计算机网络知识概述

第一讲计算机网络知识概述计算机组网技术潍坊学院计算机与通信工程学院计算机组网技术要解决什么问题？本课程学习任务网络设计规划网络布线与安装网络设备选型配置初步网络管理本讲主要内容第1章计算机网络知识概述计算机网络发展的四个时期计算机网络的分类广域网的有关技术局域网的基础知识1.1计算机网络的发展1.1.1终端计算机网络第一代计算机网络实际上是以单台计算机为中心的远程联机系统。T计算机FEPMMMMTCTTCTT远程高速近程低速图1-1远程联机系统1.1.2计算机－计算机网络第二代计算机网络是多台自主计算机通过通信线路互联起来为用户提供服务，即所谓的计算机—计算机网络。ARPA网（ARPAnet）注：HHHHHHHHH代表主机代表IMP图1-2存储转发的计算机网络1.1.3开放式标准化网络第三代计算机网络是开放式标准化网络，它具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议。标准化使得不同的计算机能方便地互联在一起。OSI/RMTCP/IP1.1.4网络计算机的新时代计算机的发展已进入了网络计算机的新时代，换句话说就是以网络为中心的时代。计算机网络向高速化发展。三网融合甚至多网融合是一个重要的发展方向。实现5W的个人通信WhoeverWheneverWhereverWhomeverWhatever1.2计算机网络的分类和组成1.2.1计算机网络的分类1．按网络的覆盖范围划分（1）局域网（LocalAreaNetwork，LAN）。（2）广域网（WideAreaNetwork，WAN）。（3）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）。表1-1计算机网络的主要特征参数网络分类缩写分布距离（大约）适用场合传输速率范围局域网LAN10m房间4Mbps～2Gbps100m建筑物几千米校园城域网MAN10km城市50kbps～100Mbps广域网WAN10km～1000km城市、国家和洲9.6kbps～45Mbps2．按网络的通信传输技术划分（1）广播式网络（BroadcastNetworks）：如总线形网、环形网、微波卫星网等。（2）点－点式网络（Point-to-PointNetworks）：如星形、树形、网形等。请说明两种通信方式的基本思路？1.2.2计算机网络的组成计算机网络包括通信子网和资源子网。通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。通信子网和资源子网可分别建设。计算机网络系统由网络硬件和网络软件组成。1．网络硬件网络硬件是指在计算机网络中所采用的物理设备，包括以下内容：（1）网络服务器：提供网络资源。（2）工作站：用户机。（3）网络设备。网卡集线器HUB（中继器）交换机（网桥）节点交换机路由器网关（4）传输介质：如同轴电缆、双绞线、光缆、无线电、微波等。2．网络软件协议和软件在网络通信中扮演了极为重要的角色。网络软件可大致分为网络系统软件和网络应用软件。网络系统软件是控制和管理网络运行、提供网络通信和网络资源分配与共享功能的网络软件，它为用户提供了访问网络和操作网络的友好界面。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件，它为用户提供一些实际的应用。网络应用软件既可用于管理和维护网络本身，也可用于某一个业务领域1.3广域网的有关技术1.3.1接入网、传输网与广域网1．接入网（1）接入网的概念。国际电联标准部（ITU-T）根据近年来电信网的发展演变趋势，提出了接入网的概念。从整个电信网的角度讲，可以将全网划分为公用网和用户驻地网（CPN）两大块，其中CPN属用户所有，因而，通常意义的电信网指的是公用电信网部分。公用电信网又可以划分为长途网、中继网和接入网三部分。（2）宽带有线接入网技术。宽带有线接入网技术包括基于双绞线的ADSL技术、基于HFC网（光纤和同轴电缆混合网）的CableModem技术、基于五类线的以太网接入技术以及光纤接入技术。1）基于双绞线的ADSL技术。2）基于HFC网的CableModem技术。3）基于五类线的以太网接入技术。4）光纤接入技术。（3）宽带无线接入网技术。目前主要有四种宽带无线接入技术：1）MMDS接入技术。2）LMDS接入技术。3）卫星通信接入技术。4）不可见光纤无线系统。2．传输网传输网分为长途传输网和本地中继传输网两个等级。长途传输网包括省际骨干网和省内干线网，用作本地网间的信息传输，支持各种业务在本地网的网间互联。中继传输网用作本地网内各局端或交换节点间的中继电路，支持构建本地网。目前，传输网主要采用SDH光纤传输并正利用DWDM扩容。随着DWDM的广泛应用和OADM、ODXC及光交换技术的商用，一个全光网络将成为传输网的核心网。3．广域网广域网（WideAreaNetwork，WAN）指覆盖范围广阔（通常可以覆盖一个城市、一个省、一个国家）的一类通信子网，有时也称为远程网。（1）广域网的特点。