在职研究生_计算机网络课程PPT资料

计算机网络武汉理工大学自动化学院张丹红[e-mail]第一章概论《计算机网络》课程介绍教材：《数据通信与计算机网络》高传善钱松荣毛迪林编著高等教育出版社参考书：《计算机网络》（第三版），AndrewS.Tanenbaum著，熊桂喜等译清华大学出版社《局域网与城域网》（第五版），WilliamStallings著高传善等译，电子工业出版社《计算机网络》（第二版），谢希仁编著，电子工业出版社IntroductiontoDatacommunicationsandnetworking机械工业出版社ISBN-7-111-07206-5TCP/IP进行网际互连(第三版第1卷)原著DOUGLASE.COMER清华大学影印版中译版:林瑶蒋慧等译电子工业出版社ComputerNetworks:ASystemApproach,2edition,LarryL.Peterson,机械工业出版社DataCommunicationsandNetworking,2edition,BehruzA.Forouzan.McGraw-Hill.教学目标通过计算机网络课程的学习，应能达到以下教学目的：对计算机网络从整体上有一个较清晰的了解；对当前计算机网络的主要种类和常用的网络协议有较清晰的概念；学会计算机网络操作、日常管理和维护的基本方法；初步掌握以TCP/IP协议族为主的网络协议结构；初步培养在TCP/IP协议工程和LAN上的实际工作能力了解网络技术的新发展。PartIsyllabus计算机网络的定义、功能与组成计算机网络的演变过程计算机网络的组成计算机网络的分类计算机网络研究内容网络课的主要内容:通信计算机计算机网络网络时代的三大基本定律摩尔定律:CPU性能18个月翻番,10年100倍。所有电子系统（包括电子通信系统，计算机）都适用光纤定律：超摩尔定律，骨干网带宽9个月翻番，10年10000倍。带宽需求呈超高速增长的趋势迈特卡尔夫定律:联网定律，网络价值随用户数平方成正比。未联网设备增加N倍，效率增加N倍。联网设备增加N倍，效率增加N2倍计算机网络定义定义1：在网络协议控制下，由多台主机、若干终端、数据传输设备以及计算机与计算机之间、终端与计算机间进行通信的设备所组成的计算机复合系统，以达到资源共享的目的。定义2：计算机网络是自主计算机的互联集合。互联可以通过电缆（电话线、网线或光纤等）来实现，也可以采用无线连接，使用无线电信号、激光或红外技术、或者卫星传输。总之，两台计算机如果能互相交换信息即称为互联。自主计算机其实就是指具有独立功能的计算机。如果一台计算机脱离了网络或其它计算机就不能工作，则不是自主的。1.2.计算机网络的定义、组成和功能计算机网络定义—互连起来的、按照通信协议相互通信以实现共享资源(软件、硬件和数据)的独立运行的计算机系统的集合各计算机是独立自主的autonomous，其运行不依赖于其他计算机计算机之间的连接是物理实现的计算机之间能够利用各种通信手段进行相互通信，并共享软件、硬件和数据等资源计算机网络的组成主机（Host）通信子网（CommunicationSubnet）转发结点—用于转发数据包(如路由器、交换机)通信链路通信协议HHHH主机通信子网转发结点计算机网络的定义、组成和功能计算机网络的基本功能数据通信：数据的传送和发布资源与信息的共享—包括计算机硬件、数据库、应用软件等资源的共享分布式处理—将本地计算机不能或不能完全处理的计算转移到网络中的其它计算机上处理网络备份backup,network-attachedstorage计算机通信网以传输信息为目的研究内容：高效的可靠传输；传输协议；通信设备的管理和控制计算机网络的演变与发展（1）面向终端的计算机网络：以单个计算机为中心的远程联机系统例如20世纪60年代初的SABRE飞机预订系统中心计算机前端处理机远程通信线路终端控制器近程通信线路计算机网络的演变与发展（2）计算机-计算机网络计算机有自主处理能力：autonomous典型代表是DARPA资助下的ARPANETHost运行网络应用程序IMP：节点处理机/分组交换节点主机之间不是直接连接，而是通过IMP互连IMP采用存储转发/分组交换技术，通信线路不独占，而是统计时分复用ARPRNET把网络分成两个部分：通信子网：IMP和IMP之间连接的通信线路资源子网：向网络用户提供共享的软硬件资源的主机计算机网络的演变与发展（3）计算机-计算机网络（续）什么是协议和体系结构？Protocol：计算机通信时对信息内容、信息表示以及交换过程遵循一个共同的约定。Architecture：协议一般被分成多个层次，如何分层以及各层采用的协议总和称为体系结构第二代计算机网络：没有统一的网络体系结构IBM的SNADEC的DNAARPANET等等计算机网络的演变与发展（4）开放式标准化网络：第三代计算机网络InternationalStandardsOrganization(ISO)提出了OpenSystemInterconnectionBasicReferenceModel(OSI/RM)：OSI七层模型ISO和国际电话电报咨询委员会CCITT在参考模型的指导下开发了一系列的协议标准：CCITT建议ITU-T：InternationalTelecommunicationUnion下的电信标准化部，其前身为CCITT公用分组交换数据网：CHINAPACInternet：TCP/IP体系结构，事实上的国际标准计算机网络的演变与发展（5）网络计算的新时代：以网络为中心发展趋势：高速网络：以太网从10Mbps-100M1Gbps10GbpsWAN：64Kbps-2Mbps-155M/622MGbps（DWDM）多媒体信息：数据、电话、有限电视等三/多网合一QoS控制：延迟、抖动、丢失等计算机网络的演变与发展（6）未来的网络结构：IPovereverything/EverythingoverIP用户BackBoneAccessNetworkPOP用户AccessNetwork用户用户POPPOPPOPPointofPrensence汇聚点端用户：机顶盒、手机、计算机等计算机网络的发展过程ARPANET建立，只连接4台主机ARPANET扩大为20台交换节点ARPANET分出MILNETTCP/IP作为协议标准CERN提出分布式超媒体技术CERN发布了文本浏览器第一个图形浏览器Mosaic诞生NSFNET改由MCI和Sprint维护MCI组建新的因特网主干vBNS196919831994重要历史事件：计算机网络的组成（1）计算机网络的硬件组成：介质——双绞线以太网卡路由器计算机网络的组成（2）通信子网和资源子网：在整个计算机网络中总会有一部分是用来对信息进行传递的，对于网络中的这部分我们称之为通信子网。