计算机网络基础知识课件

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1、计算机网络基础知识第一章第一章 计算机网络基础知识计算机网络基础知识 本章主要内容：本章主要内容： 计算机网络基本知识计算机网络基本知识 数据通信基本知识数据通信基本知识* * 计算机网络传输协议计算机网络传输协议计算机网络基础知识1.1 计算机网络在信息时代的作用计算机网络在信息时代的作用21 世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的网络现已成为信息社会的命脉和发展知识经济的重要基础。重要基础。网络是指网络是指“三网三网”，即电信网络、

2、有线电视网络，即电信网络、有线电视网络和计算机网络。和计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。发展最快的并起到核心作用的是计算机网络。 计算机网络基础知识因特网(Internet)的发展进入进入 20 世纪世纪 90 年代以后，以年代以后，以因特网因特网为代为代表的计算机网络得到了飞速的发展。表的计算机网络得到了飞速的发展。已从最初的教育科研网络逐步发展成为商已从最初的教育科研网络逐步发展成为商业网络。业网络。已成为仅次于全球电话网的世界第二大网已成为仅次于全球电话网的世界第二大网络。络。 计算机网络基础知识因特网的意义因特网的意义因特网是自印刷术以来人类通信方面最因特网是自印刷术

3、以来人类通信方面最大的变革。大的变革。现在人们的生活、工作、学习和交往都现在人们的生活、工作、学习和交往都已离不开因特网。已离不开因特网。 计算机网络基础知识计算机网络向用户提供的计算机网络向用户提供的最重要的功能最重要的功能 连通性连通性计算机网络使上网用户之间都可计算机网络使上网用户之间都可以交换信息，好像这些用户的计算机都可以以交换信息，好像这些用户的计算机都可以彼此直接连通一样。彼此直接连通一样。 共享共享即资源共享。可以是信息共享、软即资源共享。可以是信息共享、软件共享，也可以是硬件共享。件共享，也可以是硬件共享。 计算机网络基础知识计算机网络的功能计算机网络的功能负载协调负载协调提

4、高可靠性提高可靠性提供网络服务提供网络服务计算机网络基础知识1.2 计算机网络的定义与分类计算机网络的定义与分类点对点连接（这是最简单的网络）总线网星形网集线器环形网计算机网络基础知识使用路由器可以把不同的使用路由器可以把不同的计算机网络互连起来计算机网络互连起来网络网络网络网络网络网络网络路由器路由器路由器路由器路由器路由器 互连网(互联网)由许多网络通过路由器互连而成 互连网(互联网)是：“网络的网络”计算机网络基础知识计算机网络是利用计算机网络是利用通信线路通信线路连接起来的连接起来的相互独立相互独立的计算机的的计算机的集合集合。通信线路通信线路 通信传输介质通信传输介质相互独立相互独立

5、 各计算机地位平等、互不依赖各计算机地位平等、互不依赖计算机的集合计算机的集合 具有数据处理和运算能力具有数据处理和运算能力计算机网络的定义计算机网络基础知识计算机网络的分类计算机网络的分类1、按网络的拓扑结构分类：、按网络的拓扑结构分类：总线型总线型环型环型星型星型树状树状网状网状混合型混合型拓扑结构是借用数学上的一个词汇拓扑结构是借用数学上的一个词汇,从英文从英文Topology音译而来，表示网络传输介质的音译而来，表示网络传输介质的连接形式，即线路构成的几何形状。连接形式，即线路构成的几何形状。计算机网络基础知识总线结构总线结构所有的节点都连接在一条作为公所有的节点都连接在一条作为公共传

6、输介质的总线上。共传输介质的总线上。笔记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机终端电阻计算机网络基础知识环型结构环型结构各个网络节点通过环节点连在一条各个网络节点通过环节点连在一条首尾相接的闭合环状通信线路中。首尾相接的闭合环状通信线路中。笔记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机桌面计算机环计算机网络基础知识星型结构星型结构节点通过点对点通信线路与中心节点节点通过点对点通信线路与中心节点连接。连接。笔记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机集线器桌面计算机计算机网络基础知识树型结构树型结构节点按层次进行连接，信息交换主要节点按层次进行连接，信息交换主要在上、下节点之间进行。在上、下节点之间进行。笔

7、记本IBM兼容机服务器苹果计算机打印机桌面计算机交换机设备交换机设备交换机设备计算机网络基础知识网状结构网状结构 网状型拓扑结构又称网状型拓扑结构又称完整结构。在网状型拓完整结构。在网状型拓扑结中扑结中, ,网络节点与通信网络节点与通信线路互连成不规则的形线路互连成不规则的形状，节点之间的连接是状，节点之间的连接是任意的，没有规律。一任意的，没有规律。一般每个节点至少与其他般每个节点至少与其他两个节点相连。两个节点相连。 网状拓扑结构网状拓扑结构 CERNET主干网拓扑结构主干网拓扑结构 计算机网络基础知识计算机网络的分类计算机网络的分类2、按照联网的计算机之间的距离和网络覆盖面的不同，、按照

