計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第1章

1、 普通高等院?！笆濉币?guī)劃教材現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主主 編編 劉功慶劉功慶副主編副主編 吳玉山吳玉山 林立云林立云 中國水利水電出版社中國水利水電出版社現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)摘摘 要要21世紀(jì)已進(jìn)入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)高度發(fā)展的時代。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它的誕生使計算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化。在當(dāng)今社會發(fā)展中，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)極大普及，計算機(jī)應(yīng)用進(jìn)入更高的層次，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為計算機(jī)行業(yè)的重要部分，并且正在對人類社會的進(jìn)步做出巨大的貢獻(xiàn)。 現(xiàn)在，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用遍布全世界及各個領(lǐng)域，并已成為人們社會生活中不可缺少的重要組成部分。從某種意義上講，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了一個國家的

2、計算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)的水平，也是衡量其國力及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一?，F(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)習(xí)目標(biāo) 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程 了解了解了解了解熟悉熟悉掌握掌握計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能、定義、分類 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)和組成結(jié)構(gòu)等 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.11.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展1.1.1 網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從20世紀(jì)世紀(jì)60年代開始發(fā)展至今年代開始發(fā)展至今,經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從單機(jī)到多機(jī)、由終端與計算機(jī)之間的通信演變到計算機(jī)與計算機(jī)從單機(jī)到多機(jī)、由終端與計算機(jī)之間的通信演變到計算機(jī)與計算機(jī)之間的直接

3、通信之間的直接通信.概括的講經(jīng)歷了以下四個階段。概括的講經(jīng)歷了以下四個階段。 1遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)階段遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)階段 （1）一臺中央主機(jī)連接大量分散的終端構(gòu)成。）一臺中央主機(jī)連接大量分散的終端構(gòu)成。（2）中央主機(jī)具有獨立的處理數(shù)據(jù)的功能，終端則沒有）中央主機(jī)具有獨立的處理數(shù)據(jù)的功能，終端則沒有(獨立處理數(shù)據(jù)能力獨立處理數(shù)據(jù)能力)。（3）主機(jī)負(fù)擔(dān)重，既要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又要承擔(dān)通信功能。）主機(jī)負(fù)擔(dān)重，既要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又要承擔(dān)通信功能。（4）每個分散的終端都要獨占一條線路，線路利用率低、費用高。）每個分散的終端都要獨占一條線路，線路利用率低、費用高。（5）主機(jī)）主機(jī)FEP集中器集中器終端終端 模式模式 主機(jī)：

4、數(shù)據(jù)處理主機(jī)：數(shù)據(jù)處理 FEP：負(fù)責(zé)與終端通信：負(fù)責(zé)與終端通信 集中器：低速線路連終端，高速線路連主機(jī)集中器：低速線路連終端，高速線路連主機(jī) (提高線路利用率、降低費用提高線路利用率、降低費用) 。 2. 多機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)階段多機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)階段（1）通過通信線路將各主機(jī)相連、實現(xiàn)資源共享）通過通信線路將各主機(jī)相連、實現(xiàn)資源共享（2）該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)：）該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分為通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)： 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)n 通信子網(wǎng)：通信子網(wǎng)：n 面向通信的面向通信的;n 目的是將數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確從發(fā)送端傳遞到指定的地點目的是將數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確從發(fā)送端傳遞到指定的地點;n 由物理信道、通信設(shè)備、通信控制

5、軟件組成。由物理信道、通信設(shè)備、通信控制軟件組成。n 資源子網(wǎng)：資源子網(wǎng)：n 負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理；負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理；n 以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的計算機(jī)與終端構(gòu)成資源子網(wǎng)。以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源共享的計算機(jī)與終端構(gòu)成資源子網(wǎng)。n3標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段n具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)即現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)n特點：特點：n（1）標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO在在1984年正式制定頒布了年正式制定頒布了“開放系統(tǒng)互連基本參開放系統(tǒng)互連基本參考模型考模型”（OSI）的國際標(biāo)準(zhǔn)。）的國際標(biāo)準(zhǔn)。n（2

