第01章-计算机网络概述

通讯与必靠机网转

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•••wTFAT.o.

信息学院一

9»4、奔守华*

Jan.25,2011.

联系方式

办公室电话：85285389

地点：信息学院大楼208室

教师邮箱：yushouhua@163.com

公用邮箱：ienetworks@163.com

上课要求

课堂、作业、测验、考试、意见反馈、课程

总体安排(重点)等。

实验课的安排：

第六周开始双周星期四下午7-8节为实验课。

具体由韩方珍老师安排(TeL85285396)。

课程安排

为什么要学习本课程?

请列举跟计算机网络相关的日常应用?

假如今天所有网络都出故障？！

_______________________________

___________________________________________Q

结论：网络跟日常工作、学习、生活息息相关!

提醒:

2009年颁布《刑法修正案（七）》对于惩

治网络“黑客”的违法犯罪行为增加了相关条

款，如利用技术手段非法侵入法律规定以外的

计算机信息系统，窃取他人账号、密码、虚拟

财产（如游戏装备）等信息，或者对大范围的他

人计算机实施非法控制（如僵尸网络）等行为均

有规置。

三.本课程学习方法

掌握两大方面知识：

计算机（基础知识）

通信（基本理论）

'1.（传输）介质

计算机网络42.（拓扑）结构

、3.访问控制方式（或协议）

艾宾浩斯记忆规律:

时间间隔记忆室

刚刚记忆完毕100%

20分钟之后58.2%

1小时之后44.2%

8-9个小时后35.8%

1天后33.7%

2天后27.8%

6天后25.4%

一个月后21.1%

掌握记忆规律，提高学习效率!

四.本课程学习要点

基础理论与基本知识:

计算机网络

数据通信

局域网

Internet

实践与技术：

认识网络介质

局域网安装

网络操作系统

网络互连

五.须掌握的基础知识

两个重要概念：数据与信息

1.什么是数据？客观事物的属性值

狭义的数据概念

广义的数据概念

2.什么是信息？是有一定含义的数据,是经过提炼、筛

选、分析与处理的数据。

课后思考:

“信息在计算机内如何表示?

六.教材及参考书

教材：

计算机网络基础与应用

全国本计算机应用创新型人才培养规划教材

主编：刘远生，关莉莉

北京大学出版社

2009年6月第一版

参考书(ReferenceBooks)

・计算机网络教程(第4版)，谭浩强主编，吴功宜吴英编著，电

子工业出版社；

・计算机网络技术与应用，乔正洪等，清华大学出版社

•ComputerNetworksandInternetswithinternetApplications

(FourthEdition),DoughlasE.Comer,电子工业出版社

•LocalandMetropolitanAreaNetworks,SixthEdition,

WilliamStallings,电子工业出版社

•ComputerNetworks,FourthEdition,AndrewS.

Tanenbaum,清华大学出版社

相关学习网站:

>

>/yangxc/dcc2003.files

>/jpkc2004/jisuanjiwl/index.asp

>http:///

>http://

>http://

中国互联网发展概况

r

统计时间19971998"19992000’2001'2002'2003200420052006.........

上网计算机

数（万台）29.954.2146650100216132572363041605450.........

上网用户数

（万人）62117.540016902650458068008700940012300.........

WWW站点

数（个）15003700990627289242739293213473900626600668900788400.........

国际线路总

容量（M）26.684.62411234325710577185995394174429214175........

