1、1,计算机网络,任课老师：姚琳Email: lin_,2,教科书与参考书,教科书:计算机网络基础 因特网协议原理与实现 田园等著 机械工业出版社参考书:Computer Networks（第四版，英文影印） Andrew S. Tanenbaum 著 清华大学出版社 2004年1月 计算机网络 （第四版） 谢希仁著 电子工业出版社 2003年6月,3,课程概览,讲课 （48学时，1周9周）绪论 (Introduction)物理层 (Physical Layer)数据链路层 (Data Link Layer)网络层 (Network Layer)传输层 (Transport Layer)应用层
2、(Application Layer)实践 windows环境下基本网络命令的使用网络协议分析工具Ethereal的使用或者sniffer使用,我们的重点: Internet上的TCP/IP协议族,4,成绩评定,考试（60%）作业（20%）出勤（20%）,本课将注重理论实践，为实验课打下良好理论基础,5,第一章：绪论,计算机网络的概念计算机网络的发展阶段计算机网络的组成计算机网络的拓扑结构计算机网络的分类,6,1.1 什么是计算机网络？,“网络”可以使我们联想起：交通网络，销售网络，电子网络电子网络电话网络 （有线电话网络和移动电话网络）有线电视网络计算机网络计算机网络相互之间能够进行通信的多
3、个计算机及其通信线路的集合计算机网络举例：The Internet,7,Open questions,计算机网络有哪些应用？学计算机网络有什么用？,8,网络相关的公司,网络搜索-Google、Baidu各大网站即时通讯-MS、skype、tencent、pplive网络防火墙-趋势科技、symantec设备提供商-华为、3COM、CISCO服务提供商-电信、网通、移动、联通网络游戏公司-暴雪,9,计算机网络的主要应用,资源共享（Sharing Resources)节省开支（Saving Money）为人与人之间的交流提供便利 (Facilitating Communication for Pe
4、ople)无所不在的计算（Ubiquitous Computing）,10,资源共享,集中式的（Centralized）计算能力存储空间信息发布分布式的（Distributed）网上邻居UNIX: NFS (Network File System),服务器,终端,最早的计算机网络,11,节省开支,主要的观察:小规模计算机的性价比要比大规模计算机高很多。举例:大型机（Mainframes）大约比PC机快十倍，但它的价格却大约是PC机的1000倍。,12,便利交流,人类离不开交流网络给我们带来了：Email聊天: QQ, Windows Messenger, etc.视频会议（Video Conf
5、erence）网络游戏,Bob,Alice,13,无所不在的计算 (Ubiquitous Computing),硬币般大小的Web服务器,无所不在的计算是指我们的周围到处都有微型处理器的存在，它们通过有线或无线的网络相连接，为我们的生活提供方便。,相关的热门词汇：普适环境,14,网络定义 计算机网络是用通信介质连接起来的一组计算机，这些计算机能够通信，并以此为基础协同完成各种应用和任务。网络的四要素： (1)连接对象（元件） (2)连接介质(光缆,双绞线等) (3)连接的控制机制(约定,协议) (4)连接方式与结构,15,计算机网络源于计算机与通信技术的结合计算机网络发展的几个阶段（1）第一代
6、：面向终端的计算机网络（2）第二代：以共享资源为目标的网络（3）第三代：标准化网络,1.2 计算机网络的发展阶段,16,1、第一代计算机网络 40年代，诞生第一台计算机-主机，带终端，用户去机房上机; 50年代，终端通过通信线路连接主机，用户可以在自己的办公室里上机，构成面向终端的计算机网络，又称远程联机系统。,FEP：前端处理机，减轻主机通信负担TC：终端控制器，带多个终端,17,2、第二代计算机网络 60年代，要求多个远程联机系统互连，即多个主机互连，各主机相对独立，无主从关系,IMP,IMP,IMP,IMP,IMP,H,H,H,H,通信子网,IMP：接口报文处理机（节点机），存储转发方式
7、工作通信子网：IMP与它们之间的连线，负责通信任务，公用网资源子网：主机及所有连接终端，负责应用，私用网,18,3、标准化网络 第二代计算机网络的缺点是没有统一的体系结构，各网自行研制，互连困难。 70年代末，国际标准化组织（ISO）开始制定标准，1984年颁布了OSI开放系统互连标准，网络发展进入第三代计算机网络,19,计算机网络的发展 :第一阶段（19571968年）：联机系统 第二阶段（19681984年）：通信子网的出现 第三阶段（19841986年）：统一的网络体系结构 第四阶段（1986年至今）:因特网,20,1.3 计算机网络系统的组成,简而言之：硬件，软件两部分组成。1.网络硬
8、件 计算机、网络接口卡、通信介质以及各种网络互连设备等。网络中的计算机又分为服务器和网络工作站两类。2.网络软件 网络系统软件 网络应用软件,21,资源子网和通信子网两个部分的结构示意图,计算机网络的逻辑组成,22,资源子网和通信子网的概念,资源子网的组成 主机 终端 终端控制器 资源子网的功能向用户提供可共享的软件、硬件和数据资源，其中主机负责运行程序；通信子网的组成 交换机、路由器、通信线路等通信设备 通信子网的功能完成网络数据传输、转发等通信处理任务；,23,网络= Network Edge+ Network Core Network Edge: 调用各种通讯服务以实现各种特殊的应用，主
