《计算机网络技术》课件-第一章计算机网络概述

课程导入内容目录010203信息时代的计算机网络互联网+三网融合04统计报告信息时代的计算机网络3信息技术的核心数字化网络化智能化三网融合4三网：以电话网为代表的传统电信网以有线电视为代表的广播电视网以互联网为代表的计算机网络三网融合5在现阶段，三网融合并不意味着电信网、有线电视网和计算机网络的物理融合，而是主要定位于高层应用业务的融合。互联网+在第十二届全国人民代表大会第三次会议上，李克强总理提出制定“互联网+”行动计划。6互联网+“互联网+”战略就是利用互联网平台，利用信息通信技术，把互联网和包括传统行业在内的各行各业结合起来，在新的领域创造一种新的发展生态。“互联网+”充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果深度融合于经济和社会各领域中，提升全社会的创新力和生产力。7互联网+8简单的说，“互联网+”就是“互联网+各个传统行业”。9第52次《中国互联网络发展状况统计报告》2023年8月28日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京发布第52次《中国互联网络发展状况统计报告》。101112131415第52次《中国互联网络发展状况统计报告》《报告》显示：2023年上半年，我国数字基础设施建设进一步加快，数字资源应用不断丰富，用网环境持续优化，加快了信息通信行业高质量发展进程。16计算机网络的产生与发展计算机网络的发展过程计算机网络的发展大体可分为4个阶段：

单主机的远程联机系统多主机互连系统开放式、标准化计算机网络高速、智能化的计算机网络18第一阶段

单主机远程联机系统以单主机为中心，各终端共享主机资源。终端无自主处理数据的能力。主机同时承担通信工作和数据处理的任务，负担重，效率低。19第一阶段

单主机远程联机系统

为提高通信线路利用率并减轻主机负担，使用了多点通信线路、集中器和通信控制处理机等技术。

实例：20世纪60年代初美国航空公司的订票系统。20第二阶段多主机互联系统ARPA网1969年11月，美国国防部高级研究计划署（ARPA）建立一个命名为ARPAnet的网络。21只有4个结点，分别是洛杉矶的加利福尼亚州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯坦福大学、犹他大学这四所大学的4台大型计算机。第二阶段多主机互联系统ARPA贡献提出了资源子网、通信子网两级网络结构的概念研究了分组交换的数据交换方法用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系。22第二阶段多主机互联系统多主机之间不是直接用线路相连，而是由通信处理机转接后互联的。通信处理机和它们之间互联的通信线路一起构成了通信子网。通信子网互联的主机负责运行程序，提供资源共享，组成资源子网。23第三阶段开放式、标准化计算机网络1984年，国际标准化组织（ISO）提出了“开放系统互连参考模型”（OSI/RM）。24

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。第三阶段开放式、标准化计算机网络第三代计算机网络的特点：网络体系结构的形成和网络协议的标准化建立全网统一的通信规则使计算机网络对用户提供透明服务25第四阶段高速、智能化的计算机网络26主要特征是：计算机网络化，协同计算能力发展以及全球互连网络(Internet)的盛行。本讲小结计算机网络的发展的四个阶段：单主机的远程联机系统多主机互连系统开放式、标准化计算机网络高速、智能化的计算机网络27计算机网络的定义与组成计算机网络的定义

所谓计算机网络，就是通过线路互连起来的、自治的计算机集合。

确切地讲，就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备，用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。29计算机网络的定义要素至少有两个具有独立工作能力的计算机，且它们之间有相互共享某种资源的需求。两个独立的计算机之间必须有某种通信手段将其连接。网络中的各个独立的计算机之间要能相互通信，必须制定相互可确认的标准或协议。30计算机网络的组成从物理组成的角度分为硬件和软件。硬件--包括主计算机、终端、通信控制处理机、通信设备和通信线路等。网络节点端节点：服务器、工作站（网卡）；中间节点：交换机、集线器和路由器等;通信链路指两个网络节点之间传输信息和数据的线路。31计算机网络的组成软件计算机网络的软件是实现网络功能不可缺少的软件环境。主要包括以下几类：网络操作系统通信软件通信协议32计算机网络的组成按逻辑划分从逻辑功能上将计算机网络划分为通信子网和资源子网。33计算机网络的组成通信子网构成：网络节点（路由器）和通信链路。任务：负责信息交换，采用的是分组交换技术进行存储转发。分两类公用型专用型34计算机网络的组成资源子网构成：处于网络外围的主机系统和终端组成。任务：负责信息的处理，向网络提供可用的资源。35现代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、层次结构的互联网络。3637通信子网

