第十讲 计算机网络硬件与网络软件

计算机基础科学系2009.10第5章计算机网络计算机基础科学系第十讲计算机网络硬件与网络软件计算机基础科学系主要教学内容网络主体设备1网络连接设备2网络传输介质3小结4计算机基础科学系重点与难点网络连接设备与互联设备的作用，网络操作系统的作用、模式以及网络协协的作用是本讲的重点与难点；计算机基础科学系学习目标1了解计算机网络中常见的一些主体设备，及其基本功能和特性2了解计算机网络中常见的各种连接设备，及其基本功能和特性3了解计算机网络中常见的各种传输介质，及其基本功能和特性4了解网络操作系统的定义、模式与常见网络操作系统；认识网络协议的构成要素，了解常见协议。计算机基础科学系1.引言网络硬件网络软件计算机联网设备传输介质网络操作系统网络通信协议用软件网络管理软件网络编程软件网络系统软件网络应用软件视频点播软件远程教学软件……本节课内容计算机网络计算机基础科学系2.网络主体设备客户机Client服务器Server打印服务器文件服务器E-Mail服务器数据库服务器Web服务器工作站网络计算机基础科学系2.1网卡(NIC)网卡：即网络接口卡（NIC，NetworkInterfaceCard），是计算机与网络介质连接的接口电路。功能实现数字信号与传输信号的转换；在OSI七层模型中，网卡是物理层、数据链路层设备，每块网有一个全球唯一的地址（48位二进制地址，6个字节），称之为介质访问地址(MAC，MediaAccessControl)地址。…010110…传输信号二进制数字数据（比特流）网络连接介质计算机计算机基础科学系2.2常见网卡信号指示灯网络介质接口即网线接口PCI总线接口USB网卡PCMCIA无线网卡PCMCIA网卡注：PCMCIA为笔高本电脑的一种外设接口。计算机基础科学系3.网络连接设备网络连接设备局域网联网设备网络互联设备集线器（HUB）交换机（Switch）通信设备路由器（Router）网关（Gateway）调制解调器（Modem）……计算机基础科学系3.1集线器(HUB)/交换机(Switch)/中继器(Repeater)集线器（HUB）/交换机（Switch）：是一种特殊的中继器，具有多个端口，可以接多台计算机，是星形拓扑网络结构的中央结点。集线器（HUB）交换机（Switch）中继器（Repeater）：用于放大网络传输中衰减信号的设备；计算机基础科学系集线器(HUB)/交换机(Switch)8口以太网交换机24口以太网交换机集线器（HUB）：采用广播方式工作，多端口共享带宽，需要检测冲突，传输效率较低；集线器（HUB）和交换机（Switch）是OSI模型中的第一、二层设备（物理层、数据链路层）。交换机（Switch）：采用点对点的交换方式工作，每个端口带宽独立，不会发生冲突，传输效率较高。交换机（Switch）的性能指标：速率：上行速率（与上级交换机通信的速率）、下行速率（与下线设备通信的速率）如：10M/100M/1000M,速率单位：bps（bitspersecond）端口数：8口，16口，24口等计算机基础科学系3.2路由器(Router)路由器（Ruoter）：是一种连接多个逻辑上分开的网络的设备。如将局域网接入互联网。Internet互联网路由器Router交换机Switch交换机Switch路由器Router路由器Router网络1交换机Switch网络2AB功能：路由（route），即找到一个到达目标主机的路径。通过判断网络分组中的目标IP地址，在网络中寻找/选择一条可到达的路径。路由器工作时需要依赖传输层的IP地址，因此，路由器是第三层网络设备。计算机基础科学系3.3网关(Gateway)网关（Gateway）：用于连接两个不同的网络的设备（两个网络的拓扑结构和网络协议均可以不同）。网关功能：路由＋网络协议转换路由协议转换网关Gateway网络1协议:TCP/IP交换机Switch网络2协议:SPX/IPX网关Gateway计算机基础科学系3.4调制解调器(Modem)电话线Modem（调制解调器）数字信号模拟信号调制（Modulate）解调（Demodulate）计算机Internet互联网调制解调器（Modem）：数字信号与模拟信号相互转换的设备。计算机基础科学系4.网络传输介质网络传输介质有线介质无线介质双绞线（TwistedPair）同轴电缆（CoaxialCable）光纤（OpticalFiber）无线电波（Radio）微波（MicroWave）红外线（Infrared）网络传输介质：指网络通信中传递信号的物理载载体。主要指标：速度：带宽、吞吐量、延时；传输距离；稳定性：抗干扰能力、可靠、易维护；安全性；价格：安装维护费用等；适用场合。计算机基础科学系4.1双绞线(TwistedPair)金属屏蔽网8芯线，分为4对金属屏蔽膜双绞线一般用于星型拓扑结构的局域网联网。主要指标：速度：10/100/1000Mbps、；传输距离：100米；稳定性：线对双绞抵消部分相互干扰；安全性：一般；价格/费用：较便宜；适用场合：星型拓扑结构局域网等。类别/型号：三类、四类、五类、超五类、六类与七类；屏蔽：屏蔽(STP)与非屏蔽(UTP)。计算机基础科学系双绞线接头接线法5类双绞线100M接头接线方式5类双绞线1000M交叉线接线方式计算机基础科学系双绞线接头制作2.选取RJ45接头，俗称水晶头3.压制4.完成1.分线计算机基础科学系4.2同轴电缆(CoaxialCable)BNC-50JC接头主要指标：速度：10/100…Mbps、；传输距离：细缆185米、粗缆500米；稳定性：搞干扰能力强；安全性：一般；价格/费用：较双绞线高；适用场合：总线型拓扑结构局域网等。