计算机应用基础第6章-网络基础

第6章计算机网络人民邮电出版社概述当今社会处在信息时代，其重要标志在于计算机乃至计算机网络的广泛应用。计算机网络已经在深刻影响着科研、教育、经济发展和社会生活的各个层面，成为未来社会中赖以生存、发展的重要保障。•计算机网络产生与发展计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。它的产生和发展大致可分为三个阶段：面向终端的网络、计算机通信网以及计算机网络。–面向终端的网络面向终端的网络又称为第一代网络，它可看成主机和若干终端组成，它比较高地利用计算机系统资源，提高了计算机效率。但缺点是：主机系统负荷过重；线路利用率低；仅局限于主机和终端的通信。见下页图示。人民邮电出版社概述（续）主机系统庞大，价格昂贵。主机通信装置通信装置通信线路终端图11.1面向终端的网络终端没有自主处理能力人民邮电出版社概述（续）•计算机通信网从60年代后期开始，出现了互连系统，建立了计算机网络协议，实现计算机与计算机之间的通讯，这些计算机都有自主处理能力，它们之间不存在主从关系。美国国防部的ARPANet网的出现，标志着第二代网络即计算机通信网的产生。•计算机网络基于第二代的网络，为了实现更大的资源交换与共享，ISO规定不同网络体系的网络协议必须遵守OSI模型的国际标准，以便可以真正意义上的实现不同厂商的网络互联。这样就形成了新一代的计算机网络（称为第三代）。它是一个开放式、标准化的计算机网络。而且，新一代网络采用了网络操作系统软件来实现网络资源共享和管理。（下页图示）OSI（OpenSystemInter-connection）人民邮电出版社概述（续）NOS传输介质打印机服务器互联设备图11.2网络构成示意图工作站网络协议遵守OSI标准人民邮电出版社概述（续）•计算机网络定义–1969年美国国防部的研究机构首先建立的ARPANET是最早的因特网–1986年，美国国家科学基金会（NSF）建立了基于TCP／IP协议的计算机通讯网络NSFNET，它成为了Internet的主干网–20世纪最后十年美国的经济强势，很大程度得益于以计算机网络为龙头的知识经济的迅猛发展。人民邮电出版社概述（续）•计算机网络的发展计算机网络的发展势必走向综合化和高速化。–综合化是指将多种业务综合到一个网络中，例如我们可以将语音、资料、图像等都以二进制代码的数字形式综合到一个网络中来传送。–高速化也称为宽带化，网络的传输速率由原来的几十K比特每秒提高到几十、几百甚至几千兆比特每秒。随着网络技术的不断发展，将来可能看到电话网、有线电视网和计算机网络三网合一，形成综合业务数字网（IntegratedServicesDigitalNetwork，缩写为ISDN）。人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络定义就是利用通讯设备和线路，将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即由网络通讯协议、信息交换方式及网络操作系统等构成）实现网络中资源共享和信息传递的系统。1234人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络定义要点–计算机网络连接的是能独立运行的计算机，而不只是计算机上的一个设备。–网络的目的是实现计算机硬件资源、软件资源及数据资源的共享。以克服单机的局限性。–计算机网络靠通讯设备和线路，把处于不同的地方的计算机连接起来，以实现网络用户间、各计算机间的数据传输。–计算机网络中，网络软件是必不可少的。人民邮电出版社概述（续）•计算机网络的组成和功能：–计算机网络组成：（1）若干主机和终端。（2）一个通信子网，它由一些专用的结点交换机和连接这些结点的通信线路所组成。（3）一系列协议，这些协议是为在主机之间或主机与子网之间的通信而设定的。