網(wǎng)絡(luò)講義第一章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

第1章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)緊密相

結(jié)合的產(chǎn)物。

計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展水平不僅反映了一個國家

的計算機(jī)科學(xué)和通信技術(shù)水平，而且也是衡量其

國力及現(xiàn)代化程度的重要標(biāo)志之一。

1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識

網(wǎng)絡(luò)就是計算機(jī)，這已成為計算機(jī)領(lǐng)域人人

皆知的格言。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在改變著人們的生活

和工作方式，人們足不出戶便可了解全球發(fā)生

的重大事件，用快捷、方便的方法與世界各地

的朋友進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)，使世界變得越

來越小，生活節(jié)奏越來越快。它的產(chǎn)生擴(kuò)大了

計算機(jī)的應(yīng)用范圍，為信息化社會的發(fā)展奠定

了技術(shù)基礎(chǔ)。

1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)知識

1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

?計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)源于計算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合，其

發(fā)展歷史按年代劃分經(jīng)歷了以下幾個時期。

50-60年代，出現(xiàn)了以批處理為運(yùn)行特征的主機(jī)

系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端之間的數(shù)據(jù)通信。（SAGE50年代）

T

1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

60-70年代，出現(xiàn)分時系統(tǒng)。主機(jī)運(yùn)行分時

操作系統(tǒng)，主機(jī)和主機(jī)之間、主機(jī)和遠(yuǎn)程終

端之間通過前置機(jī)通信。美國國防高級計劃

局開發(fā)的ARPA網(wǎng)投入使用，計算機(jī)網(wǎng)處于興

起時期。

計算機(jī)--計算機(jī)通信網(wǎng)

T

?計算機(jī)-計算機(jī)資源共享網(wǎng)絡(luò)（ARPA）

1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

?70-80年代是計算機(jī)局域網(wǎng)的發(fā)展期

70年代中期

局域網(wǎng)

80年代局域網(wǎng)迅速發(fā)展

90年代網(wǎng)絡(luò)互連，Internet崛起

1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

進(jìn)入90年代后，局域網(wǎng)成為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)

構(gòu)的基本單元。網(wǎng)絡(luò)間互連的要求越來越強(qiáng),

真正達(dá)到資源共享、數(shù)據(jù)通信和分布處理的

目標(biāo)。、、

Internet的廣泛應(yīng)用。

1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展

其發(fā)展經(jīng)歷了具有通信功能的批處理系統(tǒng)、

具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)和計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

三個階段。

1.具有通信功能的批處理系統(tǒng)

2,具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)

3.計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

1.1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

?計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是把一定地理范圍內(nèi)的計算機(jī)

通過通信線路互連起來，在相應(yīng)通信協(xié)議和網(wǎng)

絡(luò)系統(tǒng)軟件的支持下，彼此互相通信并共享資

源的系統(tǒng)。

八因忘.以把計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為：凡將地理

位置不同，并具有獨(dú)立功能的多臺計算機(jī)系統(tǒng)

通過通信設(shè)備和線路連接起來，以功能完善的

網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中資源共享的系統(tǒng)，稱之

為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

1.1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

?網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和用以組成計

算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多臺計算機(jī)，以及各種通信設(shè)備

構(gòu)成的。

1.網(wǎng)絡(luò)硬件

常見的網(wǎng)絡(luò)硬件有：計算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)接口卡、

通信介質(zhì)以及各種網(wǎng)絡(luò)互連設(shè)備等。網(wǎng)絡(luò)中

的計算機(jī)又分為服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)工作站兩類。

113計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

1.網(wǎng)絡(luò)硬件

⑴服務(wù)器

服務(wù)器的主要功能是為網(wǎng)絡(luò)工作站上的

用戶提供共享資源、管理網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)、提

供網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)、處理網(wǎng)絡(luò)通信、響應(yīng)工作

站上的網(wǎng)絡(luò)請求等。常用的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器有文

件服務(wù)器、通信服務(wù)器、計算服務(wù)器和打印

服務(wù)器等。

一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)至少要有一臺服務(wù)

器，也可有多臺。通常用小型計算機(jī)、專用

PC服務(wù)器或高檔微機(jī)做網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。

14.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

?⑵網(wǎng)絡(luò)工作站

功能是：向各種服務(wù)器發(fā)出服務(wù)請求；從網(wǎng)