注：统计时间为每年一月份

资料来源：中国互联网络信息中心（）

2011年1月第27次中国互联网络发展状况统计报告

第27次中国互联网络发展状况统计报告概要

♦截至2010年12月，中国网民规模达到4.57亿，较

2009年底增加7330万人；互联网普及率攀升至34.3%,

较2009年提高5・4个百分点。

♦宽带网民规模为4・5亿，宽带普及率达到98・3%。

♦我国手机网民规模达3.03亿，较2009年底增加了

6930万人。手机网民在总体网民中的比例进一步提高,

从2009年末的60.8%提升至66.2%o

♦农村网民规模达到1.25亿，占整体网民的27.3%,同

比增长16.9%。

中国网民数量增长情况(2002-2010)

40%

35%

30%

25%

20%

15%

10%

5%

0%

图1中国网民规模与普及率

网民上网设备2008与2009年比较

■2008年■200琼

图21网民上网设备

2009■2010

laiaa^miE

城镇农村

图12网民城乡结构对比

中国与其他国家或地区互联网普及率比较T

资料来源：CNNIC2010年1月统计报告

Source:htip：//wwwjntenieivvorldsiats.coiii<

图22009.12部分国家的互联网普及率

互连网的应用

1993年9月，美国宣布了国家信息基础设施(NIL

NationalInformationInfrastructure)建设计划，NII被形象

地称为信息高速公路。

1995年2月，全球信息基础设施委员会(GIIC,Global

InformationInfrastructureCommittee)成立，它的目的是推

动与协调各国信息技术与信息服务的发展与应用。

以下列举宽带网的应用例子。

宽带信.5化大厦

宽带信息网

内都问

公司8

・星级商务宾馆、酒店

京交澳机

(:中学

跨地域高速办公网J

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上出口巨―、、〜虐掇专用网

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aaa、------------

Iyk,-一i_■M*—----------------

分公司内部网厂区内即网

常见上网及远程网互联方式

1.拨号上网

2.ISDN

3.ADSL

4.CableModem

5.租用专线

6.X.25公用分组交换网

7.FrameRegy帧中继

1.拨号上网

电语机电话机

用户需配备一台个人电脑，一台Modem（调制解调器）

和一条电话线。Modem有内置与外置两种，速率在56Kbps

以内。

2.N・ISDN上网(一线通)

用户办公室邮电部门

r

TEIG

ISDN电话

至邮电j

NT2u

TEIoISDN］部「网络।

ISDNISDN交换机口

终端PBX

I_________

TE2।TA

邮电部门设施

数字比特管道

网关

非ISDN终端1

LAN

odc

I-

用户段施

(b)单位使用

3.ADSL上网（网络快车）

AsynchronousDigitalSubscriberLoop

碓波耨

LINZ------------------DSL

接电话公司外虢^——「―丁一

滤波器

交叉网线

fl□

w个人计异机

电话机

在普通电话线上加装ADSLMODEM,在电脑上装网卡。

上

网虚拟拨号，上网速率上行512Kbps,下行2Mbps；

方

式专线上网，上网速率上行512Kbps,下行4Mbps。

ADSL的具体连接要求

4.CableModem上网

CableModem是基于有线电视资源的增值服务，它利用

有线电视双向HFC(HybridFiberCoaxial)网络实现数

据传输在DOCSISLO/L1S标准中可达到上行10Mbps,下

行38Mbps的传输速率。用户端需有线电视CATV电缆,

CableModem与网卡。

5.租用专线

租用专线互联远程LAN

通过DDN（数据专线）上网

专线入网通信通率高，适用于大业务里的网络用户

使用，用户需申请入网专线，配备专线MODEM和路由器。

6.X.25公用分组交换网

利用X.25网互联远程局域网

X.25说明

7.FrameRelay帧中继

LANI

本课程主要内容

♦第1章：计算机网络概述

♦第2章：数据通信基础

♦第3章：网络体系结构与协议

“第4章：局域网和城域网

♦第5章：网络操作系统和服务器配置

♦第6章：网络互连技术与实践

♦第7章：网络管理与网络安全

♦第8章:Internet与应用

♦第9章：构建网络系统返回

第1计算机网络概述

本章学习要求:

计算机网络的发展

(

手计算机网络的基本概念

(

手计算机网络的拓扑结构

(

手计算机网络的分类

计算机网络的组成

计算机网络的功能和特点

公共数据网的发展

1.1计算机网络的发展

计算机技术］

通讯技术」计算机网络

1.1.1计算机网络发展阶段的划分

＞第一阶段：20世纪50年代

数据通信技术的研究与发展

＞第二阶段：20世纪60年代

ARPANET与分组交换技术的研究与发展

＞第三阶段：20世纪70年代

网络体系结构与协议标准化的研究

广域网、局域网与公用分组交换网的研究与应用

“第四阶段: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

计算机网络的发展四个阶段通俗说法:

1.面向终端的计算机网络

2.多机系统的互连

3.标准化的计算机网络

4.网络互连和高速网络

1.面向终端的计算机网络

以单个主机为中心的星型网，各终端

特通过通信线路共享主机的软件和硬件

点资源，终端没有自主处理能力。

2.多机系统的互连

以通信子网为中心的分组交换网，而主机

和终端则处于网络的外围，构成用户资源

八,、子网。

分组交换网示例:

3.标准化的计算机网络

为了使不同体系结构的计算机网络都能互联，国际标准化组织

ISO于1977年成立专门机构研究这个问题。1978年ISO提出了异种机连

网标准的框架结构，这就是著名的开放系统互联参考模型OSI

(OpenSystemInterconnection)。

特计算机网络的标准化与网络互联技术的成熟

点和完善。

4.网络互连和高速网络

网络传输介质的光纤化、信息高速公路的建设；多

媒体网络及宽带综合业务数字网(B-ISDN)的开发和应

用；智能网络的发展；建立在互连网络技术基础上的计

算机网络飞速发展；相继出现高速以太网、光纤分布式

数据接口FDDI、快速分组交换技术，包括帧中继、异

步转移模式(ATM)等。

炜计算机网络高速发展并进入普遍应用阶段。

促进了三网(计算机网络、电话网络与有线

八、'电视网)合一。

1.2计算机网络的基本概念

一、什么是计算机网络

资源共享观点的定义：以能够相互共享资源的方式互

连起来的自治计算机系统的集合。

计算机网络的基本特征：

♦网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享；

♦互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的

“自治计算机系统”；

♦连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。

计算机网络定义的要点

注：CCP(CommunicationControlProcessor)—通信控制处理机H—主计算机

计算机网络是用通信线路与通信设备将分布在不同

地理位置上功能独立的计算机互相连接，按照网络协议

进行数据通信，实现资源共享与通信的信息系统。

从组成网络的各种设备或系统的功能看:

