第7章網絡基礎及Internet

1、第7章網絡基礎及Internet本節(jié)教學目標通過本章的學習，我們應該：1、了解計算機網絡方面的一些基本知識；2、準確理解計算機網絡的基本概念；3、掌握計算機網絡的分類；4、掌握計算機網絡的拓撲結構；5、掌握計算機網絡的組成與功能；6、掌握計算機網絡的組建方法。 計算機網絡是計算機技術與現(xiàn)代通信技術緊密結合計算機網絡是計算機技術與現(xiàn)代通信技術緊密結合的產物，是計算機科學技術的主要研究和發(fā)展方向之的產物，是計算機科學技術的主要研究和發(fā)展方向之一。目前計算機網絡已深入而廣泛地應用于政府、學一。目前計算機網絡已深入而廣泛地應用于政府、學校、企業(yè)、軍事以及科學研究等領域。計算機網絡已校、企業(yè)、軍事以及科

2、學研究等領域。計算機網絡已成為人們日常生活中必不可少的工具。一個國家的計成為人們日常生活中必不可少的工具。一個國家的計算機網絡發(fā)展水平也已成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度算機網絡發(fā)展水平也已成為衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標志之一。本章從計算機網絡概述入手。的重要標志之一。本章從計算機網絡概述入手。本節(jié)主要內容本節(jié)主要內容計算機網絡的概述計算機網絡的概述1計算機網絡的組成與功能計算機網絡的組成與功能2計算機網絡的分類計算機網絡的分類3計算機網絡的拓撲結構計算機網絡的拓撲結構45計算機網絡的體系結構計算機網絡的體系結構局域網的技術局域網的技術6教學教學重點重點一、計算機網絡的概述一、計算機網絡的概述概

3、念概念計算機網絡是如何產生的呢？計算機網絡是如何產生的呢？一、計算機網絡的概述一、計算機網絡的概述產生與發(fā)展產生與發(fā)展計算機網絡從形成、發(fā)展到廣泛應用經歷了近計算機網絡從形成、發(fā)展到廣泛應用經歷了近50年的年的歷史，大致可以劃分為以下四個階段。歷史，大致可以劃分為以下四個階段。1、面向終端的計算機通信網絡、面向終端的計算機通信網絡2、分組交換網分組交換網3、體系結構標準化的計算機網絡體系結構標準化的計算機網絡4、Internet時代時代二、計算機網絡的組成與功能二、計算機網絡的組成與功能組成組成通 信 子通 信 子網網資源子網資源子網通信子網通信子網: :網絡內層網絡內層，負責網絡數據傳輸、轉

4、發(fā)等通信處理任務負責網絡數據傳輸、轉發(fā)等通信處理任務 資源子網：網絡的外圍資源子網：網絡的外圍 ，提供各種網絡資源和網絡服務（提供各種網絡資源和網絡服務（主要任務是收集、存儲和處理信息）。1數據通信2資源共享3提高可靠性4分布于協(xié)同處理5實現(xiàn)分布式處理二、計算機網絡的組成與功能二、計算機網絡的組成與功能功能功能是計算機網絡最基本的功是計算機網絡最基本的功能，完成網絡中各個節(jié)點能，完成網絡中各個節(jié)點之間的通信。之間的通信。包括硬件、軟件和數據資包括硬件、軟件和數據資源的共享。源的共享。網絡系統(tǒng)中若干臺計算機網絡系統(tǒng)中若干臺計算機可以互相協(xié)作共同完成一可以互相協(xié)作共同完成一個任務。個任務。硬件共享

5、硬件共享軟件共享軟件共享按網絡覆蓋的地理范圍（距離）進行分類是最普遍的分類方法，它能較好地反映出網絡的本質特征。依照這種方法，可把計算機網絡分為三大類：局域網、廣域網和城域網。三、計算機網絡的分類三、計算機網絡的分類覆蓋范圍為幾百米到幾公里，局域網內傳輸速率較高，誤碼率低，結構簡單容易實現(xiàn)。三、計算機網絡的分類三、計算機網絡的分類局域網局域網局域網局域網通常是使用高速光纖的網絡，在一個特定的范圍內幾公里到幾十公里（例如校園、社區(qū)或城市）將不同的局域網連接起來，構成一個覆蓋該區(qū)域的網絡，其傳輸速率比局域網高。 三、計算機網絡的分類三、計算機網絡的分類城域網城域網城域網城域網一般是在不同城市之間的

