《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)（第二版）》課件第一章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)與實(shí)戰(zhàn)(第二版)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”01章節(jié)導(dǎo)讀

在過去的三百年中，每一個(gè)世紀(jì)都有一種技術(shù)占據(jù)主要的地位。18世紀(jì)伴隨著工業(yè)革命而來的是偉大的機(jī)械時(shí)代，19世紀(jì)是蒸汽機(jī)時(shí)代，20世紀(jì)的關(guān)鍵技術(shù)是信息的獲取、存儲(chǔ)、傳送和利用，而在21世紀(jì)的今天，人們進(jìn)入了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代，使我們的信息在高速的傳遞著。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和辦公自動(dòng)化的普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為社會(huì)生活中一種不可缺少的信息處理和通信工具，人們借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息的交流和共享。那么計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)究竟是什么呢？現(xiàn)在就讓我們一起來認(rèn)識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的“前世今生”。0504030201了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展歷史學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義和功能掌握計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢掌握利用visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D的方法任務(wù)1.1初識(shí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展1997年，在美國拉斯維加斯的全球計(jì)算機(jī)技術(shù)博覽會(huì)上，微軟公司總裁比爾蓋茨先生發(fā)表了著名的演說，他在演說中提出的“網(wǎng)絡(luò)才是計(jì)算機(jī)”的精辟論點(diǎn)，充分體現(xiàn)出信息社會(huì)中計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的重要基礎(chǔ)地位。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展越來越成為當(dāng)今世界高新技術(shù)發(fā)展的核心之一，而它的發(fā)展歷程也曲曲折折，綿延至今。從1946年世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)ENIAC的誕生到現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的全面普及，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展大體可以分為以下4個(gè)階段。第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生階段形成階段互聯(lián)互通階段高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)階段1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展誕生階段20世紀(jì)60年代中期之前的第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。終端是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備包括顯示器和鍵盤，無CPU和內(nèi)存。當(dāng)時(shí)，人們把計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義為“以傳輸信息為目的而連接起來，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息處理或進(jìn)一步達(dá)到資源共享的系統(tǒng)”，這樣的通訊系統(tǒng)已具備網(wǎng)絡(luò)的雛形。早期的計(jì)算機(jī)為了提高資源利用率，采用批處理的工作方式。為適應(yīng)終端與計(jì)算機(jī)的連接，出現(xiàn)了多重線路控制器。11.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)60年代初美國航空公司與IBM公司聯(lián)合研制的預(yù)訂飛機(jī)票系統(tǒng)，由1個(gè)主機(jī)和2000多個(gè)終端組成，是一個(gè)典型的面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。但這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)存在著一些缺點(diǎn)：如果主機(jī)的負(fù)荷較重，會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過長；而且單機(jī)系統(tǒng)的可靠性一般較低，一旦主機(jī)發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的癱瘓。1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展形成階段為了克服第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺(tái)計(jì)算機(jī)相互連接的方法。興起于60年代后期，典型代表是美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局協(xié)助開發(fā)的ARPANET（阿帕網(wǎng)）。主機(jī)之間不是直接用線路相連，而是由接口報(bào)文處理機(jī)（IMP）轉(zhuǎn)接后互聯(lián)的。IMP和它們之間互聯(lián)的通信線路一起負(fù)責(zé)主機(jī)間的通信任務(wù)，構(gòu)成了通信子網(wǎng)。通信子網(wǎng)互聯(lián)的主機(jī)負(fù)責(zé)運(yùn)行程序，提供資源共享，組成資源子網(wǎng)。這個(gè)時(shí)期，網(wǎng)絡(luò)概念為“以能夠相互共享資源為目的而互聯(lián)起來的具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)集合體”，形成了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本概念。21.