第9章计算机网络教学PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,9,章 计算机网络,计算机科学概论,描述计算机网络的定义、功能和分类；,描述并理解,OSI/RM,七层参考模型和,TCP/IP,四层模型；,区分网络接口卡、中继器、网桥、路由器、交换机和网关等局域网设备；,理解,TCP/IP,、,DNS,、,SMTP,、,POP3,、,HTTP,、,IPv4,、,IPv6,等,Internet,相关协议和地址；,理解电子邮件、远程登录、文件传输、信息服务，以及,QQ,、,MSN,、博克、维克等,Internet,基本服务和应用；,了解,Internet,的发展趋势。,教 学,目 的,1,计算机网络的基本概念,2,计算机网络体系结构,3,组建网络,Internet,及应用,4,教 学 内 容,学 习 重 点,OSI/RM,七层参考模型和,TCP/IP,四层模型,理解,TCP/IP,、,DNS,、,SMTP,、,POP3,、,HTTP,、,IPv4,、,IPv6,等,Internet,相关协议和地址,Internet,的概念和发展,第一节 什么是计算机网络,1,什么是计算机网络,什么是计算机网络？,计算机网络,是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，是计算机通信网络发展的高级阶段。现在的计算机网络尚未具备完善的网络操作系统。仅实现了一定程度的资源共享，所以，它们仍是计算机通信网，也称为广义计算机网络。,问题,？,1.1,计算机网络发展历史：,第一阶段：分组交换网,第二阶段：形成计算机网络的体系结构,第三阶段：,Internet,推广与普及阶段,第四阶段：,Internet,大发展阶段,1,什么是计算机网络,计算机网络的发展过程,重要历史事件,：,1,什么是计算机网络,1.2,计算机网络的定义,计算机网络就是利用通信线路和设备，将分散在不同地点、并具有独立功能的多个计算机系统互连起来，按照网络协议，在功能完善的网络软件支持下，实现资源共享和信息交换的系统。,正在广泛实施的国际互联网,Internet,，就是一个全球性的计算机通信网。,从宏观上看，计算机网络包括：计算机系统、通信链路和网络节点。从逻辑上看，计算机网络包括：资源子网和通信子网。,1,什么是计算机网络,计算机网络示意图,1,什么是计算机网络,1.3,计算机网络功能,信息交换,资源共享,计算机的可靠性和可用性得到提高,分布式处理,1,什么是计算机网络,1.4,计算机网络的分类：,按照其覆盖的地理范围，计算机网络可以分为,广域网（,WAN,wide area network,）,、,城域网（,MAN,metropolitan area network,）,和,局域网（,LAN,，,local area network,）,。,1,什么是计算机网络,局域局：,简称,LAN,，,通常在地域上位于园区或者建筑物内部的有限范围内。,1,什么是计算机网络,城域网：,简称,MAN,，,在地理域分布上比,LAN,更广。,1,什么是计算机网络,广域网：,简称,WAN,，,用于连接同一国家、不同国家间甚至洲际间的局域网和城域网。,1,什么是计算机网络,网络类型,范围,传输速度,成本,局域网,4km,内，同一栋建筑物内,快,便宜,城域网,4-20km,，,同一城市内,中等,昂贵,广域网,20km,以上，可跨越国家,慢,昂贵,1,什么是计算机网络,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系：,城域网,城域网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,接入网,广域网,局域网,局域网,校园网,企业网,1,什么是计算机网络,从使用范围和用途来分，计算机网络又可分为：,校院网,企业网,公用网,专用网,内联网,(intranet),外联网,(extranet),等。,1,什么是计算机网络,1.5,以太网（基带总线局域网）,以太网的含义：,IEEE802.3,类型的网络,基带系统，采用曼彻斯特编码,核心技术是采用一种称为载波监听多路访问,/,冲突检测,CSMA/CD,，保证了只能有一个站在电缆上传输,两类以太网：,快速以太网,100Base-T,千兆以太网,1,Gbps,1,什么是计算机网络,交换式以太网的结构示意图,1,什么是计算机网络,第二节 计算机网络体系结构,2,计算机网络体系结构,计算机网络系统是一个很复杂的信息系统，需要用高度结构化的方式来进行设计，即将一个比较复杂的系统设计问题分解成一个个容易处理的子问题，“,分而治之,”逐个地加以解决。