計算機網(wǎng)絡基礎.ppt

1、基本要求： 掌握計算機網(wǎng)絡的基本概念，了解計算機網(wǎng)絡的產生與發(fā)展，熟悉計算機網(wǎng)絡的組成和計算機網(wǎng)絡的分類，掌握計算機網(wǎng)絡的主要功能和計算機網(wǎng)絡的應用等內容。,第1章 計算機網(wǎng)絡基礎,教學重點和難點： 計算機網(wǎng)絡的定義； 計算機網(wǎng)絡的組成； 計算機網(wǎng)絡的分類； 計算機網(wǎng)絡的功能和應用。,第1章 計算機網(wǎng)絡基礎,一、 計算機網(wǎng)絡定義,所謂計算機網(wǎng)絡就是將分布在不同地理位置上的具有獨立工作能力的計算機、終端及其附屬設備用通信設備和通信線路連接起來，并配置網(wǎng)絡軟件，以實現(xiàn)計算機資源共享的系統(tǒng)。,1.1 計算機網(wǎng)絡概念,至少有兩個具有獨立操作系統(tǒng)的計算機，且它們之間有相互共享某種資源的需求。 兩個獨立的

2、計算機之間必須用某種通信手段將其連接。 網(wǎng)絡中的各個獨立的計算機之間要能相互通信，必須制定相互可確認的規(guī)范標準或協(xié)議。,一個計算機網(wǎng)絡必須具備以下3個基本要素,1.1 計算機網(wǎng)絡概念,Internet 和 Internet 的區(qū)別,以小寫字母 i 開始的 internet（互聯(lián)網(wǎng)或互連網(wǎng)）是一個通用名詞，它泛指由多個計算機網(wǎng)絡互連而成的網(wǎng)絡。 以大寫字母I開始的的 Internet（因特網(wǎng)）則是一個專用名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網(wǎng)絡相互連接而成的特定計算機網(wǎng)絡，它采用 TCP/IP 協(xié)議族作為通信的規(guī)則，且其前身是美國的 ARPANET。,計算機網(wǎng)絡的構成：,1.1 計算機網(wǎng)絡概

3、念,數(shù)據(jù)通信 實現(xiàn)資源共享,二、計算機網(wǎng)絡的功能,一個網(wǎng)絡的通信鏈路和結點的幾何排列或物理布局圖形稱為計算機網(wǎng)絡的拓撲結構。,網(wǎng)絡拓撲結構的定義,三、計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,網(wǎng)絡拓撲結構的種類,1、總線型拓撲結構,1. 總線型拓撲（Bus Topology）,2. 星型拓撲（Star Topology）,3、環(huán)型拓撲結構,4. 樹型結構（Tree Topology）,5. 網(wǎng)狀拓撲,四、幾種不同類別的網(wǎng)絡,不同作用范圍的網(wǎng)絡 廣域網(wǎng) WAN (Wide Area Network) 局域網(wǎng) LAN (Local Area Network) 城域網(wǎng) MAN (Metropolitan Area Ne

4、twork) 個人區(qū)域網(wǎng) PAN (Personal Area Network),局域網(wǎng)的硬件組成示例,廣域網(wǎng)的硬件組成示例,2. 不同使用者的網(wǎng)絡,從網(wǎng)絡的使用者進行分類 公用網(wǎng) (public network) 專用網(wǎng) (private network),用來把用戶接入到因特網(wǎng)的網(wǎng)絡,接入網(wǎng) AN (Access Network)，它又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。 由 ISP 提供的接入網(wǎng)只是起到讓用戶能夠與因特網(wǎng)連接的“橋梁”作用。 寬帶：ADSL,五、網(wǎng)絡協(xié)議的基本概念,網(wǎng)絡協(xié)議：是計算機在網(wǎng)絡中實現(xiàn)通信時必須遵守的約定。, TCP/IP協(xié)議：TCP/IP協(xié)議是因特網(wǎng)上負責定義資料傳輸