8、联网的计算机之间的距离和网络覆盖面的不同，计算机网络可分为三类计算机网络可分为三类:局域网局域网 LAN (Local Area Network)地理范围：地理范围：小，小，20KM传输速度：传输速度：10-1000Mbps，延迟低，延迟低，出错率低出错率低连接介质：连接介质：电缆（同轴电缆电缆（同轴电缆500米米,双绞线双绞线100米米, 或或光纤光纤-210公里）公里）诚域网诚域网 MAN (Metropolitan Area Network) 地理范围：地理范围：中等，中等，100KM传输速度：传输速度：几几Kbps Mbps连接介质连接介质 ：光纤光纤, 微波，公共微波，公共通信网通信

9、网广域网广域网WAN (Wide Area Network)地理范围：地理范围：大，大，100KM传输速度：传输速度： Kbps连接介质：连接介质：光纤光纤, 卫星，公卫星，公共通信网共通信网计算机网络基础知识局域网的工作模式局域网的工作模式 对等型局域网：网内所有节点一律平等。对等型局域网：网内所有节点一律平等。服务器型局域网：突出服务器的中心地位，是服务器型局域网：突出服务器的中心地位，是局域网的主流工作模式。局域网的主流工作模式。工作模式表明了网络内部各个节点的相互关系工作模式表明了网络内部各个节点的相互关系一台主机就是网络上的一台主机就是网络上的一个节点（一个节点（Node） 计算机网

10、络基础知识1. 对等型局域网（对等型局域网（peer to peer LAN ）u网内每台计算机既可用作工作站，也可用作服网内每台计算机既可用作工作站，也可用作服务器，资源分布更加灵活。务器，资源分布更加灵活。u不需要专用服务器，成本较低，网内同一组中不需要专用服务器，成本较低，网内同一组中的计算机可以共享相互的资源。的计算机可以共享相互的资源。u安全性较低，适用于小规模的办公室或家庭局安全性较低，适用于小规模的办公室或家庭局域网。域网。计算机网络基础知识2. 服务器型局域网服务器型局域网(server-centric LAN) 因特网的兴起带来了因特网的兴起带来了C/S工作模式工作模式的广泛

11、应用，由于其资的广泛应用，由于其资源利用更加合理，也在局域网中得到了推广，现在流行的局源利用更加合理，也在局域网中得到了推广，现在流行的局域网操作系统都支持域网操作系统都支持C/S工作模式。工作模式。80年代用一台服务器管理着几十台微机，在服务器上建立年代用一台服务器管理着几十台微机，在服务器上建立共享数据库，存储着大量系统软件和应用软件，提供网络上共享数据库，存储着大量系统软件和应用软件，提供网络上的用户共享，形成了的用户共享，形成了文件共享方式文件共享方式。硬盘硬盘Server打印机打印机PCPCPCPC文件共享方式文件共享方式计算机网络基础知识2. 服务器型局域网服务器型局域网(serv

12、er-centric LAN)九十年代又发展了新的网络结构一客户机（九十年代又发展了新的网络结构一客户机（Client）/服务器服务器（Server），简称），简称C/S方式方式，体现了请求与服务之间的合作关，体现了请求与服务之间的合作关系。计算机网络中有多个服务器，每个服务器提供一种专项服系。计算机网络中有多个服务器，每个服务器提供一种专项服务。务。文 件服务器Email服务器WWW服务器打 印机pcpcpcpcpcC/S结构结构 计算机网络基础知识局域网操作系统局域网操作系统(NOS)NOS的基本功能：的基本功能： 支持网络通信支持网络通信 支持多用户使用支持多用户使用 提供统一、友好的网

13、络操作环境提供统一、友好的网络操作环境uNovell NetwareuWindows NT/2000 Server uUNIX与与Linux要求较高的局域网可配置数台服务器，使用不要求较高的局域网可配置数台服务器，使用不同的同的NOS计算机网络基础知识校园网校园网校园网是为学校师生提供教学、科研和综合校园网是为学校师生提供教学、科研和综合信息服务的宽带多媒体网络。信息服务的宽带多媒体网络。计算机网络基础知识校园网特点校园网特点实用性技术性安全性可用性经济性计算机网络基础知识校园网结构图校园网结构图计算机网络基础知识计算机网络的分类计算机网络的分类3. 不同使用者的网络不同使用者的网络公用网 (

14、public network) 由电信公司出资建造的大型网络。由电信公司出资建造的大型网络。专用网 (private network) 某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的某个部门为本单位的特殊业务工作的需要而建造的网络。网络。计算机网络基础知识1.3 计算机网络的组成计算机网络的组成资源子网资源子网：由计算机系统、：由计算机系统、终端控制器和终端设备、终端控制器和终端设备、软件和可供共享的数据库软件和可供共享的数据库等组成，负责全网面向应等组成，负责全网面向应用的数据处理工作，向用用的数据处理工作，向用户提供各种可共享的数据户提供各种可共享的数据资源。资源。通信子网通信子网：由通信硬

15、件：由通信硬件（通信设备、通信线路）（通信设备、通信线路）及通信软件组成，为网及通信软件组成，为网中用户共享各种网络资中用户共享各种网络资源提供必要的通信手段源提供必要的通信手段和通信服务。和通信服务。任何一个基本的计算机网络均可以看成由任何一个基本的计算机网络均可以看成由资源子网资源子网和和通信子网通信子网两种功能子网组成两种功能子网组成 。计算机网络基础知识通信子网通信子网资源子网资源子网计算机网络基础知识1.3 计算机网络的组成计算机网络的组成计算机计算机网络网络网络设备网络设备通信线路通信线路(传输介质传输介质)网络软件网络软件客客 户户 机机服服 务务 器器网网 卡卡网络互连设备网络

