1、第5章 网络基础 5. 1 计算机网络概述计算机网络概述 5.2 5.2 数据通信的基础知识数据通信的基础知识 5.3 5.3 网络体系结构网络体系结构 5.4 5.4 计算机局域网的组成计算机局域网的组成 5.1 5.1 计算机网络概述计算机网络概述5.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展5.1.2 计算机网络的功能与分类计算机网络的功能与分类5.1.3 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构5.1.1 计算机网络的发展计算机网络的发展 1. 什么是计算机网络什么是计算机网络? 计算机网络是一群具有独立功能的计算机组成的系统。通过通计算机网络是一群具有独立功能的计算机组成的系统。通过通
2、信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信设备及传输媒体互连起来，在通信软件支持下，实现资源共享、信息交换。信息交换。其他外设打印机产生计算机网络的基本条件产生计算机网络的基本条件: : 通信技术与计算机技术的结合通信技术与计算机技术的结合2. 计算机网络的发展计算机网络的发展5.1.1 计算机网络的发展 从体系结构来观察，其发展可分为从体系结构来观察，其发展可分为4个阶段：个阶段：面向终端的计算机网络面向终端的计算机网络计算机计算机计算机网络计算机网络开放式标准化网络开放式标准化网络综合化、高速化计算机网络综合化、高速化计算机网络5.1.2计算机网络的功能与分类计算机网络的
3、功能与分类 1.计算机网络的功能 数据通信 资源共享 分布式处理 分担风险，提高可靠性 均衡负载，协同工作，提高系统性价比，扩展灵活5.1.2 计算机网络的功能与分类计算机网络的功能与分类2.计算机网络的常用分类 按网络地理范围分 局域网 城域网 广域网 按传输介质分 有线网 光纤网 无线网覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率较高，误覆盖范围为几百米到几公里，局域网内传输速率较高，误码率低，结构简单容易实现。码率低，结构简单容易实现。局域网局域网LAN通常是使用高速光纤的网络，在一个特定的范围通常是使用高速光纤的网络，在一个特定的范围内（例如校园、社区或城市）将不同的局域网连内（例如校园
4、、社区或城市）将不同的局域网连接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速接起来，构成一个覆盖该区域的网络，其传输速率比局域网高。率比局域网高。 城域网城域网MAN广域网广域网WAN 一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联， 地理范围通常为几十公里到几千公里， 它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。 广域网的通信子网主要使用分组交换技术，它可以使用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网。 按交换方式分 线路交换线路交换 报文交换报文交换 分组交换分组交换 按逻辑结构分 通信子网通信子网 资源子网资源子网星形星形拓扑拓扑特点：特点：通信协议简单通信协议简单对外围站点要求不高对外围站
5、点要求不高单个站点故障不会影响全网单个站点故障不会影响全网电路利用率低，连线费用大电路利用率低，连线费用大网络性能依赖中央结点网络性能依赖中央结点每个站点需要有一个专用链路每个站点需要有一个专用链路5.1.3 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 总线形拓扑结构总线形拓扑结构 特点：特点：结构简单，可靠性高结构简单，可靠性高布线容易，连线总长度小于星布线容易，连线总长度小于星形结构形结构对站点扩充和删除容易对站点扩充和删除容易总线任务重，易产生瓶颈问题总线任务重，易产生瓶颈问题特点：特点：传输速率高，传输距离远传输速率高，传输距离远各节点的地位和作用相同各节点的地位和作用相同各节点传输信息
6、的时间固定各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃站点的故障会形起整个网络的崩溃环形拓扑结构环形拓扑结构特点：特点：信息交换在上、下节点之间进行信息交换在上、下节点之间进行通信线路连接简单，网络管理软件通信线路连接简单，网络管理软件也不复杂，维护方便也不复杂，维护方便资源共享能力差，可靠性低资源共享能力差，可靠性低树形树形拓扑拓扑全互连型拓扑结构全互连型拓扑结构特点：特点：通信速度快，可靠性高通信速度快，可靠性高各节点均有直接线路相连各节点均有直接线路相连适合用于对可靠性有特殊要求的场合适合用于对可靠性有特殊要求的场合组建网络投资巨大，灵活性差