计算机网络可分为资源子网与通信子网两部分。

通信子网

二计算机网络的常见概念

1.广域网、局域网和城域网

•广域网(WideAreaNetwork,WAN)也称为远程

网，它的覆盖范围大，一般可从几千米到几万千

米。

•局域网(LocalAreaNetwork,LAN)也称为局部

网，它的覆盖范围有限，一般不超过1万米，属

于一个部门或单位组建的小范围网络。

•城域网(MetropolitanAreaNetwork,MAN)—

般是指建立在大城市、大都市区域的计算机网络,

覆盖城市的大部分或全部地域，也称为大都市区

域网。

2.互连网

•把由多个网络相互连接构成的复合网络称为互连

网。互连网一般是不同网络的相互连接，如局域

网和广域网连接、两个局域网相互连接或多个局

域网通过广域网连接起来。

3.无线网

•利用无线通信媒体与无线通信技术实现的网络。

•常见的无线通信媒体有：微波、红外线、激光

4.公用网和专用网

•公用网也称为通用网，一般由政府的电信部门组

建、控制和管理，网络内的数据传输和交换设备

可租用给任何个人或部门使用。部分广域网是公

用网。

•专用网通常由某一部门、某一系统、某机关、学

校、公司等组建、管理和使用。多数局域网属于

专用网。某些广域网也可用做专用网，如广电网、

铁路网等。

5.透明和虚拟

•如果一个事物是实际存在的，但它并没有表现出

来，看起来好像不存在，这种属性就是透明。

•反之就是虚拟。

6.虚拟局域网和虚拟专用网

•虚拟局域网（VLAN）可利用网络软件和网络交换技

术，将不同位置的一个或多个物理网段上的相关

用户组成的一个逻辑工作组。逻辑工作组中的用

户不依赖于所在网络的物理位置，而是按用户的

工作性质或其他规则等动态组合在一起的，他们

好像是'一个局域网中的用户■一样，可共同完成相

关的工作。因此，称这样的逻辑工作组为虚拟局

域网。VLAN经常具有临时性的特点。

6.虚拟局域网和虚拟专用网(续)

•虚拟专用网(VirtualPrivateNetwork,VPN)

是指依靠Internet服务提供者(ISP)和其他网络

服务提供者(NSP)在公共网络中建立的专用数据

通信网络。VPN可使用户利用公共网的资源，将

分散在各地的机构动态地连接起来，进行低成本

的安全数据传输，这样既节省长途电话费用支出,

又不再需要专用线路。

1.3计算机网络（系统）的组成

-构成网络的基本要素有端点设备（用户设备）、网络

连接设备和网络传输介质，如下图所示：

—DTE（DataTerminalEquipment）表示数据终端设备，包括计算机、

终端、计算机外设等用户设备。

—DCE（DataCommunicationEquipment）表示数据电路终接设备（或数

据通信设备），包括各种通信设备（如调制解调器、通信控制处

理机、多路复用器、路由器等）。

1.3.1计算机网络硬件系统

-计算机网络的硬件主要包括计算机、终端、通信控

制处理机、调制解调器、多路复用器、通信线路和

网络互连设备等。

1.计算机

2.终端

3.通信控制处理机

4.调制解调器

5.多路复用器

6.通信线路

7.网络互连设备

O

1.3.2计算机网络软件系统

-计算机网络软件系统大致可分为5类：网络操作系

统软件、网络协议、网络管理软件、网络通信软件

和网络应用软件。

1.网络操作系统

2.网络协议

3.网络管理软件

4.网络通信软件

5.网络应用软件

1.4计算机网络的功能和特点

1.4.1计算机网络的功能

-计算机网络的功能可归纳为以下几点。

1.资源共享

2.数据传输

3.实时的集中处理

4.提高可靠性

5.均衡负荷和分布式处理

1.4.2计算机网络的特点

虽然各种计算机网络系统的具体用途、系统结构、

信息传输方式等各不相同，但各种网络系统都具有一

些共同的特点。

1.可靠性

2.独立性

3.可扩充性

4.高效性

5.廉价性

6.透明性

7.易操作性

1.5计算机网络的分类

计算机网络的分类方法有多种:

♦根据网络的覆盖范围与规模分类

＞根据网络所使用的通信媒体分类

＞根据网络的传输技术分类

♦根据网络的拓扑结构分类

OO

例：根据网络覆盖范围进行分类

按覆盖的地理范围分类，计算机网络可以分为三类:

♦局域网(LAN,LocalAreaNetwork)

♦城域网(MAN,MetropolitanAreaNetwork)

♦广域网(WAN,WideAreaNetwork)

1.局域网（LocalAreaNetwork,简称：LAN）

局域网的特点如下：

•传输距离比较短，一般直径小于2.5Km。

•数据传输速率高，通常在0.1Mbps到上千Gbps。

・传输误码率低，一般在IO』〜io」。之间。

•网络结构比较规范，有星型、总线型、环型、

树型和分布式等连接方式。

•网络为小单位或组织所完全拥有。

2.城域网（MetropolitanAreaNetwork,简称：MAN）

城域网的特点如下：

•地理覆盖范围可达100km。

•数据传输速率在100Mbps左右。

・传送误码率小于10—3

•网络结构比较复杂。

•既可用作专用网，也可用作公用网。

3.广域网（WideAreaNetwork,简称：WAN）

广域网的特点如下：

•传输距离远，几乎无地理范围限制。

•数据传输速率相对局域网偏低。

•网络结构最复杂。

•传送误码率较高，一般在KT3〜I。-5之间。

•网络由各个组织机构分别拥有。

L6计算机网络的拓扑结构

计算机网络拓才、的定义

，拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，

圈连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面

之间的关系；

♦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；

＞计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型；

♦拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重

大影响。

计算机网络的拓扑结构主要类型:

基本类型

①总线型拓扑结构

特点：各站点都连接到一条称为总线的同轴电缆上。

优点：在于网络结构简单，安装容易，所需网络附加设备

少等；

缺点:若总线上某一个中间结点接触不好、某段传输介

质传导不良等故障，都可能会引起整个网络的瘫痪，

并且故障定位困难。

总线型拓扑结构实际连接图

BNCT型连接器

总线型拓扑结构的典型应用

共享打印机电话线共享打印机

②星型结构

特点：采用集中式通信控制策略，任何两个端点之间的通信都

通过中心结点控制。中央结点是整个网络的控制中心，相邻结

点之间的通信都要通过中心结点。

优点：任何结点的故障不影响到网络的其它部分，故障定位、

网络管理方便；

缺点：中心结点负荷大，其可靠性将影响到整个网络的运行。

星型拓扑结构实际连接图

③环型结构

特点：各主机或终端经过环接口连成一个封闭环型。

优点：安装比较容易，由于环是单向传输，点到点连接,

非常适合于光纤连接；

缺点：可靠性较差，重新配置困难。

环型拓扑结构

MSAU:Multi—stationAccess

Unit多站访问单元

④树型结构（又称层次型结构）

特点：是一种分级的集中式网络。整个网络是通过各级主

计算机去分级管理所属工作站，它是一个在分级管理基础

上的集中式网络。

优点：适用于分级管理和控制系统；

缺点：结构比较复杂。

树型拓扑结构的实际应用

集线器

树型拓扑结构在企业中的应用

交换机

人事部门财务部门财务部门

⑤网状型（又称分布式结构）

特点：网状型结构是由分布在不同地点的计算机系统经信

道连接而成，其形状任意。

优点：各个结点之间有多条路径相连，因此，不会由于某

一线路或结点发生故障而影响整个网络的工作，具有较高

的可靠性，而且资源共享方便；

缺点：结构与网络管理软件比较复杂，成本也比较高。

网状型拓扑结构广泛应用于广域网之中！！

网型拓扑结构的实际应用

服务H

鼠务辖

远程用户

远程用户

WWW麒务群

路由豁

局事网用户局域网用户局域网用户局墟网用户

典型的Intranet结构示意图

1.7典型计算机网络（补充）

1.7.1ARPANET

♦1969年11月，实验性的ARPANET开通；

♦1975年，ARPANET已经连入了100多台主机，并且结

束了网络实验阶段，移交美国国防部国防通信局正式

运行；

♦1983年1月，ARPANET向TCP/IP的转换结束；

♦80年代中期，ARPANET成为Internet的主干网；

♦1990年，ARPANET退役。

ARPANET对网络的产生与发展起了重要的影响。

1.7.2NSFNET

♦1984年，NSF决定组建NSFNET;

♦NSFNET采取的是一种层次型结构，分为主干网、地

区网与校园网；

♦1990年，NSFNET主干网的传输速率为44.746Mbps;

♦1995年4月1日，NSF和MCI合作创建了vBNS(very

high-speedbackbonenetworkservice);

♦vBNS主干网运行的速率范围是从622Mbps(OC12)

至|4.8Gbps(OC48)o

1.7.3Internet

♦80年代中期人们开始认识到Internet的重要作用；

“90年代是Internet历史上发展的最快的时期；

♦Internet应用主要有E-mail、WWW、Telnet>FTP与

Usenet等,随着Interne