计算机网络技术(王协瑞版)

《计算机网络技术》2018.01计算机网络概述ChapterOne计算机网络的认知与应用体验网络与网络应用无处不在，以至于我们已经将其视为我们社会生活的一个不可缺少的部分：问题：什么是计算机网络？计算机网络的定义计算机网络是指将地理位置不同且功能相对独立的多个计算机系统通过通信线路相互连在一起、由专门的网络操作系统进行管理，以实现资源共享的系统。计算机网络中的计算机通常都处于不同的地理位置相互连接的计算机之间不存在互为依赖的关系。通信线路包括通信媒体、通信设备关系。网络操作系统（单机OS功能+网络通信协议+网络资源管理+网络服务）网络的根本目的是为了实现资源共享，资源包括硬件与软件，如程序、数据库、存储设备、打印机等。•计算机网络也可以简单地定义为：一个互连的、自主的计算机集合。所谓互连是指相互连接在一起，所谓自主是指网络中的每台计算机都是相对独立的，可以独立工作。•2、由定义可知：•(1)计算机网络是“通信技术”与“计算机技术”的结合产物•(2)数据交换是基础，资源共享为目的•所谓的网络资源包括硬件资源（如大容量磁盘、打印机等）、软件资源（如工具软件、应用软件等）和数据资源（如数据库文件和数据库等）。3、网络资源计算机网络的形成与发展计算机网络问世至今已经有半个世纪的时间，其间经历了四个发展阶段：初级阶段计算机网络阶段标准或开放的计算机网络信息高速公路时代初级阶段：远程联机系统（60年代初期到60年代中期）20CEN，50-60年代“终端-通信线路-计算机”的模式严格意义上讲，不属于计算机网络范畴。计算机多重线路控制器MMMMMM公用电话网TTTM:MODEMT:Terminal远程联机系统的发展（60年代中期到70年代中期）典型案例：美国半自动地面防空系统SAGEComputerTTTPSTN计算机网络阶段：多计算机互连20世纪60年代，以ARPAnet为典型；以实现“资源共享”为目的多计算机互连形态。重要贡献：将应用与通信功能从逻辑上分离，应产生了通信子网与资源子网的概念•第三阶段：现代计算机网络互连阶段，特征是网络体系结构的形成和网络协议的标准化。•在计算机通信系统的基础之上，重视网络体系结构和协议标准化的研究，建立全网统一的通信规则，用通信协议软件来实现网络内部及网络与网络之间的通信，通过网络操作系统，对网络资源进行管理，极大的简化了用户的使用，使计算机网络对用户提供透明服务。标准、开放的计算机网络（70年代中期—80年代末期）标准、开放的计算机网络•（1）局域网技术出现突破性进展。•该阶段始于70年代末，这是按照ISO提出的OSI参考模型为指导性标准构建的计算机网络。•第三代计算机网络是计算机网络的“成熟”阶段。•（2）第三代计算机网络的特点：•网络体系结构的形成和网络协议的标准化•建立全网统一的通信规则•使计算机网络对用户提供透明服务标准、开放的计算机网络呼唤网络体系结构的标准化与兼容性：ISO的OSIRM（开放系统互连参考模型）-1977/1983TCP/IP协议的推广推动了计算机网络的高速发展：以太网(ETHERNET)与因特网(Internet)。高速智能的第四代计算机网络始于80年代末高速：主干带宽的增加达到10Gbps或更高，接入带宽可以高达1000Mbps。互连：Intranet、Extranet、InternetInternetⅡ智能：服务质量(QoS)、网络管理计算机网络的发展分为4个阶段•分析40多年来计算机网络的发展过程和过程中所表现出的特点，可以把计算机网络的发展分为4个阶段：•第一代：面向终端的计算机网络•第二代：计算机通信网络•第三代：计算机互联网络•第四代：宽带综合业务数字网（信息高速公路）计算机网络的功能•一、实现计算机系统的资源共享计算机网络的最基本功能之一。用户一旦接入网络就可以使用网络中的其他资源来处理自己提交的大型复杂问题。★硬件资源（网络打印机、云盘）★软件资源（工具软件、应用软件）★数据资源（数据文件、数据资源）计算机网络的功能•二、实现数据信息的快速传递分布在不同地域的计算机系统可以及时、快速地传递各种信息。