5、規(guī)格的一種協(xié)議，它是Transmission Control Protocol（傳輸控制協(xié)議）和Internet Protocol（網(wǎng)絡互聯(lián)協(xié)議）的簡稱，它的主要作用是將各種不同的網(wǎng)絡天衣無縫地連接起來。我們常常把TCP/IP協(xié)議形象地稱作因特網(wǎng)的語言。它從上至下分為四個層次：應用層、運輸層、互聯(lián)網(wǎng)層、網(wǎng)絡接口層。,六、IP地址,概念：在Internet上的每一臺計算機 的唯一標志,格式: IP地址由32位的二進制數(shù)組成，即IP地址占4個字節(jié)。為了書寫方便，習慣上采用“點分十進制”表示法，即每8位二進制數(shù)為一組，用十進制數(shù)表示，并用小數(shù)點“.”隔開。,44,七、域名,概念

6、：在Internet中直接使用IP地址就可以訪問網(wǎng)絡中相應的主機資源，但是由于IP地址是一串抽象的數(shù)字，記憶起來十分困難，所以在Internet中又為每臺主機起一個具有一定含義又便于記憶的名字，稱為域名。,格式:由圓點分隔的一系列字符（或類似的拼寫）所構成，與IP地址是一一對應關系。,域名結構：域名一般由主機名、機構名、網(wǎng)絡名（機構的類別）和最高層域名組成。,例：（清華大學郵件服務器）,郵件服務器,清華大學,教育網(wǎng),中國,主機名,機構名,網(wǎng)絡名,最高層域名,域名地址中常用字符組合的意義,gov：表示政府單位 edu：表示教育單位 org：(非營利)機關 mil：表示軍事單位 com：表示商業(yè)機

7、構 net：表示網(wǎng)絡機構 cn： 表示中國 tw： 表示臺灣省 ,八、Internet的主要服務功能,1信息獲取與信息發(fā)布 1）Gopher服務 為信息查詢服務，如分數(shù)查詢。 2）WWW服務 WWW(World Wide Web)萬維網(wǎng)。由Web服務器、瀏覽器和通訊協(xié)議(Http)組成。 3）FTP服務 FTP(Transfer Protocol)文件傳輸協(xié)議。提供文件下載,2網(wǎng)上通訊 1）電子郵件E-mail 2）網(wǎng)上尋呼QQ、MSN 3）網(wǎng)絡IP電話 3專題討論 如電子公告板BBS、論壇、聊天室等。 網(wǎng)上交友 電子商務 遠程登錄,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,1. 廣域網(wǎng)（WAN：Wide A

8、rea Network） 廣域網(wǎng)指的是實現(xiàn)計算機遠距離連接的計算機網(wǎng)絡，可以把眾多的城域網(wǎng)、局域網(wǎng)連結起來，也可以把全球的區(qū)域網(wǎng)、局域網(wǎng)連接起來。 2. 城域網(wǎng)（MAN：Metropolitan Area Network） 有時又稱之為城市網(wǎng)、區(qū)域網(wǎng)、都市網(wǎng)。城域網(wǎng)是在一個城市或地區(qū)范圍內連接起來的網(wǎng)絡系統(tǒng)，距離通常在幾十公里之內。,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,3. 局域網(wǎng)（LAN：Local Area Network） 局域網(wǎng)也稱局部網(wǎng)，是在一個有限的地理范圍（十幾公里以內）內將計算機、外部設備和網(wǎng)絡互連設備連接在一起的網(wǎng)絡系統(tǒng)，常用于一座大樓、一個學?；蛞粋€企業(yè)內。常見的局域網(wǎng)有以太網(wǎng)（包括

