第1章 计算机网络概述

计算机网络技术（Ver4）第一章计算机网络概述【摘要】本章主要介绍了计算机网络形成和发展的过程，讲解了计算机网络的多种分类方式，重点阐述了计算机网络的组成结构和各种拓扑结构以及主要功能，并对构成网络的传输介质进行了比较详细的描述。训教重点计算机网络的组成结构与对应功能计算机网络设备和通信介质计算机网络的各种拓扑结构特点能力目标掌握计算机网络结构的层次关系和对应功能掌握计算机网络的各种拓扑结构特点和设计要点掌握构成计算机网络的各种通信介质的基本性能和特点§1.1计算机网络的形成、结构和发展§1.2计算机网络的功能及应用§1.4计算机网络的分类§1.6计算机网络的传输介质§1.3计算机网络的组成§1.5计算机网络的拓扑结构§1.1计算机网络的形成、结构和发展1.1.1计算机网络概念计算机网络就是利用通信设备和线路将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络资源共享和信息传递的系统。【计算机网络示意图】§1.1计算机网络的形成、结构和发展1.1.2计算机网络的形成与发展计算机网络是计算机与现代通信技术相结合的产物，其发展过程可以概括为面向终端的计算机网络、计算机—计算机网络和开放式标准化网络三个阶段。[1]面向终端的计算机网络【示意图】系统中的主要设备：调制解调器(Modulator/Demodulator)：A/D转换前端处理机FEP（FrontEndProcessor）:通信控制通信处理器CCP（CommunicationControlProcessor）:通信控制20世纪50年代初，“终端—通信线路—计算机”系统形成了计算机网络的雏形。[2]计算机-计算机网络“计算机—计算机网络”是多台主计算机通过通信线路互连起来为用户提供服务的网络系统。这类网络是20世纪60年代后期开始兴起的。【计算机-计算机网络示意图】[3]开放式标准化网络【开放式标准化网络示意图】不同体系结构的计算机网络都能互连，国际标准化组织ISO（InternationalStandardsOrganization）于1984年正式颁布了一个能使各种计算机在世界范围内互连成网的国际标准ISO7498，简称OSI/RM（OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel，开放系统互连基本参考模型）。【Internet2网络示意图】§1.2计算机网络的功能及应用1.2.1计算机网络功能通信功能资源共享高可靠性提供分布处理环境集中管理与处理负载分担与均衡跨越时间和空间的障碍§1.2计算机网络的功能及应用1.2.2计算机网络的应用办公自动化远程教育工业过程控制金融电子化智能大厦§1.3计算机网络的组成1.3.1计算机网络系统组成计算机网络的硬件系统•服务器（管理、存储、打印、邮件等）•工作站（无盘工作站、微机、输入输出设备等）•通信设备（交换机、路由器、防火墙、无线设备、网卡等）•传输介质（光纤、双绞线、无线、微波、红外等）计算机网络的软件系统•网络操作系统（Windows、UNIX、Linux、Novell等）•网络应用服务系统（DB、VOD、NEWS等）§1.3计算机网络的组成1.3.2计算机网络两层结构通信子网通信子网（CommunicationSubnet）主要由网络结点和通信链路组成，负责全网的信息传递。其中网络结点也称为转接结点或中间结点，它们的作用是控制信息的传输和在端结点之间转发信息。通信链路即传输信息的通道，它们可以是双绞线、同轴电缆、光纤、微波及卫星通信信道。资源子网资源子网（ResourceSubnet）主要由提供资源的主机和请求资源的终端组成。它们都是信息传输的源结点或宿结点，有时也统称为端结点，负责全网的信息处理。§1.4计算机网络的分类1.4.1按网络的地理范围分类局域网局域网（LocalAreaNetwork，LAN）有限的地理区域内构成的规模相对较小的计算机网络，覆盖范围一般不超过几十公里。城域网城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）基本上是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术。其覆盖范围为一个城市或地区，网络覆盖范围为几十公里到几百公里广域网广域网（WideAreaNetwork，WAN），它是一种跨越城市、国家的网络，可以把众多的城域网、局域网连接起来。§1.4计算机网络的分类1.4.2按网络管理的方式分类客户机/服务器网络（Client/Server）在客户机/服务器（C/S）网络中，有一台或多台高性能的计算机专门为其它计算机提供服务，这类计算机称之为服务器；而其它与之相连的用户计算机通过向服务器发出请求可获得相关服务，这类计算机称之为客户机。对等网络对等网是最简单的网络，网络中不需要专门的服务器，接入网络的每台计算机没有工作站和服务器之分，都是平等的，既可以使用其它计算机上的资源，也可以为其它计算机提供共享资源。§1.4计算机网络的分类1.4.3其他分类方式根据传输介质的不同划分•有线网络•无线网络根据网络使用范围不同划分•公用网（PublicNetwork）•专用网（Special-purposeNetwork）根据通信传播方式的不同划分•广播式网络（BroadcastingNetwork）•点到点网络（Point-to-PointNetwork）§1.5计算机网络的拓扑结构1.5.1总线型网络§1.5计算机网络的拓扑结构1.5.2环型网络§1.5计算机网络的拓扑结构1.5.3星型网络§1.5计算机网络的拓扑结构1.5.4其他结构网络树型（层状）网络网型结构网络§1.6计算机网络的传输介质1.6.1有线传输介质双绞线屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，STP）非屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，UTP）同轴电缆基带同轴电缆（阻抗50Ω）：分细缆和粗缆，传输数字信号宽带同轴电缆（阻抗75Ω）：高速数字信号和模拟信号传输光纤单模光纤：光线不经过多次反射而是一直向前传播多模光纤：多条入射角度不同的光线同时在一条光纤中传播§1.6计算机网络的传输介质1.6.2无线传输介质无线电波无线电磁波是指波长在100m以下，10m以上的电磁波微波微波（Microware）通信通常是指利用在1GHz范围内的电波红外线激光卫星ServerWorkstationPrinterWorkstationWorkstationWorkstationComputerFEPModemModemModemModemPSTN终端终端集中器终端公共网主机主机主机SQLServer终端ARPANETIBM公司的SNA（SystemNetworkArchitecture）DEC公司的DNA（DigitalNetworkArchitecture）DE主机主机集中器通信子网资源子网ABCInternet2计算机网络网络硬件网络软件通信子网资源子网网络操作系统网络管理软件通信软件通信协议有线介质光纤同轴电缆粗缆细缆双绞线屏蔽双绞线非屏蔽双绞线单模光扦多摸光扦无线电微波红外无线介质传输介质铜芯绝缘层外导体屏蔽层外护套BNC粗缆vampiretapBNC端子收发器AUI电缆50mNIC最大段长度500米每段最多站点数100两站点间最小距离2.5米网络最大跨度2.8公里细缆BNC接头NIC内导体芯线绝缘箔屏蔽铜屏蔽外套以箔屏蔽以减少干扰和串音3类、5类双绞线没有附加屏蔽(b)网线与RJ-45的连接序号（EIA/TIAT568A和T568B两种）多模输入电信号输出电信号单模波长:1300,1550nmh1h2波长:850,1300nmh2h1芯/封套特性光纤的直径减小到一个光波波长纤芯直径：5~10微米纤芯直径：50~100微米玻璃封套塑料外套玻璃内芯单芯光缆多芯光缆玻璃内芯塑料外套玻璃封套外壳100MHUB与HUB之间距离100M集线器（HUB）固定端口交换机（Switch）路由器（Router）模块化交换机（Switch）调制解调器（Modem）防火墙（Firewall）无线设备（AP）SiSiSiSiSiSiSiSi