網(wǎng)絡(luò)原理第1章課件

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)第1章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)■本章內(nèi)容計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類有線傳輸與無(wú)線傳輸1.1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義利用通信線路和通信設(shè)備，把分布在不同地理位置，且具有獨(dú)立功能的多臺(tái)計(jì)算機(jī)、終端及其附屬設(shè)備互相連接，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，并利用功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合。1.1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本功能計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成主要包括四部分，常稱為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的四大要素。 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信線路和通信設(shè)備網(wǎng)絡(luò)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)軟件硬件軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)要素：建立兩臺(tái)以上具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作用：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的傳播、收集、處理、存儲(chǔ)和提供資源共享通信線路和通信設(shè)備（即數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)）通信線路分有線通信線路和無(wú)線通信線路。有線通信線路：光纖、同軸電纜、雙絞線無(wú)線通信線路：紅外、無(wú)線電（微波）、激光、衛(wèi)星通信設(shè)備指網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等通信設(shè)備。包括網(wǎng)卡、集線器（Hub）、中繼器、交換機(jī)、網(wǎng)橋、路由器及調(diào)制解調(diào)器網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如：TCP/IP、FTP、SMTP…網(wǎng)絡(luò)軟件（分為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)軟件(Windows、Linux、Unix…)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件（IE、遠(yuǎn)程教學(xué)軟件…）計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能數(shù)據(jù)通信*(CommunicationMedium)文件傳輸、IP電話、email、視頻會(huì)議、信息發(fā)布、交互式娛樂(lè)、音樂(lè)資源共享*(ResourceSharing)硬件資源共享、軟件資源共享、用戶間信息交換分布式處理(DistributedProcessing)均衡網(wǎng)絡(luò)中各計(jì)算機(jī)的負(fù)載，提高處理問(wèn)題的實(shí)時(shí)性提高兼容性和安全性1.1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用1、辦公自動(dòng)化 2、電子數(shù)據(jù)交換 3、遠(yuǎn)程教育 4、電子銀行 5、證券和期貨交易 6、娛樂(lè)和在線游戲計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生=計(jì)算機(jī)+通信的結(jié)合

早期的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式——單機(jī)

大、中、小型機(jī)—龐大，昂貴，資源無(wú)法共享（包括軟、硬件資源）計(jì)算機(jī)構(gòu)成了一個(gè)個(gè)的信息“孤島”計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生始于1950’s，產(chǎn)生的原因：資源共享的需求（計(jì)算能力、外設(shè)、軟件、數(shù)據(jù)）大型項(xiàng)目的合作（進(jìn)行工程項(xiàng)目協(xié)作）人與人之間的信息溝通（數(shù)據(jù)通信）1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展過(guò)程主要可分為四個(gè)階段：面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖1-1具有遠(yuǎn)程通信功能的單機(jī)系統(tǒng)1.2.1面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)又稱為聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。例子：飛機(jī)訂票系統(tǒng)HOST(航空公司總部)Terminals(訂票點(diǎn))通信線路(電話線路)

TSTTTTTHOST通信線路T終端（T）：主機(jī)和用戶之間的接口。T缺點(diǎn)：主機(jī)系統(tǒng)負(fù)擔(dān)過(guò)重——數(shù)據(jù)處理＋通信線路利用率低改進(jìn)：終端集中器(近/遠(yuǎn)距)，使用終端集中器來(lái)管理多個(gè)服務(wù)器，減少通信費(fèi)用；前端處理機(jī)（FrontEndProcessor,FEP），通信任務(wù)分離，以減輕主機(jī)的負(fù)擔(dān)。圖1-2具有遠(yuǎn)程通信功能的多機(jī)系統(tǒng)1.2.2計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)定義：

通過(guò)通信線路將若干臺(tái)自主的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)的系統(tǒng)，稱之為計(jì)算機(jī)——計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)稱計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。特征：多個(gè)終端聯(lián)機(jī)系統(tǒng)互聯(lián)，形成了多主機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從“主機(jī)－終端”轉(zhuǎn)變?yōu)椤爸鳈C(jī)－主機(jī)”。HOSTHOSTHOSTTTTTTTTTTT通信線路通信任務(wù)從主機(jī)中分離，由通信控制處理機(jī)（CCP）完成。CCP：處理主機(jī)之間通信任務(wù)的專用計(jì)算機(jī)。CCPCCPHOSTHOSTTTTTTTCCPHOSTTT演變過(guò)程：兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)

