计算机网络系统概述

1、1,船舶局域网技术及应用,郑忠玖 轮机工程学院船电教研室 HPE-mail： 2015年3月,Zheng 03/2015,2,授课计划（32H+4H）,第1章 计算机网络系统概述（4H） 第2章 数据通信基础 （4H） 第3章 计算机网络体系结构 （6H） 第4章 局域网技术 （8H+2H） 第5章 网络操作系统 （1H） 第6章 Internet和Intranet （2H） 第7章 船舶局域网的组建与维护 （4H+2H） 第8章 网络管理与网络安全 （1H） 考试 （2H）,Zheng 03/2015,3,本课程教材和参考书目,教材 船舶局域网技术及应用 王 宁,

2、大连海事大学出版社, 2012.12 参考书目 计算机网络基础与局域网构建 姜 波 高等教育出版社 局域网组建与管理 尹敬齐 机械工业出版社 计算机网络 张曾科 阳宪惠 清华大学出版社,Zheng 03/2015,4,成绩（3学分）,卷面 70分 填空、选择、名词解释、简答、应用题 实验 20分 两次实验 平时 10分 出勤、作业,Zheng 03/2015,5,答疑与作业,时间 每周四上午3、4节 地点 综合楼508,Zheng 03/2015,6,第1章 计算机网络系统概述,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的类型和特点 计算机网络拓扑结

3、构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,7,Zheng 03/2015,8,计算机网络基本概念,计算机网络的发展 计算机网络的定义 计算机网络系统的组成,Zheng 03/2015,9,计算机网络的发展,第一阶段：具有通信功能的批处理系统。 时间：60年代 特点：以主机为中心,Zheng 03/2015,10,优点,实现了资源的共享，提高了计算机的利用率。,缺点,主机既要进行数据处理，又要承担终端间的通信，效率低下；分散的终端独占通信线路，利用率低。,Zheng 03/2015,11,计算机网络的发展,第二阶段：具有通信功能的多机系统。 时间：70年代 特点：数据处

4、理和数据通信分离,Zheng 03/2015,12,优点,改善了第一阶段的缺点，增设前端处理机专门负责通信，在终端比较集中的地方设置集中器。,缺点,终端自身没有处理功能。,注：在这个时期，Internet的前身-美国国防高级计划局开发的ARPANET投入使用。,Zheng 03/2015,13,计算机网络的发展,第三阶段：计算机网络系统 时间：80年代 特点：通信网络为中心,Zheng 03/2015,14,优点,真正实现了所有网络资源的共享，网络结构和网络系统日趋成熟，计算机网络已逐步渗透到当今信息社会的各个领域。,缺点,不断的发现，不断的得到解决。,Zheng 03/2015,15,计算机

5、网络基本概念,计算机网络的发展 计算机网络的定义 计算机网络系统的组成,Zheng 03/2015,16,计算机网络的定义,计算机网络是以相互共享资源（硬件、软件和数据等）方式而连接起来的、各自具有独立功能的计算机系统的集合。,Zheng 03/2015,17,计算机网络基本要素,至少两台独立操作系统的计算机 计算机之间要有通信手段将其互连 计算机要有相互通信的规则 配有网络软件 实现计算机资源共享,Zheng 03/2015,18,计算机网络系统的组成,网络软件 软环境。包括网络协议和协议软件、网络通信软件和网络操作系统。 网络硬件 物质基础。包括服务器、工作站、集线器、交换机、路由器等等。

6、 网络模型 组建网络的体系结构。,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的类型和特点 计算机网络拓扑结构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,19,Zheng 03/2015,20,计算机网络的类型,按信息传输距离的长短划分 局域网(LAN, Local Area Network) 城域网(MAN, Metropolitan Area Network) 广域网(WAN, Wide Area Network),Zheng 03/2015,21,计算机网络的特点,数据通信能力（传送数据） 自治性（相互独立又相互联系） 建网

