網絡原理第1章課件

計算機網絡技術第1章計算機網絡基礎知識■本章內容計算機網絡發展概述計算機網絡的產生與發展計算機網絡的基本組成計算機網絡的拓撲結構計算機網絡的分類有線傳輸與無線傳輸1.1.1計算機網絡概述計算機網絡的定義利用通信線路和通信設備，把分布在不同地理位置，且具有獨立功能的多臺計算機、終端及其附屬設備互相連接，按照網絡協議進行數據通信，并利用功能完善的網絡軟件實現資源共享的計算機系統的集合。1.1.2計算機網絡的基本功能計算機網絡的基本組成主要包括四部分，常稱為計算機網絡的四大要素。 計算機系統通信線路和通信設備網絡協議網絡軟件硬件軟件計算機系統要素：建立兩臺以上具有獨立功能的計算機系統作用：負責數據信息的傳播、收集、處理、存儲和提供資源共享通信線路和通信設備（即數據通信系統）通信線路分有線通信線路和無線通信線路。有線通信線路：光纖、同軸電纜、雙絞線無線通信線路：紅外、無線電（微波）、激光、衛星通信設備指網絡連接設備、網絡互聯設備等通信設備。包括網卡、集線器（Hub）、中繼器、交換機、網橋、路由器及調制解調器網絡協議，如：TCP/IP、FTP、SMTP…網絡軟件（分為網絡系統軟件和網絡應用軟件）網絡系統軟件(Windows、Linux、Unix…)網絡應用軟件（IE、遠程教學軟件…）計算機網絡的功能數據通信*(CommunicationMedium)文件傳輸、IP電話、email、視頻會議、信息發布、交互式娛樂、音樂資源共享*(ResourceSharing)硬件資源共享、軟件資源共享、用戶間信息交換分布式處理(DistributedProcessing)均衡網絡中各計算機的負載，提高處理問題的實時性提高兼容性和安全性1.1.3計算機網絡的應用1、辦公自動化 2、電子數據交換 3、遠程教育 4、電子銀行 5、證券和期貨交易 6、娛樂和在線游戲計算機網絡的產生=計算機+通信的結合

早期的計算機應用模式——單機

大、中、小型機—龐大，昂貴，資源無法共享（包括軟、硬件資源）計算機構成了一個個的信息“孤島”計算機網絡產生始于1950’s，產生的原因：資源共享的需求（計算能力、外設、軟件、數據）大型項目的合作（進行工程項目協作）人與人之間的信息溝通（數據通信）1.2計算機網絡的產生與發展計算機網絡發展過程主要可分為四個階段：面向終端的計算機網絡計算機通信網絡計算機互聯網絡高速互聯網絡圖1-1具有遠程通信功能的單機系統1.2.1面向終端的計算機網絡面向終端的計算機網絡又稱為聯機系統。例子：飛機訂票系統HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點)通信線路(電話線路)

TSTTTTTHOST通信線路T終端（T）：主機和用戶之間的接口。T缺點：主機系統負擔過重——數據處理＋通信線路利用率低改進：終端集中器(近/遠距)，使用終端集中器來管理多個服務器，減少通信費用；前端處理機（FrontEndProcessor,FEP），通信任務分離，以減輕主機的負擔。圖1-2具有遠程通信功能的多機系統1.2.2計算機通信網絡定義：

通過通信線路將若干臺自主的計算機連接起來的系統，稱之為計算機——計算機網絡，簡稱計算機通信網絡。特征：多個終端聯機系統互聯，形成了多主機互聯網絡；網絡結構從“主機－終端”轉變為“主機－主機”。HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信線路通信任務從主機中分離，由通信控制處理機（CCP）完成。CCP：處理主機之間通信任務的專用計算機。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT演變過程：兩層網絡概念的出現

由CCP、通信線路和其他通信設備組成的傳輸網絡——通信子網，提供信息傳輸服務（數據傳輸和轉發等通信處理任務）。建立在通信子網基礎上的主機集合——資源子網，負責全網的數據處理業務。TCCPCCPHOSTHOSTTTTTCCPHOSTTTT通信子網T內層：通信子網。包括各通信處理機（CCP,CommunicationControlProcessor）、通信線路和其他通信設備。#完成網絡數據傳輸和轉發等通信處理任務。外層：資源子網。包括各主機(host)、終端、聯網外設、終端控制器、各種軟件資源及信息資源。#負責全網的數據處理業務,為用戶提供網絡資源和網絡服務。各主計算機系統稱為主機。資源子網由主計算機系統、終端、聯網外設、終端控制器、各種軟件資源及信息資源組成。主計算機系統簡稱主機（HOST），它可以是大型機、中型機或小型機。終端（Terminal）是用戶訪問網絡的界面。通信子網是由通信控制處理機（CCP）、通信線路和其他通信設備組成。主要由兩個獨立的部分組成：通信線路和通信控制處理機（CCP）。常見的通信線路有：雙絞線、同軸電纜、光纖、無線通信信道等。CCCHHH資源子網通信子網在通信子網上可有多個資源子網，共享通信子網的服務HH1.2.3計算機互聯網絡通信子網規模逐漸擴大私有（某個獨立機構使用）→社會公用（商業用途）優點降低用戶系統建設成本提高通信線路利用率兼容性好公用數據通信網HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT例子：因特網（Internet）的前身——ARPANET美蘇冷戰時期由美國軍方建立的實驗性網絡最初4個節點→70’s的100多個節點地域跨越美洲、歐洲具有現代網絡的許多特征，例如:分組交換分層次的網絡體系(OSI/RM)較為完善的通信協議網絡互聯與標準化為什么需要標準化？不同網絡設備之間的兼容性和互操作性是推動網絡體系結構標準化的原動力。而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享。標準化的時機各廠商、研究機構、大學在網絡技術、方法、理論等方面的研究日趨成熟是標準化的基礎。網絡體系結構標準化過程的演變廠商標準：IBM-SNA，DEC-DNA等缺點：適用范圍不廣 ：兼容性問題技術壟斷 ：產生競爭標準不統一 ：用戶利益國際標準:（國際標準化組織ISOOSI/RM）/P.6/OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(開放系統互聯參考模型，簡稱OSI參考模型)OSI參考模型是一種概念上的網絡模型，規定了網絡體系結構的框架：7個層次(第三章中詳述)只說明了做什么（WHATTODO）而未規定怎樣做（HOWTODO）太復雜，幾乎沒有與之完全符合的網絡事實上的標準：TCP/IP(因特網的骨干協議)TCP稱傳輸控制協議，IP稱網際協議