7、组建网络投资巨大，灵活性差混合型拓扑结构集 线 器集 线 器令 牌 环混合方式比较常见的有星型混合方式比较常见的有星型/ /总线拓扑和星型环拓扑总线拓扑和星型环拓扑星型星型/ /总线拓扑特点：总线拓扑特点： 综合了星型拓扑和总线拓扑的优点，它用一条或多条总线把多组设备连接起来，而这相连的每组设备本身又呈星型分布。对于星型/总线拓扑，用户很容易配置和重新配置网络设备。 星型环拓扑特点：星型环拓扑特点： 星型环拓扑只是物理走线安排成星型连接，星型环拓扑的优点：故障诊断方便而且隔离容易；网络扩展简便；电缆安装方便。 网络拓扑图分析网络拓扑图分析:ServerCorporate RouterHubPC
8、sSwitch例例：Internet拓扑结构拓扑结构 Internet网是当今世界上规模最大、用户网是当今世界上规模最大、用户最多、影响最广泛的计算机互联网络。最多、影响最广泛的计算机互联网络。 Internet网上联有大大小小成千上万个不网上联有大大小小成千上万个不同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。同拓扑结构的局域网、城域网和广域网。 因此，因此，Internet网本身的拓扑只是一种虚网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。拟拓扑结构，无固定形式。例：例：说出由哪些拓扑结构组成？说出由哪些拓扑结构组成？5.2 数据通信基础知识5.2.1 数据通信基本概念数据通信基本概念5 5.2 2
9、.2 2 数据传输介质数据传输介质5 5.2.3 3 信息交换技术信息交换技术5.2.1 数据通信基本概念数据通信基本概念 数据数据 数据是定义为有意义的实体，是表征事物的信号数据是定义为有意义的实体，是表征事物的信号 信号信号 信号是数据的电磁或电子编码。信号是数据的电磁或电子编码。 信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号，信号在通信系统中可分为模拟信号和数字信号，例如文字、声音和图像等。例如文字、声音和图像等。 数据通信数据通信 数据通信就是将数据信息通过适当的传输线路从一数据通信就是将数据信息通过适当的传输线路从一台机器传送到另一台机器。台机器传送到另一台机器。5.2.1 数据通信基本
10、概念数据通信基本概念 信道信道 信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。信道是用来表示向某一个方向传送信息的媒体。 一条通信线路至少包含两条信道：发送和接收。一条通信线路至少包含两条信道：发送和接收。 带宽带宽 带宽是指信道能传送的信号的频率宽度，即可传送带宽是指信道能传送的信号的频率宽度，即可传送信号的最高频率与最低频率之差。信号的最高频率与最低频率之差。例如，一条传输线可以接受从例如，一条传输线可以接受从300到到3000Hz的信号，的信号，则在这条传输线的带宽就是则在这条传输线的带宽就是2700Hz5.2.2 信息交换技术信息交换技术 电路交换电路交换是一种直接交换方式。发送点与接收点
11、之间构是一种直接交换方式。发送点与接收点之间构成一条实际连接的专用物理线路。成一条实际连接的专用物理线路。 存储转发交换存储转发交换 报文交换报文交换以以报文报文为交换单位，临时选择通信网络中的一条线为交换单位，临时选择通信网络中的一条线路传送数据。路传送数据。 分组交换分组交换将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为将报文划分成一个个平均大小保持不变的小组作为交换单位，称为分组，其他与报文交换相同。交换单位，称为分组，其他与报文交换相同。同轴电缆同轴电缆卫星通信卫星通信微波微波双绞线双绞线光纤光纤5.2.2 数据传输介质双绞线双绞线非屏蔽双绞线（非屏蔽双绞线（UTPUTP）和屏蔽双绞线（
12、）和屏蔽双绞线（STPSTP）组网方便，价格最便宜，应用广泛组网方便，价格最便宜，应用广泛 五类双绞线最大传输率为五类双绞线最大传输率为100100MbpsMbps传输距离小于传输距离小于100100米米同轴电缆同轴电缆 基带同轴电缆：速率基带同轴电缆：速率1010Mb/sMb/s，传输距离，传输距离10001000m m宽带同轴电缆：速率宽带同轴电缆：速率20Mb/s20Mb/s，传输距离，传输距离100100km km 它是有线电视系统它是有线电视系统CATVCATV中的标准传输电缆中的标准传输电缆光纤光纤光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输光脉冲数字信号。光缆的芯线是由光导纤维做成，它传输