如：股票交易、电子邮件、网上购物等计算机网络的功能•三、提高可靠性在一个系统内计算机出现暂时失效是可能的。因此只能通过改换资源的办法实现维持系统继续运行。建立网络后，可以实现在多个地点互做备份。（多点备份）•四、提供负载均衡与分布式处理能力大型ICP（网络内容提供商)在全世界多个地方放置了内容相同的服务器，通过一定的技术使不同地域的用户看到放置在离他最近的服务器上的相同页面。分布式处理是把任务分散到网络中不同的计算机上并行处理。计算机网络的功能计算机网络的功能•五、集中管理对地理位置上分散的组织可通过计算机网络来实现集中管理。例如：飞机、火车订票系统，银行业务、军事指挥决策系统等计算机网络的功能•六、综合信息服务网络的一大发展趋势是多维化，即在一套系统上提供集成的信息服务，包括来自政治、经济、生活等各方面的资源，同时提供多媒体信息，例如图像、语音、动画等。作业：•1、网络资源包括_____________、______________和________________。•2、什么是计算机网络？（2008高考题）•3、计算机网络的发展分为哪四个阶段？•计算机网络的主要功能是什么？计算机网络的应用•办公自动化:同一单位的微机、数字复印机、数字打印机等连成网络。•管理信息系统:企业内的计划统计、劳动人事、生产管理、财务管理等计算机网络的应用•过程控制:工厂各生产车间的生产过程和自动化控制•Internet应用电子邮件、信息发布、电子商务、远程音频视频应用计算机网络的特点•①可靠性：某子系统出现故障时，可由网内其他子系统代为处理•②独立性：网络系统中各相连的计算机系统各自既相互联系又相互独立•③可扩充性：可以很灵活地在网络中接入新的计算机系统计算机网络的特点•④高效性：网络信息传递迅速，系统实时性强，采用分布式操作•⑤廉价性：避免系统中的重复建设和重复投资，达到节省投资和降低成本•计算机网络的特点•⑥透明性：如何利用网络高效而可靠地完成自己的任务(“透明”一次在计算机网络领域领域通常是指存在但不干预即：计算机中存在的,但对于某些人员而言又不需要了解的东西,这就是计算机所指的透明性.简单的说就是:计算机中存在,但你不需要了解的.）•⑦易操作性：大多数用户感到使用方便，操作简单计算机网络的系统组成•计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统构成的。•从拓扑结构上看：由网络节点和通信链路构成•从逻辑功能上看：由通信子网和资源子网构成。网络节点•访问节点端节点。主要起信源和信宿的作用。如用户主机和终端等。信源：信息的来源。信宿：是相对信源而言。通信过程中接收和处理信息的设备或计算机。•转接节点中间节点。数据交换和转接。具有通信功能。如：集线器、交换机、路由器。•混合节点全功能节点通信链路•指两个网络节点之间传输信息和数据的线路。链路可用各种传输介质实现，如双绞线、同轴电缆、光缆、卫星、微波等。·通信链路用于传输信息的物理信道以及为达到有效、可靠的传输质量所必需的信道设备的总称。•物理链路：点到点的物理线路。没有任何交换节点。•逻辑链路：在逻辑上起作用的物理链路。具有传输控制能力。在物理链路上加上用于数据传输控制的硬件和软件，就构成了逻辑链路。计算机网络的组成为了有利于计算机网络的设计与实现，我们更多的是从功能角度去看待计算机网络的组成，并从功能上将计算机网络逻辑划分为资源子网和通信子网。网络逻辑划分：资源子网与通信子网资源子网负责全网的数据处理业务，并向网络用户提供各种网络资源和网络服务。主要由主机、终端以及相应的I/O设备、各种软件资源和数据资源构成。通信子网为资源子网提供传输、交换数据信息的能力。主要由通信控制处理机、通信链路及其他设备如调制解调器等组成。资源子网与通信子网结构CCP：通信控制处理机资源子网通信子网CCP主机主机主机主机CCPCCPCCPCCPCCP通信子网有两种类型•公用型一般是国家的邮电部门建造的网络。