7、周期短（软硬件连接安装） 成本低（享受大型机的好处） 对技术要求不高（比掌握大型机技术简单实用）,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的类型和特点 计算机网络拓扑结构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,22,Zheng 03/2015,23,计算机网络拓扑结构,拓扑的概念 一种研究与大小、距离无关的集合图形特性的方法。,Zheng 03/2015,24,计算机网络拓扑结构,基本术语 节点：网络单元。包括转节点和访问节点。 链路：两个节点间的连线。包括物理链路和逻辑链路。 通路：从发出信息的节点到接收信息的节点的一串

8、节点和链路，它是一系列链路的集合。,Zheng 03/2015,25,常见的网络拓扑结构,1. 星型结构,辐射状连接 中央节点集中式通信控制 优点：结构简单，访问协议简单，单个节点的故障不会影响到整个网络。 缺点：对中央节点的可靠性要求很高，一有故障，全网瘫痪。,Zheng 03/2015,26,常见的网络拓扑结构,2. 总线结构,所有的站点都连接在同一根传输线，即“总线”上。 优点：结构简单，易于扩充。 缺点：故障检测比较困难。,Zheng 03/2015,27,常见的网络拓扑结构,3. 环形结构,站与站点之间首尾相接，形成一个环，数据只能沿单方向传输。 优点：这种结构适合于光纤介质。实时性

9、较强。 缺点：如果处理不当站点的故障会引起全网故障。,Zheng 03/2015,28,常见的网络拓扑结构,4. 树形结构,它是从星型拓扑演变而来的，形状像一棵倒挂的树。 特点：与星型拓扑结构大致相似。它与星型结构相比降低了通信线路成本，增加了网络复杂性。,Zheng 03/2015,29,常见的网络拓扑结构,5. 网状结构,网状网络的每一个站点都与其它站点一一直接互连。 优点：连接方法主要是利用冗余的连接，实现站与站之间的高速传输和高容错性能，以提高网络的速度和可靠性。 缺点：关系复杂，建网难，维护难。,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的

10、类型和特点 计算机网络拓扑结构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,30,Zheng 03/2015,31,计算机网络的主要用途,共享资源 强有力的通信手段 分布式数据处理,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的类型和特点 计算机网络拓扑结构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,32,Zheng 03/2015,33,计算机网络发展的趋势,一个目标 两个支撑 三个融合 四个热点,Zheng 03/2015,34,一个目标,21世纪计算机网络发展的总体目标是要在各个国家，进而在全球建立完善的

11、信息基础设施。 1993年美国政府制定信息高速公路（即国家信息基础设施，National Information Infrastructure, NII)发展计划，各国政府也相继规划和实施NII计划。中国也提出了自己的NII(CNII)。 1994年西方七国部长会议上又提出了实施全球信息基础设施(GII)的若干原则。1998年美国又提出了实施数字地球的计划。,Zheng 03/2015,35,两个支撑,微电子技术 光技术,Zheng 03/2015,36,三个融合,计算机、通信、信息内容三个技术的融合 电信网、电视网、计算机网的三网合一,Zheng 03/2015,37,四个热点,多媒体 宽带

12、网 移动通信 信息安全,Zheng 03/2015,第1章 计算机网络系统概述,计算机网络基本概念 计算机网络的类型和特点 计算机网络拓扑结构 计算机网络的主要用途 计算机网络发展的趋势 计算机应用基础介绍,38,Zheng 03/2015,39,计算机应用基础介绍,硬件系统（硬件介绍） 软件系统（操作介绍） 工业计算机（IPC） 不间断电源（UPS）,Zheng 03/2015,40,计算机系统,Zheng 03/2015,41,计算机硬件系统,计算机硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五大部分组成。,Zheng 03/2015,42,运算器,算术逻辑单元，其功能就是在控制器

