1、计算机系 刘建学习目的与要求学习目的与要求 了解计算机网络的基本概念，掌握计算机网络的功能、组成、分类的相关理论知识，了解计算机网络的体系结构的概念，了解计算机网络操作系统的分类，掌握一定的计算机网络体系结构的基础知识。 1.1 计算机网络概述 1.2 计算机网络的功能 1.3 计算机网络的组成 1.4 计算机网络的分类 1.5 计算机网络的体系结构 1.6 网络操作系统概述 1.7 思考与练习 1.1.1 计算机网络概述计算机网络概述 计算机网络就是现代计算机技术和通信技术相计算机网络就是现代计算机技术和通信技术相结合的产物。结合的产物。 它是用通信路线和通信设备将分布在不同地点它是用通信路
2、线和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在功能完善的网络软件的支持下实现彼此来，在功能完善的网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。之间的数据通信和资源共享的系统。 分为远程终端联机阶段、计算机网络阶段、网络分为远程终端联机阶段、计算机网络阶段、网络互联阶段和信息高速公路四个阶段。互联阶段和信息高速公路四个阶段。 远程终端联机阶段 由一台中心计算机和若干终端通过通信线路联接起来，进行远程批处理业务。 计算机网络阶段 将分布在不同地区的多台计算机用通信线路连接起来，彼此交换数据、传递信息，而每个相联的计算机都
3、是具有独立功能的计算机。 计算机网络互联阶段 以ARPANET为主干发展起来的国际互联网，它的覆盖范围已遍及全世界，全球各种各样的计算机和网络都可以通过网络互联设备联入国际互联网，实现全球范围内的计算机之间的通信和资源共享。 信息高速公路阶段 未来的信息高速公路，将是以光纤为传输媒体，传输速率极高，集电话、数据、电报、有线电视、计算机网络等所有网络为一体的信息高速公路网。 数据通信 资源共享 远程传输 集中管理 负载平衡 计算机网络如从逻辑上看可分为通信子网与资源子网两大部分 通信子网 为资源子网提供信息传送服务，是支持资源子网上用户之间相互通信的基本环境。它的组成如下： 分组交换器PSE 集
4、线器或多路转换器 分组组装拆卸没备PAD 网络控制中心NCC 网关 资源子网资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享。它由各种硬件(主机与外设)和软件(网络操作系统与网络数据库)组成。 主机 终端设备 网络操作系统 网络数据库 按网络节点分布：局域网、城域网、广域网。 按网络拓扑结构：总线型、星型、环型以及混合型拓扑结构。 按传输介质：有线网、光纤网、无线网。 按交换方式：线路交换、报文交换、分组交换。 按逻辑：通信子网、资源子网。 按通信方式：点对点、广播式。 按服务方式：客户机/服务器模式、对等式。 局域网(LAN，Local Area Network)：计算机网络为某一个单位所
5、拥有和管理，为这个单位的应用服务，通常分布范围较小。 城域网(MAN，Metropolitan Area Network)：在一个较大的地理范围内分布(如几十公里)的计算机网络，通常为一个系统所拥有(如交通管理局、银行、城市的教育网等)。 广域网(WAN，Wide Area Network)：“广域”自然范围较大，地理分布范围在几百至几千公里。广域网可以是计算机对计算机的连接网络，也可以是计算机网络和计算机网络的互联网络。多数情况下是网际网。 2. 根据网络传输技术，可以分为广播式网络根据网络传输技术，可以分为广播式网络和点到点网络和点到点网络 广播式网络：当一个站点发出信息以后，所有其他的站
6、点都可以收到该信息，广播式网络中所有上网计算机都连到一个公共的通信信道上(如总线型网络)。 点到点网络：点到点网络是利用线路把两个站点连接起来，信息只能由发出信息的计算机(信源)发往接收信息的计算机(信宿)，其他站点接收不到这些信息。 拓扑学是数学的一个分支，它所研究的对象是不具有具体体积、长度和形状的抽象物体，它只研究这些物体之间的点、线和面的关系。 1. 计算机网络拓扑计算机网络拓扑 计算机网络拓扑研究的是由构成计算机网络的通信线路和节点计算机所表现出的拓扑关系。它反映出计算机网络中各实体之间的结构关系，而不涉及具体的线路。网络拓扑类型及结构示意图 各种拓扑类型的特点： 星型：这种拓扑形状
7、的网络结构具有结构简单、易于实现和便于管理的优点。但是一旦中心节点出现故障就会造成全网的瘫痪。以交换机为核心的交换局域网就属于这种类型。 树型：在树型拓扑结构网络中依照节点相对于中心节点的位置构成不同层次。每一个父节点都可以担负它的子女之间通信的转发任务和协调任务，起到区域信息中心的作用。数据信息可以沿着树枝进行传递，但不能在相邻或同层节点之间进行传递。现在这种形式几乎不用了。 网状型：从一个节点到另一个节点的路径可以有多条 ，其中一条路径发生故障时，信息数据可以经由其他路径到达目的节点。这样可以不影响节点之间的通信连接。 构造困难、维护困难 如果把每一个节点看作为一个局域网，就是广域网（如现