6、）OSI規(guī)定了可以互聯(lián)的計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信協(xié)議；規(guī)定了可以互聯(lián)的計算機(jī)系統(tǒng)之間的通信協(xié)議；n（3）定義了異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架；）定義了異種機(jī)聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)框架；n（4）為連接分散的）為連接分散的“開放開放”系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)。系統(tǒng)提供了基礎(chǔ)?，F(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)n4網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)階段n網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)n特點：n（1）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)：把不同的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)互相連接起來，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的通信和資源共享。n（2）20世紀(jì)90年代，計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到迅猛的發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了嶄新的階段：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與高速網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.1.2 中國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中國的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展 Inter

7、net在中國的發(fā)展歷程可以大略地劃分為三個階段：在中國的發(fā)展歷程可以大略地劃分為三個階段： 第一階段為第一階段為19871993年，也是研究試驗階段。年，也是研究試驗階段。 第二階段為第二階段為1994年至年至1996年，同樣是起步階段。年，同樣是起步階段。 第三階段從第三階段從1997年至今，是年至今，是Internet在我國快速最為快速的階段。在我國快速最為快速的階段。 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.2 1.2 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念1.2.1 網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)的定義 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的多臺

8、計算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，的多臺計算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備用通信設(shè)備和通信線路連接起來，并配置網(wǎng)絡(luò)軟件，以實現(xiàn)計算機(jī)資源共享的系統(tǒng)。并配置網(wǎng)絡(luò)軟件，以實現(xiàn)計算機(jī)資源共享的系統(tǒng)。 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.2.2 網(wǎng)絡(luò)的功能網(wǎng)絡(luò)的功能 （1）資源共享）資源共享 （2）數(shù)據(jù)傳輸）數(shù)據(jù)傳輸 （3）集中管理）集中管理 （4）分布處理）分布處理 （5）負(fù)載平衡）負(fù)載平衡 （6）提高安全與可靠性）提高安全與可靠性 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.2.3 網(wǎng)絡(luò)的特點網(wǎng)絡(luò)的特點 1.可靠性可靠性 2.高效性高效性 3.獨立性獨立性 4.擴(kuò)充性擴(kuò)充性 5.廉價性廉價性 6.分布性分布性 7.易操作性

9、易操作性 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.3 1.3 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成1.3.1網(wǎng)絡(luò)硬件的組成網(wǎng)絡(luò)硬件的組成主計算機(jī)主計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)絡(luò)終端網(wǎng)絡(luò)終端通信處理機(jī)通信處理機(jī)通信線路通信線路信息變換設(shè)備信息變換設(shè)備 網(wǎng)絡(luò)硬件組成示意圖網(wǎng)絡(luò)硬件組成示意圖現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.3.2網(wǎng)絡(luò)軟件的組成網(wǎng)絡(luò)軟件的組成網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)管理軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟件網(wǎng)絡(luò)通信軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4 1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4.1 按覆蓋范圍分類按覆蓋范圍分類 1. 局域網(wǎng)（局域網(wǎng)（Local Area

10、Network，LAN）2. 城域網(wǎng)（城域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN） 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4 1.4 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.4.1 按覆蓋范圍分類按覆蓋范圍分類 3. 廣域網(wǎng)（廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN） 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4.2按傳播方式分類按傳播方式分類廣播式網(wǎng)絡(luò)廣播式網(wǎng)絡(luò) 廣播式網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)或者設(shè)備使用一廣播式網(wǎng)絡(luò)是指網(wǎng)絡(luò)中的計算機(jī)或者設(shè)備使用一個個共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點都共享的通信介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳播，網(wǎng)絡(luò)中的所有結(jié)點都能收到任一結(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)信息?？偩€型以太網(wǎng)就是能收到任一結(jié)點發(fā)出的數(shù)據(jù)信息