13、的控制下，从存储器中取得数据，进行算术运算和逻辑运算，并把结果送到存储器中。,Zheng 03/2015,43,计算机的控制中心，其基本功能是按照程序计数器所指出的指令地址从内存中取出一条指令，并对指令进行分析，根据指令的功能向有关部件发出控制指令，控制执行指令的操作。,控制器,Zheng 03/2015,44,存储器,存放程序和数据的部件，是计算机的记忆装置。存储器的容量是以字节为基本单位。分为内存和外存。,Zheng 03/2015,45,接收用户输入的数据、程序。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、光笔、声音识别系统、触摸屏等。,输入设备,Zheng 03/2015,46,输出设备,将存

14、储在计算机内部的信息转换成人们所能接受的形式。常见的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等。,Zheng 03/2015,47,主板,CPU,内存,外存（硬盘）,声卡,光驱,显示器,显卡,鼠标键盘,机箱电源,打印机,PC机硬件,Zheng 03/2015,48,主板,主板是整个计算机的中枢，所有部件及外设都通过它与处理器连接在一起并进行通信。它的制作工艺、设计和芯片组直接决定一台PC机的性能和稳定性。,Zheng 03/2015,49,CPU,CPU即中央处理器，它就像人的大脑一样，在计算机系统中发挥着运算和控制的作用。CPU运算速度的快慢在很大程度上影响着PC机性能的发挥。,Zheng 03/2

15、015,50,计算机中用于记忆的部件。CPU的运算速度越快越好，而内存则是容量越大越好。按物理性质区分，内存可分为RAM和ROM。RAM俗称内存，只能用于暂时保存数据，一旦关闭电源或断电，其中的数据就会丢失。,内存,Zheng 03/2015,51,外存（硬盘）,外存是为了补足内存容量的不足而设计的，有硬盘、软盘、光盘、移动存储设备（如U盘）等。硬盘是一种常用的外存，其存储容量大，作用是存储计算机运行时需要的数据。,Zheng 03/2015,52,用于实现各种声音的控制功能，成为绝大多数PC机的必配设备，当然也有一些在主板中集成。,声卡,Zheng 03/2015,53,显卡是PC机最基本的

16、组成部分之一，其功能是将计算机系统所需要的显示信息进行转换，驱动显示器并向显示器提供扫描信号，控制显示器正确显示，它是连接显示器和PC机主板的重要原件。,显卡,Zheng 03/2015,54,显示器用于实现人机交互的一种接口。从技术上看，显示器经历了球面CRT、纯平、LCD和LED的发展阶段。,显示器,Zheng 03/2015,55,光驱主要分为CD-ROM和DVD-ROM，主要用于读取CD或DVD盘片，在安装系统的过程中常常用到。,光驱,Zheng 03/2015,56,键盘主要用于输入数据、文本、程序和命令等，可将键盘分为四个主要部分，即打字机键盘、功能键、编辑键和数字小键盘。鼠标是一

17、种屏幕标定装置，在屏幕上进行图形处理比键盘方便的多，分为有线鼠标和无线鼠标。,键盘、鼠标,Zheng 03/2015,57,机箱、电源,机箱和电源是给计算机提供保护和动力的设备，计算机很多典型的故障都与电源工作不稳定有关。,Zheng 03/2015,58,打印机是计算机的输出设备之一。衡量打印机好坏的指标有三项：打印分辨率，打印速度和噪声。打印机的种类很多，按所采用的技术，分柱形、球形、喷墨式、热敏式、激光式、静电式、磁式、发光二极管式等打印机。,打印机,Zheng 03/2015,59,软件是计算机系统中运行、维护、程序开发所需的程序集合。通常将计算机软件分为系统软件和应用软件。,计算机软

18、件系统,Zheng 03/2015,60,操作系统,操作系统是最重要的系统软件，它是对计算机硬件和软件资源进行管理、调度、控制及运行的一组程序。它是用户与计算机的接口，用户通过操作系统可以方便、顺利地操作计算机。 Windows操作系统是基于图形用户界面的窗口式操作系统，Windows XP 是单用户多任务操作系统； DOS（Disk Operation System）是基于磁盘管理的操作系统。DOS系统是单用户、单任务磁盘操作系统。,Zheng 03/2015,61,计算机语言,计算机语言是程序设计工具、又称为程序设计语言，一般分为机器语言、汇编语言和高级编程语言三大类。,Zheng 03/

