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1第第2 2章章 计算机网络基本知识计算机网络基本知识计算机网络概述计算机网络概述计算机网络的组建计算机网络的组建计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构123421 计算机网络概述计算机网络概述1.1 1.1 什么是什么是计算机网算机网络位于不同位置的自主位于不同位置的自主计算机系算机系统的互的互连。vNode：节点点vNetwork：网：网络。31 计算机网络概述计算机网络概述说明：明：1 1 各各节点在地理上是分布的点在地理上是分布的2 2 各各节点是独立工作的点是独立工作的3 3 系系统的互的互联要通要通过通信通信设施来施来实现4 4 各各节点通点通过通信通信设施施实现信息交信息交换、资源共享、互操作和源共享、互操作和协作作处理。理。41 计算机网络概述计算机网络概述1.2 1.2 计算机网算机网络的作用的作用v资源共享源共享v提高系提高系统的的处理能力理能力v提供了新的通提供了新的通讯手段手段v实现信息的快速信息的快速传输。v提高系提高系统的可靠性的可靠性最主要目的：资源共享51 计算机网络概述计算机网络概述1.3 1.3 计算机网算机网络的分的分类u网网络拓扑拓扑结构构是将复是将复杂的网的网络系系统，采用拓扑，采用拓扑学原理，用点和学原理，用点和线的方法来表示。的方法来表示。u我我们把网把网络单元定元定义为结点点，两个，两个结点的点的连线定定义为链路路。（一）按照网（一）按照网络拓扑拓扑结构划分：星状、构划分：星状、环状、状、总线型、型、树状和网状状和网状61 计算机网络概述计算机网络概述星状（星状（Star Topology）所有所有计算机算机结点都点都连接在一个中心接在一个中心结点点上。上。71 计算机网络概述计算机网络概述（1）优点：点：结构构简单，便于管理，便于管理 连接的故障不影响整个网接的故障不影响整个网络 节点点扩展、移展、移动方便方便 集中控制，故障集中控制，故障检测和隔离方便和隔离方便 延延迟时间短，短，传输的的误码率低率低（2）缺点：缺点：中央中央结点点设备出故障出故障时，整个系，整个系统瘫痪 点点对点点链接，数据共享能力差接，数据共享能力差 专用通信用通信电缆，利用率不高，利用率不高81 计算机网络概述计算机网络概述环状（状（Ring topologyRing topology）整个网整个网络的物理的物理链路构成一个路构成一个环，所有的，所有的计算机算机结点都挂接在点都挂接在这个个环上。上。91 计算机网络概述计算机网络概述（1 1）优点：点：投投资最小。最小。适合光适合光纤网，网，传输速度快，避免速度快，避免电磁干磁干扰（2 2）缺点：）缺点：对环的接口要求高的接口要求高 故障的故障的诊断困断困难 网网络扩展困展困难 接点接点过多多时，传输速度速度变慢。慢。101 计算机网络概述计算机网络概述总线型（型（Bus topologyBus topology）网网络上的上的计算机挂在同一个物理算机挂在同一个物理链路上。路上。111 计算机网络概述计算机网络概述（1 1）优点：点：网网络用用户扩展灵活，展灵活，结点的插入或拆卸点的插入或拆卸非常方便非常方便 网网络上的某个上的某个结点点发生故障生故障时，不影响，不影响整个网整个网络的正常通信。的正常通信。网网络结点响点响应速度快速度快 易于布易于布线，组网网费用低用低（2 2）缺点：）缺点：传输速度随着入网用速度随着入网用户的增多而下降的增多而下降 实时性差。性差。总线成成为整个网整个网络的瓶的瓶颈121 计算机网络概述计算机网络概述树状（状（Tree topologyTree topology）是一种分是一种分层结构，由一个根构，由一个根结点、多点、多个中个中间分支分支结点和叶子点和叶子结点点组成，适用于分成，适用于分级管理和控制系管理和控制系统131 计算机网络概述计算机网络概述（1）优点：点：扩展方便展方便 故障隔离容易故障隔离容易 通信通信线路路连接接较简单（2）缺点：）缺点：资源共享能力差源共享能力差 可靠性低可靠性低141 计算机网络概述计算机网络概述网状（网状（Net topologyNet topology）是点到点的是点到点的连接。接。151 计算机网络概述计算机网络概述优点：系点：系统可靠性高，比可靠性高，比较容易容易扩展展缺点：缺点：结构复构复杂（每一（每一结点都与多点点都与多点进行行连结，因此必因此必须采用路由算法和流量控制方法）采用路由算法和流量控制方法）161 计算机网络概述计算机网络概述（二）按照网（二）按照网络连接方式划分接方式划分v点点对点通信（点通信（Point-to-Point）：）：.一条一条线路路连接一接一对节点。点。.信息的信息的传输采用存采用存贮转发方式。方式。.常常见拓扑拓扑结构：星形、构：星形、树形、回路形、相形、回路形、相交回路形、全交回路形、全连接形和不接形和不规则形式分布式等。形式分布式等。v广播信道（广播信道（Broadcast）：）：.