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展互聯(lián)互通階段阿帕網(wǎng)興起后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛，但是，這一時(shí)期計(jì)算機(jī)之間的組網(wǎng)是有條件的，在同網(wǎng)絡(luò)中只能存在同一廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)，其他廠家生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)無法接入。在此期間，各大計(jì)算機(jī)公司相繼推出自己的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)的軟硬件產(chǎn)品。由于沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，不同廠商的產(chǎn)品之間互聯(lián)很困難，人們迫切需要一種開放性的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，于是誕生了兩種國際通用的最重要的體系結(jié)構(gòu)，即TCP/IP體系結(jié)構(gòu)和國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的OSI體系結(jié)構(gòu)。。31.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)階段第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是從20世紀(jì)90年代末開始出現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)局域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)逐步發(fā)展成熟，光纖、高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及多媒體、智能網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)相繼出現(xiàn)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就像一個(gè)對用戶透明的大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，發(fā)展為以Internet為代表的互聯(lián)網(wǎng)。20世紀(jì)90年代，微電子技術(shù)、大規(guī)模集成電路技術(shù)、光通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)不斷發(fā)展，為網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展提供了進(jìn)一步有力的支持。4第四代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是：互連、高速、智能與更為廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)在的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成為將多個(gè)具有獨(dú)立工作能力的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路相連，并由功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)資源共享和數(shù)據(jù)通信的系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正迅速朝著高速化、實(shí)時(shí)化、智能化、集成化和多媒體化的方向不斷深入，它的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用對全球的經(jīng)濟(jì)、教育、科技、文化的發(fā)展已經(jīng)產(chǎn)生并且仍將發(fā)揮重要影響。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義在了解完計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展史后人們自然會(huì)想：究竟什么是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)呢？計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)本身的發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)化，人們提出了不同的觀點(diǎn)。目前，比較認(rèn)同的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義為：將分布在不同地理位置上的、具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)及其外部設(shè)備，通過通信設(shè)備和通信線路連接起來，按照某種事先約定的規(guī)則(通信協(xié)議)進(jìn)行信息交換，以實(shí)現(xiàn)資源共享的系統(tǒng)。三要素：兩個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間必須用某種通信手段連接起來。至少有兩個(gè)具有獨(dú)立操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，且它們之間有相互共享某種資源的需求。網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)獨(dú)立的計(jì)算機(jī)之間要能相互通信，必須制定相互可確認(rèn)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議。1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)自20世紀(jì)60年代末誕生以來，以異常迅猛的速度發(fā)展，被越來越廣泛地應(yīng)用于政治、經(jīng)濟(jì)、軍事、生產(chǎn)及科學(xué)技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面。1.資源共享3.集中管理2.數(shù)據(jù)通信4.分布處理5.均衡負(fù)荷1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能硬件資源：包括各種類型的計(jì)算機(jī)、大容量存儲(chǔ)設(shè)備、計(jì)算機(jī)外部設(shè)備，如彩色打印機(jī)、經(jīng)典繪圖儀等。