16、互连设备双双 绞绞 线线同同 轴轴 电电 缆缆光光 缆缆微微 波波卫卫 星星网络传输协议网络传输协议网络操作系统网络操作系统网络管理软件网络管理软件网络应用软件网络应用软件计算机网络基础知识1.3 计算机网络的组成计算机网络的组成1、服务器、服务器安装了网络操作系统并提供共享资源的计算机称为安装了网络操作系统并提供共享资源的计算机称为服务器服务器（Server），服务器又指对网络中某种服务进行集中管理和），服务器又指对网络中某种服务进行集中管理和控制的网络主机。服务器在客户机控制的网络主机。服务器在客户机/服务器（服务器（Client/Server）网络中扮演支配的角色。网络服务器比普通网络中

17、扮演支配的角色。网络服务器比普通PC机拥有更强的机拥有更强的处理能力、更多的内存和硬盘空间，它可以是微机、小型机、处理能力、更多的内存和硬盘空间，它可以是微机、小型机、大中型计算机。大中型计算机。网络服务器的运行效率和稳定性直接影响着整个网络的工网络服务器的运行效率和稳定性直接影响着整个网络的工作。根据服务分工的需要，网上可以配置不同数量的服务器，作。根据服务分工的需要，网上可以配置不同数量的服务器，有些服务器提供相同的服务，有些提供不同的服务。在小型有些服务器提供相同的服务，有些提供不同的服务。在小型网络中，一个服务器可担当多种角色，在可能的情况下，最网络中，一个服务器可担当多种角色，在可能

18、的情况下，最好专机专用。好专机专用。计算机网络基础知识网络中常见的服务器网络中常见的服务器（1）域控制器）域控制器 在在WindowsNT/2000/2003Server的的C/S网络中，处于管网络中，处于管理和控制核心地位的服务器就是域控制器（理和控制核心地位的服务器就是域控制器（Domain Controller，DC）（2）文件）文件/打印服务器打印服务器通常一个网络至少有一个文件服务器，网络操作系统及其通常一个网络至少有一个文件服务器，网络操作系统及其实用程序和共享硬件资源都安装在文件服务器上。实用程序和共享硬件资源都安装在文件服务器上。（3）应用程序服务器）应用程序服务器应用程序服务

19、器是实现应用程序服务器是实现c/s网络中的网络中的CPU资源共享，将原资源共享，将原来客户端完成的部分数据处理任务交由服务器处理。应用程序来客户端完成的部分数据处理任务交由服务器处理。应用程序服务器的典型例子就是数据库服务器。服务器的典型例子就是数据库服务器。计算机网络基础知识网络中常见的服务器网络中常见的服务器（4）Web服务器服务器典型的典型的Web服务器安装有服务器安装有Web服务器软件和各种服务器组服务器软件和各种服务器组件，服务器上运行页面的脚本和代码。当远程客户端的页面请件，服务器上运行页面的脚本和代码。当远程客户端的页面请求通过因特网发送到企业局域网后，求通过因特网发送到企业局域

20、网后，Web服务器调出客户端请服务器调出客户端请求的页面代码，并运行服务器端脚本，调用服务器端组件，打求的页面代码，并运行服务器端脚本，调用服务器端组件，打开并访问数据库服务器，形成页面后通过因特网返回远程客户开并访问数据库服务器，形成页面后通过因特网返回远程客户端的浏览器。通常端的浏览器。通常Web服务器由一台或多台计算机充当。服务器由一台或多台计算机充当。计算机网络基础知识1.3 计算机网络的组成计算机网络的组成2、客户机、客户机在网络中，客户机一般又称为工作站，它是网络中请在网络中，客户机一般又称为工作站，它是网络中请求其它计算机上的资源或服务的计算机。通常客户机的硬求其它计算机上的资源

21、或服务的计算机。通常客户机的硬件配置低于服务器的硬件配置。客户机可以是网络主机或件配置低于服务器的硬件配置。客户机可以是网络主机或者终端，也可以是没有磁盘驱动器的无盘工作站。者终端，也可以是没有磁盘驱动器的无盘工作站。计算机网络基础知识1.3 计算机网络的组成计算机网络的组成3、网络通信系统、网络通信系统网络通信系统通常由网卡、通信线缆、交换机（或集线器）、网络通信系统通常由网卡、通信线缆、交换机（或集线器）、路由器等组成。路由器等组成。（1）网卡）网卡(network card) 网卡常被称为网络适配器，是一种网络连接设备，使客户网卡常被称为网络适配器，是一种网络连接设备，使客户机能连接到网

22、络，并能与网络中其它计算机相互通信的设备。机能连接到网络，并能与网络中其它计算机相互通信的设备。所有的网卡都能够正确地读出数据传送的目标地址，在以太网所有的网卡都能够正确地读出数据传送的目标地址，在以太网中还能检测出冲突。中还能检测出冲突。 (2) 调制解调器调制解调器(modem)当计算机利用公用电话线与网络连接时，最简便的方法是通当计算机利用公用电话线与网络连接时，最简便的方法是通过调制解调器将计算机接到电话线上。由于电话线使用模拟数过调制解调器将计算机接到电话线上。由于电话线使用模拟数据，计算机使用数字数据，所以调制解调器的基本功能应保证据，计算机使用数字数据，所以调制解调器的基本功能应