9、快速以太網(wǎng)、千兆位以太網(wǎng)、萬兆位以太網(wǎng)）、FDDI、ATM等。 4. 接入網(wǎng)（AN：Access Network） 又稱為本地接入網(wǎng)或居民接入網(wǎng)。接入網(wǎng)是局域網(wǎng)（或校園網(wǎng)）和城域網(wǎng)之間的橋接區(qū)。接入網(wǎng)提供多種高速接入技術，使用戶接入到Internet的瓶頸得到某種程度上的解決。,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,廣播網(wǎng)絡（Broadcasting Network） 單播（Unicast） 組播（Multicast） 廣播（Broadcast） 點對點網(wǎng)絡（Point to Point Network）,1.2.2 按數(shù)據(jù)傳輸方式分類,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,（1）廣播網(wǎng)絡（Broadcasting

10、Network）中的計算機或設備使用一條共享的通信介質進行數(shù)據(jù)傳播，網(wǎng)絡中的所有結點都能收到任何結點發(fā)出的數(shù)據(jù)信息。傳輸方式有3種： 單播（Unicast）：發(fā)送的信息中包含明確的目的地址，所有結點都檢查該地址。如果與自己的地址相同，則處理該信息，如果不同，則忽略。 組播（Multicast）：將信息傳送給網(wǎng)絡中部分結點。 廣播（Broadcast）：在發(fā)送的信息中使用一個指定的代碼標識目的地址，將信息發(fā)送給所有的目標結點。當使用這個指定代碼傳輸信息時，所有結點都接收并處理該信息。,1.2.2 按數(shù)據(jù)傳輸方式分類,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,（2）點對點網(wǎng)絡（Point to Point Net

11、work）中的計算機或設備以點對點的方式進行數(shù)據(jù)傳輸，兩個結點間都可能有多條單獨的鏈路。 以太網(wǎng)和令牌環(huán)網(wǎng)都屬于廣播網(wǎng)，而ATM和幀中繼網(wǎng)都屬于點對點網(wǎng)。,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,對等網(wǎng)絡 客戶機服務器模式,1.2.3 按網(wǎng)絡組件的關系分類,1.2 計算機網(wǎng)絡的分類,（1）對等網(wǎng)絡 典型操作系統(tǒng)有DOS、Windows9598。網(wǎng)絡中的各計算機在功能上是平等的，沒有客戶機服務器之分，每臺計算機既可以提供服務，又可以索取服務。具有各計算機地位平等，網(wǎng)絡配置簡單，網(wǎng)絡的可管理性差等特點。 （2）客戶機服務器模式 服務器給予服務，不索取服務；客戶機則是索求服務，不提供服務。具有網(wǎng)絡中計算機地位不平

12、等，網(wǎng)絡管理集中，便于網(wǎng)絡管理，網(wǎng)絡配置復雜等特點。,1.2.3 按網(wǎng)絡組件的關系分類,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,網(wǎng)絡拓撲是由網(wǎng)絡節(jié)點設備和通信介質構成的網(wǎng)絡結構圖。在計算機網(wǎng)絡中，以計算機作為節(jié)點、通信線路作為連線，可構成不同的幾何圖形，也就是網(wǎng)絡的拓撲結構。,1.3.1 網(wǎng)絡拓撲的概念,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,1. 總線型拓撲（Bus Topology）,1.3.2 常見的網(wǎng)絡拓撲結構,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,10Base-5、10Base-2等以太網(wǎng)技術都采用總線拓撲結構。,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,2. 星型拓撲（Star Topology）,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓

13、撲結構,星型拓撲的優(yōu)點是結構簡單，管理方便，可擴充性強，組網(wǎng)容易。 星型拓撲的缺點是屬于集中控制，主節(jié)點負載過重，如果中央結點產生故障，則全網(wǎng)不能工作，所以對中央結點的可靠性和冗余度要求很高。,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,3. 環(huán)型拓撲（Ring Topology） 環(huán)型拓撲是將各臺聯(lián)網(wǎng)的計算機用通信線路連接成一個閉合的環(huán)。如圖1.8示，是一個點到點的環(huán)路，每臺設備都直接連接到環(huán)上，或通過一個分支電纜連到環(huán)上。,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,4. 樹型結構（Tree Topology）,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,4. 樹型結構（Tree Topology） 樹型拓撲是從總線拓撲演變而來，

