1、第七章 计算机网络基础,7.1 计算机网络概述 7.2 计算机网络的组成 7.3 局域网 7.4 广域网 7.5 Internet及其应用 7.6 常用网页制作软件简介,主要内容：计算机网络的发展计算机网络的定义及其功能计算机网络的分类数据通信基础计算机网络协议和体系结构,第一节 计算机网络概述,一、计算机网络的发展,1.远程终端联机阶段一台主机和若干终端通过通信线路连接起来，它是由远程终端向主机传送信息，计算机把所有用户的任务进行批处理，然后再将结果通过通信线路送回终端。这种以单个主机为中心的星形网功能有限、效率不高。,2.计算机网络阶段 定义：由多个计算机连接起来的用于传输信息的计算机群。
2、 产生与发展：1969年，美国国防部高级研究计划局（ARPA）建成了以ARPANET为代表的第二代计算机网络。最初由台计算机连接组成，随后迅速发展，连入主机数很快增长、覆盖范围扩大。 特点：ARPANET是世界上第一个以资源共享为目的的计算机网络。人们往往将美国的ARPANET作为现代计算机网络诞生的标志，它为计算机网络的发展打下了基础。,3.计算机网络互联阶段 定义：计算机网络之间的相互连接。 产生：20世纪70年代，包括IBM公司在内的一些计算机公司均提出了本公司的网络体系结构，但不同公司的产品很难互相连通。国际标准化组织（ISO）于1977年提出了一个使各种计算机在世界范围内互联成网的标
3、准框架，即“开放系统互联参考模型”，简称为OSI/RM，以实现更大范围的计算机资源共享。 发展：20世纪80年代中期以来，以ARPANET为主干发展起来的国际互连网迅速发展，已遍及全世界，实现全球范围内的计算机通信及资源共享。,4.信息高速公路阶段 定义：把信息的快速传递比喻为“高速公路”，实质上是高速信息电子网络。（Information Highway） 特点：高速度、大容量、多媒体的信息传输网络。 产生：20世纪90年代以后，计算机网络的迅速发展。1993年美国宣布建立国家信息基础设施（NII）后，全世界许多国家纷纷制定和建立本国的NII，从而极大的推动了计算机网络技术的发展。 发展：美
4、国政府于1996年和1997年开始研究发展更快速、可靠的第二代互连网Internet和下一代互连网NGI（Next Generation Internet）。,NIINational Information Infrastructure,1、计算机网络的定义 产生：随着信息化社会到来，人们将计算机技术和通信技术结合起来，利用计算机技术进行信息的存储、加工，采用通信技术进行信息的传输。 定义：它是利用通信设备和通信线路，把地理上分散而各自具有独立工作能力的许多计算机（及其他智能设备）相互连接起来，在网络软件的支持下，实现彼此之间的数据通讯和资源共享（硬件、软件和数据等）的一个现代化综合服务系统。
5、 特点：计算机网络是计算机技术与通讯技术相互渗透、不断发展的产物。,二、计算机网络的定义及其功能,3、计算机网络的主要功能 （1）数据通信作用：数据通信是计算机网络最基本的功能例如:访问其他计算机的文件；使用电子邮件进行通信；利用网络收发传真、打电话、网上聊天以及召开视频会议等。,（2）资源共享资源共享使网络中的所有资源（硬件、软件和数据）能够互通有无、分工协作，从而大大提高系统资源的利用率。网络上的计算机用户均可共享整个网络的全部资源，而不必考虑资源所在的地理位置。 例如：利用网上民航售票系统，可查询各地航班信息，并可订购需要的机票；WEB浏览信息等。 （3）实现分布式的信息处理由于有了计算
6、机网络，许多大型信息处理问题可以借助于分散在网络中的多台计算机协同完成，解决单机无法完成的信息处理任务。 例如：分布式数据库管理系统，存储在网络不同系统中的数据，在使用时就好象集中管理一样方便。,IP 网络,路由器,（4）提高计算机系统的可靠性和可用性可靠性：出现故障时互为后备机可用性：某些计算机负荷过重时,三、计算机网络的分类,1.按照网络的使用性质分类 （1）公用网：一般由国家的电信部门组建、控制和管理，可提供给任何部门和单位使用。公用网也可称为公众网。 例如：中国公用计算机互联网（CHINANET）、中国金桥信息网（CHINAGBN）。 （2）专用网：某个行业或公司，为本部门自身特殊业务
