第1章 计算机网络教案22

第1章 计算机网络概述 学习目标

– 理解计算机网络的定义 – 了解计算机网络的发展概况 – 掌握计算机网络的组成 – 掌握计算机网络的分类方法 – 了解计算机网络的功能与应用

– 了解计算机网络的标准及若干有影响的标准化组织

第1章 计算机网络概述 教学内容

1.1 计算机网络的定义与发展 1.2 计算机网络的组成 1.3 计算机网络的分类

1.4 计算机网络的功能与应用

1.5 计算机网络的标准及标准化组织 1.6 本章要点小结

1.1 计算机网络的定义与发展 1.1.1 计算机网络的定义 1.1.2 计算机网络的发展

1.1.1－ 计算机网络的定义

?1970年，在美国信息处理协会召开的春季计算机联合会议，定义为：

–以能够共享资源（硬件、软件和数据等）的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系

统之集合

?计算机网络是利用通信设备和通信线路，将地理位置分散的、具有独立功能的多个计算机系统

互连起来，通过网络软件实现网络中资源共享和数据通信的系统 1.1.1－计算机网络示意图 1.1.1－网络定义的四个要点

?包含两台以上的地理位置不同具有―自主‖功能的计算机。

?网络中各结点之间的连接需要有一条通道，即由传输介质实现物理互联。 ?网络中各结点之间互相通信或交换信息，需要有某些约定和规则，即协议。 ?以实现数据通信和网络资源（包括硬件资源和软件资源）共享为目的

1.1.2 － 计算机网络的发展 分为四个阶段：

?20世纪50年代：以单个计算机为中心的远程联机系统，构成面向终端的计算机通信网 ?20世纪60年代末 ：多个自主功能的主机通过通信线路互联，形成资源共享的计算机网络

1.1.2 － 计算机网络的发展

?20世纪70年代末 ：形成具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络 ?20世纪80年代末 ：向互连、高速、智能化方向发展的计算机网络

1.1.2 －单机系统典型结构示意 1.1.2 －单机系统典型结构示意

?计算机（主机）负责数据的处理和通信管理；

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?终端（包括显示器和键盘，无GPU和内存）只有输入输出功能，没有数据处理功能； ?调制解调器进行计算机或终端的数字信号与电话线传输的模拟信号之间的转换