6、LAN或者MAN網絡互聯(lián)，地理范圍通常為幾十公里到幾千公里，它的通信傳輸裝置和媒體一般由電信部門提供。廣域網的通信子網主要使用分組交換技術，它可以使用公用分組交換網、衛(wèi)星通信網和無線分組交換網。 三、計算機網絡的分類三、計算機網絡的分類廣域網廣域網一、星形結構一、星形結構二、總線形結構二、總線形結構三、環(huán)形結構三、環(huán)形結構四、樹形結構四、樹形結構四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構星形星形1、星形結構特點：、星形結構特點：通信協(xié)議簡單通信協(xié)議簡單對外圍站點要求不高對外圍站點要求不高單個站點故障不會影響全網單個站點故障不會影響全網電路利

7、用率低，連線費用大電路利用率低，連線費用大網絡性能依賴中央結點網絡性能依賴中央結點每個站點需要有一個專用鏈路每個站點需要有一個專用鏈路四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構總線形總線形2、總線形結構特點：、總線形結構特點：結構簡單，可靠性高結構簡單，可靠性高布線容易，連線總長度小于星形結構布線容易，連線總長度小于星形結構對站點擴充和刪除容易對站點擴充和刪除容易總線任務重，易產生瓶頸問題總線任務重，易產生瓶頸問題四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構環(huán)形環(huán)形3、環(huán)形結構特點：、環(huán)形結構特點：傳輸速率高，傳輸距離遠傳輸速率高，傳輸距離遠各節(jié)點的地位和作用相同各節(jié)點的地位和作用相

8、同各節(jié)點傳輸信息的時間固定各節(jié)點傳輸信息的時間固定容易實現(xiàn)分布式控制容易實現(xiàn)分布式控制站點的故障會形起整個網絡的崩潰站點的故障會形起整個網絡的崩潰四、計算機網絡的拓撲結構四、計算機網絡的拓撲結構樹形樹形4、樹形結構、樹形結構特點：特點：信息交換在上、下節(jié)點之間進行信息交換在上、下節(jié)點之間進行通信線路連接簡單，網絡管理軟通信線路連接簡單，網絡管理軟件也不復雜，維護方便件也不復雜，維護方便資源共享能力差，可靠性低資源共享能力差，可靠性低五、計算機網絡的體系結構五、計算機網絡的體系結構計算機網絡的體系結構計算機網絡的體系結構從整體角度抽象地定義了計算機網絡的構成，及各個網絡部件之間的邏輯關系和功能，

9、給出了計算機網絡協(xié)調工作的方法和必須遵守的規(guī)則。1、層次模型、層次模型 現(xiàn)代計算機網絡都采用了層次化的體系結構。在研究計算機網絡時，分層次的論述有助于清晰地描述和理解復雜的計算機網絡系統(tǒng)的工作模式與數據處理過程。N+1層N服務層N-1層應用程序高級語言處理系統(tǒng)匯編語言處理系統(tǒng)操作系統(tǒng)裸機系統(tǒng)單臺計算機系統(tǒng)的體系結構單臺計算機系統(tǒng)的體系結構一般分層結構一般分層結構1、層次模型結構圖、層次模型結構圖網絡上的計算機之間又是如何交換信息的呢？2、網絡協(xié)議、網絡協(xié)議 在網絡上的各臺計算機之間也有一種語言，這就是網絡協(xié)議。不同的計算機之間必須使用相同的網絡協(xié)議才能進行通信。網絡協(xié)議是網絡上所有設備（網絡服