絡(luò)上接收傳送給用戶的數(shù)據(jù)。

網(wǎng)絡(luò)工作站是通過網(wǎng)絡(luò)接口卡連接到網(wǎng)絡(luò)上

的計算機(jī)。

1」.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

?⑶網(wǎng)絡(luò)接口卡

網(wǎng)絡(luò)接口卡簡稱網(wǎng)卡，又稱為網(wǎng)絡(luò)接口適配器，是計

算機(jī)與通信介質(zhì)的接口，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的基本部件。

網(wǎng)卡的主要功能是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式與計算機(jī)數(shù)據(jù)格

式的轉(zhuǎn)換、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收與發(fā)送等。

按照網(wǎng)卡的總線類型可以分為ISA（Industrial

StandardArchitecture：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線接口卡、

MCA（MicroChannelArchitecture：微通道結(jié)構(gòu)）總線

接口卡、EIES（ExtendedIndustrialStandardArchitecture：

價展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)）總線接口卡、PCI（Peripheral

ComponentInterconnect：根卜圍設(shè)備互連）總線接口卡和

PCMCIA（PCMemoryCardInternationalAssociation:個

人計算機(jī)存儲卡國際委員會）接口卡等。

113計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

?⑷通信介質(zhì)

作用：計算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)信號的重要媒介，它提供

了數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈?/p>

類型：！有形介質(zhì)，雙絞線、同軸電纜或光纜等。

［無形介質(zhì)，無線電、微波、衛(wèi)星通信等

參數(shù)：

傳輸容量

信號衰減

抗干擾能力

安裝難度

價格

14.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

▼局域網(wǎng)的硬件組成

通信鏈路

1.1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

2.網(wǎng)絡(luò)軟件

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(NetworkOperatingSystem)

網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件?！?/p>

⑴網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)硬件基礎(chǔ)之上的，

為網(wǎng)絡(luò)用戶提供共享資源管理服務(wù)、基本通信服

務(wù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全服務(wù)及其他網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的軟件系

統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)必須對用戶進(jìn)行控制；

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)需要通過軟件工具對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行

全面的管理，進(jìn)行合理的調(diào)度和分配。

1.1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

?⑵網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件

連入網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)依靠網(wǎng)絡(luò)協(xié)議實現(xiàn)互相通信,

而網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是靠具體的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件的運(yùn)行支持

才能工作。凡是連入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器和工作

站上都運(yùn)行著相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件。

如IPX、TCP\IPo

網(wǎng)絡(luò)管理軟件、網(wǎng)絡(luò)通信軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

1.1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要用途

1.共享資源

硬件、軟件、數(shù)據(jù)

2.數(shù)據(jù)通信

E-mail>IPPhone

3.分布式數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分布處理，起到均衡負(fù)載的作用。

1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型與特點(diǎn)

1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型

1?按配置劃分

⑴同類網(wǎng)：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，每臺計算機(jī)既是服務(wù)

器，又是工作站。在同類網(wǎng)中，每臺計算機(jī)都可以共

享其它任何計算機(jī)的資源。

⑵單服務(wù)器網(wǎng)：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中只有一臺計算機(jī)作

為整個網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，其它計算機(jī)全部是工作站。

⑶混合網(wǎng)：在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的服務(wù)器不只一個，但

又不是每臺工作站都可以當(dāng)作服務(wù)器來使用，那么這

個網(wǎng)就是混合網(wǎng)。

混合網(wǎng)與單服務(wù)器網(wǎng)的差別在于網(wǎng)絡(luò)中不僅僅只

有一個服務(wù)器；混合網(wǎng)與同類網(wǎng)的差別在于每個工作

站不能既是服務(wù)器又是工作站。

1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型

2.按對數(shù)據(jù)的組織方式劃分

⑴分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

特點(diǎn)：系統(tǒng)獨(dú)立性強(qiáng)，用戶使用方便、靈活。但

對整個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)來說，管理復(fù)雜，保密性、安全

性差。

⑵集中式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)■

特點(diǎn)：對信息處理集中，系統(tǒng)響應(yīng)時間短，可靠

性高，便于管理。但整個系統(tǒng)適應(yīng)性差。

⑶分布集中式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

采用分布與集中相結(jié)合的系統(tǒng)。

1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型

3.按通信傳播方式劃分

⑴點(diǎn)對點(diǎn)傳播方式網(wǎng)

