計算機網(wǎng)絡基礎-概論課件

1、網(wǎng)絡技術(shù)應用第一單元認識網(wǎng)絡板橋中學信息組-陳忠良第1頁，共20頁。一、Internet的產(chǎn)生60年代開始，美國國防部的高級研究計劃局ARPA （Advance Research Projects Agency）建立阿帕網(wǎng)ARPANet，向美國國內(nèi)大學和一些公司提供經(jīng)費，以促進計算機網(wǎng)絡和分組交換技術(shù)的研究。1969年12月，ARPANet投入運行，建成了一個實驗性的由4個節(jié)點連接的網(wǎng)絡。到1983年，ARPANET已連接了三百多臺計算機，供美國各研究機構(gòu)和政府部門使用。 1983年，ARPANet分為ARPANet和軍用MILNET（Military Network），兩個網(wǎng)絡之間可以進行通

2、信和資源共享。由于這兩個網(wǎng)絡都是由許多網(wǎng)絡互連而成的，因此它們都被稱為Internet，ARPANet就是Internet的前身。 第2頁，共20頁。7/29/20222計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜Internet的產(chǎn)生1986年，NSF（美國國家科學基金會，National Science Foundation）建立了自己的計算機通信網(wǎng)絡。NSFnet將美國各地的科研人員連接到分布在美國不同地區(qū)的超級計算機中心，并將按地區(qū)劃分的計算機廣域網(wǎng)與超級計算機中心相連（實際上它是一個三級計算機網(wǎng)絡，分為主干網(wǎng)、地區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)，覆蓋了全美國主要的大學和研究所 ）。最初，NSFNet的主干網(wǎng)的速率不高，僅為56

3、kbps。在19891990年，NSFNet主干網(wǎng)的速率提高到1.544Mbps，并且成為Internet中的主要部分。NSFnet逐漸取代了ARPANet在Internet的地位，到了1990年，鑒于ARPANet的實驗任務已經(jīng)完成，在歷史上起過重要作用的ARPANet就正式宣布關(guān)閉。 第3頁，共20頁。7/29/20223計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜Internet的發(fā)展隨著NSFnet的建設和開放，網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)和用戶數(shù)迅速增長。以美國為中心的Internet網(wǎng)絡互聯(lián)也迅速向全球發(fā)展，世界上的許多國家紛紛接入到Internet，使網(wǎng)絡上的通信量急劇增大。1992年，Internet上的主機超過1百萬

4、臺。1993年，Internet主干網(wǎng)的速率提高到45Mbps。到1996年速率為155Mbps的主干網(wǎng)建成。1999年MCI和WorldCom公司將美國的Internet主干網(wǎng)速率提高到2.5Gbps。到1999年底，Internet上注冊的主機已超過1千萬臺。 第4頁，共20頁。7/29/20224計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜Internet的發(fā)展Internet的迅猛發(fā)展始于20世紀90年代。由歐洲原子核研究組織CERN開發(fā)的萬維網(wǎng)WWW被廣泛使用在Internet上，大大方便了廣大非網(wǎng)絡專業(yè)人員對網(wǎng)絡的使用，成為Internet發(fā)展的指數(shù)級增長的主要驅(qū)動力。WWW的站點數(shù)目也急劇增長，1993

5、年底只有627個，1994年底就超過1萬個，1996年底超過60萬個，1997年底超過160萬個，而1999年底則超過了950萬個，上網(wǎng)用戶數(shù)則超過2億。Internet上的數(shù)據(jù)通信量每月約增加10%，Internet的發(fā)展非常迅速，據(jù)預測，到2002年，全球Internet的用戶將達到4.5億。以我國Internet的發(fā)展為例，截止到2001年7月，上網(wǎng)計算機數(shù)已達到約1002萬臺，上網(wǎng)用戶人數(shù)約2650萬人，僅CN下注冊的域名數(shù)已達到近13萬個，而WWW站點已達到24萬個。第5頁，共20頁。7/29/20225計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜二、計算機網(wǎng)絡的功能 數(shù)據(jù)通信計算機網(wǎng)絡中的計算機之間或計算

