工程硕士计算机课程辅导课件计算机网络

计算机网络4.34.24.44.1计算机网络概述Internet网络技术Internet应用计算机局域网络计算机网络概述4.1.计算机网络概述4.1.计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。计算机网络--计算机网络计算机网络历史沿革计算机网络的产生与发展具有通信功能的单机系统高速、智能的计算机网络具有通信功能的多机系统开放的标准化计算机网络未来通信和网络的目标是实现5W的个人通信任何人（Whoever）任何时间（Whenever）任何地方（Wherever）任何另一个人（Whomever）传送任何信息（Whatever）计算机网络的定义确切地讲，就是将分布在不同地理位置上的具有独立工作能力的计算机、终端及其附属设备用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件，以实现计算机资源共享的系统。给你发E-mail打印文件mail共享资源数据传输分布式数据处理我的东西丢失了！！提高可靠性没关系！计算机网络的功能计算机网络分类网络分类图按距离划分按通信介质划分通信传播方式划分按通信速率划分按使用范围划分按网络环境划分按拓扑结构划分局域网城域网广域网有线网络无线网络点对点传播广播传播低速中速高速公用专用部门企业星形结构点-点全连接结构层次结构或树性结构点-点部分连接的不规则形总线形结构环形结构校园按距离划分局域网(LocalAreaNetwork)城域网(MetropolitanAreaNetwork)广域网(WideAreaNetwork)采用局域网，传输速率较高，误码率较低。组网方便，技术简单。传输距离远，传输速率较低，误码率较高。机制复杂。局域网是将有限范围内的各种计算机、终端及外部设备互联成网。广域网所覆盖的地理范围从几十公里到几千公里。城域网同轴电缆双绞线光缆4.1.3计算机网络传输介质介质分类红外线无线电波微波卫星通信无线传输介质有线传输介质1.同轴电缆是由一层层的绝缘线包裹着中央铜导体的电缆线。由内外两个导体组成，且这两个导体是同轴线的，所以称为同轴电缆。铜芯外导体屏蔽层保护套绝缘层内导体绝缘层外屏蔽层外部保护层同轴电缆•同轴电缆的优点是可以在相对长的无中继器的线路上支持高带宽通信，抗干扰能力好，传输数据稳定。•其缺点也是显而易见的：一是体积大，细缆的直径就有3/8英寸粗，要占用电缆管道的大量空间；二是不能承受缠结、压力和严重的弯曲，这些都会损坏电缆结构，阻止信号的传输；最后就是成本高，而所有这些缺点正是双绞线能克服的，因此在现在的局域网环境中，基本已被基于双绞线的以太网物理层规范所取代。类型屏蔽双绞线（STP）非屏蔽双绞（UTP）2.双绞线铜线绝缘层外屏蔽层外部保护层铜线绝缘层外部保护层非屏蔽双绞线UTP屏蔽双绞线STPSTP的双绞线内有一层金属隔离膜，在数据传输时可减少电磁干扰，所以它的稳定性较高。UTP内没有这层金属膜，所以它的稳定性较差，但它的优势就是价格便宜。3.光纤即光导纤维，采用非常细的、透明度较高的石英玻璃纤维作为纤芯，外涂一层低折射率的包层和保护层。利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光导纤维由前香港中文大学校长高锟发明。高锟（1933～）美籍华裔物理学家前香港中文大学校长。美国国家工程院院士、英国皇家工程科学院院士,英国皇家艺术学会会员,瑞典皇家工程科学院外籍院士,台湾中央研究院院士,中国科学院外籍院士。2009年10月6日瑞典皇家科学院宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟.被称为“光纤之父”纤芯包层外部保护层(a)保护层包层光纤(b)包层保护层光纤•光纤传输的优点损耗小频带宽信号畸变小传输距离远抗电磁干扰能力强重量轻成本不断下降•光缆光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆心，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。