计算机网络第一章要点

第一章计算机网络概述1、计算机网络：计算机网络就是以资源(硬件、软件和数据)共享的方式相互连接起来，各自独立自治的计算机系统的集合体。理解：计算机网络把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互联成一个规模大，功能强的系统，从而使众多的计算机可以方便的互相传递信息，共享硬件，软件，数据信息等资源。一般而论，计算机网络有三个主要组成部分：主机、通信子网和协议。主机，它们为用户提供服务；通信子网，它主要由结点交换机和连接这些结点的通信链路所组成；协议，这些协议是为在主机和主机之间或主机和子网中各结点之间的通信而采用的，它是通信双方事先约定好的和必须遵守的规则。为了便于分析，按照数据通信和数据处理的功能，一般从逻辑上将网络分为通信子网和资源子网两个部分。2、通信子网：指计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合。理解：通信子网负责计算机间的数据通信，也就是信息的传输。包括传输信息的物理媒体、转发器、交换机等通信设备。3、资源子网：指网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合。资源包括：硬件、软件、数据及早期的主机和终端。4、计算机网络拓扑结构：拓扑结构一般是指点和线的几何排列或组成的几何图形。计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路，结点指计算机和有关的网络设备，甚至指一个网络。理解：网络拓扑就是用拓扑学的方法研究计算机之间如何连接构成网络。计算机网络拓扑结构就是将计算机（甚至是网络）看成是一个节点，其间的联系看成链路，从而将网络问题转化为拓扑问题。拓扑结构基本上可分成两大类，一类是有规则的拓扑，这类拓扑结构的图形一般是有规则的和对称的，又分成星型、树型、总线型、和环型拓扑；还有一类是无规则的拓扑，这种拓扑结构只有网状型，称为网状型拓扑。5、按拓扑结构，计算机网络可分为以下五类。1）星形网络星形网络是由中央结点为中心与各结点连接组成的，多结点与中央结点通过点到点的方式连接。拓扑结构如图1.1（a）所示，中央结点执行集中式控制策略，因此中央结点相当复杂，负担比其他各结点重的多。图1.1星形和树形网络拓扑（a）星形网络（b）树形网络星形网络的特点是：网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低；网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央结点负荷太重。2）树形网络在实际建造一个大型网络时，往往是采用多级星形网络，将多级星形网络按层次方式排列即形成树形网络，其拓扑结构如图1.1（b）所示。我国电话网络即采用树形结构，其由五级星形网络构成。著名的因特网（Internet）从整体上看也是采用树型结构的。图1.9给出了某大学校园网结构示意图，其为典型的树型网络。图1.2某大学校园网结构示意图树形网络的主要特点是结构比较简单，成本低。在网络中，任意两个结点之间不产生回路，每个链路都支持双向传输。网络中结点扩充方便灵活，寻找链路路经比较方便。但在这种网络系统中，除叶结点及其相连的链路外，任何一个结点或链路产生的故障都会影响整个网络。3）总线形网络由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络，拓扑结构如图1.3（a）所示。图1.3总线形和环形网络拓扑（a）总线形网络（b）环形网络总线形网络的特点主要是结构简单灵活，便于扩充，是一种很容易建造的网络。由于多个结点共用一条传输信道，故信道利用率高，但容易产生访问冲突；传输速率高，可达1～100Mbps；但总线形网常因一个结点出现故障（如结头接触不良等）而导致整个网络不通，因此可靠性不高。4）环形网络环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中，拓扑结构如图1.10（b）所示，环上任何结点均可请求发送信息。环形网络的主要特点是信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，使网络响应时间变长。但当网络确定时，其延时固定，实时性强。环形网也是微机局域网常用的拓扑结构之一，如企业实施信息处理系统和工厂自动系统，以及某些校园网的主干网常采用环网，如图1.3是某大学学校网的主干网，其三个校区通过路由器以环形网的形式连接起来。图1.4某大学主干网5）网状形网络网状形网络如图1.12所示。其为分组交换网示意图。图种虚线以内部分为通信子网，每个结点上的计算机称为结点交换机。