點(diǎn)對點(diǎn)傳播方式網(wǎng)是以點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式，把各臺計

算機(jī)連接起來的。

⑵廣播式傳播結(jié)構(gòu)網(wǎng)

廣播式傳播結(jié)構(gòu)網(wǎng)是用一個共同的通信介質(zhì)把各個計

算機(jī)連接起來的，如以同軸電纜聯(lián)接起來的總線形網(wǎng)；

以微波、衛(wèi)星方式傳播的廣播式網(wǎng)。

1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的類型

4.按信息傳輸距離的長短劃分

(1)局域網(wǎng)(LAN)(LocalAreaNetwork)

局域網(wǎng)指十幾公里的地理范圍內(nèi)將計算機(jī)、外設(shè)

和通信設(shè)備互連在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

采用局域網(wǎng)，傳輸速率較高(10M-1000M),誤

碼率較低(10-8-10-11)o組網(wǎng)方便，技術(shù)簡單。

⑵廣域網(wǎng)(WAN)(WideAreaNetwork)

廣域網(wǎng)涉及的范圍較大，通?？梢赃_(dá)到幾十公里、

幾百公里，甚至更遠(yuǎn)。

傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速率較低，誤碼率較高。機(jī)制

復(fù)雜。

1.2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

1.數(shù)據(jù)通信

2.自治性

3.建網(wǎng)周期短

4.成本低

5.對技術(shù)要求不高

1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.3.1拓?fù)涞母拍?/p>

所謂拓?fù)鋵W(xué)（TOPOLOGY）是一種研究與

大小、距離無關(guān)的幾何圖形特性的方法。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫怯删W(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和通信介質(zhì)構(gòu)成的

網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

在選擇拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時，主要考慮的因素有：

安裝的相對難易程度、重新配置的難易程度、

維護(hù)的相對難易程度、通信介質(zhì)發(fā)生故障時，

受到影響的設(shè)備的情況。

1.3.2基本術(shù)語

1.節(jié)點(diǎn)

節(jié)點(diǎn)就是網(wǎng)絡(luò)單元。網(wǎng)絡(luò)單元是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的各種數(shù)據(jù)處理設(shè)

備、數(shù)據(jù)通信控制設(shè)備和數(shù)據(jù)終端設(shè)備。

節(jié)點(diǎn)分為：轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)，它的作用是支持網(wǎng)絡(luò)的連接，它通過通信線

路轉(zhuǎn)接和傳遞信息；

訪問節(jié)點(diǎn)，它是信息交換的源點(diǎn)和目標(biāo)。

2.鏈路

鏈路是兩個節(jié)點(diǎn)間的連線。鏈路分“物理鏈路”和“邏輯鏈路”

兩種，前者是指實際存在的通信連線，后者是指在邏輯上起作用的

網(wǎng)絡(luò)通路。鏈路容量是指每個鏈路在單位時間內(nèi)可接納的最大信息

量。

3.通路

通路是從發(fā)出信息的節(jié)點(diǎn)到接收信息的節(jié)點(diǎn)之間的一串節(jié)點(diǎn)和

鏈路。也就是說，它是一系列穿越通信網(wǎng)絡(luò)而建立起的節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)

的鏈路。

1.3.3常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.星型結(jié)構(gòu)2.總線結(jié)構(gòu)

工作站工作站工作站

1.3.3常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

?3.環(huán)型結(jié)構(gòu)4.樹型結(jié)構(gòu)

1.3.3常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

5.網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)

終端

終端終端終端

1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議

1.4.1協(xié)議的定義與組成

?協(xié)議的定義:兩個通信對象在進(jìn)行通信時，須

遵從相互接受的一組約定和規(guī)則，這些約定和規(guī)

