大学计算机基础-网络

教学目标了解计算机网络及其网络的功能、分类和拓扑结构；网络协议和网络体系结构，如ISO/OSI开放系统互连参考模型,TCP/IP等；计算机网络的组成，局域网构成，网络间互联设备；掌握网络操作系统的特点及常用网络操作系统。5.1网络的起源内容简介与提要第五章计算机网络基础5.2通信信道和介质5.3网络的类型5.4网络设备5.5网络协议和模型5.6网络服务器和软件5.1网络的起源•1.什么是计算机网络？一群具有独立功能的计算机组成的系统通过通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、信息交换其他外设打印机计算机＋传输介质网络连接设备网络软件＋＋•2.计算机网络的发展Internet时代体系结构标准化的计算机网络面向终端的计算机通信网络分组交换网包括：硬件、软件和数据使不同地区的计算机进行传送数据和信息交换，是其它服务的基础网络系统中若干台计算机可以互相协作共同完成一个任务。•计算机网络的功能：可靠性：网络中的计算机互为后备机；可用性：空闲计算机可以分担负荷重的计算机的任务。资源共享信息交换提高计算机系统的可靠性和可用性实现分布式的信息处理硬件共享•计算机网络的功能：共享软件共享5.2通信信道和介质•1.常用术语–传输速率:•表示单位时间内传输的二进制位数，称为比特率，单位是“位/秒”（bps:bitpersecond）。–带宽:•某个信号具有的频带宽度。•计算机网络中表示网络的通信线路所能传输数据的能力；网络带宽表示单位时间内从网络中的某一点到另一点所能通过的“最高数据率”。“比特每秒”“b/s”。5.2通信信道和介质•2.有线传输介质–同轴电缆光纤和光端设备光纤–双绞线5.2通信信道和介质•3.无线传输介质地面微波通信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5.3网络的类型•1.网络的类型：从网络的地理范围来分–局域网：(LocalAreaNetwork，简称LAN)•特点：分布范围一般在几公里之内,具有很高的通信速率，利用实现多媒体数据传输等高水平应用。–城域网(MetropolitanAreaNetwork，简称MAN)•城域网可以连接多个局域网及其通信设备。与广域网相比，城域网覆盖的范围较小，但具有较高的传输率。–广域网(WideAreaNetwork，简称WAN)•分布范围广(全球范围)。5.3网络的类型•2.局域网拓扑结构将网络中计算机和通信设备等网络单元抽象为“节点”，把网络中的传输介质抽象为“线”。(a)网络拓扑结构图(b)抽象为节点和链路的网络拓扑结构图5.3网络的类型•2.局域网拓扑结构a.星型拓扑结构(StarTopology)中央结点到各站点之间呈辐射状连接。优点：网络结构简单，便于管理；星形网络中任何单个的故障只影响其本身。缺点：对中央结点的可靠性要求很高，且系统的扩展比较困难。处理机负载重。5.3网络的类型•2.局域网拓扑结构–b.总线型拓扑结构(BusTopology)所有的站点都连接在同一根传输线，即“总线”上。优点：多台机器公用一条传输信道，信道利用率较高；某个节点的故障不影响网络的工作。总线形网络结构简单，易于扩充和删除。缺点：同一时刻只能由两台计算机通信。5.3网络的类型•2.局域网拓扑结构–c.环型拓扑结构(RingTopology)站点与站点之间首尾相接，形成一个环，数据只能沿单方向传输。特点：每个节点仅与相邻两个节点有物理链路；传输控制机制比较简单。缺点：故障检测较困难。任何节点发生故障都会导致全网瘫痪。5.3网络的类型•2.局域网拓扑结构–d.树型拓扑结构(TreeTopology)特点：连接线路简单，容易扩充和进行故障隔离。但结构较复杂，对主机（根）的依赖性太大，不利于提高网络的资源共享能力。5.3网络的类型•2.Internet拓扑结构Internet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。Internet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。因此，Internet网本身的拓扑只是一种虚拟拓扑结构，无固定形式。5.3网络的类型•传输介质与网络类型:典型的布线方式5.4网络组成设备•计算机网络系统的组成–计算机网络按物理结构可分为网络硬件和网络软件两部分。•计算机网络系统的组成–通信子层：网络内层，负责网络数据传输、转发等通信处理任务；–资源子层：网络的外围，提供各种网络资源和网络服务。通信子网资源子网5.4网络组成设备•1.网络适配器（网卡）–NetworkInterfaceCard,NIC。插入到主板总线插槽上的一个硬件设备，将用户计算机与网络相连，属于数据链路层设备。–负责接收网络上的数据包，解包后将数据传输给工作站；它还能将工作站上的数据打包后送入网络。插入主机扩展槽中有线介质5.4网络组成设备•1.网络适配器–MAC(MediaAccessControl)地址，又称物理地址；–是唯一标志一块网卡的号码。在网卡出厂时，通过硬件的方式写入到网卡中的，无法修改，全球唯一。–网卡的MAC地址由六组、每组2位16进制组成，前三组为制造厂商的编号，后三组是网卡的编号。因为所有的厂商编号是由特定的组织注册后取得的，不可能重复。5.4网络组成设备•2.集线器和交换机网络传输媒介的中间节点，具有信号接收、再生和转发功能。集线器类型被动主动智能不对信号做任何处理，工作站到集线器之间的距离在30米以内。对信号可再生和放大，工作站到集线器之间的距离可达600米。具有有源集线器的全部功能外，还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。5.4网络组成设备•3.中继器–局域网互联的最简单的设备；为了解决同轴电缆信号传输距离的问题。–实现信号放大和再生，从而增加局域网连接范围。5.4网络组成设备•4.网桥–连接两个相同或相似体系结构的网络，组成一个扩展的局域网；网桥能够读取目标地址信息，并决定是否向网络的其他段转发。