高中信息技术 1.1-1.2认识计算机网络

1.1认识计算机网络学习目标：认识计算机网络了解计算机网络的分类1946年2月14日，世界上第一台电脑ENIAC在美国宾夕法尼亚大学诞生美国军方要求宾州大学莫奇来（Mauchly）博士和他的学生爱克特（Eckert）设计以真空管取代继电器的电子化电脑--ENIAC（ElectronicNumericalIntegratorandCalculator），电子数字积分器与计算器），目的是用来计算炮弹弹道。这部机器使用了18800个真空管，长50英尺，宽30英尺，占地1500平方英尺，重达30吨（大约是一间半的教室大，六只大象重）。它的计算速度快，每秒可从事5000次的加法运算，运作了九年之久。由於吃电很凶，据传ENIAC每次一开机，整个费城西区的电灯都为之黯然失色。另外，真空管的损耗率相当高，几乎每15分钟就可能烧掉一支真空管，操作人员须花15分钟以上的时间才能找出坏掉的管子，使用上极不方便。曾有人调侃道：「只要那部机器可以连续运转五天，而没有一只真空管烧掉，发明人就要额手称庆了。两位发明人莫奇来和爱克特1969年12月，Internet的前身--美国国防部的高级研究计划局（ARPA）建设了一个军用网，叫做“阿帕网”（ARPAnet）。阿帕网于1969年正式启用，当时仅连接了4台计算机，供科学家们进行计算机联网实验用。这就是因特网的前身。世界上第一个计算机网络ARPANET网投入运行，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。这个计算机互联的网络系统是一种分组交换网。分组交换技术使计算机网络的概念、结构和网络设计方面都发生了根本性的变化，它为后来的计算机网络打下了基础计算机网络什么是计算机网络？它由哪些部分组成？计算机网络是多台地理上分散的独立计算机系统遵循约定的通信协议，通过传输介质和网络设备互相连接起来，实现数据通信、资源共享的系统。一、认识计算机网络计算机网络的三大功能：数据通信资源共享(基本功能)分布控制与分布处理计算机网络的组成：（1）多台地理上分散的独立计算机系统（2）通信协议和网络软件（3）传输介质和网络设备二、计算机网络的分类以网络规模的分类局域网（10km）城域网(10~60km)广域网（100km）办公室校园工厂工业园区政府机构大型公司跨城市跨地区跨国家LocalAreaNetworkLANMetropolitanAreaNetworkMANWideAreaNetworkWAN比较三种网络分类类型范围局域网(LAN)不超过10km城域网(MAN)10km～60km广域网(WAN)超过100km四、网络的拓扑结构计算机网络中，网络设备之间的连接方式称为网络拓朴（networktopology）。网络拓朴图中忽略了网络连线的长度，只考虑结点的顺序和位置，是网络的一种简化描述。根据计算机网络的拓扑(Topology)结构可以分为总线形结构、星形结构、环形结构、树结构、网状形结构等1.总线型结构：总线形结构采用单线传输（或称总线）作为公共的传输通道，所有的节点都通过相应的硬件接口直接连到总线上，总线两端安装了终结器。任何一个节点发送的信息都可以沿着总线向两个方向传输，而且传输的任何信息都可以被所有连接到总线上的节点接收到。总线型结构：将网络上各个节点设备和一根总线相连。网络中所有节点工作站都是通过总线进行信息传输2.星形结构：星形结构要求网络有中央节点，网络中的所有端节点都有各自的专用线路拉入中央节点，形成辐射形网络构型，各节点之间必须经过中央节点才能互相通信。星形结构：星形结构网络是各个工作站以星形方式连接，网络中每一个节点设备都以中心节点为中心，通过连接线与中心节点相连接3.环形结构：环形结构是网络中各个节点通过环路连接在一条首尾相接的闭合的环形通信线路中。环形结构：环形结构是网络中各个节点通过一条首尾相连的通信链路连接起来的一个闭合的环形结构网4.网状形结构网状形结构没有特别的连接形式，它是最一般化的网络构型，网状拓扑是大型网络的基本构型。下面是某个学校的校园网拓朴结构图，请据此来理解校园网的构成：计算机网络拓扑图在这三种拓扑结构中，星型结构最便于布线，特别是现在的结构化布线大多采用星型结构或类似星型的拓扑结构。但是，许多网络不支持星型结构，例如以太网就只支持总线结构。为了既要符合网络的要求，又能够充分利用星型结构带来的结构化布线上的便利，便出现了星型总线结构和星型环型结构。这些拓扑结构在物理连接上是星型拓扑结构，而其逻辑结构仍然是总线型或是环型。星型总线结构的典型例子是通过集线器(Hub)连接起来的以太网。1.2不同的连接策略(计算机之间要怎么连接?)问题（需求分析）李明想把家里的计算机和邻居家的计算机连接起来，组建一个家庭间的局域网。要求组网后能够共享打印机、能联网打游戏。这个局域网应该用什么样的连接方式？用什么传输介质？用什么连接设备？……1.根据需求选择网络(对等网、服务器-客户机网络)2.网络的传输介质（有线传输介质、无线传输介质）3.网络中的连接设备（集线器、中继器等）4.网络的拓扑结构（总线型、星型、环型等）一、网络连接的方式根据网络连接的用户数量、计算机数量和这些用户所要求提供的服务等要求，网络连接通常有两种：1.对等网2.服务器—客户机网络1.