人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络的功能–资源共享•硬件设备资源（如存储设备、打印设备、光驱、扫描仪等）•软件资源（如程序、数据、图像、数据库等）–数据传输–改善可靠性–分布处理•将原来集中在一台大型计算机上所做的工作，分散到网络中其它计算机去并行处理人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络分类–局域网（LAN，LocalAreaNetwork）指的是一个部门或单位、一幢大楼内使用的网络，采用专用通讯线路–广域网（WAN，WideAreaNetwork）通常是指涉及城市与城市之间、国家与国家之间，甚至洲与洲之间的地理位置跨度比较大的网络。–网际网是由广域网与广域网、广域网与局域网、局域网与局域网互联而成的巨大网络。–城域网人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络的拓扑结构–计算机网络的拓扑结构是把网络系统的连接形式，用相对简单的拓扑图形式画出来。–常见的网络拓扑结构有•总线形拓扑结构•星形拓扑结构•环形拓朴结构•树形拓朴结构人民邮电出版社网络基本概念•计算机网络的拓扑结构ООООООО总线形拓扑结构星形拓扑结构环形拓朴结构人民邮电出版社网络的拓扑结构星形总线形图11.3星形、总线形拓扑结构中央结点每个结点以广播方式通信总线人民邮电出版社网络的拓扑结构与网络分类（续）环形树形11.4环形、树形拓扑结构环形拓扑结构的优点是具有较高的信息传输的确定性，并且环网是单方向传输，适用于光纤传输介质；缺点是扩充站点和关闭已接入的站点比较复杂。结点故障也是一个问题。转发器星形结构星形结构星形结构人民邮电出版社网络的拓扑结构与网络分类（续）•树形拓扑结构：树形网络可以看成是多个星形网络按层次方式排列所构成的，可见它不是一个独立的拓扑结构。在实际组建一个较大型网络时，往往采用多级星形网络，它是一个非常实用的网络拓扑结构.人民邮电出版社网络基本概念•网络设备–各种不同的网络设备具有不同的作用。各种设备组合在一起，构造成一个完整的网络。–几种常见的网络设备•网络接口卡：安装在计算机上•集线器：把不同计算机连接成星形结构•网桥：是连接两个相同类型子网的连接设备•网关：是连接两个不同类型子网的连接设备•路由器：是局域网与外部网络的连接部件。可连接不同类型不同速度的子网，并可参与网络的管理图11.5网络设备(c)路由器(b)集线器(a)网卡人民邮电出版社网络基本概念•路由器的功能广域网中一个突出的核心技术是路由选择。路由器是一个具有特殊用途的计算机，它运行一个专用的程序，决定收到的分组向目标传递时，应向下一站的哪一个路由器转发（即选择路径），这就是“路由器”名称的由来。路由器即属于局域网也属于广域网。路由器的主要功能是：选择转发数据的路径，均衡网络负载；利用通信协议本身的流量控制功能控制数据的传输；存储分组并判断是否转发该分组，对于不该转发的信息进行过滤。人民邮电出版社调制解调器能实现调制与解调制的设备称为调制解调器（Modem）。它的一种外观如图所示。Modem是调制器Modulator和解调器Demodulator合而为一的硬件产品英文缩写。Modem的主要作用是：公用电话网是现存的且廉价的通信线路，但它传递的是语音信号，语音信号是一个随时间变化的模拟量，计算机所处理的数字信号是无法直接把它作为载体传播出去的。于是利用调制解调技术，将信号发送端计算机的数字信号“调制”为适合电话线上传播的“载波”信号，即按数字信号的规律去改变正弦状的载波的幅度或相位，具有数字特征的载波信号图10.7调制解调器人民邮电出版社调制解调器（续）通过电话线到达接收端后，再“解调”出数字信号，供接收端计算机处理。可见，利用Modem可以实现远程计算机之间的通信。调制解调器有多种传输速率，它是Modem的一个主要技术指标。常用的标准有9600bps、14.4Kbps、28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps等。其中56kbps是Modem传输速率的上限。Modem之间进行通信都要遵守同一个调制协议，用V.xx来表示，它的内容是：如果你的调制解调器遵守V.34协议（V.34规定两台配置相似的Modem以28.8K比特每秒的速率交换数据），对方的也遵守同样的协议，那么彼此之间就以28.8kbps速率进行通信。