。因特网来历20世纪60年代末，正处于冷战时期。当时美国军方为了自己的计算机网络在受到袭击时，即使部分网络被摧毁，其余部分仍能保持通信联系，便由美国国防部的高级研究计划局（ARPA）建设了一个军用网，叫做“阿帕网”（ARPAnet）。阿帕网于1969年正式启用，当时仅连接了4台计算机，供科学家们进行计算机联网实验用。这就是因特网的前身。到70年代，ARPAnet已经有了好几十个计算机网络，但是每个网络只能在网络内部的计算机之间互联通信，不同计算机网络之间仍然不能互通。为此，ARPA又设立了新的研究项目，支持学术界和工业界进行有关的研究。研究的主要内容就是想用一种新的方法将不同的计算机局域网互联，形成“互联网”。研究人员称之为“internetwork”，简称“Internet”。这个名词就一直沿用到现在。因特网概述起源于的美国的因特网现已发展成世界上最大的国际性计算机互联网。网络通过若干的结点和连接这些结点的链路组成。因特网—网络的网络。网络把许多计算机联系在一起，而因特网则把许多网络连接在一起。因特网概述注：网络的互连并不是把计算机仅仅简单的在物理上连接起来，因为这样做并不能达到计算机之间能够相互交换信息的目的，必须在计算机上安装许多使计算机能够交换信息的软件才行。所以我们在说到网络互联时，就隐含的表示在这些计算机上已经安装了适当的软件，因而在计算机之间可以通过网络互换信息。计算机网络的形成与发展第一代—面向终端的计算机网络第二代—初级计算机网络第三代—开放式的标准化计算机网络第四代—新一代综合性、智能化、宽带、无线等高速安全网络第一代—面向终端的计算机网络诞生于20世纪50年代。由一台中央主机通过通信线路连接大量的地理上分散的终端，构成面向终端的通信网络，也称为远程联机系统。这是计算机网络的雏形，如图所示：第一代—面向终端的计算机网络第一代计算机网络的主要特点：

（1）是每一台终端到计算机的连接，而不是计算机到计算机的连接。（2）主机负担过重。第一代计算机网络是面向终端的计算机通信网，严格地讲，不能算作现在意义上的计算机网络。这些系统的建立没有资源共享的目的，只是为了能进行远程通信。

第二代—初级计算机网络计算机—计算机网络ARPAnet—代表性的网络资源子网、通信子网计算机网络系统在逻辑功能上可分成两个子网：通信子网和资源子网组成两级网络结构，如下图所示：资源子网、通信子网第三代—开放式的标准化计算机网络OSI(开放式系统互联)

国际标准化组织（ISO，InternationalStandardsOrganization）于1984年公布了“开放系统互连参考模型”的正式文件，即著名的国际标准ISO7498，通常称它为开放系统互连参考模型OSI/RM。

OSI/RM极大地推动了网络标准化的进程。从此，计算机网络进入了标准化网络阶段。网络的标准化又促进了计算机网络的迅速发展，因此标准化网络也是计算机发展的重要阶段第四代—新一代综合性、智能化、宽带、无线等高速安全网络计算机网络与Internet（因特网）向着全面互联、高速和智能化发展，并得到广泛的应用。

计算机网络的功能

1．资源共享

所谓共享资源就是共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。

（1）共享打印机等各种硬件设备2.共享数据资源计算机网络的功能

3.共享应用程序计算机网络的功能

2．通信功能

通信功能是计算机网络的另一个主要功能，它可以为网络用户提供强有力的通信手段。建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信、交流信息和共享资源。

3．其他功能

⑴高可靠性

⑵均衡负荷

⑶协调运算

⑷分布式处理

计算机网络的功能

计算机网络的典型应用管理信息系统（MIS）办公自动化（OA）信息检索系统（IRS）电子商务系统（ECS）数据处理系统（DPS）事务处理系统（TPS）分布式控制系统（DCS）电子收款机（POS）计算机网络的应用