23、保证数据在模拟信号和数字信号之间进行转换。数据在模拟信号和数字信号之间进行转换。计算机网络基础知识（3）集线器）集线器 集线器（集线器（Hub）属于网内连接设备，主要用于连接星型拓扑属于网内连接设备，主要用于连接星型拓扑网络。集线器连接的网络主机的协议栈完全相同，因此集线器网络。集线器连接的网络主机的协议栈完全相同，因此集线器没有任何进行数据格式转换的功能，仅仅是将数据从一个物理没有任何进行数据格式转换的功能，仅仅是将数据从一个物理连接端口发送到另一个物理连接端口。连接端口发送到另一个物理连接端口。 （4）交换机）交换机 交换机（交换机（Switch）也属于网内连接设备，可以用来连接其也属于网

24、内连接设备，可以用来连接其它交换机、集线器或者网络主机。交换机连接的网络结点上的它交换机、集线器或者网络主机。交换机连接的网络结点上的协议栈完全相同，因此交换机也没有任何进行数据格式转换的协议栈完全相同，因此交换机也没有任何进行数据格式转换的功能，但交换机分割了网络的冲突域，允许多台主机同时传输功能，但交换机分割了网络的冲突域，允许多台主机同时传输数据（集线器不行），因此，它的数据传输速度快于集线器。数据（集线器不行），因此，它的数据传输速度快于集线器。交换机主要应用在星型拓扑结构的以太网络中。交换机主要应用在星型拓扑结构的以太网络中。3、网络通信系统、网络通信系统计算机网络基础知识3、网络通

25、信系统、网络通信系统（5）路由器）路由器 路由器是一种多端口设备，它可以连接具有不同路由器是一种多端口设备，它可以连接具有不同传输速率、不同网段的局域网和广域网。路由器属传输速率、不同网段的局域网和广域网。路由器属于于OSI模型的第模型的第3层，因此可以实现从一个网络（或层，因此可以实现从一个网络（或子网）向另一个网络（或子网）的数据传输。由于子网）向另一个网络（或子网）的数据传输。由于路由器需要处理第路由器需要处理第3层协议或逻辑地址，所以它比层协议或逻辑地址，所以它比交换机的速度慢一些。路由器依赖于协议，针对不交换机的速度慢一些。路由器依赖于协议，针对不同的应用环境，需要对路由器进行协议配

26、置。路由同的应用环境，需要对路由器进行协议配置。路由器是大型局域网和广域网连接的非常重要的设备，器是大型局域网和广域网连接的非常重要的设备，例如，因特网就是依靠遍布全世界的几百万台路由例如，因特网就是依靠遍布全世界的几百万台路由器连接起来的。器连接起来的。计算机网络基础知识3网络通信系统网络通信系统(6) 网关网关(gateway)又称信关，常用于两个或多个异种网之间的连接，又称信关，常用于两个或多个异种网之间的连接，在局域网在局域网广域网互联、广域网广域网互联、广域网广域网互联中广域网互联中均可使用。由于网关允许两个被连接的网络具有不同均可使用。由于网关允许两个被连接的网络具有不同的通信协议

27、，故有时也称之为的通信协议，故有时也称之为“协议转换器协议转换器”。从本。从本质上说，它可以看作一个具有复杂功能的质上说，它可以看作一个具有复杂功能的“通信服务通信服务器器”。（7）通信线缆）通信线缆 常用的通信电缆有同轴电缆、双绞线、光缆及无线常用的通信电缆有同轴电缆、双绞线、光缆及无线传输介质。目前网络环境中同轴电缆已很少使用，光传输介质。目前网络环境中同轴电缆已很少使用，光缆用得越来越普遍。缆用得越来越普遍。计算机网络基础知识4、网络操作系统、网络操作系统网络操作系统（网络操作系统（Network Operation System，NOS）主要运行在服务器上，它负责管理数据、用户、）主要

28、运行在服务器上，它负责管理数据、用户、用户组、安全、应用程序以及其它网络功能。当我们用户组、安全、应用程序以及其它网络功能。当我们准备把多台计算机连接起来组成网络，实现多台电脑准备把多台计算机连接起来组成网络，实现多台电脑资源共享及协同工作时，就需要使用网络操作系统了。资源共享及协同工作时，就需要使用网络操作系统了。目前最流行的网络操作系统是目前最流行的网络操作系统是Microsoft的的Windows NT/2000 Server、Novell的的NetWare，以及，以及UNIX、Linux等。等。 计算机网络基础知识4、网络操作系统、网络操作系统（1）Windows NT/2000/20

29、03 Server Windows NT Server 是一种多用途的网络操作系是一种多用途的网络操作系统，它提供了可靠的文件和打印服务，同时也提供了统，它提供了可靠的文件和打印服务，同时也提供了运行强有力的客户机运行强有力的客户机/服务器应用程序的结构。服务器应用程序的结构。Windows NT Server不仅具有强大的网络功能和易不仅具有强大的网络功能和易学易用性，而且还有很好的扩展性和兼容性、高可靠学易用性，而且还有很好的扩展性和兼容性、高可靠性和安全性、高性能和多种平台支持以及集成联网环性和安全性、高性能和多种平台支持以及集成联网环境等。境等。计算机网络基础知识4网络操作系统网络操作