,2.1,计算机网络体系结构概述：,从功能上，一个网络系统的总体结构，可以用如下分层“体系结构”来描述：,A=S,，,E,，,L,，,P,A,网络体系结构，,实质上是一种网络功能层次化结构模型。,S,系统,，是包含一个或多个实体的具有统一信息处理和通信功能的物理整体。,E,实体,，在计算机系统中，任何能完成某一特定功能的进程或程序，都可称为一个逻辑“实体”，如“文件传输进程”、“网络服务”等都是实体；其中能完成发送和接收信息的实体，称为“通信实体”。,L,层,，是一个系统中能够提供某一种或某一类服务功能的“功能群”。例如，能够专门完成二进制比特信号在物理传输媒体介质中传输的一个功能群，可归纳为一个服务层,物理层。,P,协议,，是为完成在两实体间通信或服务而必须遵循的规则和约定。协议可以分为对等层间对话协议和相邻层间的接口协议,.,2,计算机网络体系结构,1.,网络协议的概念,计算机网络中为进行数据传输而建立的一系列规则、标准或约定称为,网络协议（,Protocol,）,。,网络协议通常由语义、语法和定时关系,3,部分组成。语义定义做什么，语法定义怎么做，而定时关系定义何时做。,2,计算机网络体系结构,2.,网络层次的概念,不同系统中的实体的通信任务十分复杂，相互间不可能作为一个整体来处理，否则任何一方的改变，就要修改整个软件包。,层次结构使用结构化的设计和实现技术，即把协议按功能分为若干层次，每层完成一定的功能（同层协议），并对其上层提供支持（接口）。,由于通信功能是分层实现的，因而进行通信的两个系统就必须具有相同的层次结构，两个不同系统上的相同层称为同等层或对等层。,2,计算机网络体系结构,计算机网络层次,2,计算机网络体系结构,3.,计算机网络采用层次化结构的优越性包括：,（,1,）,各层之间相互独立。,（,2,）,灵活性好。,（,3,）,易于实现和维护。,（,4,）,有利于网络标准化。,返回本,章,首页,2,计算机网络体系结构,2.2,开放系统互联参考模型,(OSI,RM),由于很多网络使用不同的硬件和软件，没有统一的标准，结果造成很多网络不能兼容，而且很难在不同的网络之间进行通信。,为了解决这些问题，人们迫切希望出台一个统一的国际网络标准，为此，,国际标准化组织,(ISO,，,international standards organization,）,和一些科研机构、大的网络公司做了大量的工作，提出了,开放式系统互连参考模型,（,ISO/OSI RM,，,international standards organization/open system interconnect reference model,）和,TCP/IP,体系结构。,2,计算机网络体系结构,2,计算机网络体系结构,1 ISO/OSI,参考模型的结构,在,OSI,参考模型中，计算机之间传送信息的问题分为,7,个较小且更容易管理和解决的小问题。每一个小问题都由模型中的一层来解决。,OSI,将这,7,层从低到高叫做物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,2,计算机网络体系结构,OSI,模型网络层次,2,计算机网络体系结构,按照,OSI,参考模型，网络中各节点都有相同的层次，不同节点的同等层次具有相同的功能，同一节点内相邻层之间通过接口通信；每一层可以使用下层提供的服务，并向其上层提供服务；不同节点的同等层按照协议实现对等层之间的通信（,虚拟通信,）。,2,计算机网络体系结构,相同层之间的虚拟通信,2,计算机网络体系结构,在网络中，数据都是从源端发出，经过网络传达到目的端。若主机,A,要与主机,B,的交换数据，交换过程如下图所示：,2,计算机网络体系结构,2.3 TCP/IP,模型,TCP/IP,协议是目前最流行的商业化网络协议，尽管它不是某一标准化组织提出的正式标准，但它已经被公认为目前的工业标准或“事实标准”。因特网之所以能迅速发展，就是因为,TCP/IP,协议能够适应和满足世界范围内数据通信的需要。,TCP/IP,协议具有以下几个特点。,2,计算机网络体系结构,TCP/IP,体系结构的特点：,（,1,）开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬件与操作系统。,（,2,）独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网，以及互联网中。,（,3,）统一的网络地址分配方案，使得整个,TCP/IP,设备在网中都有惟一的地址。,（,4,）标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。