6、機與終端之間，可以快速可靠地相互傳遞數(shù)據(jù)、程序或文件。資源共享充分利用計算機網(wǎng)絡中提供的資源（包括硬件、軟件和數(shù)據(jù)）是計算機網(wǎng)絡組網(wǎng)的主要目標之一。分布處理(協(xié)同工作)和負載均衡對于大型的任務或當網(wǎng)絡中某臺計算機的任務負荷太重時，可將任務分散到網(wǎng)絡中的各臺計算機上進行，或由網(wǎng)絡中比較空閑的計算機分擔負荷。提高系統(tǒng)的可靠性在一些用于計算機實時控制和要求高可靠性的場合，通過計算機網(wǎng)絡實現(xiàn)備份技術(shù)可以提高計算機系統(tǒng)的可靠性。第6頁，共20頁。7/29/20226計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜三、計算機網(wǎng)絡的分類按網(wǎng)絡的覆蓋范圍：局域網(wǎng)；城域網(wǎng)；廣域網(wǎng)； 按交換方式：電路交換；分組交換；按網(wǎng)絡的使用范圍：公用網(wǎng)

7、；專用網(wǎng)；按通信介質(zhì)：有線網(wǎng)；無線網(wǎng)；按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) ：總線型 ；環(huán)型 ；星型 ；第7頁，共20頁。7/29/20227計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜局域網(wǎng)（Local Area Network） LAN通常安裝在一個建筑物或校園（園區(qū)）中，覆蓋的地理范圍從幾十米至數(shù)公里。例如，一個實驗室、一棟大樓、一個校園或一個單位。LAN是計算機通過高速線路相連組成的網(wǎng)絡，網(wǎng)上傳輸速率較高，從10Mbps100Mbps1000Mbps。通過LAN，各種計算機可以共享資源;例如，共享打印機和數(shù)據(jù)庫。按網(wǎng)絡的覆蓋范圍分類第8頁，共20頁。7/29/20228計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜城域網(wǎng)（Metropolitan Area

8、 Network） MAN規(guī)模局限在一座城市的范圍內(nèi)，覆蓋的地理范圍從幾十公里至數(shù)百公里。MAN是對局域網(wǎng)的延伸，用來連接局域網(wǎng)，在傳輸介質(zhì)和布線結(jié)構(gòu)方面牽涉范圍較廣。查看課程資料“全中國首個寬帶IP城域網(wǎng)南京開通”按網(wǎng)絡的覆蓋范圍分類第9頁，共20頁。7/29/20229計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜廣域網(wǎng)（Wide Area Network） WAN覆蓋的地理范圍從數(shù)百公里至數(shù)千公里，甚至上萬公里?？梢允且粋€地區(qū)或一個國家，甚至世界幾大洲，故稱遠程網(wǎng)。WAN在采用的技術(shù)、應用范圍和協(xié)議標準方面有所不同。在WAN中，通常是利用郵電部門提供的各種公用交換網(wǎng)，將分布在不同地區(qū)的計算機系統(tǒng)互連起來，達到資源

9、共享的目的。廣域網(wǎng)使用的主要技術(shù)為存儲轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。按網(wǎng)絡的覆蓋范圍分類第10頁，共20頁。7/29/202210計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜因特網(wǎng)（Internet） 因特網(wǎng)Internet是目前最流行的一種國際互連網(wǎng)。Internet起源于美國，自1995年開始啟用，發(fā)展非常迅速，特別是隨著Web瀏覽器的普遍應用，Internet已在全世界范圍得到應用。利用在全球性的各種通信系統(tǒng)基礎上，像一個無法比擬的巨大數(shù)據(jù)庫，并結(jié)合多媒體的“聲、圖、文”表現(xiàn)能力，不僅能處理一般數(shù)據(jù)和文本，而且也能處理語音、靜止圖象、電視圖像、動畫和三維圖形等等。按網(wǎng)絡的覆蓋范圍分類第11頁，共20頁。7/29/202211計算機

10、網(wǎng)絡基礎 杜煜拓撲結(jié)構(gòu) 拓撲學把實體抽象成與其大小、形狀無關(guān)的點，將連接實體的線路抽象成線，進而研究點、線、面之間關(guān)系；在計算機網(wǎng)絡中，將主機和終端抽象為點，將通信介質(zhì)抽象為線，形成點和線組成的圖形，使人們對網(wǎng)絡整體有明確的全貌印象；計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)就是網(wǎng)絡中通信線路和站點（計算機或設備）的幾何排列形式。一個實際的網(wǎng)絡可以是單一的拓撲結(jié)構(gòu)；也可以是多種拓撲結(jié)構(gòu)結(jié)合。 按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第12頁，共20頁。7/29/202212計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu) 按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第13頁，共20頁。7/29/202213計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜總線型拓撲網(wǎng)絡 網(wǎng)絡中所有的站點共享一條數(shù)據(jù)

