ch1计算机网络基础.ppt

1、第1章 计算机网络基础,1.1 计算机网络概述,计算机网络的产生 计算机技术和通信技术相结合,1.1 计算机网络概述,1.1.1 计算机网络的产生和发展 3个阶段 第1阶段：面向终端的计算机通信网络 20世纪50年代初，美国的半自动地面防空系统；,第1阶段：面向终端的计算机通信网络,20世纪60年代初，通信控制处理机 、集中器。,CCP（Communication Control Processor）：通信控制处理机（前置处理机） Concentrator：集中器,1.1.1 计算机网络的产生和发展,第2阶段：分组交换网计算机通信网,20世纪60年代中期 美国国防部高级研究计划局研制的ARPA

2、NET网 分组交换,1.1.1 计算机网络的产生和发展,ARPANET的体系结构,把4个节点先连起来： 加州大学洛杉矶分校UCLA 斯坦福国际研究所SRI 加州大学圣巴巴拉分校UC Santa Barbara 犹他州立大学University of Utah。 咨询会议上，专家不同意把Host直接连起来。于是先用小型计算机作为接口报文处理机（IMP）连成通信子网，这个通信子网由ARPA控制。然后再分别与Host连接，形成资源子网。,1.1.1 计算机网络的产生和发展,IMP：接口报文处理机 使用小型计算机类似网关的作用,1.1.1 计算机网络的产生和发展,ARPANET诞生,1969年 8月,

3、 首先将第1个 IMP与加利福尼亚大学洛杉矶分校UCLA相接。 一个月之后将第2台IMP与斯坦福国际研究所SRI相接。 ARPANET 诞生了。,1.1.1 计算机网络的产生和发展,网络发展第2阶段拓扑结构,1.1.1 计算机网络的产生和发展,第3阶段：OSI的确定到Internet 共享资源,1977年 国际标准化组织ISO OSI/RM 1984年 TCP/IP协议 Internet 1980s 集中计算模式分布计算模式 1993年 美国国家信息基础设施NII发展计划 1993年 万维网（WWW）交互式、非线性 1993年 C/S（浏览器/服务器）风靡全球 “网格计算”时代,1.1.1 计

4、算机网络的产生和发展,1.1.2 计算机网络的定义,将若干台具有独立功能的计算机，通过通信设备和传输介质相互联接，以网络软件实现通信、资源共享和协同工作的系统。 网络节点：由传输介质链路连接在一起的设备 通信信道：链路,1.1.2 计算机网络的定义,两级子网：通信子网和资源子网,通信子网通信功能（数据的加工、变换、传输和交换）：交换机、路由器、集线器、网卡及相应软件等 资源子网资源共享（数据处理、网络资源和服务）：服务器、主机及其外设、网络打印机、其他外设及相关软件等,1.2 计算机网络的分类,1.2.1 按网络的拓扑结构分类 拓扑（Topology）：几何形状、网络外形 1. 总线型（Bus

5、）：所有设备都通过一根公共总线连接，通信时信息沿总线进行广播式传送。,1. 总线型,优点： 成本低，布线简单 增、删节点容易 任一节点故障，不会影响整个网络的运行 可靠性高 缺点： 每一 时刻，只能通过一信息信道争用 某网段故障 新增节点，造成全网瘫痪,1.2.1 按网络的拓扑结构分类,2. 星型（Star）：由中央节点和若干从节点组成。中央节点可以与从节点直接通信，而从节点间的通信必须经过中央节点的转发。,2. 星型,优点： 结构简单 某节点出现故障，不会影响整个网络 可扩充性好 检查故障点较容易 易于管理和维护 缺点： 对中央节点依赖性高，中央节点若出现故障，将造成整个网络瘫痪,1.2.1

6、 按网络的拓扑结构分类,3. 环型（Ring）：所有设备被连接成环，信息传送是沿着环传播。每个设备只能和相邻节点直接通信，与其他节点通信时，信息必须依次经过二者间的每一个节点。,3. 环型,优点 每个节点是个“中继器”，防止信号衰减 传输方向单一，信号不会发生冲突（令牌Token） 双环、备援电路线路故障 缺点 节点故障导致全网瘫痪，可靠性较差 网络管理复杂，成本较高，维护困难 新增网络节点时扩展性、灵活性较差,1.2 计算机网络的分类,1.2.2 按地理位置分类（LAN、 MAN 、 WAN ）,1、局域网（LAN）,一个单位或部分组建的小型网络 一般局限在一座建筑物或园区 规模小、速度快、

7、成本较低 校园网,2、城域网（MAN) 2km10km：约城市范围 3、广域网（WAN） 10km：规模最大，跨越都市、国家、洲界,三种网络类型比较,1.2.3 按计算机和设备在网络中的地位 1基于服务器的网络： 工作站/文件服务器模式、 客户机/服务器模式、 浏览器/服务器模式 2对等网络 工作组，所有计算机都是平等的 很难控制网络中的资源和用户，安全性较差 各计算机配置相同的协议,1.2 计算机网络的分类,1.2.4 其他分类 按网络的使用范围： 公用网（Public Network）：CHINANET、CERNET 专用网（Private Network）：铁路、银行系统 按信息交换方式

