网络基础课件NET02第1章：计算机网络概论

复习上次主要内容1、网络定义？不同地理位置、独立工作能力的计算机通过通信线路、通信设备连接起来配置网络协议软件、网络服务软件以资源共享为目的1可编辑版复习上次主要内容2、网络功能？数据通信资源共享进行数据信息的集中和综合处理进行均衡负载和分布式处理提高系统的可靠性和可用性2可编辑版复习上次主要内容3、网络分类？网络覆盖范围LAN、WAN、MAN、AN网络数据传输技术广播式网络、点到点网络网络传输介质有线网、无线网网络数据传输和系统拥有者公用网、专用网企业管理下网络互联Internet(国际互联网)Intranet(企业内联网)Extranet(企业外联网)3可编辑版复习上次主要内容4、网络的发展？一阶段：20世纪50年代数据通信技术的研究与发展二阶段：20世纪60年代ARPAnet与分组交换技术的研究与发展三阶段：20世纪70年代网络体系结构与协议标准化的研究，广域网、局域网与分组交换技术的研究与应用四阶段：20世纪90年代Internet技术的广泛应用，网络计算技术的研究与发展，宽带城域网与接入网技术的研究与发展，网络与信息安全技术的研究与发展4可编辑版1.3.计算机网络的组成与结构计算机网络的组成有两种典型的分法，分别从不同的角度来看。一个是从逻辑功能上来分；一个是从系统要素来组成，不论采用哪种组成，其实质内容是一样的。1.3.1从逻辑功能上来组成通信子网资源子网1.3.2从系统物理要素来组成网络硬件系统网络软件系统网络信息5可编辑版1.3.1网络按逻辑功能组成计算机网络主要完成数据通信和数据处理两大类基本功能，逻辑结构上必分为两部分：负责数据处理的计算机和终端；负责数据通信的通信控制处理机(CCP)与通信线路。典型的可分为通信子网和资源子网。6可编辑版通信子网通信子网由通信处理机、通信线路与其他通信设备组成。完成网络数据传输、转发等通信处理任务。组成要素:通信控制处理机（CCP）又称网络节点，也有称网络结点的。既作为与资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内。又作为通信子网中的分组存贮转发节点，完成分组的接收、校验、存贮和转发功能，实现源主机报文准确发送到目的主机的作用。通信线路为节点与节点之间、节点与主机之间提供通信信道。主要有电话线、双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道。信号变换设备A/D，D/A，MODEM，无线通信收发器，光纤收发器等。7可编辑版资源子网资源子网由主机、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源和网络服务。组成要素有:1、主机网络中的主机可以是各种计算机：大、中、小、微型计算机、工作站等。为本地用户访问网络中其他主机设备及资源提供服务。为网络远程用户提供本地资源共享服务。2、终端控制器连接一组终端，负责这些终端与主机进行信息通信，或直接作为网络节点。终端是直接面向用户的交互设备，可以是键盘和显示器组成的简单终端，现在通常是微机。3、计算机外设网络中一些共享设备，可以是大型的硬盘机、高速打印机、大型绘图仪。8可编辑版资源子网组成要素（续）4、网络软件网络软件是实现网络功能必不可少的软件环境。主要有：网络操作系统（NOS）：实现系统资源共享，管理用户的应用程序对不同资源的访问。如：WINDOWS、UNIX、LINUX、NetWare等。网络协议软件：实现网络协议功能，如：TCP/IP、NetBIOS、NetBEUI、IPX/SPX等。网络通信软件：实现网络中各种设备之间进行通信的软件等。网络管理软件：对网络资源进行管理和维护。网络应用软件：为网络用户提供网络服务的软件。5、数据资源网络中提供的各种数据仓库、各种海量数据库6、网络服务网络中形形色色的服务，如：WWW、FTP、EMAIL、DOWNLOAD、DNS、DHCP、VOD、MP3、手机彩铃、网络电视、网络电话、VOIP等等9可编辑版1.3.2网络按系统要素组成

INTERNET网是全球最大的网络系统，也可认为是全球最大的计算机网络系统，作为一个系统，计算机网络也可由系统要素来进行组成，由三部分组成：1、网络硬件系统2、网络软件系统3、网络信息10可编辑版1、网络硬件系统1）.计算机或终端设备微型计算机、大型计算机、巨型计算机、网络打印机、网络扫描仪、绘图仪等2）.网络传输介质双绞线、同轴电缆、光纤、通信卫星、微波3）.网络互联设备中继器、集线器、网桥、交换机、路由器、调制解调器4）.网络连接件网络适配器、传输介质接头11可编辑版网络互联设备中继器：工作在OSI模型的物理层，起到整形放大信号电流，延长传输距离的作用。集线器：简称为HUB，是多口中继器，工作在物理层网桥：工作在数据链路层，用于隔离网络和实现数据包的过滤与转发。交换机：工作在数据链路层，用于连接子网以及实现虚拟网的划分，有传统交换机和三层交换机两种。路由器：工作在网络层，用于实现协议转换和路由选择，实现与广域网的互联。调制解调器：用于实现数字信号与模拟信号的相互转换。12可编辑版2、网络软件系统系统软件包括网络操作系统、网络协议等。应用软件主要是指便于网络应用的各种软件，如浏览器软件、文件传输软件、文件下载软件、电子邮件软件等。数据库软件包括各种数据库系统软件13可编辑版3、网络信息网络信息：在计算机网络上存储、传送的信息称为网络信息。网络信息通过各种网络服务表现出来管理维护：网络信息是计算机网络中最重要的资源，它存在于服务器上，由网络系统软件对其进行管理和维护。14可编辑版1.3.3计算机网络结构的变化随着微型计算机的广泛应用，大量的微型计算机是通过局域网连入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互连是通过路由器实现的；在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或ISP联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的网际网的Internet网络结构。15可编辑版Internet网络结构示意图16可编辑版1.4