,2,计算机网络体系结构,1.TCP/IP,体系结构的层次划分,与,ISO/OSI,参考模型不同，,TCP/IP,体系结构将网络划分为,应用层,、,传输层,、,互联层,、,和,网络接口层,4,层,2,计算机网络体系结构,应用层,运输层,网际层,网络,接口层,主机,A,主机,B,路由器,网络,2,网络,1,应用层,运输层,网际层,网络,接口层,网际层,网络,接口层,4,3,2,1,2,计算机网络体系结构,TCP/IP,体系结构应用举例,2.TCP/IP,体系结构与,ISO/OSI,参考模型的对应关系,2,计算机网络体系结构,3.TCP/IP,使用的协议以及与,OSI,的关系图,2,计算机网络体系结构,（,1,）它们都是层次结构的模型。,（,2,）其最底层都是面向通信子网的。,（,3,）都有传输层，且都是第一个提供端到端数据传输服务的层次，都能提供面向连接或无连接运输服务。,（,4,）最高层都是向各种用户应用进程提供服务的应用层。,4.TCP/IP,模型与,OSI,模型的相同点,2,计算机网络体系结构,5.TCP/IP,模型与,OSI,模型的不同点,（,1,）两者所划分的层次数不同。,（,2,）,TCP/IP,中没有表示层和会话层。,（,3,）,TCP/IP,没有明确规定网络接口层的协议，也不再区分物理层、数据链路层和网络层。,（,4,）,TCP/IP,特别强调了互联网层，其中运行的,IP,协议是,TCP/IP,的核心协议，且互联网层向上只提供无连接的服务，而不提供面向连接的服务。,2,计算机网络体系结构,第三节 组建网络,3.1,网络拓扑结构,1,、计算机网络拓扑的定义,网络的拓扑结构是指计算机网络结点和通信链路按不同的形式所组成的几何形状，这种不同的形式就是网络的拓扑结构（,Topology,）。,网络的拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性、费用等方面有着重要的影响。选用何种类型的网络拓扑结构，要根据实际需要而定。,3,组建网络,2,、计算机网络拓扑,结构,的,分类,网络拓扑构型可以根据通信子网中通信信道类型分为两类：点,点线路的通信子网与广播信道的通信子网。,采用点,点线路的通信子网的基本拓扑构型有四类：,星型,、,环型,、,树型,与,网状型,。,3,组建网络,（,1,）星型拓扑结构,在星型网络中，各网络主机与中央结点通过点对点方式连接，任意两台网络主机间的通信都要经过中央网络结点。中央结点上网络交换设备执行集中式通信控制策略，而周边结点上的网络主机负责数据发送和接收。,3,组建网络,（,2,）,树,型拓扑结构,树型拓扑也叫多级星型拓扑，树型拓扑结的网络是由多个层次的星型结构纵向连接而成，树的每个节点都是计算机或转接设备。,3,组建网络,（,3,）,环,型拓扑结构,环型拓扑是以共享的中央信道将网络主机首尾连接成为一个环状的网络布局方式称为环型拓扑结构，,环型网络结构中各结点都可以发送和接收信息。,3,组建网络,（,4,）网状型拓扑结构,网状型拓扑结构网络叫分布式网络，分为全网状型和部分网状型结构，它是由分布在不同地点的计算机系统互连接而成。,3,组建网络,计算机网络的拓扑结构,星形,总线型,环型,网状,3,组建网络,3.2,网络物理组成,1,、服务器,2,、工作站,3,、网络接口卡（简称网卡）,4,、传输介质,5,、共享资源与外围设备,3,组建网络,介质,双绞线,以太网卡,集线器,/,交换机,/,路由器,连接设备、传输介质,3,组建网络,3.3,网络连接,计算机网络互联类型有如下三种方式：,1,）局域网互联（,LAN,LAN,）,其中包括同种局域网的互联和异种局域网的互联。例如使用中继器、集线器等设备可以连接多个以太网；使用网桥和交换机可以实现一个以太网和令牌环网的连接。,3,组建网络,使用中继器和集线器连接多个以太网,3,组建网络,使用交换机连接多个局域网,3,组建网络,路由器将不同的网络连接在一起,3,组建网络,2,）局域网通过广域网互联（,LAN,WAN-LAN,）,多个远程局域网可以通过公用的广域网服务进行互联，并形成专有的广域网。一般使用路由器和网关通过广域网,ISDN,、,DDN,和,X,25,等实现互联。,3,组建网络,3,组建网络,3,）局域网通过广域网的服务接入,Internet,（,LAN-WAN-Internet,）,例如，使用路由器和网关通过,FR,、,DDN,和,X.25,等广域网接入,Internet,。接入方式主要有：,拨号接入,、,ADSL,接入,、,Cable Modem,接入,和,无线局域网接入。,3,组建网络,用户通过拨号接入,Internet,Internet,PSTN,Router,Modem,NAS,AAA,3,组建网络,ADSL,方式接入,Internet,Internet,PSTN,滤波器,MA 5100,电话交换机,ADSL MODEM,3,组建网络,Cable Modem,的接入方式,Internet,PSTN,Cabel,Modem,有线电视网,下 行 数 据,上 行 数 据,3,组建网络,无线局域网接入,Internet,带无线网卡的计算机,带无线网卡的计算机,无线接入点,MA 5200,3,组建网络,第四节,Internet,及应用,4,Internet,及应用,4.1 Internet,简介,Internet,是一个全球的、开放的信息互连网络，它在全球范围内将成千上万个计算机网络互连在一起，因此又被称为网络的网络或网络的集合。