8、： 电路交换网（Circuit Switching Network）：电话 报文交换网（Message Switching Network） 分组交换网（Packet Switching Network）:Internet,1.3 计算机网络的组成,1.3.1 计算机网络的硬件组成 服务器 客户机 通信处理设备 通信处理设备调制解调器、中继器、集线器、网桥、交换机、路由器和网关等 传输介质双绞线、同轴电缆、光纤等,1.3.1 计算机网络的硬件组成,1、服务器,一台配置较高的计算机，为客户提供服务。按照服务器所能提供的资源来区分，可分为： 文件服务器 打印服务器 应用系统服务器 通信服务器等 实

9、际中常把几种服务集中在一台服务器上，使一台服务器能执行几种服务功能。,1.3.1 计算机网络的硬件组成,2、客户机,运行客户机/服务器应用程序的客户机端软件，网络用户通过客户机与网络联系。 网络中的客户机能共享服务器的资源，配置一般比服务器低。,3、网卡,网络适配器（NIC, Network Interface Card) MAC地址 计算机和传输介质间的物理接口 作用：将计算机内的数据转换为传输介质上的信号；反之亦然。,3、网卡,4、通信介质（传输介质）,有线传输介质、无线传输介质两大类。 有线传输介质： 双绞线 同轴电缆 光导纤维 无线传输： 微波 激光 红外线,4、传输介质双绞线,双绞线

10、分为两类： 屏蔽双绞线（Shielded-Twisted-wire-Pair cable） 非屏蔽双绞线（Unshielded-Twisted-wire-Pair cable） 与RJ-45接头配合使用,1.3.1 计算机网络的硬件组成,4、传输介质双绞线,EIA/TIA,1.3.1 计算机网络的硬件组成,4、传输介质同轴电缆(Coaxial Cable),结构： 中心导体 绝缘体 导电体 外层包覆,1.3.1 计算机网络的硬件组成,4、传输介质光纤（Optical Fiber Cable）,光纤与一般电线相比的最大不同： 光纤截面积小 材料为玻璃，不导电 使用光线传送信号，电线用电传送信号,

11、1.3.1 计算机网络的硬件组成,传输介质光纤（Optical Fiber Cable）,传送方式： 分为两种模式： 多模：纤芯较粗，光线的反射度有许多种，价格较低 单模：纤芯较细，光线的反射度只有一种，价格较贵,1.3.1 计算机网络的硬件组成,三种介质的对比,传输速度 抗噪能力 安全保密性 安装维修价格,1.3.1 计算机网络的硬件组成,5、通信处理设备（网络互联设备）, 用来连接网络的产品 使用目的： 节点数目增多 扩大网络距离 合并已有网络 易于网络诊断,通信处理设备（网络互联设备）,通信处理设备（网络互联设备）,通信处理设备（网络互联设备）,5、通信处理设备（网络互连设备）,网络通信

12、处理设备主要包括： 调制解调器（Modem） 中继器（Repeater） 集线器（Hub） 网桥（Bridge） 交换机（Switch） 路由器（Router） 网关（Gateway）,（1）调制解调器,是远程计算机通过电话线连接网络所需设备。 调制：（发送方）数字信号模拟信号 解调： （接收方）模拟信号数字信号 分类： 连接方式 内置式 外置式 传输速率 窄带：56.6Kbps,通信处理设备,（2）中继器（Repeater),作用：增加节点数目，扩展距离 原理：去噪、放大,通信处理设备,中继器（Repeater),中继器（Repeater),中继器（Repeater),（3）集线器（Hub）

13、：多端口中继器,通信处理设备,（3）集线器（Hub）,10BASE-T以太网集线器, 集线器的种类： 以Port数量多少 适用带宽 10M bps 100M bps 10+100 Mbps 10/100 Mbps,通信处理设备,（3）集线器（Hub）,堆叠式集线器（Stackable Hub）,Hub,Hub,Hub,Hub,通信处理设备,堆叠式集线器（Stackable Hub）,16口10-100M可堆叠的双速集线器,通信处理设备,（4）网桥(Bridge) L6,通信处理设备,（4）网桥(Bridge),作用：减少网络上不必要的业务量。 原理：业务量分段、过滤 （依据MAC地址） 分析收

14、到的分组 L6： 依据寻址信息 MAC地址列表决定转发或丢弃,* 同网段 * 不同网段,例：,通信处理设备,（4）网桥(Bridge),11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,A,B,C,D,通信处理设备,网桥(Bridge),网桥(Bridge),网桥(Bridge),（5）路由器(Router),工作在第三层网络层,Cisco 1600系列路由器,神州数码 DCR-2600系列路由器,通信处理设备,（5）路由器(Router),原理： 使用IP地址，选择最佳路径 “最佳”： 带宽 线路质量 使用率 所经节点数 成本 ,通信处理设备,（6）第2层交换机,工作在数据链路层 交换式集线器 or 多口网桥 每个Port对应网桥的一个Port 问题： 抢占：多个Port的信息包要送到相同的目的地,通信处理设备,（6）第2层交换机,神州数码 DCS-3426交换机,A,B,C,D,通信处理设备,（7）第3层交换机,工作在网络层 简化了路由器的功能 路由工作改由硬件处理，路由速度更快 兼具第2层交换机的功能 不能取代路由器,通信处理设备,1.3.2 计算机网络的软件组成,网络操作系统和网络应用服务系统 网络操作系统3个部分组成： 网络适配器驱动程序：网卡 子网协议：通