主要提供面向通信的服务，支持用户使用计算机进行远距离的信息交换。覆盖范围广，通信距离远，需要考虑的因素增多由电信部门或公司负责组建、管理和维护，并向全社会提供面向通信的有偿服务、流量统计和计费问题。（2）广域网的构成。广域网由许多节点交换机以及连接这些交换机的链路组成，各台计算机连接到交换机上，节点之间的连接方式是点到点方式。站点1的交换机站点2的交换机站点3的交换机站点4的交换机（3）广域网的分组转发机制1）存储转发。在广域网中，分组往往经过许多的节点交换机的存储转发（storeandforward）才能到达目的地。为完成存储转发功能，节点交换机必须在存储器中对分组进行缓冲。存储操作是在分组到达时执行，节点交换机的输入/输出硬件把一个分组副本放在存储器中并通知处理器（例如使用中断），然后进行转发（forward）操作。处理器检查分组，决定应该送到哪个接口，并启动输出硬件设备以发送分组。2）广域网的物理编址。局域网采用了平面地址结构，对不需要进行路由选择的局域网，采用这种结构非常方便。然而在广域网中，分组往往经过许多节点交换机的存储转发才到达目的地。广域网使用层次地址方案（hierarchicaladdressingscheme），使得转发效率更高。层次地址把一个地址分成几部分。最简单的层次地址方案把一个地址分为两部分：第一部分表示节点交换机，第二部分表示连到该交换机上的计算机。图1-3交换机地址的层次表示方式交换机1交换机2地址[1，2]地址[1，5]地址[2，2]地址[2，6]3）广域网中的路由。为使广域网能正确地运行，内、外部交换机都必须有一张路由表，并且都能转发节点。路由表中的数据必须符合以下条件：完整的路由。每个交换机的路由表必须含有所有可能目的地的下一站。路由优化。对于一个给定的目的地而言，交换机路由表中下一站的值必须是指向目的地的最短路径。对广域网而言，最简单的方法是把它看作图12341234表1-2路由表目的地下一站目的地下一站目的地下一站目的地下一站1-1(2,3)1(3,2)1(4,2)2(1,3)2-2(3,3)2(4,4)3(1,3)3(2,3)3-3(4,2)4(1,3)4(2,4)4(3,4)4-站点1站点2站点3站点41.4局域网的基础知识1.4.1局域网的基本特征（1）网络所覆盖的地理范围比较小。（2）信息的传输速率比较高（3）具有较低误码率。（4）局域网容易组装、组建和维护，具有较好的灵活性。（5）网络的经营权和管理权属于某个单位1.4.2局域网的基本组成1．服务器2．工作站3．传输媒体适用于局域网的导向传输媒体主要有三类：双绞线、同轴电缆和光纤。（1）双绞线（TP）。双绞线电缆分为两类：屏蔽型双绞线（STP）和非屏蔽型双绞线（UTP）。铜线聚氯乙烯套层绝缘层非屏蔽双绞线UTP铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层屏蔽双绞线STP（a）（b）图1-9非屏蔽双绞线与屏蔽双绞线的示意图（2）同轴电缆。由一根空心的外圆柱导体和一根位于中心轴线的内导线组成，两导体间用绝缘材料隔开，如图1-10所示。同轴电缆既可以用于基带传输，又可以用于宽带传输。用于局域网的同轴电缆都是基带同轴电缆。外导体屏蔽层绝缘层绝缘保护套层内导体图1-10同轴电缆示意图（3）光纤应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信号，并把它变为电信号，经解码后再处理，如图1-11所示。光纤分为单模光纤和多模光纤，如图1-12所示。单模光纤：由激光作光源，仅有一条光通路，传输距离长，2km以上。多模光纤：由二极管发光，低速短距离，2km以内。图1-11光纤传输原理高折射率（纤芯）低折射率（包层）光线在纤芯中的传输方式是不断地全反射输入脉冲输出脉冲输入脉冲输出脉冲（a）多模光纤（b）单模光纤非导向传输媒体非导向传输媒体指的是无线电波。无线电微波通信在数据通信中占有重要地位。微波的频率范围为300MHz～300GHz，但主要是使用2GHz～40GHz的频率范围。微波在空间主要是直线传播。微波会穿透电离层而进入宇宙空间，因此它不像短波那样可以经电离层反射，可以传播到地面上很远的地方。微波通信有两种主要方式：地面微波接力通信和卫星通信。4．联网设备联网设备是构成计算机网络的重要组成部分，通过这些设备，各主机才能达到传输数据、信息共享的目的。局域网中主要的网络互联设备包括网络适配器（网卡）、中继器、集线器、网桥、交换机以及路由器，另外在无线局域网中，还有无线接入设备AP等。目前，最常用的设备是交换机与路由器。1.4.3局域网的类型从不同角度来看，局域网的分类也不相同。（1）从局域网提供服务的模式来讲，局域网可分为：专用服务器结构（Server/Base）。客户机/服务器模式（client/server）。对等式网络（Peer-to-Peer）。（2）根据数据发送和接收方式不同，局域网又可分为：共享式局域网。交换式局域网。小结计算机网络发展的四个时期计算机网络的分类广域网的有关技术局域网的基础知识