13、光脉冲数字信号。多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多模光纤：由发光二极管产生用于传输的光脉冲，通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。光纤中传输。单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远单模光纤：使用激光，光线与芯轴平行，损耗小，传输距离远，具有很高的带宽，但价格更高。在，具有很高的带宽，但价格更高。在2.52.5GbGb/s/s的高速率下，单模的高速率下，单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤和光光纤和光端设备端设备无线介质无线介质
14、 包括无线频段、红外线、激光等。包括无线频段、红外线、激光等。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外、可见光。目前可用于通信的电磁波频谱有无线电波、微波、红外、可见光。地面微波通信地面微波通信卫星微波通信卫星微波通信5.3 5.3 网络体系结构网络体系结构5.3.1 网络体系结构网络体系结构分层原理分层原理5 5.3.2 2 通讯协议通讯协议5 5.3.3 OSI3 OSI参考模型参考模型5 5.3.4 TCP/IP4 TCP/IP参考模型参考模型5.3.1 网络体系结构分层原理网络体系结构分层原理1.引例引例2.网络分层网络分层5.3.2 通讯协议通讯协议 网络通讯协议的作用网络通
15、讯协议的作用 常见的网络通讯协议常见的网络通讯协议 网络通讯协议的选择网络通讯协议的选择语义语义发发E-mail打印文件打印文件mail喂，请用中文喂，请用中文,慢一点！慢一点！出错了出错了，请重发请重发！协议是指通信双方必须遵循的协议是指通信双方必须遵循的控制信息交换的规则之集合。控制信息交换的规则之集合。语法语法定时规则定时规则通信协议的作用通信协议的作用通信协议：通信协议： 通信双方关于如何进行通信而达成的一通信双方关于如何进行通信而达成的一致，我们可以把它看作一个标准或一组致，我们可以把它看作一个标准或一组规则规则 。 协议决定了计算机之间数据如何在网络协议决定了计算机之间数据如何在网
16、络中进行传输，以及数据如何封装和寻址，中进行传输，以及数据如何封装和寻址，到达目的计算机。到达目的计算机。 常见的网络通信协议常见的网络通信协议 NETBEUINETBEUI协议协议 IPX/SPXIPX/SPX兼容协议兼容协议 TCP/IPTCP/IP协议协议NetBEUI NetBIOS Extended User Interface,用户扩展接用户扩展接口口 IBM开发开发 优点：体积小、速度快、效率高优点：体积小、速度快、效率高 缺点：缺点： 不支持路由，一般用于微软产品的网络不支持路由，一般用于微软产品的网络上，只用于单网段上，只用于单网段 适用于：小型局域网适用于：小型局域网 IP
17、X / SPX 用于用于 Novell Network 优点：灵活性强、支持路由，但范围有限优点：灵活性强、支持路由，但范围有限 缺点：所占空间较大，过多的广播，缺点：所占空间较大，过多的广播，IPX/SPX兼容性协议兼容性协议(Microsoft Version)用于用于Microsoft系统与系统与NETWARE系统进行通讯，也用于游戏系统进行通讯，也用于游戏网的组建场合中。网的组建场合中。 适用于：不同网络协议的计算机访问适用于：不同网络协议的计算机访问Novell NetworkTCP/IP用于任何规格的网络，是因特网的母语优点优点：灵活性强、支持路由，适用范围非常广缺点缺点：所占空间
18、大，需要配置，速度慢 是Microsoft的众多协议中最受欢迎的一个 适用于：大型网络，Internet三个协议的比较 NetBEUI:NetBEUI: 不可路由，灵活不可路由，灵活性差，用于小型单网段网性差，用于小型单网段网络，占用空间小，但速度络，占用空间小，但速度快快; ; IPX/SPX:IPX/SPX: 可进行路由，灵可进行路由，灵活性较强，但范围有限，活性较强，但范围有限，占用空间大，速度较快；占用空间大，速度较快；TCP/IP:TCP/IP: 路由效果好，灵活路由效果好，灵活性强，范围广，支持任意性强，范围广，支持任意网络，但速度慢网络，但速度慢可比作可比作可比作网络通信协议的选