則使它們在通信內(nèi)容、怎樣通信以及何時通信等

方面相互配合。簡單地說，協(xié)議是指通信雙方必

須遵循的控制信息交換的規(guī)則的集合。

協(xié)議的組成:一般來說，一個網(wǎng)絡(luò)協(xié)議主要由

語法、語義和同步三個要素組成。

語法指數(shù)據(jù)與控制信息的結(jié)構(gòu)或格式。

語義由通信過程的說明構(gòu)成。

同步是對事件實現(xiàn)順序的詳細(xì)說明，指出事件

1.4.1協(xié)議的定義與組成

?協(xié)議的特點(diǎn)：

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是有層次的，通信協(xié)議也被分為多

個層次，在每個層次內(nèi)又可分成若干子層次，協(xié)議各層

現(xiàn)4計算機(jī).絡(luò)采用高度結(jié)構(gòu)化的設(shè)計利實現(xiàn)技術(shù)，

是用分層或協(xié)議分層來組織的。每一層和相鄰層有接口,

較低層通過接口向它的上一層提供服務(wù)，但這一服務(wù)的

實現(xiàn)細(xì)節(jié)對上層是屏蔽的。較高層又是在較低層提供的

低級服務(wù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)更高級的服務(wù)。

在設(shè)計和選擇協(xié)議時，不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)

構(gòu)、信息的傳輸量、所采用的傳輸技術(shù)、數(shù)據(jù)存取方式,

還要考慮到其效率、價格和適應(yīng)性等問題。

1.4.2開放式系統(tǒng)互連參考模型OSI

?國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO于1978年提出了OSI

模型，該模型是設(shè)計和描述網(wǎng)絡(luò)通信的基本

1.0SI的分層結(jié)構(gòu)

它通過分層把復(fù)雜的通信過程分成了多個

獨(dú)立的、比較容易解決的子問題。在OSI模

型中，下一層為上一層提供服務(wù)，而各層內(nèi)

部的工作與相鄰層是無關(guān)的。

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的幾個基本概念：

■協(xié)議：為進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)交換（通信）而建立的規(guī)則、

標(biāo)準(zhǔn)或約定。

■實體：任何可以發(fā)送或接收信息的硬件/軟件進(jìn)程，

每一層中的活躍元素。

■對等實體：位于不同系統(tǒng)內(nèi)同一層次的兩個實體。

*協(xié)議作用在對等實體之間。

■接口：相鄰兩層之間交互的界面，定義相鄰兩層之間的

原語操作及上層對下層的服務(wù)。

■服務(wù)：某一層及其以下各層的一種能力，通過接口提供

給其相鄰上層。

■協(xié)議棧：某-系統(tǒng)內(nèi)的各層協(xié)議集。

■網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的層次結(jié)構(gòu)及其協(xié)議的集合，

相鄰層間的接口以及服務(wù)統(tǒng)稱為網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，式對網(wǎng)絡(luò)及

中國德國

教師教師

2/3接口2/3接口

翻譯翻譯

1/2接口1/2接口

秘書秘書

圖多層通信示例：中德教師之間的討論

*多層通信的實質(zhì):

?對等層實體之間虛擬通信

?下層向上層提供服務(wù)

多

層

通

信

的

實

質(zhì)

n層對等實體間的協(xié)議

系統(tǒng)A到系統(tǒng)B的?個消息的傳送

5

4

3

2

1

源主機(jī)目的主機(jī)

通信過程中的數(shù)據(jù)流變化示例

A系統(tǒng)

需

證

實

無需

證實

B電話系統(tǒng)工作示例

例如：張三打電話請李四吃飯，服務(wù)提供者為電話局

①CONNECT.request—張三撥李四的電話號碼

②CONNECT,indication—李四的電話振鈴

③CONNECT.response—李四摘機(jī)

④CONNECT.confirm—張三聽到振鈴?fù)Ｖ?，知道有人?yīng)答

|⑤DATA,request—張三說話，發(fā)出邀請

@DATA,indication—李四聽到張三的邀請

?DATA,request—李四說話，接受邀請

?DATA,indication—張三聽到李四的答復(fù)

(9)DISCONNECT,request—李四掛機(jī)

⑩DISCONNECT,indication張三聽到李四掛機(jī)，也掛機(jī)。

2.ISO/OSIRMI

各層之間的關(guān)系

物理層

A

在數(shù)據(jù)鏈路層的,

兩個實體之間建「傳送二進(jìn)V物

立、維持和釋放V制位流Z理

物理連接./層

規(guī)定在物理層傳

送0、1數(shù)據(jù)的電

參數(shù)（波形、頻

率、電平），一

規(guī)定所用的

連接器

送分組］

路徑選擇.

［網(wǎng)絡(luò)中擁

擠控制■