10、務器、計算機及交換機、路由器、防火墻等）之間通信規(guī)則的集合，它規(guī)定了通信時信息必須采用的格式和這些格式的意義。常見的協(xié)議有：TCP/IP協(xié)議、IPX/SPX協(xié)議、NetBEUI協(xié)議等。如果訪問Internet，則必須的網絡協(xié)議是什么呢？2、網絡協(xié)議、網絡協(xié)議TCP/IP協(xié)議TCP（Transmission Control Protocol）傳輸控制協(xié)議用于保證被傳送）傳輸控制協(xié)議用于保證被傳送信息的完整性。信息的完整性。IP（Internet Protocol）網際互連協(xié)議）網際互連協(xié)議負責將消息從一個地方傳送到另一個地方。負責將消息從一個地方傳送到另一個地方。3、數據封裝、數據封裝 一臺計算

11、機要發(fā)送數據到另一臺計算機，數據首先必數據首先必須打包，打包的過程稱為封裝須打包，打包的過程稱為封裝。封裝就是在用戶數據前面加上網絡協(xié)議規(guī)定的頭部和尾部。這些包頭信息包括數據包發(fā)送主機的源地址、數據接收主機的目的地址、數據包采用的協(xié)議類型、數據包的大小、數據包的序號、數據包的糾錯信息等內容。什么是信件的封裝過程呢？什么是信件的封裝過程呢？收信人：收信人：地地 址：址：寄信地址：寄信地址：4 6 3 0 0 0張先生張先生教育學院基礎部教育學院基礎部黃淮學院信息工程學院黃淮學院信息工程學院3、數據封裝、數據封裝以發(fā)送郵件為例4、OSI/RM開放系統(tǒng)互連參考模型開放系統(tǒng)互連參考模型 計算機廠家都在

12、研究和發(fā)展計算機網絡體系，相繼發(fā)表了本廠家的網絡體系結構。為了把這些計算機網絡互連起來，達到相互交換信息、資源共享、分布應用，ISO（國際標準化組織）提出了OSI/RM（開放系統(tǒng)互連參考模型），該參考模型將計算機網絡體系結構劃分為七個層次。七個層次的結構模型是什么樣的呢？七個層次的結構模型是什么樣的呢？4、OSI/RM開放系統(tǒng)互連參考模型圖開放系統(tǒng)互連參考模型圖物理層物理層：物理層是OSI/RM的最低層，其任務是為數據鏈路層提供物理連接。該層將信息按比特（bit）一位一位地從一臺主機經傳輸介質送往另一臺主機，以實現(xiàn)主機之間的比特流傳送。數據鏈路層數據鏈路層：主要功能保證兩個相鄰節(jié)點間數據以“幀

13、”為單位的無差錯傳輸。網絡層網絡層：主要功能是以數據鏈路層的無差錯傳輸為基礎，為網絡內任意兩個設備間數據的傳遞提供服務，并進行路徑選擇和擁塞控制。傳輸層傳輸層：也稱為運輸層或傳送層。該層提供對上層透明（不依賴于具體網絡）的可靠的數據傳輸，它的功能主要包括：流控、多路技術、虛電路管理和糾錯及恢復等。會話層會話層：會層又稱對話層，它是用戶到網絡的接口。該層在網絡實體間建立、管理和終止通訊應用服務請求和響應等會話。表示層表示層：表示層主要處理用戶信息的表示問題。它主要提供交換數據的語法，目的是解決用戶數據格式和數據表示的問題。應用層應用層：應用層是OSI/RM面向用戶的最高層，通過軟件應用實現(xiàn)網絡與

14、用戶的直接對話，如：找到通訊對方，識別可用資源和同步操作等。七層模型是一個理論模型，實際應用則千變萬化，完全可能發(fā)生變異。實際用到的協(xié)議并非嚴格按照這七層來定義呢？對大多數應用，我們只是將它的協(xié)議族（即協(xié)議堆棧）與七層模型作大致的對應，看看實際用到的特定協(xié)議是屬于七層中某個子層，還是包括了上下多層的功能。六、局域網技術六、局域網技術1、局域網的定義、局域網的定義 局域網局域網是由一組計算機及相關設備通過共用的通信線路或無線連接的方式組合在一起的系統(tǒng)，它們在一個有限的地理范圍進行資源共享和信息交換。就其技術性定義而言，它是通過特定類型的傳輸媒體（如電纜、光纜和無線媒體）和網絡適配器（亦稱為網卡）