11、。總線型以太網(wǎng)就是典型的廣播式網(wǎng)絡(luò)。典型的廣播式網(wǎng)絡(luò)。點對點網(wǎng)絡(luò)點對點網(wǎng)絡(luò) 與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，點對點網(wǎng)絡(luò)由許多互相連接與廣播式網(wǎng)絡(luò)相反，點對點網(wǎng)絡(luò)由許多互相連接的結(jié)的結(jié) 點構(gòu)成，在每對機(jī)器之間都有一條專用的通信點構(gòu)成，在每對機(jī)器之間都有一條專用的通信信道，因此在點對點的網(wǎng)絡(luò)中，不存在信道共享與復(fù)信道，因此在點對點的網(wǎng)絡(luò)中，不存在信道共享與復(fù)用的情況。用的情況?，F(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4.3 按傳輸介質(zhì)分類按傳輸介質(zhì)分類通信線路分為有線和無線兩大類，對應(yīng)于有線傳輸與無線傳輸。通信線路分為有線和無線兩大類，對應(yīng)于有線傳輸與無線傳輸。1. 有線網(wǎng)（有線網(wǎng)（Wired Network）（1）雙絞線（）雙

12、絞線（Twisted Pair，TP） 是最常用的一種傳輸介質(zhì)，它由兩條具有絕緣保護(hù)層的是最常用的一種傳輸介質(zhì)，它由兩條具有絕緣保護(hù)層的銅導(dǎo)線相互絞合而成。銅導(dǎo)線相互絞合而成。 （2）同軸電纜）同軸電纜 同軸電纜由圓柱形金屬網(wǎng)導(dǎo)體（外導(dǎo)體）及其所包圍的同軸電纜由圓柱形金屬網(wǎng)導(dǎo)體（外導(dǎo)體）及其所包圍的單根金屬芯線（內(nèi)導(dǎo)體）組成，外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間由絕緣材單根金屬芯線（內(nèi)導(dǎo)體）組成，外導(dǎo)體與內(nèi)導(dǎo)體之間由絕緣材料料隔開，外導(dǎo)體外部也是一層絕緣保護(hù)套。隔開，外導(dǎo)體外部也是一層絕緣保護(hù)套。 （3）光纖）光纖 光導(dǎo)纖維（光導(dǎo)纖維（Optical Fiber，簡稱光纖）是目前發(fā)展最為，簡稱光纖）是目前發(fā)展最

13、為迅速、應(yīng)用廣泛的傳輸介質(zhì)。它是一種能夠傳輸光束的、細(xì)而迅速、應(yīng)用廣泛的傳輸介質(zhì)。它是一種能夠傳輸光束的、細(xì)而柔軟的通信媒柔軟的通信媒 體。體?，F(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4.3 按傳輸介質(zhì)分類按傳輸介質(zhì)分類2. 無線網(wǎng)（無線網(wǎng)（Wireless Network）（1）地面微波通信）地面微波通信 地面微波通信常用于電纜（或光纜）鋪設(shè)不便的特殊地地面微波通信常用于電纜（或光纜）鋪設(shè)不便的特殊地理環(huán)境或作為地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的備份和補充。地面微波通信在數(shù)理環(huán)境或作為地面?zhèn)鬏斚到y(tǒng)的備份和補充。地面微波通信在數(shù)據(jù)通信中占有重要地位。據(jù)通信中占有重要地位。（2）衛(wèi)星通信）衛(wèi)星通信 衛(wèi)星通信實際上是使用人造地球衛(wèi)星作

