第02章 网络基础与Intranet

Internet/Intranet基础计算机科学学院第2章网络基础与Intranet本章学习目标：•了解：计算机网络的发展和功能•掌握：计算机网络的定义与分类•掌握：数据通信的基本知识、技术与指标•掌握：局域网和Intranet的组成•掌握：Internet和Intranet的异同•掌握：小型工作组网络的配置与使用学习目录•2.1计算机网络发展的各个阶段•2.2计算机网络的定义与功能•2.3计算机网络的组成与分类•2.4数据通信基础知识–2.4.1信息、数据和信号–2.4.2数据通信系统中常用的技术指标–2.4.3多路复用技术概述•2.5局域网与Intranet–2.5.1局域网的组成–2.5.2Intranet网络–2.5.3Internet和Intranet的关系•2.6组建小型工作组网络•2.7网络测试命令2.1计算机网络发展的各个阶段通常将计算机网络的形成与发展进程分为4代：•第一代－面向终端的计算机通信网络2.1计算机网络发展的各个阶段•第二代－初级计算机网络•在20世纪60年代末期至70年代后期，计算机网络在通信网络的基础上，完成了计算机网络体系结构与协议的研究，形成了计算机的初级网络。2.1计算机网络发展的各个阶段•第三代－开放式的标准化计算机网络–第三代是指20世纪70年代中期至90年代中期这个阶段。即“开放式的标准化计算机网络”。在开放式网络中，所有的计算机和通信设备都遵循着共同认可的国际标准，从而可以保证不同厂商的网络产品可以在同一网络中顺利地进行通信。•第四代－综合性、智能化、宽带高速和安全的计算机网络–在20世纪90年代中期直至现在，这个阶段计算机网络向全面互连、高速和智能化发展，并将得到广泛地应用。归纳•计算机网络发展过程•第一代计算机网络---远程终端联机阶段•第二代计算机网络---计算机网络成型阶段•第三代计算机网络---计算机网络互联阶段•第四代计算机网络---国际互联网与信息高速公路阶段•----------------------------------------------------------•Internet的发展阶段：·60年代，ARPANET起源·70年代，TCP/IP协议出现，Internet随之发展起来·80年代，NSFnet出现，并成为当今Internet的基础·90年代，Internet进入高速发展时期，并开始向全世界普及2.1计算机网络的定义与功能•人们通常对“计算机网络”的定义：–为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作。采用通信手段，将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统就是计算机网络。2.1计算机网络的定义与功能1.计算机网络涉及的3个要点①自主性。②有机连接。③资源共享为基本目的。2．计算机网络的功能①实现通信交往。②实现计算机的硬件资源、软件资源和数据与信息资源的共享。③实现协同工作。④提供信息服务。2.3计算机网络的组成与分类•第一，根据网络的范围区域划分–局域网、城域网、广域网、国际互联网•第二，按网络的拓扑结构划分–总线型网络、星形网络、环型网络、树状网络、网状网络•第三，按传输介质划分–有线网、无线网•第四，按网络的使用性质划分–公用网、专用网按网络的拓扑结构分类•总线型拓扑•星型拓扑•树型拓扑•环型拓扑2.3计算机网络的组成与分类•1.局域网-LAN局域网就是局部区域的计算机网络；其本质特征是作用范围短、数据传输速度快。•2.城域网-MAN城域网原本指的是介于局域网与广域网之间的一种大范围的高速网络，其作用范围是从几公里到几十公里的城市。•3.广域网-WAN通常跨接很大的物理范围，所覆盖的范围从几十公里到几千公里，它能连接多个城市或国家，或横跨几个洲并能提供远距离通信，形成国际性的远程网络。