大学计算机基础网络-n

第4章计算机网络基础计算机网络概述网络通信基本概念计算机网络组成Internet概述Internet应用网络信息发布技术4.1计算机网络概述4.1.1网络形成与发展4.1.2网络功能与应用4.1.3网络模式与分类4.1.4网络体系结构4.1.5典型网络介绍网络技术及应用4C的含义是什么？•Computer——计算机；•Communication——通讯；•Consumption——消费类电子；•Content——内容。•前3个C实际是第4个C的载体网络基础计算机网络定义：利用通信线路把分布在不同地点上的多个独立的计算机系统连接起来，使用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据资源的计算机复合系统。•计算机网络是通信技术与计算机技术相结合的产物。计算机联网的主要原因•使用远程资源的需求,根本上改变了用户使用计算机资源的环境和方式•共享程序和数据•网络用户的通信和合作,消除了地理上的距离限制20世纪60年代末，美国国防部高级计划研究局的ARPA网研制成功并运行，成为了第一个实现分布式资源共享的网络，这是计算机网络发展史上的里程碑，人们现在称这是现代计算机网络的开始。初级阶段：以单个计算机为主的远程通信系统(终端+主机）发展阶段：第二代是有多个主计算机（Host）通过通信线路互连起来的系统成熟阶段：第三代是遵循国际标准化协议、具有统一网络体系结构的互连网（网际网）计算机网络发展的三个阶段网络工作模式•对等网络模式在对等网络模式中，相连的机器之间彼此处于同等地位，没有主从之分，故称为对等网络（PeertoPeernetwork）。客户机/服务器网络模式客户机/服务器网络是一种基于服务器的网络。本地请求端称为客户端，远端响应的计算机为服务器端。网络的分类（连结距离）按覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为以下三类：•局域网（localareanetwork，LAN）距离≤1km；•城域网（metropolitanareanetwork，MAN）；1km≤距离≤10km；•广域网（wideareanetwork，WAN）距离≥10km；。三层交换机视频服务器组新闻服务器组医疗服务器组比赛服务器组AT-8118交换机AT-MCR12介质转换机柜AT-3726交换机网管工作站AT-8118交换机AT-MC102介质转换器奥林匹克公园AT-FH716SW集线器工作站工作站100MUTP双绞线100M光纤1000M光纤工作站AT-8118交换机其他比赛场地各比赛场地局域网2000年悉尼奥运会网络结构示意图2008年北京奥运会网络结构示意图Internet的主要目的是为了将通信功能从主机中分离出来，以减轻主机的负荷。通信控制处理机负责网络上各主机间的通信控制和通信处理，它们组成的通信子网是网络的内层，为资源子网提供信息传输服务。计算机网络的功能和应用•共享资源•处理机间通信•提高可靠性•提供分布处理功能•集中管理•负载分担•开辟大量新的服务项目•为实现远程通信提供强有力的通信介质开放式系统互连参考模型OSI计算机网络功能的七层协议：应用层数据链路层表示层网络层会话层传输层物理层最高层最低层应用软件通讯软件网卡、电缆计算机网络的体系结构4.2网络通信基本概念4.2.1信息、数据与信号4.2.2信道及信号分类4.2.3通信系统中的主要技术指标4.2.4数据通信过程中的主要技术问题4.2.5串行传输与并行传输4.2.6数据同步技术4.2.7数据交换技术信息、数据和信号信息：数字、文字、图形、声音；计算机中的信息是二进制代码表示的数字、字母和控制符号的组合信息编码：对信息中的每一个字符进行二进制编码数据：网络中传输的二进制代码信号：数据在传输过程中的电磁波表示形式（数字信号模拟信号）数据通信系统数据的表示方法数据的传输方法信道及其分类信道：信道是数据信息的传输通道，它一般由传输线路和传输设备组成。信道分类物理信道逻辑信道有线信道：有形传输介质无线信道：无形传输介质信道分类专用信道公共交换信道（按使用方式分）参考书P130传输媒介1、双绞线是当前最普通的传输介质，它由两根绝缘的金属导线扭在一起而成，分为无屏蔽双绞线（UTP）、有屏蔽双绞线（STP）（抗电磁干扰强）。2、同轴电缆内部包含两条相互平行的导线。一般共有四层，3、光导纤维使用光来传输数据。分为单模式、多模式。4、微波传输与卫星传输以空气为传输介质。有线无线双绞线制作好的双绞线同轴电缆铜芯绝缘层导体屏蔽层保护套制作好的同轴电缆光纤光纤收发器通信系统的主要技术指标数据传输速率S（比特率）：比特率是一种数字信号的传输速率，它是指在有效带宽上，单位时间内所传送的二进制代码的有效位（bit）数。常用bit/s、Kbit/s或Mbit/s等单位来表示。波形调制速率B（波特率）：波特率是一种调制速率，也称波形速率。经二进制后的模拟信号每秒钟变化的次数。带宽：信道允许的最高频率和最低频率之差，单位为赫兹（Hz）。信道容量：一般是指物理信道上能够传输数据的最大能力。误码率：是指二进制码在数据传输中被传错的概率，也称为出错率吞吐量：数值上大于等于信道在单位时间内传输的总的信息量，单位也是bit/s或Kbit/s。数据通信过程中的主要技术问题•数据传输类型：数字信号、模拟信号•数据通信方式：串行、并行；同步、异步•数据交换技术：线路交换、存储转发；报文交换、分组交换•差错控制技术：自动检测和差错纠正数据交换技术电路交换（circuitswitching）：电路交换是指两个计算机或终端在相互通信时，独占使用一条实际的物理链路。优点：有实时性强、延时小、成本低等。缺点：是线路利用率低，尤其是中继线的利用率低。