计算机网络基础

计算机网络基础光电信息与计算机工程学院李锐[e-mail]教材参考《计算机网络基础教程》清华大学出版社，北京交通大学出版社，张立云等《计算机网络》电子工业出版社，谢希仁等《计算机网络自顶向下方法》ComputerNetworking:ATop-DownApproachFeaturingtheInternet机械工业出版社Cross等学习方式上课讲座专题介绍上机实验考核方式平时成绩30%考勤上机实验期末考试70%计算机网络简介计算机网络技术是20世纪最伟大的科学技术成就之一，而计算机网络的发展速度又超过了世界上任何一种其他科学技术的发展速度。计算机网络技术是由现代通信技术和计算机技术的高速发展、密切结合而产生和发展的。计算机网络是利用通信线路把多个计算机系统和通信设备相连，在系统软件及协议的支持下，而形成的一种大的计算机系统，这种系统使得在某地点的计算机用户能够享用另一地点的计算机系统或设备所提供的数据处理功能和服务，从而达到共享资源和信息传递的目的。10多年前，计算机网络以它的代表性产品--Internet已经开始在世界范围内连接不同专业、不同领域的组织机构和人员，成为人们打破空间和时间限制的有力手段。Internet已被连接到政府部门、军事机构、商业领域、学校、家庭以及社会生活的各个角落，在改变着各行各业人们的工作、学习和生活方式。自20世纪90年代初Internet进入中国，随着PC价格的下降、网络接入设备的增多、基础设施的加强等都大大推动了Internet在中国的应用和发展，到2003年年底，中国的Internet用户已经达到了6,950万。据估计，到2005年底，中国网民的数量将达到1亿。除了ChinaNet、CerNet等InternetISP之外，各城市和地区还有很多家InternetISP。计算机网络有如此大的“魅力”，其应用如此广泛，可为用户带来极大的方便。那么，计算机网络很神秘吗？它到底是一个什么样的东西呢，它是由那些部分组成的呢，它的构建和使用方便吗？我们先看一个最简单的星型局域网。它可作为一般单位的财务管理网络或办公室的档案管理网络。由六台PC机组成的星型局域网HUB客户机服务器客户机客户机客户机客户机该网络的结构很简单，组建也很容易，可分硬件组装和软件安装两部分。1．硬件组装：该网络的硬件主要由6个端节点、1个中间节点和6条线路构成。端节点可以选择普通的Ｐ4(奔腾Ⅳ)机器，中间节点可选择集线器，线路选择3类或5类非屏蔽双绞线(UTP)。如果要求稍高些，则可选择1台更高档微机或专用服务器做网络的服务器，其余端节点(客户机)选择一般PC机；中间节点可选择交换机代替HUB。将6条做好的如下图示的带有RJ-45插头的UTP双绞线两端分别插入HUB的RJ-45插口和端节点中网卡的RJ-45插座中，这样，该网络的硬件连接即完成。带RJ-45的UTP双绞线2．软件安装：根据需要先选择好网络操作系统，如Windows2003，或Linux。在对端节点设备进行简单的设置后，即可按照不同网络操作系统中setup或install安装程序的安装要求和步骤，进行系统软件的安装；再选择相应的数据库管理系统和办公自动化软件安装；最后再安装相应的财务管理或档案管理等应用软件。这样，该网络的软件安装也已基本完成。在平时的网络应用中还可根据需要随时安装相应的软件。该网络的应用和维护也很容易、方便。如作为财务管理网络，则可将6个端节点分工为：1个作服务器，1个作会计记帐用机，1个作出纳用机，1个作审核用机，1个作网络管理员用机，另1个作备用或派作其它应用。以上例子是一个系统构建、系统功能和使用都很简单的网络。有些大型网络，其系统功能全面，系统构建和管理复杂，有些网络甚至是由成百上千个小型网络组成的复合网，其组建、管理更复杂，功能也更强。但任何事都万变不离其宗，了解了简单网络的基本工作原理、网络技术及应用等，再大再复杂的网络也可较好地了解和应用。