1.1.2 －多机系统的典型结构 1.1.2 －互联的计算机网络

?形成了计算机网络的基本概念，即―以能够相互共享资源为目的互联起来的具有独立功能的计

算机之集合体‖

?典型代表是美国国防部高级研究计划局的

Agency）

1.1.2 － ARPAnet主要贡献

ARPAnet（ARPA，Advanced Research Projects

?完成了对计算机网络的定义、分类与子课题研究内容的描述 ?提出了资源子网、通信子网的概念 ?研究了报文分组交换的数据交换方法

?采用了层次结构的网络体系结构模型与协议体系

1.1.2 －计算机互联网络典型结构 1.1.2 －资源子网

?组成

–由网络中的所有主机、终端、终端控制器、外设（如网络打印机、磁盘阵列等）和各种软件

资源组成

?功能

– 负责全网的数据处理和向网络用户（工作站或终端）提供网络资源和服务

1.1.2 －通信子网

?组成

–由各种通信设备和线路组成

? 功能

– 承担资源子网的数据传输、转接和变换等通信处理工作

1.1.2 －遵循标准化的计算机网络

?加速体系结构与协议国际标准化的研究与应用。

?形成具有统一的网络体系结构、遵循国际标准化协议的计算机网络 ?两种占主导地位的网络体系结构

–国际标准化组织ISO提出的OSI RM（开放式系统互连参考模型） –Internet所使用的事实上的工业标准TCP/IP RM（TCP/IP参考模型）。

1.1.2 － ―开放‖的含义

?遵循国际标准化协议的计算机网络具有统一的网络体系结构，厂商需按照共同认可的国际标准

开发自己的网络产品，从而可保证不同厂商的产品可以在同一个网络中进行通信。 1.1.2 －互联网络与高速网络

?发展了以Internet为代表的互联网 ?发展高速网络

–―信息高速公路‖是指数字化大容量光纤通信网络，用以把政府机构、企业、大学、科研机构和

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家庭的计算机联网。

?研究智能网络

1.1.3 计算机网络在中国的发展

?1993年9月建成建立公用分组交换网CHINAPAC ，由国家主干网和各省（自治区、直辖市）

的省内网组成。

?1993年提出三金‖工程

–金桥、金关、金卡

?1996年底建成四个基于Internet技术的公用计算机网络

–中国公用计算机互联网CHINANET –中国金桥信息网CHINAGBN

–中国教育和科研计算机网CERNET –中国科学技术网CSTNET

1.2 计算机网络的组成

?从系统功能的角度看

–计算机网络由通信子网和资源子网两部分组成

? 从系统构成的角度看

– 计算机网络由 网络硬件 和 网络软件 两部分组成

1.2.1 － 网络硬件

?硬件是计算机网络的基础，主要包括：

–主机 –终端

–连网的外部设备 –传输介质 –通信设备等

?网络硬件的组合形式决定了计算机网络的类型

1.2.1 －主机

?传统定义中的主机是指网络系统的中心计算机（主计算机），可以是大型机、中型机、小型机、

工作站或者微型机。

?工作站(Workstation)是一种高档的微型计算机，通常配有高分辨率的大屏幕显示器及容量很大

的内存储器和外部存储器，并且具有较强的信息处理功能和高性能的图形、图像处理功能。

1.2.1 －终端

?终端是用户访问网络的接口，包括显示器和键盘，其主要作用实现信息的输入输出。 ?虚拟终端 Virtual Terminal

–用户可以操纵远程计算机，运行远程计算机上的程序，就像是坐在这台计算机前面一样。

1.2.1 － 传输介质

?是网络中信息传输的物理通道 ?分为两类

– 有线

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双绞线、同轴电缆、光纤

– 无线

红外线、微波、无线电、激光和卫星信道等 1.2.1 －常见连网设备

?网卡 NIC

?调制解调器 Modem ?中继器 Repeater ?集线器 HUB ?网桥 Bridge ?路由器 Router ?交换机 Switcher

?其它：CCP、FEP、集中器、多路选择器

1.2.1 －网卡

?网卡是主机和网络的接口

?在发送方，把主机产生的串行数字信号转换成能通过传输媒介传输的bit流； ?在接收方，把通过传输媒介接收的bit流重组成本地设备可以处理的数据。

?MAC（介质访问控制）地址 ：每块网卡都有一个唯一的12位的十六进制网络结点地址，它

是网卡厂家在生产时写入ROM中的。 1.2.1 －调制解调器（Modem）

?发送信息时，将计算机的数字信号转换成可以通过模拟通信线路传输的模拟信号，即―调制‖； ?接收信息时，把模拟通信线路上传来的模拟信号转换成数字信号传送给计算机，即―解调‖

1.2.1 －中继器与集线器

?中继器(Repeater)

–是最简单的网络延伸设备，作用就是放大通过网络传输的数据信号。

? 集线器(HUB)

– 多个端口中继器

1.2.1 －网桥(Bridge)

?作用是扩展网络的距离，减轻网络的负载。 ?网桥会将非本网段的信号排除掉（即过滤）

1.2.1 － 路由器（Router）

?用于连接多个逻辑上分开的网络。 ?具有判断网络地址和选择路径的功能。

1.2.1 －其它连网设备

?线路控制器：主计算机或终端设备与线路上调制解调器的接口设备。

?通信控制处理机：负责通信处理工作的计算机。有多种名称，如，通信控制机

(CCP-Communication Controller Processor)、前端处理机(FEP-Front End Processor)、接口报文处理机(IMP-Interface Message Processor)等。

?集中器、多路选择器：通过通信线路分别和多个远程终端相连接的设备。

1.2.2 －网络软件

?网络操作系统

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–常用的网络操作系统有Windows 2000 Server、Netware、Unix、Linux等

?网络通信协议

–如TCP/IP、SPX/IPX、NetBEUI等 –Internet使用的协议是TCP/IP

?网络数据库系统 ?网络管理软件 ?网络工具软件 ?网络应用软件

1.3 计算机网络的分类

?按照网络的拓扑结构可分为：星形、总线形、环形、树形和网状形等 ?按照网络的地理覆盖范围可分为：局域网、城域网和广域网 ?按照网络的管理方式可分为：客户机/服务器网络和对等网络 ?按照网络的使用范围可分为：公用网和专用网

?按照网络的数据传输方式可分为：广播式网络和点对点网络 ?按照网络的带宽和传输能力可分为：窄带网和宽带网 1.3.1 －按拓扑结构分类

?是几何学分支，把实体抽象成点和线的集合，从而研究点、线、面之间的关系。 ?网络拓扑：研究网络结点与通信线路间几何关系。 ?有星形、总线形、环形、树形和网状形等 ?星形、总线形、环形是三种基本的拓扑结构。

1.3.1 －星形结构 1.3.1 －环型拓扑

?各结点通过链路连接，在网络中形成一个首尾相接的闭合环路，信息在环中作单向流动，通信线路共享。

?优点：结构简单，容易实现，信息的传输延迟时间固定，且每个结点的通信机会相同。 ?缺点是：网络建成后，增加新的结点较困难 1.3.1 －总线拓扑

?网络中的所有结点均连接到一条称为总线的公共线路上，即所有的结点共享同一条数据通道，结点间通过广播进行通信。

?优点是：连接形式简单、易于实现、组网灵活方便 ?缺点是：传输能力低，易发生―瓶颈‖现象；安全性低 1.3.1 －树型拓扑

?可以看作是星形结构的扩展，是一种分层结构，具有根结点和各分支结点 ?除了叶结点之外，所有根结点和子结点都具有转发功能 ?是一种广域网常用的拓扑结构

1.3.1 －网状拓扑

?每一个结点至少有一条链路与其它结点相连，每两个结点间的通信链路可能不止一条，需进行

路由选择

?是一种广域网常用的拓扑结构，互联网大多也采用这种结构。

1.3.2 － 按地理覆盖范围分类 ?局域网 LAN Local Area Network

–覆盖范围一般在几公里以内，通常不超过10公里

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