图中虚线以外的计算机（Host）和终端设备统称为数据处理子网或资源子网。图1.5网状形网络拓扑结构网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式，是典型的点到点结构。网状形网的主要特点是，网络可靠性高，一般通信子网任意两个结点交换机之间，存在着两条或两条以上的通信路径。这样，当一条路径发生故障时，还可以通过另一条路经把信息送到结点交换机。另外，可扩充性好，该网络无论是增加新功能，还是要将另一台新的计算机入网，以形成更大或更新的网络时，都比较方便；网络可建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。6、按网络作用范围分，计算机网络可分为局域网、城域网和广域网1）局域网局域网（LAN，LocalAreaNetwork）分布距离短，是最常见的计算机网络。由于局域网分布范围极小，一方面容易管理与配置，另一方面容易构成简洁规整的拓扑结构，加上速度快，延迟小的特点，使之得到广泛的应用，成为了实现有限区域内信息交换与共享的有效途径。局域网的应用如教学科研单位的内部LAN、办公自动化OA网、校园网等。2）广域网广域网（WAN，WideAreaNetwork）有时又称远程网，其分布距离远，网络本身不具备规则的拓扑结构。由于速度慢，延迟大，入网站点无法参与网络管理，所以，它要包含复杂的互连设备，如交换机、路有器等，由它们负责重要的管理工作，而入网站点只管收发数据。由上可见，广域网与局域网除在分布范围上的区别外，局域网不具有像路由器那样的专用设备，不存在路由选择问题；局域网有规则的拓扑结构，广域网则没有；局域网通常采用广播传输方式，而广域网则采用点到点传输方式。中国公用分组交换网（CHINAPAC），中国公用数字数据网（CHINADDN），国家公用信息通信网，又名金桥网（CHINAGBN），中国教育科研计算机网（CERNET）以及覆盖全球的Internet均是广域网。3）城域网城域网规模局限在一座城市的范围内,10～10Okm的区域。辐射的地理范围从几十公里至数百公里，城域网基本上是局域网的延伸,像是一个大型的局域网,通常使用与局域网相似的技术，但是在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。例如，政府城市范围、大型企业、机关、公司以及社会服务部门的计算机联网需求，实现大量用户的多媒体信息。7、“Internet”和“internet”“Internet”是全球最大的的也就是我们通常所使用的互联网络，我们就称它为“因特网”。在这里，“因特网”是作为专有名词出现的，因而开头字母必须大写。“internet”则泛指由多个计算机网络相互连接而成一个大型网络。按全国科学技术审定委员会的审定，这样的网络系统可以通称为“互联网”。这就是说，因特网和其他类似的由计算机相互连接而成的大型网络系统，都可算是“互联网”，因特网只是互联网中最大的一个。8、因特网的发展因特网的前身——ARPANETARPANET的贡献：1）计算机网络的概念发生了根本的变化。提出“通信子网”概念来研究网络的结构中的通信支持；2）研究了分组交换方法：分组存储转发节点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能；3）强调通信资源的共享；4）采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系。8、计算机网络体系结构：网络协议是按层次结构来组织的，网络层次结构模型与各层协议的集合称为网络体系结构（Architecture）。理解：具体而言是关于计算机网络应设置哪几层，每层应提供哪些功能的精确定义。至于这些功能应如何实现，则不属于网络体系结构部分。1）层次结构人类思维能力不是无限的，如果同时面临的因素太多，就不可能做出精确的思维。处理复杂问题的一个有效方法，就是用抽象和层次的方式去构造和分析。同样，对于计算机网络这类复杂的大系统，亦可如此。如图1.15所示，可将一个计算机网络抽象为若干层。其中，第n层是由分布在不同系统中的处于第n层的子系统构成。图1.15网络层次结构2）网络协议在计算机网络中，为使各计算机之间或计算机与终端之间能正确地传递信息，必须在有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面的一组约定或规则，这组约定或规则即所谓的网络协议。9、分布式系统：是指建立在计算机网络之上的软件系统理解：分布式系统中，一组独立的计算机展示给用户的是一个整体，是透明的，就好像是一个系统似的，而从网络的角度，计算机络上的计算机是不要求透明的，即我们必须知道所需的资源在那里。