,因特网的英文名称,Internet,使用,TCP/IP,协议,发展阶段：,20,世纪,70,年代初期,ARPANET,20,世纪,80,年代,NSFNET,1987,年以后，引进一些商业网络（如,UUNET,等）,世界各地的计算机通常可用以下三种直接或间接的方式连接,Internet,，成为,Internet,的一个用户：,将计算机连到一个服务器为,Internet,主机的局域网；,通过电话拨号方式进入一个,Internet,的主机；,通过电话拨号方式进入一个提供,Internet,服务的联机服务系统。,4,Internet,及应用,4.2 Internet,传输协议与地址,1.Internet,相关协议,（,1,）,TCP/IP,协议,逻辑编址,路由选择,域名解析,错误检测和流量控制,支持应用程序,4,Internet,及应用,（,2,）,SMTP,协议,（,3,）,POP3,协议,（,4,）,HTTP,协议,（,5,）,FTP,协议,4,Internet,及应用,返回本,章,首页,4,Internet,及应用,2.,用户地址、网络层地址与物理地址,地址,-,用户地址与,IP,地址间的关系,4,Internet,及应用,网络层地址与物理地址的关系,4,Internet,及应用,192.168.1.0,192.168.3.0,192.168.1.,100,192.168.2.,101,192.168.2.,100,192.168.3.,100,192.168.2.0,192.168.1.100,IP,地址,Host ID,Network ID,IP,地址格式,4,Internet,及应用,4.3 Internet,应用,Internet,基本服务功能,（,1,）电子邮件服务,（,2,）远程登录服务,（,3,）文件传送服务,Internet,信息服务,Internet,新闻与电子公告类服务,其他应用,（,1,）即时通讯（,IM,）,（,2,）博客,Blog,（,3,）维基（,Wiki,）,4,Internet,及应用,4.4 Internet,发展新趋势,IP,协议已经被证实是,Internet,的标准协议，并逐渐会成为整个电信的标准协议,网络已经转变成为一种商品,大量的增值服务出现,4,Internet,及应用,计算机网络是计算机技术与通信技术紧密结合的产物，它是一种地理上分散的、具有独立功能的多台计算机通过通信设备和线路连接起来，在配有相应的网络软件（网络协议、操作系统等）的情况下实现资源共享的系统。,计算机网络的功能主要体现在几个方面：信息交换、资源共享、计算机的可靠性和可用性得到提高和分布式处理。,计算机网络按其覆盖范围大小可分为局域网（,LAN,）、城域网（,MAN,）、广域网（,WAN,）三大类，,Internet,属于广域网。采用以太网技术的局域网是应用最广泛的一类计算机网络。,OSI/RM,参考模型共分成,7,层：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,TCP/IP,协议是,OSI,七层模型的简化，它分为,4,层：网络接口层、互联网层、传输层和应用层。,TCP/IP,是最早出现在,Internet,上的协议，是一组能够支持多台相同或不同类型的计算机进行信息交换的协议，它是一个协议的集合，简称为,Internet,协议族。传输控制协议（,TCP,）和网际协议（,IP,）是其中两个极其重要的协议。,本章小结,网络拓扑是指网络在物理上的布置方式。两个或多个设备连接一根线缆，一根或多根线缆形成拓扑。采用点,点线路的基本拓扑构型有四类：星型、环型、树型与网状型。采用广播信道通信子网的基本拓扑构型主要有四种：总线型、树型、无线通信与卫星通信型与环型。,一个基本的计算机网络由服务器、工作站、网络接口卡、传输介质和共享的资源与外围设备组成。网络互连设备主要有集线器、中继器、网桥、路由器、交换机等。,Internet,主要有,TCP/IP,、,SMTP,、,POP3,、,HTTP,、,FTP,等相关协议，其地址分为用户地质、网络层地址与物理地址；,Internet,基本服务和应用包括电子邮件、远程登录、文件传输、信息服务，以及即时通讯、博客、维基等。,下一代网络应该具备多业务、高质量、宽带化、分组化、智能化、移动性、安全性、开放性、分布性、兼容性、可管理性与可赢利性等基本特征。,本章小结,第九章完,