8、在国际互联网Internet）的实际情况。一些大型局域网（如校园网、企业网）也采用了这种方式。 环型 ：在网络中一个站点从需要发送数据到可以发出数据之间的时间间隔称为最大等待时间，一个站点发出数据以后到目的站点接收到数据的最大时间间隔称为最大延迟时间。 在环型拓扑中最大等待时间和最大延迟时间是确定的，多应用于对最大等待时间和最大延迟时间要求较为严格或者网络通信负担较重的场合，如工业控制用网络。 总线型 ：优点是结构简单、易于实现、易于扩展和可靠性较好。单台计算机联网和下网都比较容易，而且对其他计算机影响不大，缺点是数据传输最大等待时间不确定。 应用于对时间要求不太高和网络负担不太重的场合，如办
9、公用的网络。 提示：利用集线器的总线型局域网在物理上是星型的，逻辑上是总线型的。 无线型 ： 利用无线电波将各个联网计算机及有线网络结合为一个物理位置不固定的网络。在机场、展览馆或用户群不固定的场合使用无线网络为首选。手机上网也是。 网络协议三个组成部分：语义、语法、时序 OSI 参考模型将整个网络通信的功能划分为七个层次 OSI参考模型对各个层次的划分遵循下列原则： 网中各结点都有相同的层次，相同的层次具有同样的功能； 同一结点内相邻层之间通过接口通信； 每一层使用下层提供的服务,并向其上层提供服务； 不同结点的同等层按照协议实现对等层之间的通信。 物理层 是OSI参考模型的最低层，向下直接
10、与物理传输介质相连接。物理层协议是各种网络设备进行互连时必须遵守的低层协议。 数据链路层 数据链路建立、维护与释放的链路管理工作； 数据链路层服务数据单元帧的传输； 差错检测与控制； 数据流量控制； 在多点连接或多条数据链路连接的情况下,提供数据链路端口标识的识别，支持网络层实体建立网络连接； 帧接收顺序控制 网络层 定义网络操作系统通信用的协议，为信息确定地址，把逻辑地址和名字翻译成物理的地址。它也确定从源机沿着网络到目标机的路由选择，并处理交通问题，例如交换、路由和对数据包阻塞的控制。路由器的功能在这一层。路由器可以将子网连接在一起，它依赖于网络层将子网之间的流量进行路由。 传输层 负责错
11、误的确认和恢复，以确保信息的可靠传递。在必要时，它也对信息重新打包，把过长信息分成小包发送；而在接收端，把这些小包重构成初始的信息。在这一层中最常用的协议就是TCP/IP&127;的传输控制协议TCP、Novell的顺序包交换SPX以及Microsoft NetBIOS/NetBEUI。 会话层 向会话的应用进程之间提供会话组织和同步服务，对数据的传送提供控制和管理，以达到协调会话过程、为表示层实体提供更好的服务。 表示层 将应用程序数据排序成一个有含义的格式并提供给会话层。这一层也通过提供诸如数据加密的服务来负责安全问题，并压缩数据以使得网络上需要传送的数据尽可能少。 应用层 是最终用户应用
12、程序访问网络服务的地方。它负责整个网络应用程序一起很好地工作。这里也正是最有含义的信息传过的地方。程序如电子邮件、数据库等都利用应用层传送信息。 应用层是OSI参考模型的最高层，它为用户的应用进程访问OSI环境提供服务。OSI关心的主要是进程之间的通信行为，因而对应用进程所进行的抽象只保留了应用进程与应用进程间交互行为的有关部分。 网络操作系统(network operation system，NOS)是网络用户与计算机网络之间的接口，用以实现对网络资源的管理和控制。 为使网络上各个计算机能方便而有效地共享网络资源，而提供给网络用户的各种服务软件和有关规程的集合。 网络操作系统的主要功能有：资
13、源共享、网络通信、网络服务、网络资源管理、系统管理、用户管理功能。 NOS的组成 由网络驱动程序、子网协议和应用层协议3个部分组成 NOS的分类 按照设计目标与应用范围，NOS可分为面向任务型和通用型两大类 按照连网计算机结点之间的地位与关系，NOS被分成对等结构的NOS与非对等结构的NOS Windows操作系统 微软公司先后对其Windows网络操作系统进行了多次改进，陆续推出Windows NT 3.5，Windows NT 4.0、Windows 2000 Server家族和Windows 2003 Server。 UNIX操作系统 UNIX最早是指由美国贝尔实验室发明的一种多用户、多
14、任务的通用操作系统。经过长期的发展和完善，目前已成长为一种主流的操作系统技术和基于这种技术的产品大家族。其中最为著名的有SCO UNIX、 XENIX、SUNOS 、Berkeley BSD 、AT&T系统V。 Linux操作系统 Linux是一种类似于Unix的操作系统，是一个完全免费的操作系统。不同发行厂商发行的Linux 发行版只是GNU操作系统的某个发行版。而Linux是各种版本的GNU操作系统的内核。 NetWare操作系统 Netware是NOVELL公司推出的网络操作系统。Netware是一个开放的网络服务器平台,可以方便地对其进行扩充。 Netware系统对不同的工作平台(如D
15、0S、0S/2、Macintosh等),不同的网络协议环境如TCP/IP以及各种工作站操作系统提供了一致的服务。该系统 内可以增加自选的扩充服务(如替补备份、数据库、电子邮件以及记帐等),这些服务可以取自Netware本身,也可取自第三方开发者。 (1) 什么是计算机网络？计算机网络由那些组成？ (2) 计算机多用户系统和网络系统有什么异同点？ (3) 什么是计算机网络的拓扑结构图？ (4) 通信子网与资源子网分别由那些主要部分组成？其主要功能是什么？ (5) 计算机网络分成哪几种类型？试比较不同类型网络的特点？ (6) 计算机网络的主要功能是什么？根据你的兴趣和需求，举出几种应用实例。 (7) 串行数据通信的方向性结构有几种？分别为哪些？