计算机网络的拓扑结构1.4.1计算机网络拓扑的定义计算机网络拓扑是通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映出网络中各实体间的结构关系;定义：计算机网络的拓扑结构是网络中通信线路和节点（计算机或网络设备）特定的物理、逻辑或虚拟的几何排列形式;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;

网络的拓扑结构仅由节点间的连接配置来决定。节点间的距离、实体间的连接、传输率和/或信号类型并不能影响网络的拓扑结构。17可编辑版1.4.2计算机网络拓扑的分类网络拓扑—按通信子网中通信信道类型分类

通信信道类型：广播信道点-点线路广播信道的特点：一个公共的通信信道被多个网络结点共享；广播信道通信子网4种基本拓扑构型：总线型环型树型无线通信与卫星通信型18可编辑版点-点线路的通信子网基本拓扑构型点-点线路的特点：每条物理线路连接一对结点点-点线路的通信子网4种基本拓扑构型：星型环型树型网状型

混合型（4种基本构型混合）19可编辑版

点对点线路通信子网的拓扑构型示意图

20可编辑版总线型拓扑示意图局域网上的所有节点都通过一条被称为共享媒介的线性电缆进行连接。这段电缆上的每个节点都能收到该电缆上每一个其它工作站向外传输的信息。数据总线的每一端都安装了终结器，其中一端必须接地，能够吸收任何信号，从而使它们从总线中消失。21可编辑版总线拓扑的特点及优缺点优点：1)总线结构所需电缆数量少；2)结构简单又是无源工作，有较高的可靠性；3)易于扩充，增减用户方便。缺点：1)传输距离有限，通信范围受到限制；2)故障诊断和隔离困难；3)分布式协议不保证信息及时传送，不具实时功能。站点必须是智能的，要有媒体访问控制功能，增加站点软件和硬件的开销。22可编辑版星型拓扑示意图网络中的所有节点都被连接到中心节点因此所有的外围节点都是通过向中心节点传送或从中心节点接收信息的方式进行相互通信。23可编辑版星形拓扑的特点及优缺点优点：1)控制简单；2)故障诊断和隔离容易；3)方便服务；缺点：1)电缆长度和安装工作量可观；2)中央节点负担较重，形成瓶颈；3)各站点的分布处理能力较低。

24可编辑版环型拓扑示意图每个网络节点都与两条导线相连接并形成一个圆环。若圆环上有一个节点发生故障，那么整个环形连接就被断开，因而不能工作。双环型拓扑结构中，有四条导线与每一个节点相连接，因此很难发生故障。25可编辑版环形拓扑的特点及优缺点优点：1)电缆长度短；2)增减工作站时只需简单连接；3)可用光纤。缺点：1)节点故障会引起全网的故障；2)故障难检测；3)媒体访问协议都用令牌传递方式，在负载很轻时，信道利用率较低。26可编辑版树型拓扑示意图网络节点呈树状排列，就像一组互相连接的星型拓扑结构网络一样，因为单个的外围节点必须仅向一个其它节点或仅从它接收信息，且不要承担转发或刷新的功能。跟星型网络不同的是，中心节点的功能可以为分布式的。27可编辑版树形拓扑的优缺点树形拓扑：从总线拓扑演变而来，像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可带子分支。树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到全网。优点：1)易于扩展；2)故障隔离较容易。缺点：节点对根依赖性太大，若根发生故障，则全网不能正常工作。28可编辑版网状拓扑示意图设备通过网络节点间冗余复杂的导线进行连接。网络节点可以为路由器、交换机等设备。网状拓扑结构中，若有导线或节点发生故障，还有许多其它的通道可供两个节点间进行通信。全连通对网络中的任何一个节点都通过导线和其它每一个节点进行连接就可产生全网状拓扑结构半连通仅对网络中一部分节点采取全网状连接的方案，其余每一个节点仅与网络中一两个其它节点相连，这样形成的网络就是半网状拓扑结构网络在实际的组建过程中常采用这种结构，它拥有一定的可靠性，而且不算太复杂。29可编辑版网状拓扑的特点及优缺点优点：1)应用广泛；2)不受瓶颈问题和失效问题的影响。缺点：结构较复杂网络协议也复杂建设成本高。30可编辑版混合拓扑示意图(星、树、总线)两种或多种网络拓扑结构杂合在一起，最终形成的网络与任何标准拓扑结构都不相同。例如：树型拓扑结构的网络与同种结构的网络连接在一起的时候仍是树型结构网络。两个星型网络连接在一起的时候就呈现出混合拓扑结构。当两种不同的基本网络相互连接的时候，往往会产生混合拓扑结构。如：星型树、星型环、星型总线等等31可编辑版混合拓扑的特点及优缺点混合拓扑特点:将两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑。优点：1)故障诊断和隔离方便；2)易于扩展；3)安装方便缺点：1)需用带智能的集中器；2)集中器到各站点的电缆长度会增加。32可编辑版1.5