14、為中繼器來轉(zhuǎn)發(fā)衛(wèi)星通信實際上是使用人造地球衛(wèi)星作為中繼器來轉(zhuǎn)發(fā)信號的，它使用的波段也是微波。信號的，它使用的波段也是微波。 （3）紅外線和激光通信）紅外線和激光通信 應(yīng)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的無線通信除地面微波及衛(wèi)星通信外，應(yīng)用于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的無線通信除地面微波及衛(wèi)星通信外，還有紅外線和激光通信等。還有紅外線和激光通信等。 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.4.4 按使用對象分類按使用對象分類 公用網(wǎng)（公用網(wǎng)（public network） 這是指電信公司（國有或私有）出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)。這是指電信公司（國有或私有）出資建造的大型網(wǎng)絡(luò)?！肮霉谩钡囊馑季褪撬性敢獍措娦殴镜囊?guī)定交納費用的人的意思就是所有愿意按電

15、信公司的規(guī)定交納費用的人都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)。因此公用網(wǎng)也可稱為公眾網(wǎng)。都可以使用這種網(wǎng)絡(luò)。因此公用網(wǎng)也可稱為公眾網(wǎng)。專用網(wǎng)（專用網(wǎng)（private network） 這是某個部門為本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)這是某個部門為本單位的特殊業(yè)務(wù)工作的需要而建造的網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)不向本單位以外的人提供服務(wù)。例如，軍隊、鐵絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)不向本單位以外的人提供服務(wù)。例如，軍隊、鐵路、電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。路、電力等系統(tǒng)均有本系統(tǒng)的專用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.5 1.5 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢1.5.1網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù)網(wǎng)絡(luò)存儲技術(shù) 隨著信息時代的到來，人

16、們對數(shù)據(jù)的依賴性也越來越強(qiáng)隨著信息時代的到來，人們對數(shù)據(jù)的依賴性也越來越強(qiáng).因此因此, 數(shù)據(jù)的存儲及安全性已經(jīng)提到了一個非常重要的地位，數(shù)據(jù)的存儲及安全性已經(jīng)提到了一個非常重要的地位， 目前，在各目前，在各類網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的數(shù)據(jù)存儲模式有類網(wǎng)絡(luò)中普遍采用的數(shù)據(jù)存儲模式有3種形式：直連存儲、網(wǎng)絡(luò)附加種形式：直連存儲、網(wǎng)絡(luò)附加存儲和存儲區(qū)域網(wǎng)。存儲和存儲區(qū)域網(wǎng)。現(xiàn)代計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)1.5.2光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)光交換與智能光網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 目前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復(fù)用目前組網(wǎng)技術(shù)正從具有上下光路復(fù)用(OADM)和光交叉連接和光交叉連接(OXC)功能的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機(jī)構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；從環(huán)形功能

17、的光聯(lián)網(wǎng)向由光交換機(jī)構(gòu)成的智能光網(wǎng)絡(luò)發(fā)展；從環(huán)形網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，從光網(wǎng)向網(wǎng)狀網(wǎng)發(fā)展，從光-電電-光交換向全光交換發(fā)展。光交換向全光交換發(fā)展。 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展方向?qū)⑹怯嬎銠C(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的發(fā)展方向?qū)⑹荌P技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和光網(wǎng)絡(luò),光網(wǎng)絡(luò)將會演光網(wǎng)絡(luò)將會演進(jìn)為全光網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢包括：三網(wǎng)合一技術(shù)、光通信進(jìn)為全光網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展趨勢包括：三網(wǎng)合一技術(shù)、光通信技術(shù)、技術(shù)、IPv6技術(shù)、寬帶接入技術(shù)、技術(shù)、寬帶接入技術(shù)、3G移動技術(shù)。在以上技術(shù)的帶動移動技術(shù)。在以上技術(shù)的帶動下，計算機(jī)通信網(wǎng)將是一個包括地下的光纜、地面的微波和蜂窩移下，計算機(jī)通信網(wǎng)將是一個包括地下的光纜、地面的微波和蜂窩移動通信。目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的熱點問題主要包括集網(wǎng)絡(luò)計算、藍(lán)動通信。目前計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)研究的熱點問題主要包括集網(wǎng)絡(luò)計算、藍(lán)牙技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全與管理和業(yè)務(wù)管理等?？傊?，網(wǎng)絡(luò)在今