軟件資源：包括各種應(yīng)用軟件、工具軟件、系統(tǒng)開發(fā)所用的支撐軟件、語言處理程序、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)等。數(shù)據(jù)資源：包括數(shù)據(jù)庫文件、數(shù)據(jù)庫、辦公文檔資料等。信道資源：通信信道可以理解為電信號(hào)的傳輸介質(zhì)。通信信道的共享是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最重要的共享資源之一。資源共享11.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要功能組建計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的之一就是使分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)用戶能夠相互通信。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間，或計(jì)算機(jī)與終端之間可以快速、可靠地相互傳遞各種信息，如數(shù)據(jù)、程序、文件、圖形、圖像、聲音、視頻流等。利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)通信功能，人們可以使用網(wǎng)絡(luò)上的各種應(yīng)用（也稱服務(wù)），如收發(fā)電子郵件、視頻點(diǎn)播、視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教學(xué)、遠(yuǎn)程醫(yī)療等。數(shù)據(jù)通信21.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義與功能在沒有聯(lián)網(wǎng)的條件下，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都是一個(gè)“信息孤島”。在管理這些計(jì)算機(jī)時(shí)，必須分別管理。而計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)后，可以在某個(gè)中心位置實(shí)現(xiàn)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的管理。如數(shù)據(jù)庫情報(bào)檢索系統(tǒng)、交通運(yùn)輸部門的訂票系統(tǒng)、軍事指揮系統(tǒng)等。分布處理是指把要處理的任務(wù)分散到各個(gè)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，而不是集中在一臺(tái)大型計(jì)算機(jī)上。這樣，不僅可以降低軟件設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，而且還可以大大提高工作效率和降低成本。分布處理4集中管理3均衡負(fù)荷5廣域網(wǎng)內(nèi)包括很多子處理系統(tǒng)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的某個(gè)子處理系統(tǒng)的負(fù)荷過重時(shí)，新的作業(yè)可通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)和線路分送給較空閑的子系統(tǒng)進(jìn)行處理。任務(wù)1.2了解計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類標(biāo)準(zhǔn)很多，比如按通信介質(zhì)、傳輸方式、使用對象等，但這些分類標(biāo)準(zhǔn)只給出了網(wǎng)絡(luò)某一方面的特征，并不能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的本質(zhì)。按地理覆蓋范圍分類1目前比較公認(rèn)的能反映網(wǎng)絡(luò)技術(shù)本質(zhì)的分類方法是按計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分布距離分類。按網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的大小，可以將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為局域網(wǎng)（LAN）、城域網(wǎng)（MAN）、廣域網(wǎng)（WAN）。（1）覆蓋范圍小，結(jié)構(gòu)簡單，容易實(shí)現(xiàn)。（4）局域網(wǎng)組網(wǎng)方便、實(shí)用靈活，是目前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最活躍的分支。（2）具有較高的帶寬和數(shù)據(jù)傳輸速率。（3）由于數(shù)據(jù)傳輸距離短，傳輸時(shí)延低且誤碼率低。局域網(wǎng)（LocalAreaNetwork，LAN）是指范圍在10km內(nèi)的辦公樓群或校園內(nèi)的計(jì)算機(jī)相互連接所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)通常屬某單位所有，單位擁有自主管理權(quán)，以共享網(wǎng)絡(luò)資源為主要目的。局域網(wǎng)具有以下特征：1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1）局域網(wǎng)廣域網(wǎng)（WideAreaNetwork，WAN）通?？缃雍艽蟮牡乩矸秶?，可以是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)省、一個(gè)國家甚至全球，地理范圍一般在100km以上，傳輸速率較低。廣域網(wǎng)主要指使用公用通信網(wǎng)所組成的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是互聯(lián)網(wǎng)的核心部分，其任務(wù)是長距離傳輸主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，廣域網(wǎng)的特點(diǎn)是傳輸距離遠(yuǎn)，傳輸速度慢，傳輸易出錯(cuò)，成本高等。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類城域網(wǎng)（MetropolitanAreaNetwork，MAN）所采用的技術(shù)基本上與局域網(wǎng)相類似，只是規(guī)模上更大一些。城域網(wǎng)作用范圍為一個(gè)城市，地理范圍為十幾千米到幾十千米不等，傳輸速率在100Mb/s以上。城域網(wǎng)是對局域網(wǎng)的延伸，用于局域網(wǎng)之間的連接。2）城域網(wǎng)3）廣域網(wǎng)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按通信傳播方式分類21）點(diǎn)對點(diǎn)傳播方式的網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)對點(diǎn)傳播方式的網(wǎng)絡(luò)由機(jī)器間多條鏈路構(gòu)成，每條鏈路連接一對計(jì)算機(jī)，兩臺(tái)沒有直接相連的計(jì)算機(jī)要通信，必須通過其他結(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。這種網(wǎng)絡(luò)上的轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文分組在信源和信宿之間需通過一臺(tái)或多臺(tái)中間設(shè)備進(jìn)行傳播。