报文交换（messageswitching）：是把用户的报文存储在交换机的内、外存储器上，当输出电路空闲时，就将报文转发到接收此报文的终端。优点：可实现不同速率、不同规程、不同代码的终端之间的通信、一点对多点的同文广播业务。缺点：以报文为单位进行存储转发，使网络传输的时延增大，并占用交换机的大量内、外存储空间。分组交换（packetswitching）：是将用户发来的整个报文分切成多个长度固再定的数据块（即分组、分包），再将分组以“存储-转发”方式在网上传输。优点：分组交换使传输质量大大提高，传输成本大大降低。4.3计算机网络组成4.3.1网络主体设备4.3.2网络传输介质4.3.3网络互联设备4.3.4网络操作系统4.3.5网络传输协议计算机网络构成网络划分为主机(host)和子网(Subnet)。主机是指连接在网络中的独立自主的计算机。子网是将主机连接起来的实体，它的作用是提供主机间的通信服务。一个计算机子网由通信子网和资源子网构成：•通信子网负责网络中的信息传递交换、通信控制等工作。•资源子网负责信息加工处理，并向网络提供资源。包括传输介质和通信设备。通信设备指通信处理机、交换机、集中器、路由器、调制解调器、微波站、卫星地面站等。由各种用户计算机、工作站、小型机以及大量的终端、绘图仪、磁盘机、磁带机等等。网络连接设备中继器(repeater)网桥(Bridge)、路由器(Router)调制解调器网关网内连接设备网卡(NIC)集线器(HUB)交换机(Switch)网间连接设备Novell的Netware也是一个非常流行的网络操作系统，它管理Novell网络。Novell网以文件服务器为中心，连接网上的各个工作站，各站点不能直接通信，必须通过文件服务器。WindowsNT是Microsoft公司推出的十分引人注目的网络操作系统，采用Windows的标准界面，可以形成对等式的网络，各站点可以相互通信，共享信息，支持文件服务，对称多处理器等.常用网络操作系统在计算机网络中，计算机之间通信时必须遵守一定的约定和规程，以便保证能够相互连接和正确交换信息，这些约定和规程是事先制定的，并以标准的形式固定下来，这就是网络协议。网络通信协议传输控制与网际互连协议小型网际互连协议网际分组与顺序数据包交换协议4.4Internet概述4.4.1Internet起源与发展4.4.2Internet基本服务4.4.3Internet工作原理4.4.4IP地址与域名地址4.4.5Internet接入方式从60年代末至70年代初，由美国国防部资助，由高级研究项目署（ARPA）承建，通过一个名为ARPANET的网络把美国的几个用于军事及研究的计算机连接起来，这就是Internet的最早形态。Internet的产生由美国国家科学基金出资建立起来的广域网NSFnet.由四台巨型机联接在一起。Internet在我国的使用情况1987年北京计算机应用研究所率先开通到德国的X.25线路；1994年5月，以“中科院－北京大学－清华大学”为核心的“中国国家计算机网络设施”与Internet联通，我国的Internet初具雏形。四大骨干网络:中国科学技术计算机网(CSTNET)中国公用计算机互连网(CHINANET)中国教育科研互连网(CERNET)国家公用经济信息通信网(GBNET)ISO-OSI/RM模型TCP/IP模型应用层数据链路层表示层网络层会话层传输层物理层应用层传输层（TCP）互连层（IP）网络接口层Internet是如何工作的1.分组交换---Internet的基础2.TCP/IP协议--Internet的核心TCP/IP协议是针对Internet开发的一种体系结构和协议标准，它主要确保不同类型的计算机之间协调地工作。TCP/IP协议1.网际分组协议(IP--InternetProtocol)IP协议非常详细地规定了计算机在通信时应遵循的全部细则。2.传输控制协议(TCP--TransmissionControlProtocol)TCP协议解决的数据传输的可靠性问题。它位于传输层。客户/服务器--Internet的工作模式当访问远端计算机的资源时，远端的响应程序叫做服务器程序，本地的要求程序叫客户程序，这样便构成了客户/服务器体系。Internet上所有的服务都使用了客户/服务器机制。Internet上的规则1.IP地址和域名•IP地址是运行TCP/IP协议的网络中主机的网络地址，Internet上的每一台主机均有一个唯一的IP地址。IP地址由网络信息中心NIC统一分配。类别ID网络ID(NetID)主机ID(HostID)IP地址的组成:•各类IP地址具体定义如下:•A类•B类•C类•D类•E类0网络ID(7位)主机ID(24位)主机ID(16位)10网络ID(14位)110网络ID(21位)主机ID(8位)1110多目广播地址(28位)11110实验或将来使用(27位)A类,B类,C类IP地址相关信息类别第一个字节取值范围最大网络数(个)最大主机数(台)适用的网络规模A类0~127128(27)16777216(224)大型网络B类128~19116384(214)65536(216)中型网络C类192~2232097152(221)256(28)小型网络域名DomainName•IP地址是一串数字，系统容易处理，但不易被人记忆。因此Internet用建立了域名管理系统DNS，DNS用分层的命名方法，对网络上的每台计算机分配一个直观的、有一定含义的唯一名称，其形式为:计算机名.组织机构名.网络名.最高层域名•一个能唯一对应一个IP地址的字符型地址来表示它，这就是域名(DomainName)。域名是有层次的结构，地址顺序是先写小的，再写大的，地理范围越大，则越写在后面。如:域名域名代表的部门域名国