计算机网络基础知识培训教程

计算机网络应用主讲：吴永飞网络通晓天下事计算机成就未来第一节计算机网络基本知识第五节电子邮件的使用第四节网上信息浏览第三节连接Internet第二节TCP/IP协议及相关技术主讲内容第一节4计算机网络基本知识问题原由计算机网络是计算机技术和通信技术相结合的产物,它的诞生使计算机体系结构发生了巨大变化。那么,计算机网络涉及到哪些基本概念、基本知识和基本技术呢？这就是本节所要讨论的问题。本节重点讨论计算机网络的基本概念、计算机网络的功能及基本组成、计算机网络的分类等。教学重点能力要求了解:计算机网络的发展过程与发展趋势。掌握:计算机网络的定义、功能、组成、分类。§1.1计算机网络的基本概念§1.4计算机网络的分类§1.3计算机网络的基本组成§1.2计算机网络的功能本节内容提要6计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会发展中，计算机网络起着非常重要的作用，并对人类社会的进步做出了巨大贡献。现在，计算机网络的应用遍布全世界及各个领域，并已成为人们社会生活中不可缺少的重要组成部分。从某种意义上讲，计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术的水平，也是衡量其国力及现代化程度的重要标志之一。那么，计算机网络涉及到哪些基本概念、知识和技术呢？这就是本节所要讨论的问题。§1.1计算机网络的基本概念7远程联机阶段多机互联网络阶段标准化网络阶段互联与高速网络阶段计算机网络从20世纪50年代开始发展至今,经历了从简单到复杂、从单机到多机、由终端与计算机之间的通信演变到计算机与计算机之间的直接通信.发展经历的4个阶段§1.1.1计算机网络的形成与发展8§1.1.1计算机网络的形成与发展1、远程联机阶段为了共享主机资源和信息采集以及综合处理，用一台计算机与多台用户终端相连，用户通过终端命令以交互方式使用计算机，人们把它称为远程联机系统。⑴前端处理机结构：前端处理机（FEP）用来专门负责通信工作，实现数据处理与通信控制的分工，发挥了中心计算机的数据处理能力。前端处理机的结构如图1-1所示。图1-1利用前端处理机的结构示意图终端ModemModemCCP或FEPModem公用电话网主机9利用调制解调器的结构示意图⑵调制解调器：由于计算机和远程终端发出的信号都是数字信号，而公用电话线路只能传输模拟信号，所以在传输前必须把计算机或远程终端发出的数字信号转换成可在电话线上传送的模拟信号,传输后再将模拟信号转换成数字信号。利用调制解调器的结构如下图所示。§1.1.1计算机网络的形成与发展终端ModemLCModem公用电话网主机10§1.1.1计算机网络的形成与发展⑶集线器(HUB)结构：把终端发来的信息收集起来，并把用户的作业信息存入集线器中,然后再用高速线路将数据信息传给前端处理机，最后提交给主机。远程联机系统的特点是系统中只有一个计算机处理中心，各终端通过通信线路共享主计算机的硬件和软件资源，因此，主计算机负担过重，终端独占线路，资源利用率低。利用集线器的结构示意图集线器CCP或FEP主机公用电话网11计算机网络要完成数据处理与数据通信两大基本功能，因此在逻辑结构上可以将其分成两部分：资源子网和通信子网。§1.1.1计算机网络的形成与发展2、多机互联网络阶段(1)资源子网：是计算机网络的外层，它由提供资源的主机和请求资源的终端组成。资源子网的任务是负责全网的信息处理。(2)通信子网：是计算机网络的内层，它的主要任务是将各种计算机互连起来完成数据传输、交换和通信处理。CCPCCPCCPCCPCCP通信子网资源子网主机主机主机主机图1-2资源子网和通信子网示意图12§1.1.1计算机网络的形成与发展ISO于1977年成立了专门的机构来研究该问题，并且在1984年正式颁布了“开放系统互联基本参考模型”的国际标准OSI,这就产生了第三代计算机网络。3、标准化网络阶段20世纪70年代，计算机网络大都采用直接通信方式。