1、计算机网络原理,第2版,张基温,第1篇 计算机网络组成,计算机网络是一个复杂的系统。但是，通过抽象，可以发现它的组成元素只有三种： 节点 链路 协议计算机网络中的所有活动都是发生在节点或链路上，协议则是规定这些活动的规则。,本篇内容计算机网络的基本概念、分类及基本元素（第1章） 节点上的通信技术（第2章）链路上的通信技术（第3章）,第1篇 计算机网络组成,第1章 计算机网络概述,本章主要帮助读者建立计算机网络的基本概念。 从以下两个方面进行阐述： 1.1 计算机网络及其分类 1.2 计算机网络的组成,1.1.1 计算机网络及其功能,计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。 所以，计算机网
2、络的功能可以从两个方面讨论。 从通信技术的角度 从计算机技术的角度,从通信方面看,用计算机技术提升和改造了通信技术； 使通信技术走向现代化。,从计算机技术的角度看,通信在计算机之间传送数据。例如，文件传送（FTP）、E-Mail、网络传呼（ICQ、OICQ）、IP电话、WWW、电子布告栏等 。资源共享实现计算机硬件资源、软件资源和信息资源的异地互用 。提高计算机系统的可靠性在计算机网络中各台计算机间可以互为后备，从而提高了计算机系统的可靠性。,1.1.2 计算机网络的分类,每个人模一个局部，认识是片面的； 但若每个人多模几个局部，认识就会比较全面。,1.1.2 计算机网络的分类,按拓扑结构分类
3、 按覆盖地域分类 按照网络中主机的台数分类 按照应用进程的工作模式 其他分类方法,按拓扑结构分类,链路型网络（点到点到结构）广播型网络,链路型网络（点到点到结构）,星型网络 树型网络 环型网络 格状网络 全连接网络,星型网络,星型结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互连结构，中央节点实施对全网的控制，并分别通过单独的链路与各个外围节点相连接。,外围节点,树型网络,树型结构由星型结构衍变而来。它实际上是多个星型结构的级连组合。树型结构的特点是网络中有多个中心节点 。,环型网络,环型结构是把所有节点连接成环形。其拓扑特点是，每一个节点都与两条链路连接。在这种结构中，任意两点之
4、间形成两条路径，当某一链路故障时，还可以通过另一条路径进行通信。,格状网络,格状结构是是所有节点具有两个或两个以上直接通路的拓扑结构。这种结构也称网状结构 。,全连接网络,全互连结构是是所有节点之间都直接通路的拓扑结构。这种结构也称网状结构，具有较高的可靠性，但网络结构复杂，链路多，投资大。,广播型网络的特点是，通信线路为多个节点共享。这样,一个节点发送的信息,可以传输到其他所有的节点；而当有两个以上节点同时发送信息时，便会引起冲突。总线型结构是一种应用最普遍的广播型网络拓扑结构。,广播型网络,总线型网络 环型总线网络 无约束型网络,广播型网络特点,节点的插入或拆卸方便，易于扩充 。 不需要中
5、央控制器，有利于分布式控制，某个节点发生故障时，对整个系统影响很小，网络的可靠性高 。 总线自身的故障对系统是毁灭性的，因而要求较高的安装质量。 网络的总线首尾相连成闭合的环路，这种总线型结构称为环型总线结构 。 卫星通讯和微波通讯采用电磁波传输信息。这种结构属无约束型或称任意型的广播式传输结构,按覆盖地域分类,微微网 ：是由采用蓝牙技术的设备以特定方式组成的网络，这种网络的建立是从两台设备（如笔记本电脑和移动电话）的连接开始，最多8台设备。 个人局域网PAN ：是近年来随着各种短距离无线电技术的发展而提出的一个新概念，一般覆盖距离为100m以内。 局部地域网LAN ：指通信距离通常在中等规模
6、的地理区域内（一般在10km范围内）的网络，它能借助于具有中高速数据传输率的物理通信信道实现可靠通信。 城域网MAN：指地理覆盖范围大约为一个城市的网络，其通信距离一般在550km之内。 广域网WAN:又称远程网，一般指跨地区甚至延伸到整个国家和全世界的网络。,按照网络的使用权限分类,（1）公用网（public network），也城公众网，一般由电信公司作为社会公共基础设施建设，任何人只要按照规定注册、交纳费用都可以使用。按照电信行业的术语，一个公用网基本可以分为三个层次：核心网、用户驻地网接入网。（2）专用网（private network），也称私用网,由某些部门或组织（如军队、铁路、企