在资源子网中，大量的微型计算机通过局域网(包括校园网、企业网或ISP提供的接入网等)连入广域网；在通信子网中，用于实现广域网与广域网之间互连的通信控制处理机普遍采用被称为核心路由器的路由设备；在资源子网和通信子网的边界，局域网与广域网之间的互连也采用了路由设备，并将这些路由设备称为接入路由器或边界路由器。有线传输介质传输介质传输介质：传输信号经过的各种物理环境，物理上将计算机相互连接起来的介质。有线传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤无线传输介质：微波、红外线、激光和卫星等39双绞线双绞线（TwistedPair）是最常用的一种传输介质，它由两条具有绝缘保护层的铜导线按一定密度互相绞合在一起，可降低信号干扰的程度。为了区分，每根铜线的颜色都不一样。双绞线价格低廉、连接可靠、维护简单，可提供高达1000Mbps的传输带宽，不仅可用于数据传输，而且还可以用于语音和多媒体传输。40双绞线原理:把两根绝缘的铜导线按一定规格互相绞在一起，可降低信号干扰的程度，每一根导线在传输中辐射的电波会被另一根线上发出的电波抵消。其中外皮所包的导线两两相绞，形成双绞线对，因而得名双绞线。41双绞线按结构分类：非屏蔽双绞线电缆(UTP)屏蔽双绞线电缆(STP)两类。42非屏蔽双绞线电缆（UTP）