19、2015,62,应用软件,应用软件是指除了系统软件以外的所有软件，它是用户利用计算机及其提供的系统软件为解决各种实际问题而编制的计算机程序。 各种用于科学计算的软件包，各种办公自动化软件，计算机辅助设计、辅助制造，图形软件即以各种工具软件等。,Zheng 03/2015,63,工业计算机（IPC）,工业计算机（Industrial Personal Computer，IPC）是一种加固的增强型个人计算机，它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。,Zheng 03/2015,64,64,IPC的主要结构,全钢机箱。IPC的全钢机箱是按标准设计的，抗冲击、抗振动、抗电磁干扰，内部可安装同PC

20、-bus兼容的无源底板 无源底板。总线扩展槽可依据用户的实际应用选用扩展ISA总线、PCI总线和PCI-E总线、PCIMG总线的多个插槽组成 工业电源。为AT开关电源，平均无故障运行时间达到250000小时 CPU卡。IPC的CPU卡有多种，根据尺寸可分为长卡和半长卡，根据处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板。其主要特点是：工作温度0-60；装有“看门狗”计时器；低功耗，最大时为5V/2.5A 其他配件。IPC的其他配件基本上都与PC机兼容，主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等,Zheng 03/2015,65,IPC的技术特点,全钢化工业机箱，

21、增强了抗电磁干扰能力 采用总线结构和模块化设计技术，插板式结构，压杆软锁定，提高了抗冲击、抗振动能力 机箱内装有双风扇，正压对流排风，并装有滤尘网用以防尘 高度可靠的工业电源，并有过压、过流保护 电源及键盘均带有电子锁开关，可防止非法开、关和非法键盘输入 具有自诊断功能 可视需要选配I/O模板 设有“看门狗”定时器，在因故障死机时，无需人的干预而自动复位 开放性好，兼容性好，吸收了PC机的全部功能，可直接运行PC机的各种应用软件 可配置实时操作系统，便于多任务的调度和运行 可采用无源母板（底板），方便系统升级,Zheng 03/2015,66,不间断电源（UPS）,不间断电源（Uninterr

22、uptible Power System，UPS）是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。UPS顾名思义，它就是一台这样的机器，它在市电停止供应的时候，能保持一段供电时间，使人们有时间存盘，再从容地关闭机器。,Zheng 03/2015,67,UPS的功能,高可靠性不间断供电保证动力的连续性 电网稳压、净化功能消除电网波动、污染 电池管理功能延长电池使用寿命 智能监控功能有效解决电源维护功能,Zheng 03/2015,68,在线式UPS工作原理,在线式UPS（On-Line UPS）的运作模式为“市电和用电设备是隔离的，市电

23、不会直接供电给用电设备”，而是到了UPS就被转换成直流电，再兵分两路，一路为电池充电，另一路则转回交流电，供电给用电设备，市电供电品质不稳或停电时，电池从充电转为供电，直到市电恢复正常才转回充电，“UPS在用电的整个过程是全程介入的”。其优点是输出纯净的正弦波，不受市电不稳定的影响，可供电给“电感型负载”，例如电风扇，只要在UPS输出功率足够的前提下，可以供电给任何使用市电的设备。,Zheng 03/2015,69,后备式UPS工作原理,后备式又称为非在线式不间断电源（Off-Line UPS），它只是“备援”性质的UPS，市电直接供电给用电设备也为电池充电（Normal Mode），一旦市电供电品质不稳或停电了，市电的回路会自动切断，电池的直流电会被转换成交流电接手供电的任务（Battery Mode），直到市电恢复正常，“UPS只有在市电停电了才会介入供电” 。,Zheng 03/2015,70,线上交错式UPS工作原理,线上交错式又称为线上互动式或在线互动式（Line-Interactive UPS），基本运作方式和离线式一样，不同之处在于线上交错式虽不像在线式全程介入供电，但随时都在监视市电的供电状况，本身具备升压和减压