类别/型号：细缆：基带同轴电缆；粗缆：宽带同轴电缆。计算机基础科学系4.3光纤(OpticalFiber)多路光信号一路光信号LED（发光二极管）光源几公里激光光源，几十公里光缆横截面示意图类别/型号：单模、多模。主要指标：速度：1000M…bps、；传输距离：多模数公里、单模数十公里；稳定性：无电磁干扰，高稳定性；安全性：好，无法窃听；价格/费用：线路价格一般、端设备较贵；适用场合：较远距离主干。计算机基础科学系三种有线介质对比类型型号带宽(bps)距离(m)抗干扰可靠性价格/费用双绞线屏蔽10/100/1000M≤100一般较高低非屏蔽10/100/1000M≤100一般较高最低同轴电缆基带≤10M≤185较强高较高宽带≤100M≤500较强高较高光纤单模较高≤100Km强高较高多模高≤10Km强高较高计算机基础科学系4.4电磁波当电子运动时，它们产生可以自由传播（甚至在真空中）的电磁波。麦克斯韦尔（JamesClarkMaxwell，英国）1865年预言；赫兹（HeinrichHertz，德国）1887年首次发现。גf=c频率（Frequency）光速常量:30万公里/秒波长（Wavelength）例：F=1MHz,L=300m；L=1m,F=30GHz计算机基础科学系电磁波谱无线电微波红外UVX射线伽玛射线可见光F（Hz）1001041081011101410161022低高低频（波长长）：传输距离远，穿透力强；高频（波长短）：传输距离较近，穿透边弱。计算机基础科学系4.5无线电磁波简介红外（Infrared）频率范围：40GHz–10THz，波长：毫米波：保密性强，抗干扰性强（几乎不会受到电气、天电、人为干扰），制造容易，方向性强；传输距离近，不能穿透坚实物体，不能在室外使用（易被太阳光干扰）。无线电波（Radio）频率范围：10KHz–100MHz，波长：数米–数十公里全方向传播，频率较低，传播距离远，穿透能力强，可在地表直接传输，也可通过大气电离层反映转播。微波（Microwave）频率范围：100MHz–40GHz，波长：厘米波直线传播，不能很好穿透建筑物，8GHz以上会被雨水吸收。计算机基础科学系5.网络操作系统是具有网络功能（管理与服务功能）的操作系统；是计算机网络软件的核心和基础。功能：除具有通用操作系统的所有功能（4种基本功能）外，还具有管理和调度网络上所有硬件和软件资源，使网络系统的各个部分能够协调一致地工作，为用户提供各种基本网络服务，保障网络安全。计算机基础科学系UNIXLinuxNovellNetwareWindowsNT/2000/XP/20035.1常见网络操作系统计算机基础科学系提供资源请求资源提供资源请求资源提供资源请求资源提供资源请求资源提供资源请求资源对等式网络操作系统（PeertoPeer,P2P）网络中的每台计算机都可以为其它计算机提供资源，也可以请求其它计算机提供的资源，所有计算机的地位是平等的。对等式网络操作系统(P2P)计算机基础科学系请求服务服务响应客户机服务器客户机服务器（Server）：提供资源与服务的计算机；客户机（Client）：使用资源与服务的计算机。一种非平等的主从结构：服务器为“主”，客户机为“从”。主从式网络操作系统(C/S)计算机基础科学系6.计算机网络协议网络通信协议：网络中为使网络设备之间能够成功的发送和接收信息，必须制定和遵守的语言和规范。网络协议三要素：语法：即用户数据与控制信息的结构和格式；语义：即需要发出何种控制信息，以及完成相应控制所做出的响应；时序：即对事件实现顺序的详细说明。计算机基础科学系6.1常见网络协议NetBEUISPX/IPXTCP/IP计算机基础科学系NetBEUI协议NetBEUI（NetBIOSExtenedUserInterface）：网络基本输入/输出系统扩展用户接口。IBM公司开发，Microsoft公司更新；适用于几台到几百台PC组成的单网段小型局域网；没有路由功能（不能跨网段）；小而快。计算机基础科学系SPX/IPX协议NovellNetware操作系统中使用的网络通信协议；SPX（SequencedPacketProtocol）：顺序包交换协议，面向连接的传输层协议（对应TCP/IP协议的TCP协议）；IPX（InternetPacketExchangeProtocol）：互联网包交换协议，网络层用户数据报接口（对应TCP/IP协议的IP协议）。计算机基础科学系TCP/IP协议TCP/IP（TransmissionControlprotocol/InternetProtocol，传输控制协议/网络互联协议）：是针对Internet开发的一种体系结构的协议集，是互联网公共的协议，其目是解决异种计算机网络的通信问题，使得网络在互联时隐藏技术细节，为用户提供一种通用和一致的服务。通常所说的TCP/IP协议实际包含了大量的协议和应用，且由多个独立定义的协议组合在一起。计算机基础科学系小结介绍了构建和互联计算机网络所需的基本硬件，并简要说明了各种硬件的基本功能。其中除计算机外，主要包括网卡、集线器、交换机、路由器、网关以及调制解调器等；介绍了常见的网络介质及其特性，并对比了各种传输介质。主要包括有线和无线两大类，其中常见有线介质有双绞线、同轴电缆、光纤；常见无线介质有无线电、微波和红外。网络操作系统：定义，模式，常见网络操作系统；网络协议：协议要素，常见协议。DepartmentofComputerScienceandTechnology!