19、择网络通信协议的选择 原则：原则： 可靠性可靠性 是否需要路由或多网段是否需要路由或多网段 占用空间占用空间 对方计算机所采用的协议对方计算机所采用的协议 一台计算机尽可能少选用协议一台计算机尽可能少选用协议 1物理层物理层2数据链路层数据链路层3网络层网络层4传输层传输层5会话层会话层6表示层表示层7应用层应用层OSI7层参考模型层参考模型物理层：是设备之间的物理接口物理层：是设备之间的物理接口数据链路层：提高物理层的传输数据链路层：提高物理层的传输可靠性可靠性网络层：提供通信支持网络层：提供通信支持传输层：接收会话层的数据传输层：接收会话层的数据会话层：提供远程地址，建立双会话层：提供远程
20、地址，建立双方连接方连接表示层：为应用层提供解释所交表示层：为应用层提供解释所交换数据的意义换数据的意义应用层：为通信提供专用的应用应用层：为通信提供专用的应用程序包程序包5.3.3 OSI7层参考模型层参考模型5.3.3 OSI7层参考模型层参考模型5.3.4 TCP/IP参考模型参考模型5.4 计算机局域网的组成5.4.1 构成局域网的主体设备构成局域网的主体设备5 5.4.2 2 网络的连接设备网络的连接设备5 5.4.3 3 网络操作系统网络操作系统5 5.4.4 4 局域网的组建实例局域网的组建实例5.4.1 构成局域网的主体设备局域网局域网网络服务器网络服务器工作站工作站通信设备通
21、信设备通信协议通信协议常用服务器：常用服务器：文件服务器文件服务器域名服务器域名服务器打印服务器打印服务器通信服务器通信服务器数据库服务器数据库服务器构成局域网构成局域网的主体设备的主体设备1. 网络互连技术基础 网络互连技术 互连模型 互连方式 全球网络互连5.4.2 网络的连接设备 5.4.2 网络的连接设备网络的连接设备 网络适配器和中继器网络适配器和中继器 集线器（集线器（Hub）：用于星型组网的设备）：用于星型组网的设备 网桥（连接两个同类网络）网桥（连接两个同类网络） 路由器（连接两个以上的同类网络），具有路径选择功能路由器（连接两个以上的同类网络），具有路径选择功能 网关（连接异
22、种网络）网关（连接异种网络）2.网络的连接设备5.4.3 网络操作系统网络操作系统 网络操作系统：具有网络功能的操作系统网络操作系统：具有网络功能的操作系统特点特点复杂性复杂性要对全网资源进行管理，以实现整个系统的要对全网资源进行管理，以实现整个系统的资源共享。实现计算机之间通信与同步。资源共享。实现计算机之间通信与同步。并行性并行性每个节点机上的程序都可以并行执行，一个每个节点机上的程序都可以并行执行，一个作业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节作业可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。点机上。安全性安全性可对不同用户规定不同的权限；提供身份验可对不同用户规定不同的权限
23、；提供身份验证机制；保证数据传输的安全和保密。证机制；保证数据传输的安全和保密。提供高效可靠的网络通信能力提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务提供多种网络服务功能功能对等式网络操作系统对等式网络操作系统客客户机户机/ /服务器（服务器（Client/Server）模式）模式分类分类v 对等网对等网 网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，次之分。任何一个节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。可被其他节点机上的用户共享。v 客户机客户机/服务器模式服务器模式 网络中有几台计算机
24、专门充当服务网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享资源和服务。器，为整个网络提供共享资源和服务。5.4.3 网络操作系统网络操作系统 Unix LinuxNovell Netware5.4.3 网络操作系统网络操作系统 5.4.4 局域网组建实例局域网组建实例对等网的组建1.网络适配器的安装2.双绞线的制作与连接3.计算机的设置4.共享资源的设置5.测试网络的连通性思思 考考 题题1什么是计算机网络？它主要涉及到哪几方面的技术？什么是计算机网络？它主要涉及到哪几方面的技术？2从网络的地理范围来看，计算机网络如何分类？从网络的地理范围来看，计算机网络如何分类？3什么是网络的拓扑结构？常用的网络拓扑结构计有哪几种？什么是网络的拓扑结构？常用的网络拓扑结构计有哪几种？4网络协议的功能是什么？什么是网络协议的功能是什么？什么是OSI参考模型？参考模型？5通信系统的基本要素是什么？通信系统的基本要素是什么？6常用的网络传输介质有哪些？网络的主要连接设备有哪些？常用的网络传输介质有哪些？网络的主要连接设备有哪些？7简述简述TCP/IP模型结构。模型结构。8网络互联主要有哪几种形式？目前常用的网络之间的互联设网络互联主要有哪几种形式？目前常用的网络之间的互联设备有哪些？备有哪些？