1972年后，以太网LAN、MAN、WAN迅速发展，各个计算机生产商纷纷发展各自的网络系统，制定自己的网络技术标准。1974年,IBM公司公布了它研制的系统网络体系结构。随后DGE公司宣布了自己的数字网络体系结构,1976年UNIVAC宣布了该公司的分布式通信体系结构。13§1.1.1计算机网络的形成与发展4、网络互联与高速网络阶段进入20世纪90年代,计算机技术、通信技术以及建立在互联计算机网络技术基础上的计算机网络技术得到了迅猛的发展。特别是1993年美国宣布建立(国家信息基础设施NII)后，全世界许多国家纷纷制订和建立本国的NII,从而极大的推动了计算机网络技术的发展，使计算机网络进入一个崭新的阶段，这就是计算机网络互联与高速网络阶段。目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络就成为第四代计算机网络。14§1.1.1计算机网络的形成与发展图1-3现代计算机网络逻辑结构示意图以太网以太网以太网以太网路由器路由器路由器路由器路由器路由器通信子网15到目前为止,计算机网络并没有一个确切的定义。其实，我们可以简单地描述为：计算机网络是通过通信线路连接起来的自治的计算机集合。该描述包括了3个方面的含义：①必须有两台或两台以上、具有独立功能的计算机系统相互连接起来，以达到共享资源为目的；②计算机互相通信交换信息，必须有一条通道。这条通道的连接是物理的，由物理介质来实现（例如铜线、光纤、微波、卫星等）；③计算机系统之间的信息交换，必须要遵守某种约定和规则。以上从三个方面概括了计算机网络的基本内涵。因此，我们可以把计算机网络定义为：§1.1.2计算机网络的定义16计算机网络是把分布在不同地点，并具有独立功能的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件和协议的管理下，以实现网络中资源共享为目标的系统。由多台计算机组成的计算机网络系统模型如图1-4所示。§1.1.2计算机网络的定义图1-4计算机互连网络系统基本模型AB存储器A机能使用B机的存储器B机能使用A机的打印机17§1.2计算机网络的主要功能集中管理负载平衡远程传输资源共享分布式处理数据通信181、数据通信数据通信即实现计算机与终端、计算机与计算机间传输各种类型的信息,包括数据信息和图形、图像、声音、视频等各种多媒体信息。2、资源共享⑴硬件资源：包括各种类型的计算机、大容量存储设备、计算机外部设备，如彩色打印机、静电绘图仪等。⑵软件资源：包括各种应用软件、工具软件、系统开发所用的支撑软件、语言处理程序、数据库管理系统等。⑶数据资源：包括数据库文件、数据库、办公文档资料、企业生产报表等。⑷信道资源：通信信道可以理解为电信号的传输介质。通信信道的共享是计算机网络中最重要的共享资源之一。§1.2计算机网络的主要功能193、远程传输分布在很远的用户可以互相传输数据信息，互相交流，协同工作。4、分布处理把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在一台大型计算机上。这样，不仅可以降低软件设计的复杂性，而且还可以大大提高工作效率和降低成本。5、集中管理对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军事指挥系统等。6、负责平衡当网络中某台计算机的任务负荷太重时，通过网络和应用程序的控制和管理，将作业分散到网络中的其它计算机中，由多台计算机共同完成。§1.2计算机网络的主要功能20§1.3计算机网络的基本组成一个完整的计算机网络系统是由网络硬件和网络软件所组成的。网络硬件是计算机网络系统的物理实现,网络软件是网络系统中的技术支持。两者相互作用,共同完成网络功能。地面站地面站通讯卫星服务器路由器交换机21§1.3.1网络硬件的组成计算机网络硬件系统是由计算机(主机、客户机、终端)、通信处理机(集线器、交换机、路由器)、通信线路(同轴电缆、双绞线、光纤)、信息变换设备(Modem，编码解码器)等构成。