计算机基础(计算机网络基础)

教学进程计算机网络基础第7章教学目标：►理解计算机网络的概念►掌握计算机网络的功能、分类和网络硬件的组成►掌握简单局域网的组建与管理►了解OSI参考模型和数据通信的基本概念掌握IP地址和域名的概念►掌握IE浏览器的使用►掌握信息搜索和文件下载的方法►掌握电子邮件（E-mail）的申请和使用►了解Internet的发展简况和工作原理教学进程7.1.1计算机网络的概念7.1计算机网络概述计算机网络是由地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机系统，利用通信设备和传输介质互相连接，并配以相应的网络软件，以实现数据通信和资源共享的系统。计算机网络是计算机技术和通信技术紧密结合的产物，两者的迅速发展及相互渗透，形成了计算机网络技术。教学进程13427.1.4计算机网络的发展7.1计算机网络概述以数据通讯为主的第一代计算机网络1954年，美国军方的半自动地面防空系统将远距离的雷达和测控仪器所探测到的信息，通过通信线路汇集到某个基地的一台IBM计算机上进行集中的信息处理，再将处理好的数据通过通信线路送回到各自的终端设备。这种以单个计算机为中心、面向终端设备的网络结构，严格来讲，是一种联机系统，只是计算机网络的雏形，我们一般称之为第一代计算机网络。教学进程以资源共享为主的第二代计算机网络美国国防部高级研究计划局（ARPA，AdvancedResearchProjectsAgency）于1968年主持研制，次年将分散在不同地区的4台计算机连接起来，建成了ARPA网。到了1972年，有50多家大学和研究所与ARPA网连接，1983年，入网计算机达到100多台。ARPA网的建成标志着计算机网络的发展进入了第二代，它也是Internet的前身。第二代计算机网络是以分组交换网为中心的计算机网络，它与第一代计算机网络的区别在于：一是网络中通信双方都是具有自主处理能力的计算机，而不是终端机；二是计算机网络功能以资源共享为主，而不是以数据通信为主。23417.1.4计算机网络的发展7.1计算机网络概述教学进程3体系结构标准化的第三代计算机网络由于ARPA网的成功，到了20世纪70年代，不少公司推出了自己的网络体系结构。最著名的有IBM公司的和DEC公司的DNA（DigitalNetworkArchitecture）。随着社会的发展，需要各种不同体系结构的网络进行互连，但是由于不同体系的网络很难互连，因此，国际标准化组织（ISO）在1977年设立了一个分委员会，专门研究网络通信的体系结构。1983年，该委员会提出的开放系统互连参考模型（OSI-RM）各层的协议被批准为国际标准，给网络的发展提供了一个可共同遵守的规则，从此计算机网络的发展走上了标准化的道路，因此我们把体系结构标准化的计算机网络称为第三代计算机网络2417.1.4计算机网络的发展7.1计算机网络概述教学进程以Internet为核心的第四代计算机网络进入20世纪90年代，Internet的建立将分散在世界各地的计算机和各种网络连接起来，形成了覆盖世界的大网络。随着信息高速公路计划的提出和实施，Internet迅猛发展起来，它将当今世界带入了以网络为核心的信息时代。目前这阶段计算机网络发展特点呈现为：高速互连、智能与更广泛的应用42317.1.4计算机网络的发展7.1计算机网络概述教学进程7.1.1计算机网络发展趋势7.1计算机网络概述发展趋势三网合一光通讯技术IPV6协议宽带多媒体技术教学进程7.1.1计算机网络的组成7.1计算机网络概述从物理连接上讲，计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。从逻辑功能上看，可以把计算机网络分成通信子网和资源子网两个子网。教学进程7.1.2计算机网络的组成（物理）计算机网络中的计算机系统主要担负数据处理工作，它可以是具有强大功能的大型计算机，也可以是一台微机，其任务是进行信息的采集、存储和加工处理。7.1计算机网络概述计算机系统网络节点通信链路网络节点主要负责网络中信息的发送、接收和转发。