“公用”的意思就是从所有愿意按邮电部门规定交纳费用的人都可以使用.因此,公用网也可以称为公众网。•专用型是某个部门为本单位的特殊工作的需要而建立的网络这种网络不向本单位以外的人提供服务。例如,军队,铁路,电力等系统均有本系统的专用网计算机网络的组成计算机网络系统是由计算机网络硬件系统和网络软件系统组成。•网络硬件系统是指构成计算机网络的硬设备，包括各种计算机系统、终端及通信设备。常见的网络硬件有：主机系统：服务器和工作站计算机网络的组成•服务器：局域网中，一种运行管理软件以控制对网络或网络资源（磁盘驱动器、打印机等）进行访问的计算机，并能够为在网络上的计算机提供资源使其犹如工作站那样地进行操作。•服务器•服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求，并提供相应的服务。•相对于普通PC来说，服务器在稳定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件和普通PC有所不同。计算机网络的组成•工作站：是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能以及联网功能。终端：用户进行网络操作，实现人机对话的工具传输介质：传输数据信号的物理通道，将网络中各种备连接起来。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。•网卡（网络适配器）：是计算机和传输介质之间的物理接口。计算机网络的组成•集线器（HUB)）：接收信号再生并传输，还可为网络布线和集中管理带来方便•交换机（Switch）：分为第二层交换机和第三层交换机。二层交换机同时具有集线器和网桥的功能。•路由器（router）：具有格式转换功能，可以连接不通类型的网络。路由器能够识别数据的目的地址所在网络。计算机网络的组成网络软件系统•主要包括通信协议、网络操作系统和各类网络应用系统。•服务器操作系统网络操作系统的功能：处理器管理、文件管理、存储器管理、设备管理、进程管理、网络用户管理、网络资源管理、网络运行状况统计、网络安全性的建立、网络通信等常见的有：Novell公司的NetWare、微软公司的WindowsNTServer及Unix系列。•工作站操作系统多为一般的操作系统，但具有更强的网络功能。如支持网络协议等winxpwin7win10•工作站通信协议网络通信协议：实现网络数据交换规则和功能的软件，在通信时，双方必须遵守相同的通信协议才能实现。网络协议的三要素：语法、语义、交换规则（同步、定时）网间包交换协议（IPX）传输控制协议/网际协议（TCP/IP）以太网协议。•设备驱动程序操作系统与外部设备的接口。•网络管理软件对网络管理软件进行信息统计，报告，警告，监控的软件系统。•网络安全软件保密性、完整性、可用性、抵御威胁与攻击•网络应用软件Internet、QQ计算机网络的分类计算机网络有多种分类标准，如按传输技术、通信介质、数据交换方式、通信速率、使用对象和地理范围等：按通信所使用的介质，分为有线网络和无线网络；按使用网络的对象，分为公众网络和专用网络；按网络传输技术，分为广播式网络和点到点式网络；按照网络传输速度的高低，分为低速网络和高速网络；按地理覆盖范围(最为典型与常用的划分方式)，分为广域网、城域网和局域网局域网（Localareanetworks，LANs)覆盖范围一般在几公里以内，如一幢大楼内或一个校园内组网方便，灵活，传输速率高广域网（Wideareanetworks，WANs)覆盖范围一般是几十公里到几千公里以上。覆盖一个国家或地区，甚至可以横跨几个洲，形成国际性的远程网络。城域网（Metropolitanareanetworks，MANs)覆盖范围大约是几公里到几十公里，它主要是满足城市、郊区的联网需求。如连接温州大学各大校区的温州大学校园网；连接温州各中小学的温州教育城域网等。城域