第一章计算机网络概述计算机网络定义自治的计算机互连起来的集合自治：能够独立进行处理的设备PC计算机1.1计算机网络概述计算机网络：将多个具有独立工作能力的计算机系统通过通信设备和线路,由功能完善的网络软件实现资源共享和数据通信的系统。1.2计算机网络的产生和发展第一代计算机网络批处理，分时系统，终端第二代计算机网络分组交换数据网（PSDN）通信子网，资源子网ARPANET1.2计算机网络的产生和发展第三代计算机网络OSI七层模型，局域网，广域网第四代计算机网络INTERNET互联网1.3计算机网络的基本组成和逻辑结构组成计算机系统通信线路和通信设备网络协议网络软件通信线路和通信设备网络协议网络软件Windows2003Linux是由芬兰赫尔辛基大学研究生LINUS率先开发并于1991年正式在Internet上发布的一种免费的自由使用的操作系统．根据规定任何人都可以复制和使用该产品，但是不能涉及商业行为。Linux可在单机上使用，也可在服务器上当作网络操作系统使用。虽然Linux存在缺乏服务保障、尚没有足够的软件支持的缺点，但随着人们对它不断研究和开发，一定会在个人计算机和网络服务器操作系统领域有所作为。逻辑结构逻辑结构资源子网，通信子网HHHHHCCPCCPCCPCCPCCPCCPTTTTT通信子网资源子网H:主机T:终端1.4计算机网络的拓扑结构星型拓扑结构总线拓扑结构环形拓扑结构树形拓扑结构网状拓扑结构混合装拓扑结构1.4.1星状拓扑结构特点简单，便于管理和维护。易实现结构化布线。易扩展，易升级。通信线路专用，电缆成本高。星状结构的网络由中心节点控制与管理，中心节点故障，会导致全网瘫痪中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈中心节点1.4.2总线状拓扑结构特点结构简单、易于扩展共享能力强、便于广播式传输网络响应速度快，但负荷重时则性能迅速下降。易于安装、费用低网络效率和带宽利用率低采用分布控制方式，各结点通过总线直接通信各工作站点平等，都有权争用总线，不受某节点仲裁1.4.3环状拓扑结构特点各工作站间无主从关系，结构简单信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定两个节点之间仅有唯一的路径，简化路经选择可靠性差、任何线路或节点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难可扩充性差1.4.4树状拓扑结构特点天然的分级结构，各节点按一定的层次连接易于扩展易故障隔离，可靠性高对根节点的依赖性大，一旦根节点出现故障，将导致全网不能工作电缆成本高。1.4.5网状拓扑结构特点每个节点都有冗余链路，可靠性高。可选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性能。管理复杂，需要解决路径选择、拓扑优化、流量控制等问题。线路成本高。适用于大型广域网1.4.6混合状结构混合状拓扑结构是由以上几种拓扑结构混合而成1.5计算机网络的分类按分布距离划分(1)局域网：LocalAreaNetwork,简称LAN几米——10公里10Mbps—1Gbps小型机，微机大量推广后发展起来的，配置容易，速率高广播网络，采用IEEE802.3标准(2)城域网：MetropolisAreaNetwork,简称MAN10公里——100公里50Kbps——l000Mbps对一个城市的LAN互联，采用IEEE802．6标准网络的分类按分布距离划分(3)广域网：WideAreaNetwork,简称WAN几百公里——几千公里9.6Kbps——1000Mbps发展较早，租用专线，构成网状结构，解决寻路问题网状，树型，混合型(4)互联网：INTERNETTCP/IPISPINTERNET90年代后NGI(下一代Internet）Ipv6Cernet（教育网）我校是上海第一批开通IPv6的学校INTRANET内联网VPN(虚拟专用网络)