。從體系結構上看，它是OSI參考模型的簡化（4層）因特網時代的到來因特網的出現標志著網絡時代的到來；因特網是全球性的網絡；豐富的信息和便利的使用是其規模迅速增長的主要驅動力。截止到2000年,Internet的規模為:網絡數達到105數量級,主機數達到107數量級,

用戶數108數量級，主干速率大于2.5Gbit/s美國政府資助的“下一代因特網計劃”目標是:主干網的速率比現在的因特網高1000倍端到端的速率要達到100Mbit/s~10Gbit/s1.2.4高速互聯網絡通信子網規模逐漸擴大私有（某個獨立機構使用）→社會公用（商業用途）公用數據通信網PSTN（公共交換電話網）X.25（分組交換通信）特點業務的綜合化網絡的高速化公用數據通信網HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT圖1-3真正標準化的計算機網絡1.2.5計算機網絡發展趨勢計算機網絡的發展方向是IP技術+光網絡，光網絡將演化為全光網絡。全光網絡是指光信息流在網絡中的傳輸及交換始終以光的形式實現。2、光通信技術發展方向：一是最終實現全光網絡；二是最終實現光纖到家庭和光纖到桌面。3、IPv6協議IP協議是TCP/IP協議族的核心協議，是TCP/IP協議族中網絡層的協議。4、寬帶接入技術5、移動通信系統技術1、三網合一即通信網絡、計算機網絡、有線電視網絡將通過IP三網合一。優點：簡化管理、節約開支、提供集成服務1.3計算機網絡的組成硬件網絡節點端節點：計算機中間（轉接）節點：交換機、集中器、復用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸的通道物理：傳輸介質邏輯：信道類比——CATV的電纜和頻道之間的關系軟件通信軟件（網絡協議軟件，如：TCP/IP、FTP、SMTP…）網絡操作系統(Windows、Linux、Unix…)網絡管理/安全控制軟件（網絡防火墻…）網絡應用軟件（IE、Firefox…）1.4計算機網絡的拓撲結構網絡拓撲結構

——是計算機網絡節點和通信鏈路所組成的邏輯幾何形狀。最常用的網絡拓撲結構有：1、總線型結構 2、環形結構 3、星型結構 4、樹型結構 5、網狀結構和混合型結構?？偩€型所有節點掛接到一條總線上，使用廣播式傳輸技術同一時刻只允許一個站點發送數據總線型拓撲環型所有節點連接成一個閉合的環分為單環結構和雙環結構環型拓撲星型有一個中心節點，其它節點與其構成點到點連接樹型一個根結點、多個中間分支節點和葉子節點構成星型拓撲樹型拓撲網狀結構與混合型結構網狀拓撲結構節點與通信線路連接成不規則的形狀，每個節點至少與其他兩個節點相連，只適用于節點數很少的廣域網中混合型拓撲結構點到點部分連接，由幾種拓撲結構混合而成，多用于廣域網，由于連接的不完全性，需要有交換節點混合型拓撲網狀拓撲1.5計算機網絡的分類和應用計算機網絡的組成元素可以分為網絡節點和通信鏈路。網絡節點端節點：計算機中間（轉接）節點：交換機、集中器、復用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸的通道物理：傳輸介質（電話線、同軸電纜、無線電線路、衛星線路、光纖等）按互聯規模和通信方式（地域范圍）分類

局域網(LocalAreaNetwork，LAN)局域網規模小、速度快、應用范圍廣泛。主要用于實現短距離的資源共享。范圍：小，＜20KM。是一個單位或部門組建的小型網絡。傳輸技術：基帶，10-1000Mbps，延遲低，出錯率低（10-11）拓撲結構：總線型，星型，環型城域網(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等，＜100KM。介于局域網和廣域網之間。傳輸技術：寬帶/基帶拓撲結構：總線型，星型，環型廣域網(WideAreaNetwork，WAN)范圍：大，＞100KM。包含的地理范圍通常是一個國家或州。傳輸技術：寬帶，延遲大，出錯率高拓撲結構：不規則，點到點按使用方式分類

校園網(campusnetwork)用于學校內部的教學科研信息的交換和共享企業網(enterprisenetwork)用于企業管理和辦公自動化按連接范圍分類