网络节点是计算机与网络的接口，计算机通过网络节点向其他计算机发送信息，鉴别和接收其他计算机发送来的信息。在大型网络中，网络节点一般由一台通信处理机或通信控制器来担当，此时的网络节点还具有存储转发和路径选择的功能，在局域网中使用的网络适配器也属于网络节点。通信链路是连接两个节点的通信信道，通信信道包括通信线路和相关的通信设备。通信线路可以是双绞线、同轴电缆和光纤等有线介质，也可以是微波、红外等无线介质。相关的通信设备包括中继器、调制解调器等，中继器的作用是将数字信号放大，调制解调器则能进行数字信号和模拟信号的转换，以便将数字信号通过只能传输模拟信号的线路来传输。教学进程7.1.2计算机网络的组成（逻辑）通信子网提供计算机网络的通信功能，由网络节点和通信链路组成。通信子网是由节点处理机和通信链路组成的一个独立的数据通信系统。7.1计算机网络概述通信子网资源子网资源子网提供访问网络和处理数据的能力，由主机、终端控制器和终端组成。主机负责本地或全网的数据处理，运行各种应用程序或大型数据库系统，向网络用户提供各种软硬件资源和网络服务；终端控制器用于把一组终端连入通信子网，并负责控制终端信息的接收和发送。终端控制器可以不经主机直接和网络节点相连，当然还有一些设备也可以不经主机直接和节点相连，如打印机和大型存储设备等。教学进程7.1.2计算机网络的分类局域网LAN、城域网MAN、广域网WAN、国际互联网INTERNET。7.1计算机网络概述覆盖范围划分拓扑结构划分输介质划分总线型网络、星形网络、环形网络、树状网络和混合型网络等。有线网和无线网使用性质划分公用网和专用网教学进程7.1.3计算机网络的功能7.1计算机网络概述资源共享是计算机网络的目的，也是计算机网络最核心的功能。可以使网络中各单位的资源互通有无、分工协作，大大提高系统资源的利用率。分布式数据处理数据传输是计算机网络最基本的功能，是实现其他功能的基础。主要完成网络中各个节点之间的通信。分布式处理是指将分散在各个计算机系统中的资源进行集中控制与管理，从而将复杂的问题，交给多个计算机分别同时进行处理，以提高工作效率。在计算机网络系统中，可以通过结构化和模块化设计将大的、复杂的任务分别交给几台计算机处理，用多台计算机提供冗余，以使其可靠性大大提高。当某台计算机发生故障，不至于影响整个系统中其他计算机的正常工作，使被损坏的数据和信息能得到恢复。数据传输资源共享提高系统的可靠性教学进程7.1.3计算机网络的硬件7.1计算机网络的组成和拓扑结构称为主机（Host），一般可分为中心站（又称为服务器）和工作站（客户机）两类。传输介质网卡集线器中继器网桥路由器交换机网关。根据传输介质形态的不同，我们可以把传输介质分为有线传输介质和无线传输介质准备工作：布线、双绞线网线的制作、安装网卡及驱动程序、设置计算机网络标识设置互连使用的协议连接设备主体设备简单的网络连接教学进程网卡又叫网络适配器（NIC），是计算机网络中最重要的连接设备之一，如图所示，一般插在机器内部的总线槽上，网线则接在网卡上。作用：①提供固定的网络地址。②接收网线上传来的数据，并把数据转换为本机可识别和处理的格式，通过计算机总线传输给本机。③把本机要向网上传输的数据按照一定的格式转换为网络设备可处理的数据形式，通过网线传送到网上。计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥教学进程分类：①网卡的总线类型：目前的总线接口主要是PCI型的，在笔记本电脑上需要使用PCMCIA标准的网卡。作为一种新型的总线技术，USB也被应用到网卡中。②网卡的速度：有10M、100M及1000M的，目前10/100Mbps自适应的网卡使用广泛，性价比最高。③网卡的接口类型：网卡的接口类型有连接同轴电缆的BNC接口和连接双绞线的RJ45接口。目前RJ45接口的网卡使用广泛。网卡通常插入主机的主板扩展槽中，应当断电操作。在安装网卡后，往往还要进行协议的配置。