按网络的范围区域分类局域网城域网（1）从网络结点分布距离可分为：局域网、城域网和广域网（2）按交换方式可分为：线路交换网络、报文交换网络和分组交换网络（3）按网络拓扑结构可分为：星型网络、树型网络、总线型网络、环型网络和网状网络计算机网络分类广域网2.3计算机网络的组成与分类•4.因特网（Internet）因特网并不是指一种具体的物理网络技术，而是将不同的物理网络技术，按某种(TCP/IP)协议统一起来的一种高层技术。2.4数据通信基础知识•2.4.1信息、数据和信号1.数据（Data）和信息（Information）–数据是反映客观事物属性的记录–信息是客观事物属性的表达2.常用二进制代码（比特）:0100110013.数字信号（Signal）和模拟信号2.4.1信息、数据和信号4.信道（channel）及其组成–在两点之间用于收发信号的单向或双向通路。可分为有线信道和无线信道两类。5.物理信道和逻辑信道–物理信道：在通信系统中，由物理实体构成的信道–逻辑信道：在通信系统中，由网络抽象资源构成的信道6.有线信道和无线信道–有线信道：指传输媒介为明线，对称电缆、同轴电缆、光缆及波导等一类能够看得见的媒介。2.4.1信息、数据和信号–无线信道：从发送端传送到接收端，其间并没有一个有形的连接，它的传播路径也有可能不只一条。7.模拟信道和数字信道–能传输模拟信号的信道称之为模拟信道–直接传输数字信号的信道称之为数字信道8.专用信道及公用信道–专用信道：从公用信道中单独划分出专用信道–公用信道：共同使用的信道2.4数据通信基础知识•2.4.2数据通信系统中常用的技术指标1.数据传输速率S、码元和波形调制速率B（1）比特率S：是指在有效带宽上，单位时间内所传送的二进制代码的有效位数。如：100Mbps（2）码元波特率B：•①码元：在信息传输通道中，携带数据信息的信号单元叫码元。•②波特：是码元传输的速率单位，它表示的是每秒传输的码元个数，单位为波特(Baud)，简记为B。例如，某信息系统，每秒内传递2400个码元，则该系统的传码率为2400B。•③比特率：是数字信号的传输速率：单位时间内所传输的二进制代码的有效位数。•④波特率：是一种模拟信号调制速率，指经调制后的模拟信号每秒钟变化的次数。调制速率B是波形周期T的倒数：B=1/T2.4数据通信基础知识⑤S与B的关系：比特率S=波特率B*log2n其中，n为一个脉冲信号所表示的有效状态数。S与B的转换关系参见表2-2；两者的区别与联系，参见图2-2。假设一个信号只有两个电平（即两相调制）,那么这个时候可以把低电平理解为“0”，高电平理解为“1”，这样每秒钟电平变化的次数也就是传输的0，1个数了，即比特率=波特率。但是有些信号可能不止两个电平，比如一个四电平的信号（四相调制），那么每个电平就可以被理解成“00”，“01”，“10”，“11”，这样每次电平变化就能传输两位的数据了，即比特率=2×波特率。nBS2log2.4数据通信基础知识图2-2比特率和波特率的区别2.4数据通信基础知识2.带宽带宽是指物理信道的频带宽度，单位为赫兹（Hz）、千赫（kHz）和兆赫（MHz）。–频带的两个端频率之间的差值•百度百科：带宽（bandwidth）又叫频宽，是指在固定的的时间可传输的资料数量，亦即在传输管道中可以传递数据的能力。在数字设备中，频宽通常以bps表示，即每秒可传输之位数。在模拟设备中，频宽通常以每秒传送周期或赫兹(Hz)来表示。如人耳听觉的频率范围：从20HZ-20KHZ3.带宽、数据传输速率和信道容量的关联带宽、数据传输速率、信道容量这几个术语都是用来度量信号实际传输能力的指标。2.4.3多路复用技术概述1.什么是多路复用技术？多路复用技术也就是在一条物理线路上建立多条通信信道的技术。2.多路复用技术的实质和研究目的①通信线路的铺设费用高，变化困难。②传输介质的允许传输容量大都远超过单一信道需要的容量。3.多路复用技术的实质和工作原理多路复用技术的工作原理参见图2-3。2.4.3多路复用技术概述多路复用器多路复用器高速通信线路............