4.无线传输介质是指在两个通信设备之间不使用任何物理连接，而是通过空间传输的一种技术。无线传输介质主要有红外线、无线电波、微波、卫星等。•红外线红外线是太阳光线中众多不可见光线中的一种，由德国科学家霍胥尔于1800年发现，又称为红外热辐射。生活中红外线的应用红外线主要适用于局域网数据的传输。无线电波是指在自由空间（包括空气和真空）传播的射频频段的电磁波。无线电波的覆盖范围较广，应用较广泛，具有很强的抗干扰抗噪声能力、抗衰落能力，使通信非常安全，基本避免了通信信号的偷听和窃取，具有很高的可用性。•无线电波•微波微波是指频率为300MHz-300GHz的电磁波。微波频率比一般的无线电波频率高，通常也称为“超高频电磁波”微波的基本性质通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性。微波在空间是直线传输，必须在一条无线电通信信道的两个终端之间建立若干中继站。•卫星通信是在地球站之间利用位于36,000km高空的人造同步地球卫星作为中继器的一种微波接力通信.具有抗干扰能力强,有较好的保密通信能力,可灵活调度话路等优点。其缺点使频谱利用率较低。它比较适合于容量小,分布广,有一定保密要求的系统使用。卫星发送多点接收多点接收卫星通信以其覆盖广、通信容量大、通信距离远、不受地理环境限制、质量优、经济效益高等优点,1972年在我国首次应用,并迅速发展,与光纤通信、数字微波通信一起,成为我国当代远距离通信的支柱。卫星地球表面4.1.4计算机网络体系结构和协议计算机网络是一种十分复杂的系统，应从物理的、逻辑的和软件结构来描述其体系结构。1.网络体系结构内容物理结构：是完成一定功能的物理部件逻辑结构：执行各种网络操作任务所需的功能。软件结构：指网络软件的结构。计算机网络体系结构是计算机网络及其组成部分功能的精确定义。2.网络体系结构的分层网络体系结构的分层原理:N层是N-1层的用户,并是N+1层的服务提供者分层结构具有以下优点：独立性强：是指每一层不必知道下一层是如何实现的，只要知道下层提供的服务是什么，本层向上一层提供的服务是什么即可。功能单一：系统经分层后，使每一层的功能都变得比较简单。适应性强：当任何一层发生变化时，只要层间接口不发生变化，那么这种变化就不影响其它任何一层。易于实现和维护：分层后使得实现及测试一个大的、复杂的网络系统变得简单和容易进行。3.通信协议协议：是指通信双方必须遵循的、控制信息交换的规则的集合。通信协议组成：语义：指对构成协议的协议元素含义的解释。语法：对所表达的内容的数据结构形式的一种规定。规则：规定了事件的执行顺序。4.开放系统互连参考模型OSI/RM模型•国际标准化组织(ISO)•开放系统互连参考模型(OSI)•OSI/RM参考模型是一个逻辑结构，并非一个具体的计算机设备或网络，任何两个遵守协议标准的系统都可以互连通信。OSI/RM参考模型提供网络的物理连接。传输比特流应用层实现无差错的传输服务。为网络层提供可靠的信息传送机制。传输数据帧提供路由，选择到达目标主机的最佳路径。流量控制拥塞控制,传输分组解决数据在网络之间的传输质量问题。差错控制、流量控制,传输报文对数据传输进行管理。负责提供建立、维护和拆除两个进程间的会话连接。管理数据的编码方法加密\解密压缩\恢复为用户提供网络服务表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层开放系统互连OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通信子网资源子网发送数据接收数据计算机局域网络4.2.局域网4.2.4.2.1局域网概述网络覆盖范围小信息传输速率较高网络的经营权和管理权属于某个单位拓扑结构传输介质介质访问方式4.2.3局域网的特点•（1）总线型拓扑结构所有节点都和称为总线的中央电缆相连。•TerminatorSegmentSegmentTerminator1.局域网的拓扑结构•（2）环型拓扑结构•将所有计算机接入封闭的环中环型计算机计算机计算机计算机•（3）星型拓扑结构•中心节点和其他节点直接相连HubHub•（4）树型拓扑结构•星型结构的变形•适用于于局域网的主要有三类：双绞线、同轴电缆和光纤2.