由CCP、通信線路和其他通信設(shè)備組成的傳輸網(wǎng)絡(luò)——通信子網(wǎng)，提供信息傳輸服務(wù)（數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)）。建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機(jī)集合——資源子網(wǎng)，負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)。TCCPCCPHOSTHOSTTTTTCCPHOSTTTT通信子網(wǎng)T內(nèi)層：通信子網(wǎng)。包括各通信處理機(jī)（CCP,CommunicationControlProcessor）、通信線路和其他通信設(shè)備。#完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸和轉(zhuǎn)發(fā)等通信處理任務(wù)。外層：資源子網(wǎng)。包括各主機(jī)(host)、終端、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、終端控制器、各種軟件資源及信息資源。#負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù),為用戶提供網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。各主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為主機(jī)。資源子網(wǎng)由主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、終端、聯(lián)網(wǎng)外設(shè)、終端控制器、各種軟件資源及信息資源組成。主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)稱主機(jī)（HOST），它可以是大型機(jī)、中型機(jī)或小型機(jī)。終端（Terminal）是用戶訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)的界面。通信子網(wǎng)是由通信控制處理機(jī)（CCP）、通信線路和其他通信設(shè)備組成。主要由兩個(gè)獨(dú)立的部分組成：通信線路和通信控制處理機(jī)（CCP）。常見(jiàn)的通信線路有：雙絞線、同軸電纜、光纖、無(wú)線通信信道等。CCCHHH資源子網(wǎng)通信子網(wǎng)在通信子網(wǎng)上可有多個(gè)資源子網(wǎng)，共享通信子網(wǎng)的服務(wù)HH1.2.3計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大私有（某個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)使用）→社會(huì)公用（商業(yè)用途）優(yōu)點(diǎn)降低用戶系統(tǒng)建設(shè)成本提高通信線路利用率兼容性好公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT例子：因特網(wǎng)（Internet）的前身——ARPANET美蘇冷戰(zhàn)時(shí)期由美國(guó)軍方建立的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)最初4個(gè)節(jié)點(diǎn)→70’s的100多個(gè)節(jié)點(diǎn)地域跨越美洲、歐洲具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如:分組交換分層次的網(wǎng)絡(luò)體系(OSI/RM)較為完善的通信協(xié)議網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)與標(biāo)準(zhǔn)化為什么需要標(biāo)準(zhǔn)化？不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間的兼容性和互操作性是推動(dòng)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化的原動(dòng)力。而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享。標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)機(jī)各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)。網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過(guò)程的演變廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA，DEC-DNA等缺點(diǎn)：適用范圍不廣 ：兼容性問(wèn)題技術(shù)壟斷 ：產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一 ：用戶利益國(guó)際標(biāo)準(zhǔn):（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOOSI/RM）/P.6/OpenSystemInterconnection/RecommendedModel(開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡(jiǎn)稱OSI參考模型)OSI參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡(luò)模型，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架：7個(gè)層次(第三章中詳述)只說(shuō)明了做什么（WHATTODO）而未規(guī)定怎樣做（HOWTODO）太復(fù)雜，幾乎沒(méi)有與之完全符合的網(wǎng)絡(luò)事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)TCP稱傳輸控制協(xié)議，IP稱網(wǎng)際協(xié)議

。從體系結(jié)構(gòu)上看，它是OSI參考模型的簡(jiǎn)化（4層）因特網(wǎng)時(shí)代的到來(lái)因特網(wǎng)的出現(xiàn)標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來(lái)；因特網(wǎng)是全球性的網(wǎng)絡(luò)；豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長(zhǎng)的主要驅(qū)動(dòng)力。截止到2000年,Internet的規(guī)模為:網(wǎng)絡(luò)數(shù)達(dá)到105數(shù)量級(jí),主機(jī)數(shù)達(dá)到107數(shù)量級(jí),