2）廣播方式的網(wǎng)絡(luò)廣播方式的網(wǎng)絡(luò)僅有一條通道，由網(wǎng)絡(luò)上所有計(jì)算機(jī)共享。一般來說，局域性網(wǎng)絡(luò)使用廣播方式，廣域性網(wǎng)絡(luò)使用點(diǎn)對點(diǎn)方式。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)功能分類31）通信子網(wǎng)通信子網(wǎng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)通信的部分，主要完成數(shù)據(jù)的傳輸、交換及通信控制，由網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)和通信鏈路組成。采用通信子網(wǎng)后，可使入網(wǎng)主機(jī)不用去處理數(shù)據(jù)通信，只需負(fù)責(zé)信息的發(fā)送和接收即可，減少了主機(jī)的通信開銷。除此之外，由于通信子網(wǎng)是按統(tǒng)一軟硬件標(biāo)準(zhǔn)組建的，可以面向各種類型的主機(jī)，因此方便了不同機(jī)型間的互聯(lián)，減少了組建網(wǎng)絡(luò)的工作量。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按網(wǎng)絡(luò)功能分類32）資源子網(wǎng)資源子網(wǎng)用于訪問網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)，由主機(jī)系統(tǒng)、終端控制器和終端組成。主機(jī)負(fù)責(zé)本地或全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理，可運(yùn)行各種應(yīng)用程序或大型數(shù)據(jù)庫，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種軟硬件資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。終端控制器把一組終端連入通信子網(wǎng)，并負(fù)責(zé)對終端的控制及終端信息的接收和發(fā)送。終端控制器可以不經(jīng)過主機(jī)直接和網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)相連。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類4將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的各個(gè)結(jié)點(diǎn)及通信設(shè)備看成點(diǎn)，將通信線路看成線，由這些線把點(diǎn)連接起來構(gòu)成的圖形稱為網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型、環(huán)型、樹型、星型和網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型結(jié)構(gòu)1圖1-5總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由單根電纜組成，該電纜連接網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)。圖1-5就描繪了一種典型的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點(diǎn)共享總線的全部容量。網(wǎng)絡(luò)上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都被動(dòng)地偵聽接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，它先向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)廣播一條警報(bào)消息，通知所有的節(jié)點(diǎn)它將發(fā)送數(shù)據(jù)，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)將接收發(fā)送給它的數(shù)據(jù)，在發(fā)送方和接收方之間的其他節(jié)點(diǎn)將忽略這條消息。總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單、便于擴(kuò)充、價(jià)格相對較低、安裝使用方便。但是由于單信道的限制，一個(gè)總線型網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)越多，網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的速率就越慢。另外，一旦總線出現(xiàn)故障，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)將陷于癱瘓?？偩€結(jié)構(gòu)是一種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，適合于信息管理系統(tǒng)、辦公自動(dòng)化系統(tǒng)和廣播教學(xué)等。1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)2在星型結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都通過一條點(diǎn)對點(diǎn)鏈路與公共中心節(jié)點(diǎn)相連，如圖1-7所示。任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都必須通過中心節(jié)點(diǎn)，并且只能通過中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。公共中心節(jié)點(diǎn)通過存儲(chǔ)—轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀的傳送，其設(shè)備可以是集線器，也可以是交換機(jī)。星型網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、組網(wǎng)容易，便于控制和管理，網(wǎng)絡(luò)延遲小。其缺點(diǎn)是中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)較重，容易形成系統(tǒng)的“瓶頸”，線路的利用率也不高。這種網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于學(xué)校實(shí)驗(yàn)室或企業(yè)辦公室。圖1-7星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)3環(huán)型結(jié)構(gòu)是由各節(jié)點(diǎn)首尾相連形成的閉合環(huán)型線路，如圖1-6所示。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)傳送是單向的，即沿一個(gè)方向從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都需安裝中繼器，以接收、放大信號(hào)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，建網(wǎng)容易，便于管理。