11、通道，一個節(jié)點發(fā)出的信息可以被網(wǎng)絡上的多個節(jié)點接收。由于多個節(jié)點連接到一條公用信道上，必須采取某種方法分配信道，以決定哪個節(jié)點可以發(fā)送數(shù)據(jù)。總線型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，需要鋪設的線纜最短，成本低，某個站點自身的故障一般不會影響整個網(wǎng)絡。因此它是最普遍使用的一種網(wǎng)絡。其缺點是實時性較差，總線的任何一點故障都會導致網(wǎng)絡癱瘓。 按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第14頁，共20頁。7/29/202214計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜環(huán)型拓撲網(wǎng)絡 在環(huán)行拓撲網(wǎng)絡中，節(jié)點通過點到點通信線路連接成閉合環(huán)路。環(huán)中數(shù)據(jù)將沿一個方向逐站傳送。環(huán)型拓撲網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)簡單，傳輸延時確定，但是環(huán)中每個節(jié)點與連接節(jié)點之間的通信線路都會成為網(wǎng)絡可靠性

12、的屏障。對于環(huán)型網(wǎng)絡，網(wǎng)絡節(jié)點的加入、退出、環(huán)路的維護和管理都比較復雜。 按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第15頁，共20頁。7/29/202215計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜星型拓撲網(wǎng)絡 各節(jié)點通過點到點的鏈路與中心節(jié)點相連，中心節(jié)點可以是轉(zhuǎn)接中心，起到連通的作用，也可以是一臺主機，此時就具有數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)接的功能。優(yōu)點：很容易在網(wǎng)絡中增加新的站點，數(shù)據(jù)的安全性和優(yōu)先級容易控制，易實現(xiàn)網(wǎng)絡監(jiān)控。缺點屬于集中控制，對中心節(jié)點的依賴性大，一旦中心節(jié)點有故障會引起整個網(wǎng)絡癱瘓。 按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第16頁，共20頁。7/29/202216計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜樹型拓撲網(wǎng)絡 網(wǎng)絡中的各節(jié)點形成了一個層次化的結(jié)構(gòu)，樹中的各個節(jié)

13、點都為計算機。樹中低層計算機的功能和應用有關(guān)，一般都具有明確定義的和專業(yè)化很強的任務，如數(shù)據(jù)的采集和變換等，而高層的計算機具備通用的功能，以便協(xié)調(diào)系統(tǒng)的工作，如數(shù)據(jù)處理、命令執(zhí)行和綜合處理等。一般來說，層次結(jié)構(gòu)的層不宜過多，以免轉(zhuǎn)接開銷過大，使高層節(jié)點的負荷過重。按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第17頁，共20頁。7/29/202217計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜網(wǎng)狀型拓撲網(wǎng)絡 網(wǎng)狀型拓撲網(wǎng)絡中，節(jié)點之間的連接是任意的，沒有規(guī)律。主要優(yōu)點是可靠性高，但結(jié)構(gòu)復雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法。廣域網(wǎng)基本上采用網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)。按網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)分類第18頁，共20頁。7/29/202218計算機網(wǎng)絡基礎 杜煜數(shù)據(jù)交換

14、方式電路交換網(wǎng)絡 電路交換就是通信時，一方發(fā)起呼叫（建立起獨享物理線路），當交換機完成接續(xù)，對方收到發(fā)起端的信號，雙方即可進行通信（數(shù)據(jù)傳輸）。在整個通信過程中雙方一直占用該電路。通信完成后掛斷連接。它的特點是實時性強，時延小，交換設備成本較低。但同時也帶來線路利用率低，電路接續(xù)時間長，通信效率低，不同類型終端用戶之間不能通信等缺點。電路交換比較適用于信息量大、長報文，經(jīng)常使用的固定用戶之間的通信。傳統(tǒng)電話通信系統(tǒng)采用的就是這種工作方式. 分組交換網(wǎng)絡 分組交換實質(zhì)上是在“存儲轉(zhuǎn)發(fā)”基礎上發(fā)展起來的。分組交換在線路上采用動態(tài)復用技術(shù)傳送按一定長度分割為許多小段的數(shù)據(jù)分組。每個分組標識后，在一條物理線路上采用動態(tài)復用的技術(shù)，同時傳送多個數(shù)據(jù)分組。把來自用戶發(fā)端的數(shù)據(jù)暫存在交換機的存儲器內(nèi)，接著在網(wǎng)內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)。到達接收端，再去掉分組頭將各數(shù)據(jù)字段按順序重新裝配成完整的報文。分組交換比電路交換的電路利用率高，比報文交換的傳輸時延小，交互性好。分組交換不獨占線路，計算機網(wǎng)絡和IP電話就是分組交換方