网络的另一个重要作用就是提供各种服务。在网络中由资源子网来完成这些功能。计算机网络的功能（3）核心问题是资源共享。其目的是让网络上的用户无论资源的物理位置在哪里，都能使用网络中的程序、设备，尤其是数据。这样可以使用户解脱“地理位置的束缚”，同时带来经济上的好处。第二个功能是依靠可替代的资源来提高可靠性。网络的另一个目的是可扩充性，即当工作负荷加大时，只要增加更多的处理器，就能逐步改善系统的性能。建立网络的另一个目的与技术没有太大的关系。计算机网络可以为分布在各地雇员提供强大的通信手段。计算机网络的分类（1）分类标准：分类标准网络名称物理范围局域网、城域网、广域网管理方法基于客户机/服务器的网络、对等网网络操作系统Windows网络、Netware网络、UNIX网络网络协议NETBEUI网络、IPX/SPX网络、TCP/IP网络等拓扑总线型网络、星型网络、环型网络等体系结构以太网、令牌环网、AppleTalk网络等计算机网络的分类（2）LANMANWAN的距离标准：各类网络的相互关系距离（km）传输率（Mbps）WAN100010.011010001000.1100MPSLANMAN广播式点到点传输技术PartIIsyllabus计算机网络拓朴结构网络应用与资源管理Internet的负面影响计算机网络体系结构网络分层原则与工作机理OSI各层的功能计算机网络相关的标准化组织计算机网络的拓扑结构（1）计算机网络的拓扑结构：•是指计算机网络的硬件系统的连接形式即网络的硬件布局，通常用不同的拓扑来描述对物理设备进行布线的不同方案。•总线型•环型•星形•网状•混合最常用的网络拓扑有：计算机网络的拓扑结构（2）服务器服务器工作站工作站工作站工作站工作站打印机打印机星形服务器服务器工作站工作站打印机打印机工作站工作站工作站工作站工作站集线器总线型环型网状网络拓扑结构网络中各个接点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。网络拓扑与介质的选择和介质访问控制方式密切相关。选择网络拓扑时考虑的主要因素有：可靠性经济性灵活性物理拓扑——物理连接方式。逻辑拓扑——信号传送方式星形拓扑由中央节点和通过双向点到点链路与之相连的各站点组成。目前最常见的双绞线+集线器的组网方式就是典型的星形拓扑。星形拓扑的优点：服务方便；便于控制和管理，以及故障隔离；简单的访问协议。星形拓扑的缺点：中央节点是可靠性和系统性能的瓶颈；费用较高；不易扩展。总线拓扑采用无源单根双向传输线作为各站点的共享传输介质，各节点直接与之相连。过去常见的细缆以太网是典型的总线拓扑。总线拓扑的优点：电缆总长度较短，费用较低；便于实现广播通信；易于扩充。总线拓扑的缺点：难于故障诊断和故障隔离；总线是系统的瓶颈；介质访问控制协议复杂。环形拓扑由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成的单向传输闭合环。光纤环网是典型的实例。环形拓扑的优点：电缆长度较短；有较高的传输效率；适用光纤。环形拓扑的缺点：故障诊断和隔离困难；灵活性较差；访问控制协议较复杂。树形拓扑和层次结构由星形拓扑和总线拓扑演变而来，是目前结构化布线中采用的主要拓扑结构。中继器Windows图形工作站文件服务器UNIXUNIXWindows图形工作站WindowsUNIXWindows文件服务器粗以太缆细以太缆第四层开发部第三层财务部第二层信息部第一层人事部Windows中继器中继器中继器中继器...10BASE-THub工作站工作站工作站...10BASE-THub工作站工作站工作站...10BASE-THub工作站工作站工作站…...主干交换机工作组交换机服务器服务器服务器图形工作站UNIX打印机主干网络...10BASE-THub工作站工作站...服务器服务器ATM交换机ATM交换机BridgeBridgeBridge工作站10BASE-THub工作站工作站工作站工作站图形工作站UNIXRouterATMMUXATMMUX图形工作站155M155M155M155M155M25M25M10M10M10M10M10MInternetFDDI文件服务器应用服务器BridgeBridge10BASE-THUBWorkStationWorkStationWorkStationWorkStationWorkStationWorkStation10BASE-510BASE-210BASE-T10BASE-T星环拓扑由星形拓扑和环形拓扑混合起来组成。网络逻辑拓扑逻辑总线任何一台设备发出的信号将被网上所有设备（同时）接收，即信号是采用广播方式进行传输。逻辑环每台设备都只接收指定发送给它的信号，并且只把信号发送给指定为下一站的设备，即信号是采用点到点方式进行传输。常见网络的物理拓扑与逻辑拓扑以太网粗/细双绞令牌环令牌总线FDDI物理拓扑总线星形星形、环形总线星形、环形逻辑拓扑总线总线环形环形环形北航校园网拓朴结构图拓朴结构示例上海某校园网拓朴结构