30、系统（2）NetWare NetWare是一个真正的网络操作系统，而不是其是一个真正的网络操作系统，而不是其它操作系统下的应用程序。它直接对微处理器编程，它操作系统下的应用程序。它直接对微处理器编程，伴随着最新的微处理器一起发展，充分利用微处理器伴随着最新的微处理器一起发展，充分利用微处理器的高性能，从而达到高效的服务。的高性能，从而达到高效的服务。 在在NetWare网络网络中，允许存在多个服务器，一般的个人计算机就可以中，允许存在多个服务器，一般的个人计算机就可以作为服务器。作为服务器。NetWare能支持多种拓扑结构，具有较能支持多种拓扑结构，具有较强的容错能力。强的容错能力。NetWa

31、re的主要缺点是其操作性和应用软件的数的主要缺点是其操作性和应用软件的数量不如量不如WindowsNT/2000/2003。计算机网络基础知识4网络操作系统网络操作系统（3）UNIXUNIX是是AT&T贝尔实验室的研究人员在贝尔实验室的研究人员在1969年开发出来年开发出来的，因此比的，因此比Windows NT20002003、NetWare的历史的历史要长得多。它是一个通用的、多用户、分时网络操作系统。要长得多。它是一个通用的、多用户、分时网络操作系统。 事实上，事实上，UNIX要早于要早于20世纪世纪70年代开发的年代开发的TCPIP协议，协议，也可以说是也可以说是UNIX导致了导致了T

32、CPIP协议的诞生。目前，在因协议的诞生。目前，在因特网上担当服务器角色的计算机有特网上担当服务器角色的计算机有80以上运行的都是以上运行的都是UNIX操作系统。操作系统。 UNIX能提供所有的因特网服务，其最主要的特点是具能提供所有的因特网服务，其最主要的特点是具有很好的稳定性、开放性和可移植性，但其用户界面较差有很好的稳定性、开放性和可移植性，但其用户界面较差（某些版本的（某些版本的UNIX已做了一些改进，如已做了一些改进，如SCO Open Server），对管理人员素质要求较高，且整体集成费用高，），对管理人员素质要求较高，且整体集成费用高，比较适合于大中型网络系统。比较适合于大中型网

33、络系统。 计算机网络基础知识4网络操作系统网络操作系统（4）Linux Linux是一个完全公开的操作系统，任何用户都可以在其是一个完全公开的操作系统，任何用户都可以在其中添加代码，以满足自己的需要。中添加代码，以满足自己的需要。Linux可以运行在网络服务可以运行在网络服务器上，也可以运行在客户机上。器上，也可以运行在客户机上。 Linux作为一种类作为一种类UNIX操作系操作系统，可以在多种硬件平台上运行，支持对称多处理器的计算机统，可以在多种硬件平台上运行，支持对称多处理器的计算机系统；能仿真多种操作系统的环境，如系统；能仿真多种操作系统的环境，如DOS、Windows、Windows

34、NT等。等。Linux的内核源代码是完全共享的，通过因的内核源代码是完全共享的，通过因特网全世界都可使用特网全世界都可使用Linux作为文件和作为文件和Web服务器。服务器。 由于由于Linux的内核是基于的内核是基于UNIX的，所以这也给企业的管理、开发人的，所以这也给企业的管理、开发人员提出了较高的要求。员提出了较高的要求。计算机网络基础知识1.4 计算机网络的发展计算机网络的发展第一阶段第一阶段 计算机网络技术与理论的准备阶段计算机网络技术与理论的准备阶段20世纪世纪50年代中期至年代中期至60年代中期，是计算机年代中期，是计算机网络的萌芽阶段。网络的萌芽阶段。主机终端终端终端终端终端图

35、1-1 以单个主机为中心特点与标志性成果主要表现在：特点与标志性成果主要表现在：1 1、数据通信技术研究与技术的日、数据通信技术研究与技术的日趋成熟，为计算机网络的形成奠趋成熟，为计算机网络的形成奠定技术基础；定技术基础；2 2、分组交换概念的提出为计算机、分组交换概念的提出为计算机网络的研究奠定了理论基础，也网络的研究奠定了理论基础，也标志着现代电信时代的到来。标志着现代电信时代的到来。计算机网络基础知识1.4 计算机网络的发展计算机网络的发展第二代第二代 计算机通信网络计算机通信网络20世纪世纪60年代后期至年代后期至70年代后期，计算机网络的形年代后期，计算机网络的形成时期。成时期。特点

36、与标志性成果主要表现在：特点与标志性成果主要表现在：1 1、ARPANETARPANET的成功运行证明了分组交换理论的正确性的成功运行证明了分组交换理论的正确性2 2、TCP/IPTCP/IP协议的成功为更大规模的网络互联打下；协议的成功为更大规模的网络互联打下；了坚实的基础；了坚实的基础；3 3、DNSDNS、E-mailE-mail、BBSBBS等应用为网络发展展现了美等应用为网络发展展现了美好的前景。好的前景。计算机网络基础知识1.4 计算机网络的发展计算机网络的发展第三代第三代 计算机网络体系结构计算机网络体系结构20世纪世纪70年代末，计算机网络的成熟阶段。年代末，计算机网络的成熟阶