用戶數(shù)108數(shù)量級(jí)，主干速率大于2.5Gbit/s美國(guó)政府資助的“下一代因特網(wǎng)計(jì)劃”目標(biāo)是:主干網(wǎng)的速率比現(xiàn)在的因特網(wǎng)高1000倍端到端的速率要達(dá)到100Mbit/s~10Gbit/s1.2.4高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大私有（某個(gè)獨(dú)立機(jī)構(gòu)使用）→社會(huì)公用（商業(yè)用途）公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)PSTN（公共交換電話網(wǎng)）X.25（分組交換通信）特點(diǎn)業(yè)務(wù)的綜合化網(wǎng)絡(luò)的高速化公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)HOSTHOSTTTTTTTHOSTTTTT圖1-3真正標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1.2.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向是IP技術(shù)+光網(wǎng)絡(luò)，光網(wǎng)絡(luò)將演化為全光網(wǎng)絡(luò)。全光網(wǎng)絡(luò)是指光信息流在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸及交換始終以光的形式實(shí)現(xiàn)。2、光通信技術(shù)發(fā)展方向：一是最終實(shí)現(xiàn)全光網(wǎng)絡(luò)；二是最終實(shí)現(xiàn)光纖到家庭和光纖到桌面。3、IPv6協(xié)議IP協(xié)議是TCP/IP協(xié)議族的核心協(xié)議，是TCP/IP協(xié)議族中網(wǎng)絡(luò)層的協(xié)議。4、寬帶接入技術(shù)5、移動(dòng)通信系統(tǒng)技術(shù)1、三網(wǎng)合一即通信網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、有線電視網(wǎng)絡(luò)將通過(guò)IP三網(wǎng)合一。優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)化管理、節(jié)約開(kāi)支、提供集成服務(wù)1.3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成硬件網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)端節(jié)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中間（轉(zhuǎn)接）節(jié)點(diǎn)：交換機(jī)、集中器、復(fù)用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ牢锢恚簜鬏斀橘|(zhì)邏輯：信道類比——CATV的電纜和頻道之間的關(guān)系軟件通信軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件，如：TCP/IP、FTP、SMTP…）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Windows、Linux、Unix…)網(wǎng)絡(luò)管理/安全控制軟件（網(wǎng)絡(luò)防火墻…）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件（IE、Firefox…）1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

——是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路所組成的邏輯幾何形狀。最常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：1、總線型結(jié)構(gòu) 2、環(huán)形結(jié)構(gòu) 3、星型結(jié)構(gòu) 4、樹(shù)型結(jié)構(gòu) 5、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和混合型結(jié)構(gòu)?？偩€型所有節(jié)點(diǎn)掛接到一條總線上，使用廣播式傳輸技術(shù)同一時(shí)刻只允許一個(gè)站點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)總線型拓?fù)洵h(huán)型所有節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán)分為單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)湫切陀幸粋€(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其它節(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接樹(shù)型一個(gè)根結(jié)點(diǎn)、多個(gè)中間分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成星型拓?fù)錁?shù)型拓?fù)渚W(wǎng)狀結(jié)構(gòu)與混合型結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)與通信線路連接成不規(guī)則的形狀，每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，只適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)很少的廣域網(wǎng)中混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)點(diǎn)到點(diǎn)部分連接，由幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合而成，多用于廣域網(wǎng)，由于連接的不完全性，需要有交換節(jié)點(diǎn)混合型拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)?.5計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類和應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成元素可以分為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)端節(jié)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)中間（轉(zhuǎn)接）節(jié)點(diǎn)：交換機(jī)、集中器、復(fù)用器、路由器、中繼器通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ牢锢恚簜鬏斀橘|(zhì)（電話線、同軸電纜、無(wú)線電線路、衛(wèi)星線路、光纖等）按互聯(lián)規(guī)模和通信方式（地域范圍）分類

局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork，LAN)局域網(wǎng)規(guī)模小、速度快、應(yīng)用范圍廣泛。主要用于實(shí)現(xiàn)短距離的資源共享。范圍：小，＜20KM。是一個(gè)單位或部門(mén)組建的小型網(wǎng)絡(luò)。傳輸技術(shù)：基帶，10-1000Mbps，延遲低，出錯(cuò)率低（10-11）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型，星型，環(huán)型城域網(wǎng)(MetropolitanAreaNetwork，MAN)范圍：中等，＜100KM。介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間。傳輸技術(shù)：寬帶/基帶拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型，星型，環(huán)型廣域網(wǎng)(WideAreaNetwork，WAN)范圍：大，＞100KM。包含的地理范圍通常是一個(gè)國(guó)家或州。傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯(cuò)率高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點(diǎn)到點(diǎn)按使用方式分類

校園網(wǎng)(campusnetwork)用于學(xué)校內(nèi)部的教學(xué)科研信息的交換和共享企業(yè)網(wǎng)(enterprisenetwork)用于企業(yè)管理和辦公自動(dòng)化按連接范圍分類