1．在单位信息管理中的应用

⑴可以实现资源共享

用不同的计算机软件对信息进行处理，将各种管理信息发布到各地的机构中，完成信息资源的收集、分析、使用与管理，完成从产品设计、生产、销售到财务的全面管理。目前，我们几乎进入了“公司就是网络”的时代。⑵可以提高信息系统的可靠性

如果我们将重要的文件复制并存储到二三台机器里，一旦其中一台机器发生故障，其他机器中的文件拷贝还可以使用，网络中的多台计算机可以互为备份。

⑶可以节约资金

我们可以考虑为每个用户购置一台微机作为客户机，然后购置一台或几台性能较强、配置较高的计算机作为服务器，用网络将多台分散的客户机与服务器互连起来，构成客户/服务器结构。⑷可以增强信息系统的可扩展性

当网络用户数增多时，需要增加客户机的数量。在客户/服务器模式中，服务器与客户机数量的增加、网络规模的扩大是很容易就能实现的。

⑸可以为用户提供一种功能强大的通信工具

工作人员可以在家中远程登录到单位的计算机上，通过家里的计算机完成当天的工作；技术人员可以分散在不同的地方，通过计算机网络来共同设计一种产品；两个网络用户无论相距多远，都可以通过电子邮件传送信息。

2．在个人信息服务中的应用

⑴远程信息访问

⑵新的通信工具

⑶家庭娱乐许多新的计算机网络应用系统不断地涌现出来。如：工业自动化、辅助决策、虚拟大学、远程教育、远程医疗、管理信息系统、数字图书馆、电子博物馆、全球情报检索与查询、网上购物、电子商务、视频会议、视频广播与点播、过程控制，等等。1.2计算机网络的分类按通信

距离局域网（LAN）:几百米到十几公里一栋或几栋大楼内城域网（MAN）:几十公里到上百公里一个城市或地区内广域网（WAN）:几百公里到几千公里或更远按网络

用途公用网专用网内容LANWAN范围概述较小范围计算机通信网远程网或公用通信网网络覆盖的范围20千米以内几千米到几万千米，可跨国界，洲界数据传输速率1Mbps~16Mbps~10Gbps9.6Kbps~2Mbps~45Mbps,10Gbps传输介质有线介质：同轴电缆，双绞线，光缆。无线介质：微波、卫星有线或无线传输介质和公用数据网；PSTN、DDN、ISDN、光缆、卫星、微波信息误码率低高拓扑结构简单、总线型、星型、环型、网状复杂、网状用户安全各单位专用无政府状态1.3计算机网络结构计算机网络从逻辑上被划分成两个子网：资源子网和通信子网。终端资源子网主机终端主机主机主机通信控制处理机通信子网通信线路通信控制处理机通信线路1.资源子网

资源子网完成网络的数据处理功能，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。资源子网主要由主机、终端、终端控制器、各种连网的共享外部设备、软件和数据资源组成。2.通信子网

通信子网完成网络的数据传输功能。通信子网由通信控制处理机（又称网络结点）、通信链路及相关软件组成。现代计算机网络结构三网合一1.4计算机网络拓扑结构1.拓扑学中的拓扑结构对于复杂的网络结构设计，人们引入了拓扑结构的概念。拓扑学是几何学中的一个分支，它是从图论演变过来的。拓扑学首先把实体抽象为与其大小、形状无关的“点”，并将连接实体的线路抽象为“线”，进而研究点、线、面之间的关系。2.网络拓扑的定义我们将通信子网中的通信处理机和其他通信设备称为节点，通信线路称为链路，而将节点和链路连接而成的几何图形称为该网络的拓扑结构。1.4.1计算机网络拓扑定义1.4.2通信子网信道类型和网络拓扑结构的分类1通信子网的分类广播式通信子网一个公共信道被多个节点使用，在任一时间内只允许一个节点使用公共通信信道，其他结点只能“收听”。总线型、无线通信型与卫星通信型。通信子网的分类2点-点式通信子网每条物理线路连接一对结点。如果两个节点之间没有直接连接的物理线路，则它们之间只能通过其他节点转接。星状，环状，树状和网状等。基本拓扑结构类型星型结构总线结构环型结构树型结构混合型结构（一）星型结构特点：通信协议简单，站点故障容易检

测和隔离。连线费用大，