37、段。特点与标志性成果主要表现在：特点与标志性成果主要表现在：1 1、OSIOSI参考模型的研究对网络理论体系的形成与参考模型的研究对网络理论体系的形成与网络协议的标准化起到了重要的推动作用；网络协议的标准化起到了重要的推动作用；2 2、TCP/IPTCP/IP协议完善它的体系结构研究，经受市协议完善它的体系结构研究，经受市场和用户的检验，吸引大量投资，推动场和用户的检验，吸引大量投资，推动InternetInternet产业的发展，成为业界事实上的标准。产业的发展，成为业界事实上的标准。计算机网络基础知识1.4 计算机网络的发展计算机网络的发展第四代第四代 网络互连与高速网络网络互连与高速网络

38、20世纪世纪80年代末，计算机网络的继续发展阶段年代末，计算机网络的继续发展阶段光纤、信息基础设施、多媒体网络、智能网、无线网络技光纤、信息基础设施、多媒体网络、智能网、无线网络技术、宽带网络技术、快速分组交换技术术、宽带网络技术、快速分组交换技术特点与标志性成果主要表现在：特点与标志性成果主要表现在：1 1、InternetInternet作为国际网在各方面发挥越来越重要的作为国际网在各方面发挥越来越重要的作用；作用；2 2、宽带城域网已成为一个现代化城市重要的基础设、宽带城域网已成为一个现代化城市重要的基础设施之一；施之一；3 3、无线局域网与无线城域网技术日益成熟；、无线局域网与无线城域

39、网技术日益成熟；4 4、P2PP2P网络的研究使得新的网络应用不断涌现；网络的研究使得新的网络应用不断涌现；5 5、网络安全技术的研究与应用计入高速发展阶段。、网络安全技术的研究与应用计入高速发展阶段。计算机网络基础知识1.4 计算机网络在我国的发展计算机网络在我国的发展(1) 中国公用计算机互联网中国公用计算机互联网 CHINANET(2) 中国教育和科研计算机网中国教育和科研计算机网 CERNET(3) 中国科学技术网中国科学技术网 CSTNET(4) 中国联通互联网中国联通互联网 UNINET(5) 中国网通公用互联网中国网通公用互联网 CNCNET(6) 中国国际经济贸易互联网中国国际

40、经济贸易互联网 CIETNET(7) 中国移动互联网中国移动互联网 CMNET(8) 中国长城互联网中国长城互联网 CGWNET(9) 中国卫星集团互联网中国卫星集团互联网 CSNET计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标1. 速率速率比特比特（Bit）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用）是计算机中数据量的单位，也是信息论中使用的信息量的单位。的信息量的单位。Bit 来源于来源于 binary digit，意思是一个，意思是一个“二进二进制数字制数字”，因此一个比特就是二进制数字中的一个，因此一个比特就是二进制数字中的一个 1 或或 0。网络技术中的网络技术中

41、的速率速率指的是连接在网络上的主机在数字信道指的是连接在网络上的主机在数字信道上传送数据的速率，也称上传送数据的速率，也称数据率数据率(data rate)或或比特率比特率(bit rate)。速率的单位速率的单位是是 b/s(比特每秒比特每秒)，也可写成，也可写成bps。当数据率较。当数据率较高时，也可以用高时，也可以用kb/s(k=103=千千)、 Mb/s (m=106=兆兆)、Gb/s(G=109=吉吉)、 Tb/s(T=1012=太太) 。 计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指标2. 带宽带宽“带宽带宽”(bandwidth)本来是指信号具有的频带宽本来是指信号具有的频带宽度

42、，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。度，单位是赫（或千赫、兆赫、吉赫等）。现在现在“带宽带宽”是数字信道所能传送的是数字信道所能传送的“最高数据最高数据率率”的同义语，单位是的同义语，单位是“比特每秒比特每秒”，或，或 b/s (bit/s)。 计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指标常用的带宽单位是常用的带宽单位是千比每秒，即千比每秒，即 kb/s （103 b/s）兆比每秒，即兆比每秒，即 Mb/s（106 b/s）吉比每秒，即吉比每秒，即 Gb/s（109 b/s）太比每秒，即太比每秒，即 Tb/s（1012 b/s）请注意：在计算机界，请注意：在计算机界，K = 210 = 10

43、24 M = 220, G = 230, T = 240。计算机网络基础知识什么是宽带？宽带线路：可通过较高数据率的线路。宽带线路：可通过较高数据率的线路。宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。宽带是相对的概念，并没有绝对的标准。在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，在目前，对于用户接入到因特网的用户线来说，每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。每秒传送几个兆比特就可以算是宽带速率。计算机网络基础知识对宽带传输的错误概念有些人愿意用“汽车在公路上跑”来比喻“比特在网络上传输”，认为宽带传输的好处就是传输更快，好比汽车在高速公路上可以跑得更快一样。?计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指