7、业等）为自己内部使用而建设，一般不向公众开放。（3）虚拟专用网（virtual private network,VPN）,在公用网络上采用安全认证技术建立的专用网络。这样可以节省为投资远距离的线路建设所花费的大额投资。通常用于具有分散性、有异地分支机构或业务联系的情况。,两级接口标准： 业务节点接口（services node interface，SNI） 用户网络接口（user network interface，UNI）,公用网的结构,公用网的结构,核心网CN（core network，CN）：指国家信息基础设施中承载多种信息的主体部分。用户驻地网（customer premises ne
8、twork，CPN）：用户终端与ISP接入点之间的网络，多为局域网或只是一个用户终端。用户接入网（access network，AN）：CPN与CN之间的连接网络，一般为城域网或专线，如ISDN、ADSL、HFC等。在上述三个层次的网络之间，必须采用两级接口标准：业务节点接口（services node interface，SNI）和用户网络接口（user network interface，UNI）。,按照网络中主机的台数分类,这是Internet中的分类方法，它按主机台数将网络分为A、B、C三类：A类是大型网络，网内主机最多可达1600万台 。 B类是中等网络，网内主机最多可达65534台
9、 。 C类是小型网络，网内主机最多254台。,其他分类方法,除上述分类方法外，还可以按下列的方法进行分类： 按使用权限分类 。 按公司的命名分类。 按操作系统及其版本分类。 按所用技术分类 。 按使用的介质分类。 按业务范围分类 。,1.2 计算机网络元素, 网络节点（1.2.1） 传输链路（1.2.2 ） 协议（1.2.3）,1.2.1 网络节点,在复杂的网络中进行数据传输，从源节点往往要经过多个中间节点才能传送到目的节点。网络节点大致有4种：端节点 中继节点交换节点 路由节点,端节点,数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）为具有一定数据处理能力的发送、接收设备
10、，如计算机或各种终端设备 数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）为通信接口设备，在DTE与通信网之间提供信号变换及编码功能，并负责建立、维护和释放物理连接，如波形变换器、基带传输器、调制解调器等。,EIA-232-E常用信号定义,中继节点,中继器（repeater）用于同类网络介质之间的互联，起到信号再生、放大作用。中继有一通一的中继和一通多的中继。,中继器的工作原理,不同的集线器产品,交换节点,一个通信过程往往会经过多条链路之间的转接才能实现。转接由交换（switching）节点实现。交换节点的功能是将一条链路上送来的数据有选择地转送到另外的一条链路上
11、。,路由节点,路由节点是一种特殊的节点。它位于网络之间，起连接网络的功能，属于所连接的网络共有。路由器的网络连接功能主要体现在它能为到达的数据选择到达目的节点的路由。这就是路由节点称为路由器（router）的原因。,1.2.2 传输链路,传输链路是网络中连接两个节点的直接信息通路,简称链路(link)。链路可能是物理的，也可能是逻辑的。采用多路复用技术可以把一条物理链路上分成多条逻辑链路。它们的基本传播途径有两种：有线传输在有限空间内传 无线传输在自由空间中传输,无屏蔽双绞线,屏蔽双绞线,双绞线,光缆及其接头盒,光纤传输,传输介质性能比较,1.2.3 协议,协议存在于任何通信过程中，它包含了所传输信息的格式（语法）、语义和定时（传输顺序）三个方面的约束:语法 语法是关于信息格式的规定。 语义 语义用来规定命令和应答的含义。 定时 定时用于规定命令、应答和状态变化的顺序和时间要求。,协议及其内涵,在计算机网络中，协议的目的是确保通信过程顺利、安全、可靠地进行，因此它的基本功能有以下几点：分割与组装 规定格式和特性 传输服务 传输控制,协议的基本功能,