对等网(peer-to-peernetworking)所谓对等网就是：在网络中，计算机是同等的，计算机能够访问网络中其他用户所提供的资源，也能为网络中其他计算机提供资源。对等网络常被称为工作组(workgroup)。如果网络连接的用户数比较少，且要共享的数据、资源不多，用对等网就可以了。对等网的优缺点优点：（1）网络构建的成本较低、实现方便。（2）不必额外购买专用的服务器主机。缺点：（1）在资源共享的过程中，提供共享资源的计算机负担会增加。（2）没有集中共享文件的地方，数据备份比较困难。由于资源不集中，用户查找自己所需要的资源难度会增加。（3）不同的计算机依靠不同的密码保护自己的资源，用户要访问网络资源需要记住大量的密码。2.服务器--客户机网络（server-Clientnetworking）与对等网相比较，服务器--客户机网络可以提供组建大型网络的能力，它能向用户提供更大量的资源和网络服务。服务器：实际上是一台处理能力比较强的计算机，服务器上运行的是网络操作系统（简称NOS）。网络中可以包含不同类型的、具有专门用途的服务器，如WEB服务器、打印服务器、邮件服务器等。客户机：网络中，能够享用服务器所提供服务的计算机。服务器--客户机网络的优点在于网络提供了对资源的集中控制，它能使用户更容易找到资源。缺点是需要有专用的服务器和在其上运行的网络操作系统。二、网络的传输介质传输介质是计算机网络的组成部分。它们就像是交通系统中的公路，是信息数据运输的通道。网络中的计算机就是通过这些传输介质实现相互之间的通信。各种传输介质特性是不同的，它直接影响通信的质量指标，如：传输速率、通信距离和线路费用等。用户可以根据自己对网络传输的要求和用户的位置情况，选择适合的介质。1.有线传输介质(1)双绞线(2)同轴电缆(3)光缆（光导纤维）(1)双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP)和屏蔽双绞线(STP)非屏蔽双绞线(UTP)屏蔽双绞线(STP)(2)同轴电缆根据直径大小不同，分为细缆和粗缆两种。同轴电缆示意图细缆和粗缆内导体绝缘层外屏蔽层外部保护层(3)光缆◎不同的传输介质相应的连接器也不同RJ45连接器BNC连接器光纤尾线接头（适用于“双绞线”）（适用于“同轴电缆”）（适用于“光缆”）根据不同的连接器，网络接口适配器（俗称“网卡”）也不同。网卡－RJ45连接器网卡－BNC连接器网卡－光纤尾线接头2.无线传输介质无线传输介质包括微波、红外线、无线电波、激光等。(1)微波：就是频率较高的电磁波。微波在空间主要是直线传播。微波通信有两种主要的通信方式：地面微波通信和卫星微波通信。地面微波通信两个地面站之间传送距离：50-100km速率低，几百kb/s地球地面站之间的直视线路微波传送塔卫星微波通信与地面站相对固定位置使用3个卫星覆盖全球传输距离远传输延迟时间长36,000公里地球2.无线传输介质(2)红外线红外线通讯是一种廉价、近距离、无线、低功能、保密性强的通讯方式。3)蓝牙(Bluetooth)通讯技术能在有效通讯半径范围内（一般不超过10米）实现单点对多点的无线数据和声音传输。无线光通信技术（自由空间光通信技术）：是指利用激光束作为信道在空间直接进行语音、数据和图像信息的双向传输的一种技术。传输媒体速率传输距离性能(抗干扰性)价格应用双绞线10-1000Mb/s几十kM可以低模拟/数字传输50同轴电缆10Mb/s3kM内较好略高于双绞线基带数字信号75同轴电缆300-450MHz100kM较好较高模拟传输电视、数据及音频光纤几十Gbps30kMup很好较高远距离传输短波50MHz全球较差较低远程低速通信地面微波接力4-6GHz几百kM好中等远程通信卫星500MHz18000kM很好与距离无关远程通信常用传输媒体的比较三、网络中的连接设备◎双机互联如果要将同一房间中的两台计算机连成网络，可以简单地用点到点的对等网连接，如果两台计算机分散在一个城市或者一个国家的不同地区，可以使用调制解调器（modem）实现连接。◎如果要实现三台或三台以上的计算机组网，那要用一些网络连接设备把它们连接起来。常用的网络连接设备有：1.中继器中继器接收网络传输介质中的数据信号，复制再生这些信号、继续传输。它保持了数据信号的完整性，使得数据信号能在超出传输介质最大应用距离情况下传输。2.集线器（HUB）采用集线器连接的网络，当某条线路或某端口节点出现故障时，不会影响网上其他端口节点的的正常工作。集线器是一种共享传输介质的设备，所有传到集线器的数据均被广播到所有端口。采用集线器的网络数据传输效率低，容易造成网络堵塞，还可能会出现一些数据传输过程中的安全隐患。常用于局域网。3.交换机交换机是一种用于大型网络中管理带宽的互连设备。交换机接收与存储某端口上的数据包，经处理后，将数据包传送到目的端口，而不是广播到所有端口。使用交换机提高了网络的实际传输效率，数据传输安全性得到了提高。4.路由器路由器的主要用途是实现不同网络之间的互连。路由器综合使用了硬件和软件，将数据从源点“路由”到目的点，即为数据指明从源点到目的点的一条该走的道路。练习题：1、把一个电脑教室里的计算机联成一个网络，这个网络按通信的范围和距离分，属于（）。A.局域网B.因特网C.城域网D.广域网2、下列选项中与其他选项分类方法不同的是（）A.城域网B.星形网C.局域网D.广域网