15、將計算機連接在一起，并受網絡操作系統(tǒng)監(jiān)控的網絡系統(tǒng)。典型的局域網由一臺或多臺服務器和若干個工作站組成。六、局域網技術六、局域網技術2、局域網的特點、局域網的特點（1） 分布范圍有限，加入局域網中的計算機通常處在幾千米的距離之內。一般它分布在一個學校、一個企業(yè)單位，為本單位使用，一般稱為“園區(qū)網”或“校園網”。（2） 有較高的通信帶寬，數據傳輸速率高。一般為10 Mb/s以上，目前最高已達1 000 Mb/s。（3） 數據傳輸可靠，誤碼率低，誤碼率一般為10-610-9。（4） 通常采用同軸電纜或雙絞線作為傳輸介質，跨樓時使用光纖。（5） 通常網絡歸單一組織所擁有和使用。六、局域網技術六、局域網

16、技術3、局域網的分類、局域網的分類(1) 拓撲結構拓撲結構：根據局域網采用的拓撲結構，可分為總線型局域網、環(huán)型局域網、星型局域網和混合型局域網等。(2) 傳輸介質傳輸介質：局域網上常用的傳輸介質有同軸電纜、雙絞線、光纜等，因此可以將局域網分為同軸電纜局域網、雙絞線局域網和光纜局域網。如果采用的是無線電波，微波，則可稱為無線局域網。(3) 訪問傳輸介質的方法訪問傳輸介質的方法：傳輸介質提供了二臺或多臺計算機互連并進行信息傳輸的通道。(4) 網絡操作系統(tǒng)網絡操作系統(tǒng)：正如微機上的DOS、UNIX、WINDOWS、OS/2等不同操作系統(tǒng)一樣，局域網上也有多種網絡操作系統(tǒng)。六、局域網技術六、局域網技術

17、4、局域網的組成、局域網的組成 局域網局域網由網絡硬件和網絡軟件兩部分組成。網絡硬件主要有：服務器、工作站、傳輸介質和網絡連接部件等。網絡軟件包括網絡操作系統(tǒng)、控制信息傳輸的網絡協(xié)議及相應的協(xié)議軟件、大量的網絡應用軟件等。六、局域網技術六、局域網技術5、局域網的工作模式、局域網的工作模式（1）對等網絡模式）對等網絡模式 在對等網絡模式中，相連的機器之間彼此處于同等地位，沒有主從之分，故又稱為對等網絡（Peer to Peer network）。它們能夠相互共享資源，每臺計算機都能以同樣方式作用于對方。該網絡適合于小規(guī)模的辦公室或家庭局域網內使用。（2）客戶端服務器網絡）客戶端服務器網絡 客戶端

18、服務器網絡是一種基于服務器的網絡，與對等網絡相比，基于服務器的網絡提供了更好的運行性能并且可靠性也有所提高。在基于服務器的網絡中，共享數據全部都集中存放在服務器上。客戶端服務器模式的網絡和對等網絡模式的網絡相比，其優(yōu)點主要有：分工明確，由服務器完成主要的數據處理任務，提高了效率；服務器對資源進行集中管理，安全性較高。六、局域網技術六、局域網技術6、局域網與與廣域網的比較、局域網與與廣域網的比較 廣域網是一種跨地區(qū)的數據通信網絡。用戶可以通過電信運營商提供的設備平臺、租賃的專用線路或者專用衛(wèi)星等方式來接入廣域網。多個局域網聯(lián)接在一起可構成廣域網。就目前來看，最大的廣域網就是國際互連網（Internet）。相比廣域網而言，局域網與之有很多不同之處。小結小結n 通過本次的學習，應理解通過本次的學習，應理解計算機網絡的基本概念、初步初步了解了解計算機網絡的組成及特點，掌握掌握計算機網絡的分類與功能，正確理解正確理解后期學習