只有一条供所有只有一条供所有节点共享的通信信道。点共享的通信信道。.任一任一节点所点所发出的出的报文可被所有文可被所有节点接收。点接收。.常常见拓扑拓扑结构：构：总线性、性、环形、形、卫星或无星或无线广播通信方式等。广播通信方式等。171 计算机网络概述计算机网络概述（三）按地域范（三）按地域范围划分：划分：v局域网（局域网（LAN LAN，Local Area NetworkLocal Area Network）v城域网（城域网（MANMAN，Metropolitan Area Metropolitan Area NetworkNetwork）v广域网（广域网（WAN WAN：Wide Area NetworkWide Area Network）181 计算机网络概述计算机网络概述（四）按网（四）按网络组建属性划分：建属性划分：v公用网：由国家的公用网：由国家的电信部信部门建造的网建造的网络，所有愿意按所有愿意按规定交定交纳费用的人都可以使用用的人都可以使用.因此也称因此也称为公众网，例如公众网，例如CHINANETCHINANET等。等。v专用网：是某个部用网：是某个部门为本本单位的特殊工作位的特殊工作的需要而建立的网的需要而建立的网络。这种网种网络不向本不向本单位位以外的人提供服以外的人提供服务。例如。例如,军队,铁路路,电力力等系等系统均有本系均有本系统的的专用网。用网。191 计算机网络概述计算机网络概述（五）按网（五）按网络协议划分：划分：vTCP/IPTCP/IP网网v以太网（以太网（EthernetEthernet）v令牌令牌环网网201 计算机网络概述计算机网络概述1.4 1.4 计算机网算机网络的的发展史展史6060年代萌芽年代萌芽7070年代年代兴起起7070年代中期至年代中期至8080年代得以年代得以发展和展和进行网行网络互互连9090年代出年代出现网网络计算和因特网。算和因特网。211 计算机网络概述计算机网络概述u6060年代：面向年代：面向终端分布的端分布的计算机系算机系统。u7070年代：分年代：分组交交换数据网（数据网（PSDNPSDN）出）出现。u8080年代：年代：LAN/LAN/因特网因特网/综合合业务数字网数字网ISDNISDN。u9090年代：年代：现代网代网络技技术。221 计算机网络概述计算机网络概述简单连接简单连接1960s 1970sHostLow speed lines基于网络的基于网络的连接连接1970s 1980sHost网络互联网络互联1980s 广域网广域网路由器路由器232 计算机网络的组建计算机网络的组建2.1 2.1 组成成计算机网算机网络的主要的主要设备（1 1）服）服务器（器（ServerServer）网网络的核心控制的核心控制计算机，管理网算机，管理网络资源并源并协助助处理其他理其他设备提交提交的任的任务。（2 2）网）网络适配器（网卡适配器（网卡NICNIC）连接通信介接通信介质和和计算机的网算机的网络接接 口口设备 242 计算机网络的组建计算机网络的组建（3 3）网）网络工作站工作站 工作工作终端，即用端，即用户计算机。通算机。通过网卡网卡连接服接服务器器发出申出申请。（4 4）中）中继器（器（RepeaterRepeater）信号在信号在传输一段距离后会衰减失真，一段距离后会衰减失真，利用中利用中继器加器加强信号和整形信号，可延信号和整形信号，可延长传输距离（不具距离（不具备信号信号过滤功能）功能）252 计算机网络的组建计算机网络的组建（5 5）桥接器（接器（bridgebridge，网，网桥）连接运行相同通信接运行相同通信协议的若干个网的若干个网络（具（具备过滤信号功能）信号功能）（6 6）路由器（）路由器（RouterRouter）计算和确定最佳信息算和确定最佳信息传输路径，可路径，可连接两个或多个不同接两个或多个不同协议的网的网络。262 计算机网络的组建计算机网络的组建（7 7）网关（）网关（gatewaygateway）连接两个不同的网接两个不同的网络，并，并进行行协议转换（功能（功能强于路由器）于路由器）目前可将路由器、目前可将路由器、桥接器和网关集成在接器和网关集成在一起，一起，统称称为网关。网关。272 计算机网络的组建计算机网络的组建（8 8）集）集线器（器（hubhub）集中集中连接网接网络系系统中各种中各种设备简化布化布线工工程，例如校园网程，例如校园网络机房机房282 计算机网络的组建计算机网络的组建（9 9）交）交换机（机（switchswitch）用于用于电信号信号转发的网的网络设备。它可以。它可以为接接入交入交换机的任意两个网机的任意两个网络节点提供独享的点提供独享的电信号通路。最常信号通路。最常见的交的交换机是以太网交机是以太网交换机。其他常机。其他常见的的还有有电话语音交音交换机、机、光光纤交交换机等。机等。