9、要由网络中计算机、服务器组成 Network Core:提供各种通用的通讯服务，以支持各种高级的应用，主要由专门的联网设备组成。,24,由路由器互联的大型、层次结构的互联网络示意图,25,1.4 计算机网络拓扑结构,拓扑学:首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;计算机网络拓扑:网中结点+通信线路, 反映出网络中各实体间的结构关系;计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。,1.4.1 拓扑的概念,26,1.节点 节点就是网络单元。网络单元是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控
10、制设备和数据终端设备。2.链路 链路是两个节点间的连线。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最大信息量。3.通路 通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。也就是说，它是一系列穿越通信网络而建立起的节点到节点的链路。,27,1，星型拓扑由中央转接结点（集线器）和连接到中央结点的各个结点组成中央转接结点比较复杂，执行集中式控制，转接各站点间信息,H,S,H,H,1.4.2 常见的网络拓扑结构,28,星型拓扑优点控制简单，任何站点只和中央转接结点相连中央结点可以方便地为各个站点提供服务容易进行网络重新配置故障诊断和隔离容易，因中央结点对线路可以一条条隔离开来进行故障检测和定位
11、缺点中央转接结点负担重，形成瓶颈，一旦出现故障影响全网对中央转接结点的可靠性和冗余度方面要求高电缆长度和数量可观,29,2，树型拓扑是星型的一个变体，引进次级HUB，形成树状某站点发送信息时，先由根接收，然后再重新发布到全网,H,H,H,H,H,30,树型拓扑优点和缺点和星型基本相似次级集线器带来两个优势允许更多的设备连接到中央集线器上次级集线器的转发作用可以使信息传输到更远的距离允许网络隔离不同的计算机之间的通信，即对计算机进行分组允许网络对不同的计算机设定通信的优先级在有线电视技术中采用,31,3 总线型拓扑采用一条长电缆作为主干，网络节点通过分接头和引出线连接到总线电缆上每次只能一个站点
12、传输信号，采用集中或分布控制策略决定下一时间哪个站点可以发送任何站点都可以接收总线上的信息，但只处理发送到本结点的信息，其他的被过滤掉,H,H,H,32,3 总线型拓扑优点：易于安装，需要电缆少总线结构简单，可靠性高缺点不是集中控制，故障检测需要在各个结点进行，不容易难于进行重新配置系统范围受限制，扩展总线长度需要中继器等设备分布式协议不能保证实时功能总线故障或断裂会终止所有传输,33,4 环型拓扑,H,H,H,34,4 环型拓扑优点：容易安装和重新配置，增删结点时，仅需简单地连接线路长度比星型拓扑结构短缺点：一旦某个结点发生故障会引起全网故障，可以通过双环来解决采用分布式控制，故障检测需在各
13、个结点上进行，比较困难,35,网型拓扑在任何两个节点直接有链路，构成全连通图,H,H,H,H,36,网型拓扑优点：两个节点之间可以使用专用链路，避免共享链路中的通信量问题具有健壮性，当一条链路不可用时间，不会引起网络瘫痪使用专用链路具有秘密性或安全性，从物理上防止其他用户截获信息故障识别和隔离容易缺点：电缆数和设备上输入输出端口数过于巨大,37,6 混合拓扑,38,1.5 计算机网络的类型,1.5.1 计算机网络的类型,1.按配置划分 同类网：在网络系统中，每台计算机既是服务器，又是工作站。 单服务器网：在网络系统中只有一台计算机作为整个网络的服务器，其它计算机全部是工作站。 混合网：在网络系
14、统中的服务器不只一个，但又不是每台工作站都可以当作服务器来使用，那么这个网就是混合网。,39,2.按照网络的拓扑结构 总线网以总线拓扑结构组建的网络为总线网。(2)环形网以环形拓扑结构组建的网络为总线网。(3)星形网(4)树状网(5)网状网,40,3.按通信传播方式划分 点对点传播方式网 广播式传播结构网,41,4.按信息传输距离的长短划分,局域网 指十几公里的地理范围内将计算机、外设和通信设备互连在一起的网络系统。采用局域网，传输速率较高（10M-1000M），误码率较低（10-8-10-11）。组网方便，技术简单。,广域网 涉及的范围较大，通常可以达到几十公里、几百公里，甚至更远。传输距离
15、远，误码率较高。机制复杂。,42,3城域网（MAN）宽带城域网的接入方式 ： ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line） HFC（同轴电缆/光纤混合网） 以太网（FTTB+LAN）,43,基于个人计算机的局域网 ：,Ethernet,Token Ring,FDDI,FDDI,Dual Ring,44,WAN,45,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,46,分类标准：,47,概述,计算机网络定义,计算机网络功能,计算机网络发展过程,常见的拓扑结构,计算机网络构成,计算机网络分类,四要素,资源共享,通信,可靠性,负载均衡,节省费用,分布式处理,主机-终端系统,共享资源的网络,标准化网络,星型,总线型,等等,基本组成,逻辑组成,拓扑,传播,距离,广播,点|点,星,环,总线,树,网,LAN,MAN,WAN,联系,