分组交换技术的基本概念广域网中的数据交换技术线路交换（circuitexchanging）存储转发（store-and-forwardexchanging）交换存储转发交换技术

报文（messageexchanging）报文分组交换（packetexchanging），简称分组交换

33可编辑版1.5.1线路交换方式线路交换是面向连接的服务；两台计算机通过通信子网进行数据交换之前，首先要在通信子网中建立一个实际的物理线路连接；线路交换在数据传输过程中要经过建立连接、数据传输与释放连接的三个阶段；线路交换方式的优点是：通信实时性强，适用于交互式会话类通信；线路交换方式的缺点是：对突发性通信不适应，系统效率低，系统不具有存储数据的能力，不能平滑通信量。34可编辑版线路交换过程示意图35可编辑版1.5.2存储转发交换方式存储转发交换方式与线路交换方式的主要区别：发送的数据与目的地址、源地址、控制信息按照一定格式组成一个数据单元（报文或报文分组）进入通信子网；通信子网中的结点是通信控制处理机，它负责完成数据单元的接收、差错校验、存储、路选和转发功能。

36可编辑版存储转发方式的优点由于通信子网中的通信控制处理机（CCP）可以存储分组，多个分组可以共享通信信道，线路利用率高；通信子网中CCP有路由选择功能，可以动态选择报文分组通过通信子网的最佳路径；可以平滑通信量，提高系统效率；分组在通过通信子网中的每个CCP时，均要进行差错检查与纠错处理，因此可以减少传输错误，提高系统可靠性；通过CCP可以对不同通信速率的线路进行转换，也可以对不同的数据代码格式进行变换。37可编辑版报文与报文分组数据通过通信子网传输时可以有报文（message）与报文分组（packet）两种方式；报文传输：不管发送数据的长度是多少，都把它当作一个逻辑单元发送；报文分组传输：限制一次传输数据的最大长度，如果传输数据超过规定的最大长度，发送结点就将它分成多个报文分组发送。38可编辑版报文和报文分组结构

由于分组长度较短，在传输出错时，检错容易并且重发花费的时间较少；限定分组最大数据长度，有利于提高存储转发结点的存储空间利用率与传输效率；公用数据网采用的是分组交换技术。39可编辑版1.5.3数据报方式

数据报是分组存储转发的一种形式；在数据报方式中，分组传送之间不需要预先在源主机与目的主机之间建立“线路连接”；源主机所发送的每一个分组都可以独立地选择一条传输路径；每个分组在通信子网中可能是通过不同的传输路径到达目的主机。40可编辑版数据报方式的工作原理示意图

41可编辑版数据报工作方式的特点同一报文的不同分组可以由不同的传输路径通过通信子网；同一报文的不同分组到达目的结点时可能出现乱序、重复与丢失现象；每一个分组在传输过程中都必须带有目的地址与源地址；数据报方式报文传输延迟较大，适用于突发性通信，不适用于长报文、会话式通信。

42可编辑版1.5.4虚电路方式

虚电路方式试图将数据报方式与线路交换方式结合起来，充分发挥两种方法的优点，以达到最佳的数据交换效果;数据报方式在分组发送之前，发送方与接收方之间不需要预先建立连接。虚电路方式在分组发送之前，需要在发送方和接收方建立一条逻辑连接的虚电路;虚电路方式与线路交换方式相同，整个通信过程分为以下三个阶段：虚电路建立、数据传输与虚电路释放阶段。

43可编辑版虚电路方式原理示意图44可编辑版虚电路的特点在每次分组发送之前，必须在发送方与接收方之间建立一条逻辑连接。这是因为不需要真正去建立一条物理链路，连接发送方与接收方的物理链路已经存在；一次通信的所有分组都通过这条虚电路顺序传送，因此报文分组不必带目的地址、源地址等辅助信息。分组到达目的结点时不会出现丢失、重复与乱序的现象；分组通过虚电路上的每个结点时，结点只需要做差错检测，而不需要做路径选择；通信子网中每个结点可以和任何结点建立多条虚电路连接。45可编辑版虚电路方式与线路交换方式的不同之处虚电路是在传输分组时建立起来的逻辑