其缺點(diǎn)是若單個(gè)工作站發(fā)生故障，則整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓；并且當(dāng)節(jié)點(diǎn)過多時(shí)，將影響數(shù)據(jù)傳輸效率，非常不利于擴(kuò)展。圖1-6環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)4樹型拓?fù)鋸目偩€型拓?fù)溲葑兌鴣?，形狀像一棵倒置的樹，如圖1-8所示，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個(gè)分支還可再帶子分支。它是總線型結(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，是在總線網(wǎng)上加上分支形成的，其傳輸介質(zhì)可有多條分支，但不形成閉合回路。樹型網(wǎng)是一種分層網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)對稱，具有一定的容錯(cuò)能力，一般一個(gè)分支和結(jié)點(diǎn)的故障不影響另一個(gè)分支結(jié)點(diǎn)的工作，同時(shí)任何一個(gè)結(jié)點(diǎn)發(fā)出的信息都可以傳遍整個(gè)傳輸介質(zhì)，這也是廣播式網(wǎng)絡(luò)。樹型拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn)是易于擴(kuò)展，可以延伸出許多分支和子分支；故障隔離容易。其缺點(diǎn)是越靠近頂部的節(jié)點(diǎn)，處理能力越強(qiáng)，其可靠性要求就越高。由于對頂部節(jié)點(diǎn)的依賴性太大，所以如果頂部節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。圖1-8樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)5網(wǎng)狀拓?fù)溆址Q作無規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)結(jié)是任意的，沒有規(guī)律。如圖1-9所示，就是將多個(gè)子網(wǎng)或多個(gè)局域網(wǎng)連接起來。網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)可靠性高，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須采用路由選擇算法和流量控制方法，線路成本高，不易管理和維護(hù)，這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)適用于大型廣域網(wǎng)。在實(shí)際組網(wǎng)中，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不是單一的，而是要根據(jù)具體需要和環(huán)境混用幾種結(jié)構(gòu)。圖1-9網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)帶寬1帶寬(Bandwidth)本來是指信號(hào)具有的頻帶寬度，即信號(hào)占據(jù)的頻率范圍，單位是赫(或千赫、兆赫、吉赫等)。現(xiàn)在的“帶寬”是數(shù)字信道所能傳送的“最高數(shù)據(jù)率”的同義語，單位是“比特每秒”或b/s。比特(bit)是計(jì)算機(jī)中數(shù)據(jù)的最小單元。帶寬是網(wǎng)速允許的最大值。注：b/s即bit/s，也有文獻(xiàn)資料寫成bps。往返時(shí)間2往返時(shí)間(Round-TripTime，RTT)表示從發(fā)送方發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送方收到來自接收方的確認(rèn)為止，總共經(jīng)歷的時(shí)間。1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)時(shí)延3時(shí)延(delay)是指數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一端所需的時(shí)間。時(shí)延是由以下幾個(gè)不同的部分組成的：1)發(fā)送時(shí)延：也叫傳輸時(shí)延或傳輸速率，是指發(fā)送數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間。發(fā)送時(shí)延計(jì)算方式如下：發(fā)送時(shí)延=數(shù)據(jù)塊長度(b)/信道帶寬(b/s)2)傳播時(shí)延：電磁波在信道中傳播所需要的時(shí)間，計(jì)算方式如下：傳播時(shí)延=信道長度(m)/電磁波在信道上的傳播速率(m/s)3)處理時(shí)延：也叫排隊(duì)時(shí)延，是指數(shù)據(jù)在交換結(jié)點(diǎn)等候發(fā)送，在緩存的隊(duì)列中排隊(duì)所經(jīng)歷的時(shí)延。數(shù)據(jù)經(jīng)歷的總時(shí)延就是以上三種時(shí)延之和，即總時(shí)延=傳播時(shí)延+發(fā)送時(shí)延+排隊(duì)時(shí)延1.2.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要性能指標(biāo)吞吐量4吞吐量(throughput)表示在單位時(shí)間內(nèi)通過某個(gè)網(wǎng)絡(luò)(或信道、接口)的數(shù)據(jù)量。吞吐量經(jīng)常用于表示現(xiàn)實(shí)世界中網(wǎng)絡(luò)容量的一種測量量，以便人們知道有多少數(shù)據(jù)量通過了網(wǎng)絡(luò)。最大吞吐量計(jì)算方式如下：最大吞吐量?=?帶寬*時(shí)間1.2.3計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化組織計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和推廣起到了極為重要的作用。國際上有很多標(biāo)準(zhǔn)化組織負(fù)責(zé)制定、實(shí)施相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，其中常見的主要有以下幾種：國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(InternationalStandardsOrganization，ISO)國際電信聯(lián)盟(InternationalTelecommunicationsUnion，ITU)國際電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(InstituteofElectricandElectronicEngineer，IEEE)美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(AmericanNationalStandardInstitute，ANSI)美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)(ElectronicIndustriesAssociation，EIA)任務(wù)1.3直面計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展趨勢1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域2018年11月16日，第三屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)在中國浙江省烏鎮(zhèn)正式開幕，其主題是“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，造福人類—攜手共建網(wǎng)絡(luò)空間命運(yùn)共同體”，從這里可以看出，今后互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展是要更好地造福人類。