图1-5网络硬件组成示意图HUBHUB路由器中心交换机服务器服务器处理机工作站Modem终端终端子网子网远程网络Internet22§1.3.1网络硬件的组成主机路由器交换机水晶头双绞线网卡23§1.3.1网络硬件的组成1、主计算机在一般的局域网中，主机通常被称为服务器，是为客户提供各种服务的计算机，因此对其有一定的技术指标要求，特别是主、辅存储容量及其处理速度要求较高。根据服务器在网络中所提供的服务不同,可将其划分为文件服务器、打印服务器、通信服务器等。2、网络工作站除服务器外，网络上的其余计算机主要是通过执行应用程序来完成工作任务的，我们把这种计算机称为网络工作站或网络客户机，它是网络数据主要的发生场所和使用场所，用户主要是通过使用工作站来利用网络资源并完成自己作业的。24§1.3.1网络硬件的组成3、网络终端是用户访问网络的界面，它可以通过主机联入网内，也可以通过通信控制处理机联入网内。4、通信处理机一方面作为资源子网的主机、终端连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面它又作为通信子网中分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储和转发等功能。5、通信线路通信线路（链路）是为通信处理机与通信处理机、通信处理机与主机之间提供通信信道。6、信息变换设备对信号进行变换，包括：调制解调器、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。25在计算机网络系统中，除了各种网络硬件设备外，还必须具有网络软件。网络应用软件网络管理软件网络通信软件网络操作系统网络协议软件网络软件的组成§1.3.2网络软件的组成26§1.3.2网络软件的组成1、网络操作系统网络操作系统是网络软件中最主要的软件,用于实现不同主机之间的用户通信，以及全网硬件和软件资源的共享，并向用户提供统一的、方便的网络接口,便于用户使用网络。目前网络操作系统有三大阵营：UNIX、NetWare和Windows。目前，我国最广泛使用的是Windows网络操作系统。2、网络协议软件网络协议是网络通信的数据传输规范，网络协议软件是用于实现网络协议功能的软件。目前,典型的网络协议软件有TCP/IP协议、IPX/SPX协议、IEEE802标准协议系列等。其中,TCP/IP是当前异种网络互连应用最为广泛的网络协议软件。27§1.3.2网络软件的组成3、网络管理软件网络管理软件是用来对网络资源进行管理以及对网络进行维护的软件，如性能管理、配置管理、故障管理、记费管理、安全管理、网络运行状态监视与统计等。4、网络通信软件是用于实现网络中各种设备之间进行通信的软件，使用户能够在不必详细了解通信控制规程的情况下，控制应用程序与多个站进行通信,并对大量的通信数据进行加工和管理。5、网络应用软件网络应用软件是为网络用户提供服务，最重要的特征是它研究的重点不是网络中各个独立的计算机本身的功能，而是如何实现网络特有的功能。28§1.4计算机网络的分类从不同方向来进行分类网络的覆盖范围通信信道传输介质传输技术由于计算机网络自身的特点，其分类方法有多种。根据不同的分类原则，可以得到不同类型的计算机网络。29§1.4.1按覆盖范围分类⑴局部区域网：传输速率为1～20Mb/s,最大距离为25km,采用分组交换技术,入网最大设备数为几百到几千。⑵高速区域网：采用CATV电缆或光缆,传输速率一般50Mb/s，最大距离为1km,入网最大设备数为几十个。图1-11局域网连接示意图服务器工作站工作站工作站打印机根据网络连接的地理范围,可将计算机网络分成局域网、城域网、广域网三种类型。1、局域网（LAN）局域网的作用范围是几百到几千米，通常用于组建企业网和校园网，并分为局部区域网和高速区域网。30§1.4.1按覆盖范围分类2、城域网（MAN）城域网是局域网的延伸,用于局域网之间的连接,网络规模局限在一座城市范围内,覆盖的地理范围从几十至几百公里。城域网络路由器计算机图1-12城域网链接示意图31§1.4.1按覆盖范围分类3、广域网（WAN）广域网又称远程网，