同一网段不转发不同网段网桥转发5.4网络组成设备•5.路由器–连接局域网和广域网的主要互联设备；可以连接不同的网络进入广域网。–功能：•经过路由器的数据寻找一条最佳路径，并将该数据传送到目的地。5.4网络组成设备•6.网关(Gateway):–网络通信协议转换器的连接设备，通常是安装了协议软件的计算机。起网络间翻译地址的作用5.4网络组成设备•7.调制解调器–一种通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。实现模拟信号和数字信号的转换。调制解调器的技术指标传输速率：9600bps、14400bps、28800bps、33.6kbps、56kbps、112kbps电话网调制解调模拟信号数字信号数字信号IBMRS/6000IBMRS/60005.5网络协议和模型•1.网络协议–什么是协议？–协议是一种约定，用以确保交流各方清晰地表达思想。–实例•人际交流实例；•邮寄协议实例；•语法：数据与控制信息的结构或格式•语义：用来说明通信双方应当怎么做•时序：详细说明事件如何实现5.5网络协议和模型•人际交流的协议•例:甲乙两个人通电话•语法：电话号码；•语义：响铃(表示有电话打进)，乙接电话，通话等一系列的动作；•时序：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。•邮寄协议–邮寄信件的信封必须按照规定的格式书写；–邮寄信件协议如下：430070100800贴邮票处收信人地址：华中农业大学理学院***收寄信人地址：北京市***通信双方必须共同遵守的规则及约定，如通信过程的同步方式、数据格式、编码等，被称为计算机网络协议(Protocol)5.5网络协议和模型•1.网络协议部分网络协议DHCP协议：动态主机配置协议(DynamicHostConfiguration)；DNS协议：域名服务器DNS（DomainNameServer）是因特网常用的协议；ECHO协议：主要用于通信调试和检测；FTP协议：在网络间进行文件传输的协议（FileTransferProtocol)；ICMP协议：网间控制报文协议（InternetControlMessageProtocol)，用于网络管理；5.5网络协议和模型•1.网络协议部分网络协议•TCP/IP协议：因特网协议，由TCP和IP组成；•IPv6协议：新一代的IP协议，与原来的IP协议不兼容；•POP协议：邮局协议(PostOfficeProtocol)；•PPP协议：点对点协议（Peer-PeerProtocol);•SMTP协议：简单邮件传输协议（SimpleMessageTransfer•Protocol);•Telnet协议：远程网络登录时遵守的协议标准；•UDP协议：用户数据报文协议（UserDataGramProtocol)。5.5网络协议和模型•2.开放式互连OSI网络模型ISO提出的开放系统互联（OSI）参考模型。它将数据从一个站点到达另一个站点的工作按层分割成七个不同的任务。各协议规范可进一步详细地规定每一层的功能，每一层使用下层提供的服务，并向其上一层提供服务。网络体系结构：指计算机网络的各个层和在各层上使用的协议。“开放”是指任何不同的计算机系统，只要遵循OSI标准，就可以和任何其它遵循OSI的计算机通信。5.5网络协议和模型•2.开放式互连OSI网络模型:ISO提出的开放系统互联（OSI）参考模型。双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。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5.5网络协议和模型2.开放式互连OSI网络模型：网络互连设备与OSI各层间的关系在OSI模型的物理层上实现信号放大和再生。在OSI模型的数据链路层上实现互连。在OSI模型的网络层上实现互连。交换发生在OSI参考模型的数据链路层在OSI模型的传输层上实现互连。通过公用电话网（PSTN）连接计算机的设备。中继器网桥路由器交换机网关调制解调器5.5网络协议和模型•3.局域网IEEE802协议•4.局域网组网技术:•a.)以太网(Ethernet)•基本拓扑结构：总线型或星型；•介质访问方式：CSMA/CD共享总线争用方式；•采用分组交换技术，把数据封装成数据包进行传送。•CSMA/CD(CarrierSenseMultipleAccesswithCollisionDetection)一般采用的操作：•侦听—空闲发送—冲突—等待—发送5.5网络协议和模型•b.)ARCNET和IBM令牌网•c.)局域网软件的协议国际流行的局域网协议：IPX/SPX协议；NETBEUI协议。NetBEUINetBEUI（NetBIOSExtendUserInterface）网络基本输入输出系统扩展用户接口。适合单网段小型局域网，无路由功能。IPX（InternetPacketExchangeProtocol）运行在网络层的包交换协议。使应用程序能在网络上发送包和接收包。SPX（SequencedPacketProtocol）运行在传输层上的顺序包交换协议，在通信用户之间建立并使用应答进行差错检测。IPX/SPX5.6网络服务器和软件•1.网络服务器•服务器是网络的主要设备，用来管理网络系统中所共享的资源。主体设备(HOST)中心站(服务器)提供共享资源工作站(客户机)用户入网操作的节点常用服务器文件服务器打印服务器应用服务器5.6网络服务器和软件•2.网络操作系统具有网络功能的操作系统（NOS）；是指能使网络上多台计算机方便而有效地共享网络资源，为用户提供所需的各种服务的操作系统软件。可以看作是实现网络通信的有关协议以及作为网络中各类用户提供服务的软件的集合。提供高效可靠的网络通信能力提供多种网络服务功能5.6网络服务器和软件•2.网络操作系统UnixLinuxNovellNetware5.6网络服务器和软件•3.网络应用程序–网络应用程序是指为某一应用目的而开发的网络程序，它为用户提供一些实际的应用。浏览软件传输软件电子邮件管理软件聊天软件网络游戏软件……