44、标3. 吞吐量吞吐量吞吐量吞吐量(throughput)表示在单位时间内通过某个表示在单位时间内通过某个网络（或信道、接口）的数据量。网络（或信道、接口）的数据量。吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种吞吐量更经常地用于对现实世界中的网络的一种测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过测量，以便知道实际上到底有多少数据量能够通过网络。网络。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。吞吐量受网络的带宽或网络的额定速率的限制。 计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指标计算机网络的性能指标4. 时延时延(delay 或或 latency)时延是指数据从网络的一端传送到另一端所需的时时延是

45、指数据从网络的一端传送到另一端所需的时间。由几部分组成：间。由几部分组成：传输时延传输时延(发送时延发送时延)发送数据时，数据块从结发送数据时，数据块从结点进入到传输媒体所需要的时间。点进入到传输媒体所需要的时间。传播时延传播时延电磁波在信道中需要传播一定的距离电磁波在信道中需要传播一定的距离而花费的时间。而花费的时间。 处理时延处理时延 交换结点为存储转发而进行一些必要交换结点为存储转发而进行一些必要的处理所花费的时间。的处理所花费的时间。 排队时延排队时延结点缓存队列中分组结点缓存队列中分组排队排队所经历的时所经历的时延。延。计算机网络基础知识1.5 计算机网络的性能指标计算机网络的性能指

46、标5. 利用率利用率信道利用率信道利用率指出某信道有百分之几的时间是被指出某信道有百分之几的时间是被利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用利用的（有数据通过）。完全空闲的信道的利用率是零。率是零。网络利用率网络利用率则是全网络的信道利用率的加权平则是全网络的信道利用率的加权平均值。均值。信道利用率并非越高越好。信道利用率并非越高越好。 计算机网络基础知识计算机网络的非性能特征 费用质量标准化可靠性可扩展性和可升级性 易于管理和维护 计算机网络基础知识1.6 数据通信基础数据通信基础数据通信是指在两点或多点之间以二进制形数据通信是指在两点或多点之间以二进制形式进行的信息交换。式进行的信息交换

47、。数据通信的过程是把字符或符号转换成编码，数据通信的过程是把字符或符号转换成编码，产生与编码相对应的信号，信号传送到目的产生与编码相对应的信号，信号传送到目的地后被接收设备接收，按编码的规则将信号地后被接收设备接收，按编码的规则将信号解码，再还原成相应的字符或符号。解码，再还原成相应的字符或符号。计算机网络基础知识l数据数据(Data)(Data)具有一定编码、格式和位长要求的具有一定编码、格式和位长要求的数字信息，它是传递（携带）信息的实体。数字信息，它是传递（携带）信息的实体。目前，美国信息交换标准编码目前，美国信息交换标准编码ASCIIASCII码被用于计算码被用于计算机内码，也是数据通

48、信中的编码标准。机内码，也是数据通信中的编码标准。一、基本概念一、基本概念字符字符二进制码二进制码字符字符二进制码二进制码字符字符二进制码二进制码01234567ABCDEFGHSOHSTXETXEOTENQACKNAKETB计算机网络基础知识一、基本概念一、基本概念信号信号(Signal)数据在传输过程中的电信号的表数据在传输过程中的电信号的表示形式。示形式。电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电电话线上传送的按照声音的强弱幅度连续变化的电信号称为信号称为模拟信号模拟信号(analog signal)。计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去表示计算机所产生的电信号是用两种不同的电平去

49、表示0、1比特序列的电压脉冲信号，称为比特序列的电压脉冲信号，称为数字信号数字信号(digital signal)计算机网络基础知识模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号uu模拟信号：模拟信号：时间上连续，包含无穷多个值时间上连续，包含无穷多个值uu数字信号：数字信号：时间上离散，仅包含有限数目时间上离散，仅包含有限数目的预定值的预定值tta) 模拟信号模拟信号b) 数字信号数字信号计算机网络基础知识模拟信号与数字信号模拟信号与数字信号数字信号数字信号状态简单，容易识别，但不适合长距离传输；状态简单，容易识别，但不适合长距离传输；模拟信号模拟信号状态复杂，不容易识别，但能够长距离传输。状态复杂，

50、不容易识别，但能够长距离传输。计算机世界计算机世界 - 数字信号数字信号显示世界显示世界 - 模拟信号模拟信号实际应用中模拟信号和数字信号经常混合在一起，调制实际应用中模拟信号和数字信号经常混合在一起，调制解调器就是一种能进行信号转换的设备。解调器就是一种能进行信号转换的设备。 数字信号 PC 机 调制解调器 模拟信号 电话系统 计算机网络基础知识 抗噪声（干扰）能力强抗噪声（干扰）能力强 可以控制差错，提高了传输质量可以控制差错，提高了传输质量 便于用计算机进行处理便于用计算机进行处理 易于加密、保密性强易于加密、保密性强 可以传输语音、数据、影像，通用、灵活可以传输语音、数据、影像，通用、

51、灵活计算机网络基础知识调制和解调调制和解调将计算机输出的数字信号变换成适应模拟将计算机输出的数字信号变换成适应模拟信道传输的信号的过程称为调制，相应的设备信道传输的信号的过程称为调制，相应的设备称为调制器。称为调制器。从已调制信号恢复为数字信号的过程称为从已调制信号恢复为数字信号的过程称为解调，相应的设备称为解调器。解调，相应的设备称为解调器。计算机网络基础知识 计算机网络基础知识 并行通信并行通信是指使用独立的通信线路同时传输多组据。并是指使用独立的通信线路同时传输多组据。并行通信普遍应用于两个短距离设备之间的通信。行通信普遍应用于两个短距离设备之间的通信。串行通信串行通信是指使用一条通信线