我們現(xiàn)在已經(jīng)步入了信息化社會(huì)，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅猛的今天，“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”這句網(wǎng)絡(luò)名言被越來越多的人所接受，我們的生活越來越依賴計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，人們可以開展廣泛的交流互助活動(dòng)和進(jìn)行多種工作。6.軍事應(yīng)用3.政府應(yīng)用2.個(gè)人應(yīng)用4.教育應(yīng)用5.醫(yī)療應(yīng)用1.企業(yè)應(yīng)用1.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域早期的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就是各大公司企業(yè)的內(nèi)部局域網(wǎng)和軍用網(wǎng)絡(luò)，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)方面的應(yīng)用是最成熟、最廣泛的。在Internet誕生之后，企業(yè)網(wǎng)中又出現(xiàn)了Intranet和Extranet兩個(gè)新的名詞，這兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)名詞是伴隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在企業(yè)中的廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生的，意思分別是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)和企業(yè)外聯(lián)網(wǎng)(Extranet)。Intranet往往用于企業(yè)內(nèi)部人員交流，通信便捷。Extranet則是為保障企業(yè)網(wǎng)接入Internet的安全性等一系列問題而應(yīng)運(yùn)而生的，它既保證了信息的流通，又保護(hù)了企業(yè)的信息資源不受威脅。企業(yè)應(yīng)用11.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，網(wǎng)民的數(shù)量不斷增加，越來越多的人已經(jīng)離不開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，他們利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)、工作、消費(fèi)、娛樂，乃至社交和婚姻都通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)去解決。例如，我們可以借助微信、QQ等軟件與他人進(jìn)行即時(shí)通信，也可以進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助，甚至可以進(jìn)行簡單的遠(yuǎn)程會(huì)議；網(wǎng)絡(luò)的一大功能就是資源共享，我們可以很輕松地查找到大量的信息資源、學(xué)習(xí)資源等；隨著人們消費(fèi)意識(shí)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)店和網(wǎng)絡(luò)購物逐漸興起，足不出戶的購物模式為廣大網(wǎng)絡(luò)用戶帶來了極大的生活便利。個(gè)人應(yīng)用21.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域正如在企業(yè)中的應(yīng)用一樣，政府部門也可以借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)辦公，并在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布信息，傳遞資源，這樣一來能夠大大提高工作效率及宣傳力度，例如各地的電子政務(wù)網(wǎng)。出于安全的需要，政府部門的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)分為內(nèi)網(wǎng)和外網(wǎng)。政府內(nèi)部系統(tǒng)辦公使用內(nèi)網(wǎng)；而對外發(fā)布信息、進(jìn)行政策宣傳就需要使用外網(wǎng)。政府應(yīng)用3我們常常說的遠(yuǎn)程教育就是基于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)課件和其他學(xué)習(xí)資源為學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教學(xué)活動(dòng)提供了更多渠道，有利于因材施教。通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，最新的學(xué)術(shù)咨詢可以迅速傳播，成果可以及時(shí)共享，交流可以及時(shí)進(jìn)行。教育應(yīng)用41.3.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用領(lǐng)域利用互聯(lián)網(wǎng)，醫(yī)療網(wǎng)站可合理地配置醫(yī)療資源，跨越時(shí)間和地域的阻礙，使更多的患者能得到享有稀缺的醫(yī)療資源的權(quán)力，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源的合理配置，有效地降低看病的成本。醫(yī)療應(yīng)用5現(xiàn)代意義的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生于20世紀(jì)60年代中期，是由美國國防部高級(jí)研究計(jì)劃局應(yīng)美國軍方要求研制的阿帕網(wǎng)。任何一項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，最初都是服務(wù)于軍方的，這個(gè)規(guī)律在近現(xiàn)代及當(dāng)代非常明顯。