传输介质•信号的编码与译码•同步码产生与去除•比特的传输与接收•成帧/拆帧•实现和维护MAC协议•差错检测•寻址•提供与高层的接口•差错控制•帧编号应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层逻辑链路控制子层媒体接入控制子层物理层4.2.5局域网体系结构IEEE802参考模型4.2.7网络连接设备网卡交换机网桥网关集线器路由器互联设备1.网卡•网卡也叫“网络适配器”,英文全称为“NetworkInterfaceCard”,简称“NIC”•网卡是连接计算机与网络的硬件设备。•网卡的主要工作是整理计算机发往网线上的数据，并将数据分解为适当大小的数据包之后再发送到网络上。各种类型的网卡普通以太网网卡PCMCIA网卡USB接口网卡无线网卡2.集线器•一个集线器有许多端口，每个端口通过RJ-45插口与一个工作站上的网卡相连。•集线器在OSI模型中属于数据链路层，它的每个端口都具有发送和接收数据的功能。价格便宜是它最大的优势USB集线器的主要作用是把一个USB接口转换成多个USB接口来使用。•网桥工作在数据链路层，是连接两个局域网的一种存储/转发设备。•网桥通常用于联接数量不多的、同一类型的网段。•网桥具有过滤帧的功能。3.网桥4.交换机•“交换机”是一个市场名词，很多交换机已经混杂了网桥和路由器的功能•交换机工作在数据链路层•以太网交换机实质上就是一个多端口的网桥5.路由器•路由器（Router）是一种具有多个输入端口和多个输出端口的专用计算机，其任务是转发分组。•路由器工作在网络层。•路由器通常用于连接两个以上的同类型网络，具有路径选择功能路由：指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作。6.网关用来连接不同类型的网络，包括异种局域网的连接和局域网与广域网的连接Internet网络技术4.3.Internet技术4.34.3.1Internet概述•Internet指全球性的信息系统•Internet的三个特点：•全球性•开放性•平等性1968年美国建立了一个名为ARPA计算机网络。1972年ARPA网节点机由4台发展到50个开始制定第二代网络协议。1983年ARPA网采用了TCP/IP协议。1985年美国科学基金会建立基于TCP/IP协议的NSF网络。1986年NSF取代ARPA网成为今天的Internet的基础1990年以后“信息高速公路”计划的推行，光纤、卫星通信成为Internet主干网的重要媒介，Internet网自然进入了商业网阶段。4.3.2Internet的产生和发展(了解)所谓“信息高速公路”，就是一个高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。4.3.3中国Internet的发展•1986年，中科院等一些科研单位通过国际长途电话拨号到欧洲一些国家，进行国际联机数据库检索。•1987年9月20日，钱天白教授发出我国第一封电子邮件“越过长城，通向世界”，揭开了中国人使用Internet的序幕。•1994年3月，中国作为第71个国家级网正式加入Internet。•截止到2007年12月，上网用户总人数为2.1亿，位于世界第二位。•2009年1月13日，中国互联网络信息中心（CNNIC）在京发布了《第23次中国互联网络发展状况统计报告》。报告显示，截至2008年底，我国互联网普及率以22.6%的比例首次超过21.9%的全球平均水平。同时，我国网民数达到2.98亿，宽带网民数达到2.7亿，国家CN域名数达1357.2万，三项指标继续稳居世界排名第一。2008年使用手机上网的网民较2007年翻了一番还多，达到1.17亿，博客用户数量为1.62亿。(钱天白——中国Internet之父)(1945-1998)中国上网第一人4.3.4Internet的接入方式联机服务方式1拨号方式2专线连接3×DSL接入方式4无线宽带网络接入技术5联机服务方式•在这种方式中，将用户的计算机模拟成Internet服务