第5章 計算機網(wǎng)絡與網(wǎng)絡計算

大學計算機基礎(chǔ)第5章計算機網(wǎng)絡與網(wǎng)絡計算昆明理工大學.計算中心2第5章計算機網(wǎng)絡與網(wǎng)絡計算OUTLINE5.1計算機網(wǎng)絡概述 5.2網(wǎng)絡模型與協(xié)議 5.3計算機局域網(wǎng)5.4因特網(wǎng)5.5網(wǎng)絡數(shù)字化生存5.1計算機網(wǎng)絡概述3網(wǎng)絡：20世紀人類的一項偉大發(fā)明。網(wǎng)絡技術(shù)是通信技術(shù)與計算機技術(shù)融合的產(chǎn)物。5.1計算機網(wǎng)絡概述源起4ClaudeShannon1916—2001

C=Blog2(1＋S/N)Shannon定理－現(xiàn)代通信原理的基石1948年,Shannon創(chuàng)立了信息論。5.1.1計算機網(wǎng)絡功能1.數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是計算機網(wǎng)絡最基本的功能2.資源共享

資源共享是建立計算機網(wǎng)絡的最初目的3.分布式處理

集中式處理代價高昂、分散式處理統(tǒng)一控制難度大、分布式處理解決了上述的問題4.提高系統(tǒng)的可靠性和可用性

多機備援、鏈路備份……55.1.2計算機網(wǎng)絡的分類覆蓋范圍（PAN、LAN、MAN、WAN..）拓撲結(jié)構(gòu)（Star、Bus、Tree、Ring..）傳輸媒介（雙絞線、同軸電纜、光纖…）帶寬（基帶網(wǎng)絡、寬帶網(wǎng)絡）通信協(xié)議（TCP/IP、X.25、ATM..）……Readonyourown5.1.2計算機網(wǎng)絡的分類按照覆蓋范圍分類7PersonalAreaNetwork(PAN個域網(wǎng))

連接個人電子設(shè)備的短距離網(wǎng)絡LocalAreaNetwork(LAN局域網(wǎng))

1m～2km支持介質(zhì)多，傳輸快，網(wǎng)卡完成通信處理MetropolitanAreaNetwork(MAN城域網(wǎng))

2km～幾十公里，DQDB通信標準WideAreaNetwork(WAN廣域網(wǎng))

幾十公里～遍布全球，由若干小型網(wǎng)絡互聯(lián)而成，

主要用于遠程通信。個域網(wǎng)（補充）PersonalAreaNetwork(PAN)在人的個體范圍內(nèi)，通過個人信息化設(shè)備之間的無線連接實現(xiàn)信息交換與通信的網(wǎng)絡.多數(shù)這樣的設(shè)備都支持藍牙技術(shù)（Bluetoothtechnology）。95.1.2計算機網(wǎng)絡的分類拓撲結(jié)構(gòu)（physicaltopology）：聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在物理布局上的方式。Star星型Ring環(huán)型Bus總線型Mesh網(wǎng)狀Tree樹狀5.1.3網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)雙絞線twisted-paircables利用RJ-45頭進行連接5.1.3網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)同軸電纜coaxialcable有線電視信號線利用BNC頭或T型頭連接5.1.3網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)光纖

Fiber-opticcable，由直徑

大約為0.1mm的細玻璃絲構(gòu)成。

光導纖維遠距離通訊原理的發(fā)

現(xiàn)與計算由高錕完成。光纖通信能力發(fā)展迅速，2013年，光纖傳輸數(shù)據(jù)速度記錄已經(jīng)達到73.7Tbps。無線傳輸介質(zhì)紅外信號微波無線電波通訊衛(wèi)星5.1.3網(wǎng)絡傳輸介質(zhì)5.2網(wǎng)絡模型與協(xié)議開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型（OSI/RM）14應用層Application表示層Presentation會話層session傳輸層transport物理層Physical數(shù)據(jù)鏈路層DataLink網(wǎng)絡層Network7654321處理網(wǎng)絡應用數(shù)據(jù)表示主機間通信端到端的連接尋址和最短路徑介質(zhì)訪問（接入）二進制傳輸OSI參考模型圖5.2.2網(wǎng)絡協(xié)議網(wǎng)絡協(xié)議：為網(wǎng)絡數(shù)據(jù)交換而建立的規(guī)則、約定與標準。一個網(wǎng)絡協(xié)議至少包括三要素:語義用來說明比特流每一部分的意義。發(fā)出何種控制信息，完成何種動作。語法用來規(guī)定信息格式；數(shù)據(jù)及控制信息的格式、編碼及信號電平等。時序定義了通信事件的實現(xiàn)順序。比如通信雙方的應答關(guān)系。165.3計算機局域網(wǎng)17局域網(wǎng)(LocalAreaNetwork,LAN)

產(chǎn)生于20世紀70年代。90年代以后，局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展到

交換技術(shù)的嶄新階段。局域網(wǎng)是計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生以來發(fā)展

最快的一種網(wǎng)絡。LAN主要特點體現(xiàn)為：覆蓋范圍小，用戶集中；數(shù)據(jù)傳輸速率高、數(shù)據(jù)傳輸誤碼率低；可以使用多種連接介質(zhì)，網(wǎng)絡易于搭建。5.3.2局域網(wǎng)硬件181.服務器在局域網(wǎng)中根據(jù)作用不同，分為：