14、它把星型和總線型結合起來，形狀像一棵倒置的樹，頂端有一個帶分支的根，每個分支還可以延伸出子分支，如圖1.9所示。,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,網(wǎng)狀結構分為全連接網(wǎng)狀和不完全連接網(wǎng)狀兩種形式。在全連接網(wǎng)狀結構中，每一個結點和網(wǎng)中其他結點均有鏈路連接。在不完全連接網(wǎng)狀網(wǎng)中，兩節(jié)點之間不一定有直接鏈路連接，它們之間的通信，依靠其他節(jié)點轉接。廣域網(wǎng)中一般用不完全連接網(wǎng)狀結構，如圖1.10所示。,5. 網(wǎng)狀拓撲,1.3 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構,5. 網(wǎng)狀拓撲,1.4 計算機網(wǎng)絡的組成,按邏輯功能將計算機網(wǎng)絡劃分為:資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng),1.4 計算機網(wǎng)絡的組成,1.4.1 通信子網(wǎng),通信子網(wǎng),通信控制處理

15、機(CCP),通信線路,通信設備,負責完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸、轉發(fā)等通信處理務。,1.4.1 資源子網(wǎng),資源子網(wǎng),主機系統(tǒng),終端及終端控制設備,連網(wǎng)外部設備,實現(xiàn)全網(wǎng)面向應用的數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡資源共享。,軟件和信息資源,1.4 計算機網(wǎng)絡的組成,1.4.3 現(xiàn)代網(wǎng)絡結構的特點,1.4 計算機網(wǎng)絡的組成,計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,帶 寬,時 延,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1. 帶 寬,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,注意!,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,帶寬有時也稱為吞吐量（Throughput）。在實際應用中，吞吐量常用每秒發(fā)送的比特數(shù)（或字節(jié)數(shù)、幀數(shù)）

16、來表示。,網(wǎng)絡互聯(lián)設備。 所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型。 網(wǎng)絡的拓撲結構。 網(wǎng)絡上的并發(fā)用戶數(shù)量。 用戶的計算機。 服務器。 擁塞。,決定吞吐量的主要因素,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,2. 時 延,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,時延由發(fā)送時延、傳播時延、處理時延構成。,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1 0 1 1 0 0 1,發(fā)送器,隊列,結點 B,結點 A,數(shù)據(jù),從結點 A 向結點 B 發(fā)送數(shù)據(jù),鏈路,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,鏈路的時延帶寬積又稱為以比特為單位的鏈路長度。,3.

17、時延帶寬積,1.5 計算機網(wǎng)絡的主要性能指標,表示從發(fā)送端發(fā)送數(shù)據(jù)開始，到發(fā)送 端收到來自接收端的確認（接收端收到數(shù) 據(jù)后立即發(fā)送確認），總共經(jīng)歷的時延。,4. 往返時延 RTT,1.6 計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢,1.6.1 計算機網(wǎng)絡的支撐技術,微電子技術,光電子技術,1.6 計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢,計算機網(wǎng)絡架構的發(fā)展方向將是IP技術+光網(wǎng)絡，光網(wǎng)絡將會演進為全光網(wǎng)絡。 從網(wǎng)絡的服務層面上看將是一個IP的世界； 從傳送層面上看將是一個光的世界； 從接入層面上看將是一個有線和無線多元化的世界。,1.6.2 計算機網(wǎng)絡的關鍵技術,1.6 計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展趨勢,軟交換技術,寬帶接入技術,3G以上的移動通信系統(tǒng)技術,光交換與智能光網(wǎng)絡技術,IPv6技術,計算機網(wǎng)絡的關鍵技