Unshilded

Twisted

Pair屏蔽双绞线电缆(STP)Shilded

Twisted

Pair整体屏蔽绕对屏蔽屏蔽双绞线优点具有屏蔽层，能有效的防止外部电磁干扰进入电缆传输质量较高，性能优于非屏蔽双绞线缺点安装复杂，价格高一般只在电磁辐射严重或传输质量要求较高等情况，使用屏蔽双绞线。43双绞线按性能指标分类:双绞线电缆可分为1类、2类、3类、4类、5类、5e类、6类、6e类和7类双绞线电缆。类型数字越大，版本越新、技术越先进、带宽也越宽，价格也越贵。双绞线标注方法：如果是标准类型则按"catx"方式标注，如常用的5类线，则在线的外包皮上标注为"cat5"。如果是改进版，就按"xe"进行标注，如超5类线就标注为"5e"4445EIA/TIA规定最大带宽适用场合CAT1100kHZ最原始的非屏蔽双绞铜线电缆，但它开发之初的目的不是用于计算机网络数据通信的，而是用于电话语音通信的。CAT24MHZ第一个可用于计算机网络数据传输的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为1MHz，传输速率达4Mb/s，主要用于旧的令牌网。CAT316MHZ专用于l0BASE-T以太网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为16MHz，传输速率可达l0Mb/s。CAT420MHZ用于令牌环网络的非屏蔽双绞线电缆，传输频率为20MHz，传输速率达16Mb/s。主要用于基于令牌的局域网和10BASE-T/100BASE-T。未被广泛采用。CAT5100MHZ用于100BASE-T和1000BASE-T网络，最大网段长为100m，传输频率为100MHz，传输速率达l00Mb/s。CAT5E100MHZ用于快速以太网的非屏蔽双绞线电缆，传输频率也为100MHz，传输速率也可达到100Mb/s。与5类线缆相比，超5类在近端串扰、串扰总和、衰减和信噪比四个主要指标上都有较大的改进。CAT6250MHZ六类布线的传输性能远远高于超五类标准，最适用于传输速率高于1Gbps的应用。布线标准采用星形的，最大网段长为100m，永久链路的长度不能超过90m。CAT6E250MHZ在传输频率方面与6类线一样，也是200～250MHz，最大传输速率也可达到1000Mb/s，只是在串扰、衰减和信噪比等方面有较大改善。CAT7600MHZ主要为了适应万兆位以太网技术的应用和发展。但它不再是一种非屏蔽双绞线了，而是一种屏蔽双绞线，所以它的传输频率至少可达500MHz，传输速率可达10Gb/s。同轴电缆同轴电缆是早期粗、细同轴以太网中使用最广泛的传输介质之一，同轴电缆的结构如下图所示。同轴电缆由内导体、绝缘层、外屏蔽层和塑料外皮组成。46同轴电缆47按照特征阻抗数值的不同，可以将同轴电缆分为50Ω同轴电缆和75Ω同轴电缆50Ω同轴电缆主要用于以太网连接75Ω同轴电缆主要用于有线电视连接50Ω基带同轴电缆又可分为粗缆和细缆。同轴电缆优点传输距离较远，覆盖的地域范围较大技术非常成熟缺点电缆硬，折曲困难，重量重，安装及使用复杂同轴电缆不适合用于楼宇内的结构化布线48光纤光纤：即光导纤维，是一种传输光束的细而柔韧的媒质。光导纤维电缆是由一捆光导纤维组成，称为光缆。49光缆光纤光纤的成份1）超纯二氧化硅2）塑料纤维3）多成份玻璃纤维：性能价格比最好，应用最广泛。光纤的结构：光纤由纤芯和包层两部分构成。纤芯传播光波信号包层和纤芯相比折射率较低。包层的作用就是把光反射回纤芯，防止光能量的泄漏。50光纤的分类根据传输点模数的不同，光纤分为单模光纤和多模光纤。单模光纤：主要用于长距离通信，其纤芯直径为8～10µm，包层直径为125µm。提供单条光通路。单模光纤使用的光源是激光二极管。多模光纤：多模光纤可以同时支持多路光波进行传输，多模光纤采用普通的发光二极管作光源。51光纤的特点优点：传输频带宽、通信容量大；线路损耗低、传输距离远；抗干扰能力强，应用范围广；线径细、质量小；抗化学腐蚀能力强；光纤制造资源丰富。缺点：质地较脆、机械强度低52本讲小结有线传输介质：双绞线同轴电缆光纤53计算机网络的分类1.按覆盖的地理范围分类计算机网络按照覆盖范围可以分为：局域网（LocalAreaNetwork,LAN）城域网（MetropolitanAreaNetware，MAN）广域网（WideAreaNetware,WAN）55网络覆盖的地理范围不同，它们所采用的传输技术不同，从而形成不同的网络技术特点与网络服务功能。1.按覆盖的地理范围分类局域网：覆盖范围小。一般在几米到几公里之间(小于10公里)。属于一个单位、一所学校、一家工厂或一家企业所有。数据传输速率高（10Mbps~100Gbps）误码率低（10-11~10-8）易于建立、维护与扩展。561.按覆盖的地理范围分类城域网：城域网是一个城市范围内所建立的计算机网络，介于局域网和广域网之间。连接距离在10~100公里。特点：是局域网的一个延伸，连接距离更长，计算机数量更多，通常连接着多个LAN。城域网主要对个人用户、企业局域网用户进行信号接入，并且将用户信号转发到Internet中。571.按覆盖的地理范围分类58广域网：又称外网、公网。是连接不同地区局域网或城域网计算机通信的远程网。通常跨接很大的地理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个地区、城市和国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。连接距离在几百~几千公里。特点：速度慢、延迟长2.按传输方式分类计算机网络按传输方式分为：点对点传输方式数据以点到点的方式在计算机或通信设备中传输。星型网和环形网采用这种传输方式。广播式传输方式数据在共用介质中传输。无线网和总线型网络属于这种类型。593.按通信介质分类计算机网络按通信介质分为：有线网采用有线传输介质来传输数据的网络。有线传输介质有双绞线、同轴电缆、光纤等。无线网采用无线传输介质来传输数据的网络。无线传输介质如卫星、微波、激光、红外线、蓝牙等。604.按通信速率分类计算机网络按通信速率分为：低速网数据传输速率在1.5Mb/s以下中速网数据传输速率在1.5~50Mb/s之间高速网数据传输速率在50Mb/s以上5.按使用范围分类计算机网络按使用范围可以分为：公用网公用网是为全社会所有人提供服务的，公用网通常是由国家电信部门组建的。专用网专用网是某个部门为本单位特殊业务工作的需要而建造的网络，这种网路不向本单位以外的人提供服务，也不允许其他部门和单位使用。626.按控制方式分类计算机网络按网络控制方式分为：集中式网络网络的处理控制功能高度集中在一个或少数的几个节点上，这些节点是网络的处理控制中心，所有的信息流都必须经过这些节点之一，而其余的大多数节点则只有较少的处理控制功能。分布式网络网络中不存在一个处理控制中心，各个节点均以平等地位相互协调工作和交换信息。637、按网络的拓扑结构分类按网络的拓扑结构分类：总线型网络环型网络星型网络树型网络网状型网络混合型网络64小结网络分类的方法按网络覆盖的地理范围按传输方式按通信介质按通信速率按使用范围按控制方式按拓扑结构65计算机网络的拓扑结构网络拓扑结构网络拓扑结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。网络拓扑结构对网络性能、系统可靠性和通信费用等都有重大影响。常见的拓扑结构有六种：总线型、环型、星型、树型、网状型和混合型67总线型结构总线型网络拓扑结构简称总线型结构，它是用一根总线连接多台计算机，所有计算机共用同一根总线进行通信。68总线型结构工作方式：网上计算机共享总线，任一时刻只能有一台计算机发送信息，其他计算机处于接收状态。总线型结构的数据传输是广播式传输结构，数据发送给网络上的所有的计算机，只有计算机地址与信号中的目的地址相匹配的计算机才能接收到。69总线型结构优点：结构简单、易于安装、易于扩充使用电缆少，设备相对简单缺点：故障诊断困难，总线故障全网瘫痪站点增加网络效率降低。70环型结构环形网络拓扑结构由沿固定方向连接成封闭回路的网络节点组成，每一节点与它左右相邻的节点