文件服務器、應用程序服務器、

數(shù)據(jù)庫服務器等。用于網(wǎng)絡管理

運行應用程序、處理各網(wǎng)絡工作

站的信息請求等。2.工作站工作站是指連接到局域網(wǎng)絡中的計算機。類似于術(shù)語“結(jié)點”和“客戶機”。在“客戶機/服務器”模式中，客戶機工作站是用戶和后端服務器進行交互的前端系統(tǒng)。5.3.2局域網(wǎng)硬件3.網(wǎng)卡網(wǎng)卡也稱網(wǎng)絡適配器、網(wǎng)絡接口卡（NetworkInterfaceCard，NIC），是典型的局域網(wǎng)設(shè)備，用于實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)計算機和網(wǎng)絡電纜之間的物理連接。網(wǎng)卡主要功能：（1）讀入由其它網(wǎng)絡設(shè)備傳輸過來的數(shù)據(jù)包將其變成客戶機或服務器可以識別的數(shù)據(jù)；（2）將PC設(shè)備發(fā)送的數(shù)據(jù)，打包后輸送到其它網(wǎng)絡設(shè)備中。195.3.2局域網(wǎng)硬件4.中繼器連接兩個同類型的局域網(wǎng)或者延伸一個局域網(wǎng)。5.集線器（HUB）局域網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)備，

位于星型網(wǎng)絡的

中心，提供多端

口信號轉(zhuǎn)發(fā)服務。思考：交換機是功能與集線器類似的設(shè)備，請查閱資料，了解交換機與集線器有何區(qū)別？205.3.2局域網(wǎng)硬件6.網(wǎng)橋連接同種類型但是不同網(wǎng)段的局域網(wǎng)。7.路由器路由器可以連接兩種類型不同的網(wǎng)絡，該設(shè)備即支持局域網(wǎng)應用，也支持廣域網(wǎng)應用。路由器的功能主要體現(xiàn)在網(wǎng)絡互連、數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡管理方面。215.3.2局域網(wǎng)硬件8.調(diào)制解調(diào)器（Modem）Modem:調(diào)制（modulates）解調(diào)（demodulates）器，進行信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換。22你的“貓”在哪里？5.3.3無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)（WLAN）已經(jīng)成為局域網(wǎng)的重要發(fā)展趨勢。眾多的無線網(wǎng)絡信號遍布在我們周圍。無線局域網(wǎng)傳遞數(shù)據(jù)所用的無線信號

主要有無線電信號、微波信號、紅外

信號等。優(yōu)點：移動性好、易布控、受電纜電涌

等風險小缺點：易受近頻信號干擾、覆蓋范圍受諸多外部因素影響、相對有線網(wǎng)易受侵襲。235.3.3無線局域網(wǎng)主流的無線網(wǎng)技術(shù)藍牙無線USB60GHz無線技術(shù)Wi-FiWiMAXZigbee245.3.3無線局域網(wǎng)利用無線路由組建Wi-Fi網(wǎng)絡1.安裝路由器與計算機相連2.配置路由器及網(wǎng)絡參數(shù)3.配置無線參數(shù)4.配置DHCP255.3.3無線局域網(wǎng)藍牙（Bluetooth）藍牙技術(shù)運用802.15協(xié)議，在2.4GHz

波段運行，該波段是一種無需申請許可證的工業(yè)、科技、醫(yī)學(ISM)無線電波段。藍牙技術(shù)在今天有著豐富的應用，藍牙耳機、車載免提藍牙、藍牙鍵盤、藍牙鼠標等為家居、辦公及旅行通訊帶來很大的便利。26汽車藍牙5.4因特網(wǎng)27Sputnik——因特網(wǎng)誕生的催化劑前蘇聯(lián)1957年10月4日發(fā)射了地球的第一顆人造衛(wèi)星——史潑尼克1號。作為回應,1958年美國成立了NASA和ARPA機構(gòu)，ARPA網(wǎng)就是ARPA的一項重要的項目。1957年11月3日，前蘇聯(lián)又成功地發(fā)射了另一顆搭載了一條狗的史潑尼克2號衛(wèi)星進入繞地軌道。注：史潑尼克2號上攜帶的狗名為萊卡(Laika)。

5.4因特網(wǎng)28ARPANET——創(chuàng)世紀5.4因特網(wǎng)29沉舟側(cè)畔千帆過——網(wǎng)絡40年5.4因特網(wǎng)因特網(wǎng)的核心特征1．因特網(wǎng)是一個基于TCP/IP

協(xié)議族的網(wǎng)絡；2．因特網(wǎng)擁有規(guī)模龐大的用

戶集團，用戶既是網(wǎng)絡資

源的使用者，也是網(wǎng)絡發(fā)

展的建設(shè)者；3．因特網(wǎng)是所有可被訪問和利用的信息資源的集合。305.4.2因特網(wǎng)架構(gòu)第一層：全球性因特網(wǎng)網(wǎng)骨干網(wǎng)（NSP）第二層：全國性的骨干網(wǎng)，我國主要骨

干網(wǎng)絡有中國