如果它们的协议不同，当一台调制解调器试图建立连接时，它会自动与另一端的调制解调器进行协商，然后以低速端Modem的速率传输数据。返回首页人民邮电出版社电话线人民邮电出版社ADSL•ADSL（AsymmetricDigitalSubscriberLoop）非对称数字用户回路•特点：能在现有的铜双绞普通电话线上提供高达8Mb/s的高速下载速率和1Mb/s的上行速率，而其传输距离为3km到5km。•优势在于可以不需要重新布线，它充分利用现有的电话线网络•它的速度是普通Modem拨号速度所不能及的，ISDN一线通的传输率只有它的百分之一。人民邮电出版社ADSL•ADSL的其他特点还有：–1、上因特网和打电话互不干扰；–2、ADSL在同一线路上分别传送数据和语音信号，由于它不需拨号，因而它的数据信号并不通过电话交换机设备，使用ADSL上网不需要缴付电话费。人民邮电出版社通信介质•通信介质–通信系统中连接收发双方的物理链路–通信介质——也称为传输介质或传输媒体–是信息传输的载体人民邮电出版社通信介质•双绞线——一对或多对双绞线放在绝缘套中–每对双绞线是把两根铜导线按一定的密度互相绞在一起–可使一根导线在传输中辐射的电波会被另一根导线上发出的电波抵消，从而降低了信号干扰程度。图10.3RJ-45头和双绞线RJ45头与网卡RJ45座连接常用的双绞线——无屏蔽的5类4对8根相互缠绕电缆线双绞线原主要用来传输模拟声音信号——电话线系统——现常用来传输数字信号其传输速率能达到每秒100MB。特别适用于较短距离的信息传输，用途广泛人民邮电出版社通信介质（续）同轴电缆：内导线和外圆柱导体组成，用绝缘材料隔开–两端与BNC接口连接器连接，以便和网卡对接–屏蔽性能好，抗干扰能力强，因此多用于基带传输图10.4同轴细电缆BNC接口与T形头连接同轴电缆缺点——有一同轴电缆连接的结点发生故障时，会影响整根电缆上所有的结点人民邮电出版社通信介质（续）•光纤：一种传输光束的细微而柔韧的介质•电磁绝缘性能较好，信号衰变小，频带宽，速度快，距离长，抗干扰能力强及保密性能好等特点•是传输图像、声音和资料等多媒体信息的理想介质•但成本较高，光纤接口价格昂贵，抽头困难。因此，光纤常用于广域网，或性能要求较高的快速局域网人民邮电出版社无线传输•除了有线传输，还有无线传输，主要以下三种：–无线电短波通信、–微波通信–卫星通信。返回首页返回首页人民邮电出版社局域网与广域网•局域网–分布在相对有限的区域内的网络称为局域网（LAN）。–局域网的特点与功能IEEE将对局域网LAN的定义为：局域网是一个通信系统，它允许很多彼此独立的计算机在一个小的区域内、以适当的传输速率直接进行沟通的数据通信网。从广义理解，局域网是一种计算机化的通信网络，支持各种数据通信设备间的设备互联、信息交换和资源共享。人民邮电出版社局域网•局域网主要特点：（1）覆盖一个有限的地理区域，区域的大小为几公里范围.所有站点之间拥有较高的通信信道，传输速率可达0.1Mbps～100Mbps。（2）局域网是一种通信网络，具有较小的时延和较低的误码率。（3）各站点之间构成平等关系而不是主从关系。（4）广播式网络，所谓广播式网络是指某一站点发送的信息能被其他所有站点监听到，若信息是发给自己的，那么处理信息并发回响应结果，否则就给予拒绝。人民邮电出版社局域网与广域网（续）•局域网基本技术（1）传输介质：双绞线、同轴电缆和光纤等。还有电磁波、微波和激光等。（2）拓扑结构：拓扑结构有总线形、星形和环形。以太网（Ethernet）是采用总线形、星形结构的典型产品，而令牌环网和FDDI网是采用环形结构的典型产品。•局域网协议网络协议是网络系统内部信息传递及系统间通信的各种规则。网络结点只有运行了相同的协议方可进行通信。人民邮电出版社局域网•局域网有多种类型。不同类型的网络采用不同的技术，提供不同的服务，使用不同的网络软件，所遵守的协议也可能不同。•局域网中一般至少需要一台网络服务器，以及一系列工作站，工作站可以使用网络服务器上的资源，也可以使用其它工作站的资源。人民邮电出