292 计算机网络的组建计算机网络的组建2.2 2.2 构建构建计算机网算机网络 基本基本组成部件：成部件：计算机算机 传输介介质 网卡网卡 连接器件接器件303 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构3.1 OSI/RM3.1 OSI/RM体系体系结构构(开放系开放系统互互连参考模参考模型）型）313 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（1 1）应用用层（application layer）功能：功能：应用用层将用将用户接入网接入网络，给用用户提供了接口和服提供了接口和服务支持。支持。功能包括：网功能包括：网络虚虚拟终端、文件端、文件传送、送、存取和管理、存取和管理、邮件服件服务、名、名录服服务等。等。323 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（2 2）表示表示层（presentation layer）功能：表示功能：表示层考考虑的是两个系的是两个系统所交所交换的信息的的信息的语法和法和语义。功能包括：信息的表示、功能包括：信息的表示、转换、加密和、加密和解密、解密、压缩等。等。333 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（3 3）会会话层（session layer）功能：会功能：会话层是网是网络的的对话控制器，它控制器，它建立、建立、维持和同步通信系持和同步通信系统之之间的的对话。功能包括：功能包括：对话控制、同步等。控制、同步等。343 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（4 4）传输层（transport layer）功能：功能：传输层负责整个整个报文的源端到目文的源端到目的端（端到端）的的端（端到端）的传送。送。传输层要确保整个要确保整个报文完整地到达目的地，并文完整地到达目的地，并进行差行差错控制和控制和流量控制。流量控制。功能包括：服功能包括：服务点点编址、分段与重装、址、分段与重装、连接控制、流量控制、差接控制、流量控制、差错控制等。控制等。传输数据：数据：报文。文。353 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（5 5）网网络层（network layer）功能：功能：对报文文进行分行分组，选择合适的路合适的路由，使源站由，使源站传输层发下来的下来的报文能文能够正确无正确无误的的传送到目的地。送到目的地。功能包括：功能包括：逻辑编址、路由址、路由选择、流量、流量控制等。控制等。传输数据：分数据：分组（packet）。363 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（6 6）数据数据链路路层（data-link layer）功能：功能：负责在两个相在两个相邻的的节点点间的的线路路上无差上无差错的的传送以送以帧为单位的数据。每一位的数据。每一帧包括一定的数据和必要的控制信息，在接收包括一定的数据和必要的控制信息，在接收点接收到数据出点接收到数据出错时要通知要通知发送方重送方重发，知，知道道这一一帧无无误得到达接收得到达接收节点。点。功能包括：功能包括：组帧、物理、物理编址、流量控制、址、流量控制、差差错控制、接入控制等。控制、接入控制等。传输数据：数据：帧（Frame）。）。373 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构（7 7）物理物理层（physical layer）功能：完成在功能：完成在传输媒体中媒体中传送比特流。送比特流。主要涉及接口和主要涉及接口和传输媒体的机械和媒体的机械和电气气规约。功能包括：接口和媒体的物理特性、比特功能包括：接口和媒体的物理特性、比特的表示、的表示、传输速率、比特的同步、速率、比特的同步、线路配置、路配置、物理拓扑、物理拓扑、传输模式等。模式等。传输数据：位（数据：位（bit）。）。383 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构协议的工作的工作过程程应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层应用层应用层表示层表示层会话层会话层传输层传输层网络层网络层数据链路层数据链路层物理层物理层393 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构3.2 TCP/IP3.2 TCP/IP体系体系结构模型构模型应用层：各种应用层协议应用层：各种应用层协议传输层：传输层：TCPTCP和和UDPUDP网络层：网络层：IPIP、ICMPICMP、ARPARP、RARPRARP等等网络访问层：与各种网络接口网络访问层：与各种网络接口403 计算机网络的体系结构计算机网络的体系结构3.3 IEEE8023.3 IEEE802体系体系结构模型构模型数据链路层数据链路层逻辑链路层逻辑链路层（LLCLLC）媒体访问控制层媒体访问控制层（MACMAC）物理层物理层物理层物理层41