图2-3多路复用技术的原理图频分多路复用FDM—时分多路复用TDM—波分多路复用WDM—码分多路复用CDM—2.5局域网与Intranet•企业应用计算机技术经历了如下四个阶段：（1）单机应用（2）企业局域网应用（3）企业内部网应用（4）Intranet的应用2.5局域网与Intranet•2.5.1局域网的组成1.局域网的软件系统通常包括：网络操作系统、网络管理软件和网络应用软件等3类软件。2.局域网的硬件系统局域网常采用交换式的以太网，其实际物理结构如图2-4中的虚线所示。局域网的硬件系统通常由网络的：服务器、客户机（工作站）、网卡、网络传输介质和网络共享设备等几个部分组成。2.5局域网与Intranet•2.5.1局域网的组成（图2-4）传输介质•网络传输介质—指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。•（1）有线传输介质—指在两个通信设备之间实现的物理连接部分。主要有：•双绞线•同轴电缆•光纤。•（2）无线传输介质—利用无线电波在自由空间的传播可以实现多种无线通信。主要有：无线电波、微波、红外线、激光等，信息被加载在电磁波上进行传输。网卡：网络适配器（NIC）•网络适配器（网卡）的概念：–构成网络的基本部件，安装在计算机主板上，是计算机与网络的接口。–网卡能够对信道中的信息进行侦听，并根据自身的MAC地址识别自己应该接收的信息；并能在信道信息流中寻找间隙，将信息送上信道–功能：实现数据帧的封装和拆封、进行差错校验以及相应的数据通讯管理。集线器集线器•集线器（HUB）是以太网的中心连接设备，所有节点通过双绞线与集线器相连成，物理上的星型结构，逻辑上属于总线型结构。•使用双绞线通过集线器的RJ-45端口实现级联交换机•交换机（Switch）是交换式局域网的核心设备。•交换机支持各个端口之间的多个并发连接，实现多个结点之间数据的并发传输。•集线器的所有用户共享带宽•交换机则为每个用户提供专用的信息通道，独享带宽。路由器•路由器（router）是连接因特网中各局域网、广域网的设备，它会根据信道的情况自动选择和设定路由，以最佳路径，按前后顺序发送信号的设备。2.5局域网与Intranet3.局域网中的其他组件①网络资源。②用户。③协议：是计算机之间通信和联系的语言。服务器与客户机•服务器的主要功能：接收来自客户计算机的连接请求(称为TCP/IP连接)；解释客户机的请求；完成客户机请求，形成结果；将结果传送给客户机。•客户机的主要功能：接受用户键入的请求；与服务器建立连接；将请求传递给服务器；接收服务器送来的结果，以可读的形式显示在本地桌面机的显示屏上。2.5局域网与Intranet•2.5.2Intranet网络1.Intranet的定义Microsoft公司在其“MicrosoftInternetStrategyWhitePaper（微软公司关于互联网络战略的白皮书）”一文中对Intranet作了如下定义：Intranet是Internet技术应用于企业内部的信息管理和交换平台。Intranet主要两个方面的含义：Intranet是一种企业内部的计算机信息网络；Intranet将Internet许多技术运用于企业内部网。Intranet通称为企业内联网，它可以定义为：由私人、公司或企业等，利用Internet技术及其通讯标准和工具建立的企业内部的TCP/IP信息网络。2.5局域网与Intranet2.Intranet的逻辑结构Intranet网络的逻辑结构如图2-4所示，而其实际的物理结构如下图所示。图2-5Intranet的逻辑结构2.5局域网与Intranet3.Intranet的逻辑组成任何一个局域网都可以由通信线路、主机（服务器和工作站）、网络共享设备（交换机、路由器）等硬件设备，以及分布在主机内的软件和信息资源组成。•Intranet可以连接到Internet上，并通过防火墙来保护Intranet；也可以局限于企业或机构内部，