比如运行Windows系统的计算机，可给网卡配置IPX/SPX协议和NetBEUI协议。如果要连接Internet，必须配置TCP/IP协议。计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥集线器是计算机网络中连接多台计算机或其他设备的连接设备，其外观如图所示。集线器主要提供信号放大和中转的功能。一个Hub上往往有4个、8个或更多的端口，可使多个用户机通过双绞线电缆与网络设备相连，形成带集线器的总线结构（通过Hub再连接成总线拓扑或星形拓扑）。Hub上的端口彼此相互独立，不会因某一端口的故障影响其他用户。集线器只包含物理层协议。集线器有多种：按带宽的不同可分为10Mbps、100Mbps和10/100Mbps。按照工作方式的不同，可分为智能型和非智能型。按配置形式的不同，可分为固定式、模块式和堆叠式。按端口数的不同，可分为4口、8口、12口、16口、24口和32口等。教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥交换机发展迅猛，基本取代了集线器和网桥，并增强了路由选择功能。交换和路由的主要区别在于交换发生在OSI参考模型的数据链路层，而路由发生在网络层。交换机的主要功能包括物理编址、错误校验、帧序列以及流控制等。目前有些交换机还具有对虚拟局域网（VLAN）的支持、对链路汇聚的支持，有的甚至具有防火墙功能。交换机的外观与Hub相似。从应用领域来分，交换机可分为局域网交换机和广域网交换机；从应用规模来分，交换机可分为企业级交换机、部门级交换机和工作组级交换机。教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥路由器属于网间连接设备，它能够在复杂的网络环境中完成数据包的传送工作。它能够把数据包按照一条最优的路径发送至目的网络。路由器工作在网络层，并使用网络层地址（如IP地址等）。路由器可以通过调制解调器与模拟线路相连，也可以通过通道服务单元/数据服务单元（CSU/DSU）与数字线路相连。路由器比网桥功能更强，网桥仅考虑了在不同网段数据包的传输，而路由器则在路由选择、拥塞控制、容错性及网络管理方面做了更多的工作。教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥网关又称协议转换器，是软件和硬件的结合产品，主要用于连接不同结构体系的网络或用于局域网与主机之间的连接。网关工作在OSI模型的传输层或更高层，在所有网络互连设备中最为复杂，可用软件实现。网关没有通用产品，必须是具体的某两种网络互连的网关。目前广域网大多数采用X.25公用数据网，为了能从局域网上访问X.25的资源，就需要有一种设备把X.25和局域网的差别隐藏起来。中继器、网桥或路由器都不足以弥补这两者间巨大的差异，于是引入了网关。网关的另一种应用是在一些大型企业中，这些企业中昂贵的大型主机或小型机一般不支持诸如NetWareIPX/SPX这样的网络协议，直接将这些主机联入局域网是不可能的，一种可行的做法是用局域网上的一台工作站作为网关来协调工作站和主机间的通信。这样，局域网里的用户通过网关就能与这些大型主机或小型机通信。教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥中继器的作用是为了放大电信号，提供电流以驱动长距离电缆，增加信号的有效传输距离。从本质上看可以认为是一个放大器，承担信号的放大和传送任务。中继器属于物理层设备，用中继器可以连接两个局域网或延伸一个局域网，它连起来的仍是一个网络，与集线器处于同一协议层次。教学进程计算机网络的硬件连接设备网卡集线器交换机路由器网关中继器网桥网桥是网络中的一种重要设备，它通过连接相互独立的网段从而扩大网络的最大传输距离。网桥是一种工作在数据链路层的存储-转发设备。作为网段与网段之间的连接设备，它实现数据包从一个网段到另一个网段的选择性发送，即只让需要通过的数据包通过而将不必通过的数据包过滤掉，来平衡各网段之间的负载，从而实现