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，軍隊(duì)建設(shè)向信息化方向發(fā)展，現(xiàn)在的遠(yuǎn)程指揮、戰(zhàn)場信息化及戰(zhàn)場信息共享都體現(xiàn)出了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在此方面的應(yīng)用。軍事應(yīng)用61.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢如果從克蘭羅克在1961年首次發(fā)表“分組交換”理論的博士論文算起，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)走過了50多年的研究、建設(shè)和發(fā)展歷程?；ヂ?lián)網(wǎng)之所以能夠取得成功，除了在其發(fā)展過程中所采取的一系列重大決策的正確與及時(shí)，以及其管理機(jī)構(gòu)的相對健全和運(yùn)營機(jī)制的合理性等非技術(shù)因素以外，一個(gè)非常重要的原因就是得益于其體系結(jié)構(gòu)的支持：靈活的分組交換技術(shù)、簡單的分層模型和開放的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等。然而，自從20世紀(jì)90年代初WWW技術(shù)出現(xiàn)以及美國NSF解除互聯(lián)網(wǎng)上的商業(yè)限制以后，互聯(lián)網(wǎng)便進(jìn)入了應(yīng)用與服務(wù)的蓬勃發(fā)展階段，而傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的缺陷與不足也隨之逐漸顯露出來。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀11.3.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展趨勢

(1)傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)中過于簡單的網(wǎng)絡(luò)核心功能應(yīng)該得到適當(dāng)增強(qiáng)隨著分組交換技術(shù)基礎(chǔ)地位的確立及TCP/IP協(xié)議的設(shè)計(jì)成功和廣泛實(shí)現(xiàn)，早期互聯(lián)網(wǎng)便基本上奠定了“核心簡單，邊緣智能”的體系結(jié)構(gòu)格局。

(2)從服務(wù)角度來研究下一代網(wǎng)絡(luò)為互聯(lián)網(wǎng)帶來的新的發(fā)展契機(jī)像互聯(lián)網(wǎng)這樣規(guī)模十分龐大的分布式系統(tǒng)，將不可避免地面臨異構(gòu)性、開放性、安全性、并發(fā)性、可縮放性等方面的諸多挑戰(zhàn)，因此從位于核心網(wǎng)絡(luò)之上且分布于網(wǎng)絡(luò)邊緣的互聯(lián)網(wǎng)端系統(tǒng)入手，致力于研究互聯(lián)網(wǎng)如何為用戶提供各種各樣的服務(wù)，以及如何用這些服務(wù)來支持和開發(fā)各種特定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分布計(jì)算技術(shù)，便逐漸成為了互聯(lián)網(wǎng)研究中的一個(gè)重要分支和領(lǐng)域。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢21.3.2網(wǎng)絡(luò)從業(yè)者應(yīng)具備的職業(yè)道德觀念1)遵紀(jì)守法，尊重知識(shí)產(chǎn)權(quán)

由于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最主要的功能是實(shí)現(xiàn)資源共享，因此很多人認(rèn)為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是一種完全開放型的狀態(tài)；只要愿意，可以在網(wǎng)上發(fā)表任何言論，或從網(wǎng)上下載文章、圖片及各種作品。但實(shí)際上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)只是信息資源的一種載體，其本質(zhì)與報(bào)紙、電視等傳統(tǒng)媒體沒有任何區(qū)別，其上的文章、圖片及各種作品同樣擁有著作權(quán)，不能隨意轉(zhuǎn)載、摘抄。2)愛崗敬業(yè)，嚴(yán)守保密制度

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員應(yīng)愛崗敬業(yè)，嚴(yán)守保密制度，保守相應(yīng)的國家機(jī)密和商業(yè)機(jī)密。由于目前很多商業(yè)信息及其他信息都會(huì)在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上保存并通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸，所以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從業(yè)者必須采取相關(guān)措施，防止泄密的發(fā)生。3)團(tuán)結(jié)協(xié)作、愛護(hù)設(shè)備

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從業(yè)人員應(yīng)做好設(shè)備的規(guī)范化和文檔化管理，及時(shí)寫好維護(hù)記錄，做好交接工作；負(fù)責(zé)所有設(shè)備的管轄和運(yùn)行狀況的掌控，以最經(jīng)濟(jì)的設(shè)備壽命周期費(fèi)用，取得最佳的設(shè)備綜合效能，確保設(shè)備經(jīng)常處于良好的技術(shù)狀態(tài)和工作狀態(tài)。任務(wù)1.4任務(wù)挑戰(zhàn)1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

OfficeVisio是Office軟件系列中負(fù)責(zé)繪制流程圖和示意圖的軟件，是一款便于IT和商務(wù)人員對復(fù)雜信息、系統(tǒng)和流程進(jìn)行可視化處理、分析和交流的軟件。使用Visio可以繪制業(yè)務(wù)流程圖、組織結(jié)構(gòu)圖、項(xiàng)目管理圖、營銷圖表、辦公室布局圖、網(wǎng)絡(luò)圖、電子線路圖、數(shù)據(jù)庫模型圖、工藝管道圖、因果圖和方向圖等。Visio安裝包是獨(dú)立的安裝軟件，不屬于Office軟件系統(tǒng)，但Visio軟件安裝后會(huì)存在于Office軟件菜單里。下面以MicrosoftVisio2013為例，來學(xué)習(xí)如何使用Visio繪制拓?fù)鋱D。1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D(1)在Office軟件菜單下打開Visio軟件，如圖1-11所示，左側(cè)屬于“形狀”區(qū)域，右側(cè)網(wǎng)格部分屬于“繪圖”區(qū)域。圖1-11打開Visio軟件1.4.1使用Visio繪制網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D(2)在左側(cè)“形狀”區(qū)域中，依次選擇“更多形狀”—“網(wǎng)絡(luò)”—“服務(wù)器3D”，如圖1-12所示。圖1-1