52、路，依次传送多组数据。是指使用一条通信线路，依次传送多组数据。它具有成本低、适合长距离传输等优点。它具有成本低、适合长距离传输等优点。 计 算 机 0 1 0 0 1 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 1 计 算 机 或 外 设 计 算 机 计 算 机 （ b） 串 行 通 信 （ a） 并 行 通 信 8T 1 00 1 00 1 计算机网络基础知识 异步通信指数据的传送以一个字符为单位。异步通信指数据的传送以一个字符为单位。 同步通信是指把若干个要传送的数据字符顺同步通信是指把若干个要传送的数据字符顺序连接起来，组成一个数据块（通常称为序连接起来，组成一个数据块（通常称为一一帧帧），

53、在数据块的开头加上同步字符。），在数据块的开头加上同步字符。 计算机网络基础知识 数据传输的过程有明确的方向性，根据数据传输的数据传输的过程有明确的方向性，根据数据传输的方向不同方向不同,数据通信可以分为数据通信可以分为单工单工、半双工半双工和和全双工全双工。三种通信方式：三种通信方式：A B B A A B (a) 单工 (b) 半双工 (c) 全双工 计算机网络基础知识 数据通信的交换方式数据通信的交换方式数据通信通过传输信道将数据终端与计算机联结起数据通信通过传输信道将数据终端与计算机联结起来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资来，而使不同地点的数据终端实现软、硬件和信息资源的共

54、享。在多结点通信网络中，为有效利用通信设源的共享。在多结点通信网络中，为有效利用通信设备和线路，一般希望动态地设定通信双方间的线路。备和线路，一般希望动态地设定通信双方间的线路。动态地接通或断开通信线路，称为动态地接通或断开通信线路，称为“交换交换”。 通常数据通信有三种交换方式：通常数据通信有三种交换方式：电路交换、报文交电路交换、报文交换换 、分组交换、分组交换 。计算机网络基础知识数据通信的交换方式数据通信的交换方式电路交换方式：电路交换方式：电路交换是指两台计算机或终端在相互通电路交换是指两台计算机或终端在相互通信时，使用同一条实际的物理链路，通信中自始至终使用该链信时，使用同一条实际

55、的物理链路，通信中自始至终使用该链路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。路进行信息传输，且不允许其它计算机或终端同时共享该电路。适用于较高速率的数据交换适用于较高速率的数据交换 。其优点是实时性强、延迟很小、。其优点是实时性强、延迟很小、交换成本较低；其缺点是线路利用率低。交换成本较低；其缺点是线路利用率低。报文交换方式报文交换方式：报文交换是将用户的报文存储在交换机的：报文交换是将用户的报文存储在交换机的存储器中存储器中(内存或外存内存或外存)，当所需输出电路空闲时，再将该报文，当所需输出电路空闲时，再将该报文发往需接收的交换机或终端。这种存储发往需接收的交换机或终端。这种

56、存储转发的方式可以提高转发的方式可以提高中继线和电路的利用率。中继线和电路的利用率。计算机网络基础知识分组交换方式：分组交换方式：分组交换是将用户发来的整份报文分割分组交换是将用户发来的整份报文分割成若干个定长的数据块成若干个定长的数据块(称为分组或打包称为分组或打包)，将这些分组以存，将这些分组以存储储转发的方式在网内传输。每一个分组信息都连有转发的方式在网内传输。每一个分组信息都连有接收地址接收地址和和发送地址发送地址的的标识标识。在分组交换网中，不同用户的分组数据均。在分组交换网中，不同用户的分组数据均采用动态复用的技术传送，即网络具有采用动态复用的技术传送，即网络具有路由路由选择，同一

57、条路由选择，同一条路由可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。可以有不同用户的分组在传送，所以线路利用率较高。 适用于实现不同速率、不同协议、不同代码的终端进行存适用于实现不同速率、不同协议、不同代码的终端进行存储转发的数据通信。由于这种方式网络传输时延大，并且占用储转发的数据通信。由于这种方式网络传输时延大，并且占用了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、了大量的内存与外存空间，因而不适用于要求系统安全性高、网络时延较小的数据通信。网络时延较小的数据通信。计算机网络基础知识分组交换的优点高效高效动态分配传输带宽，对通信链路是动态分配传输带宽，对通信链路是逐段占用。逐段占用。 灵活灵活以分组为传送单位和查找路由。以分组为传送单位和查找路由。迅速迅速不必先建立连接就能向其他主机发不必先建立连接就能向其他主机发送分组。送分组。可靠可靠保证可靠性的网络协议；分布式的保证可靠性的网络协议；分布式的路由选择协议使网络有很好的生存性。路由选择协议使网络有很好的生存性。 计算机网络基础知识分组交换带来的问题分组交换带来的问题分组在各结点存储转发时需要分组在各结点存储转发时需要排队排队，这，这就会造成一定的就会造成一定的时延时延。 分组必须携带的首部（里面有必不可少分组必须携带的首部（里面有必不可少的控制信息）也造成了一定的的控制信息）也造成了一定的开销开销。