7、工作的需要而建造的网络。一般不允许其他部门或单位使用。特点：专用性强，保密性好例如：中国科技网（CSTNET）、中国教育和科研计算机网（CERNET）。,2.按照网络的拓扑结构分类 （）星形网 （）树形网 （）总线形网 （）环形网 （）网状网 （）混合网,3.按照网络的覆盖范围分类 （）局域网（LAN，Local Area Network） （）广域网（WAN， Wide Area Network） （）城域网（MAN，Metropolitan Area Network）,局域网（LAN）覆盖范围在10公里（10km）以内的计算机网络，通常用于连接一幢或几幢大楼。特点：（）传输距离短；（）传输
8、速率较高，目前一般可达到10Mb/s和100Mb/s，高速局域网可达到1000Mb/s（=1Gb/s）；（）传输可靠，误码率低；（）结构简单容易实现。,广域网（WAN）也称远程网，覆盖范围通常为几十到几千公里，它的通信传输装置和媒体一般由电信部门提供。广域网可以实现跨越地区和国家的计算机联网，通常借助于传统的公共传输网（如电话网）进行通讯。特点：数据传输速率比LAN慢传输错误率较高 城域网（MAN）覆盖范围介于局域网和广域网之间，它的覆盖距离约为550公里，如一个城市。,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,4.按通信传播方式分
9、类 广播方式网络： 特点：仅有一条公共通信信道，由网络上所有的计算机共享。当一台计算机发送报文时，所有其它计算机均可收到，根据地址信息判断是否接收。 点对点传播方式网络： 特点：由一对信源计算机和信宿计算机间的多条通信链路构成。通过设置通信交换结点，所有计算机都与交换结点相连，数据传输由这些交换结点转发，从而实现网络中任意两台计算机之间的点到点通信。,5.按网络的服务方式分类（）客户机服务器网络（Client/Server）服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，客户机是用户计算机。客户机向服务器发出请求并获得服务，多台客户机可以共享服务器提供的各种资源。既适合于同类计算机连网，也适合
10、于不同类型的计算机连网，如PC机、Mac机的混合连网。 优点：安全性得到保证，计算机的权限、优先级易于控制；监控容易实现，网络管理能够规范化。 缺点：性能在很大程度上取决于服务器的性能和客户机的数量。,（）对等网（Peer-To-Peer）不要求有服务器，每台客户机都可以与其他每台客户机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源。组网的计算机一般类型相同。 优点：网络方式灵活方便； 缺点：较难实现集中管理与监控、安全性低，适合与部门内部的小型网络。客户机/服务器模式和对等模式是局域网目前流行的两种工作模式。,6. 其他分类方法 按网络使用的交换技术 电路交换网、报文交换网、分组交换网、帧中继（FR）网
11、，异步传输模式（ATM）网等 按网络带宽和传输能力 基带网络、宽带网络 按信号传输速率 低速网、中速网、高速网 按网络的使用范围和环境 企业网、政府网、校园网、金融网等,一、数据通信和数据通信系统 1、数据通信：指计算机技术与通信技术相结合，实现信息的传输、交换、存储和处理，并及时、准确地向对方提供数据的通信技术。,四、数据通信基础,数据通信模型,2、数据通信系统： （1）数据传输系统也称通信子系统或通信子网。其主要任务是实现不同数据终端设备（DTE）之间的数据传输。 （2）数据处理系统也称为资源子系统或资源子网，由许多数据终端设备（如PC机、服务器、大型计算机、工作站、智能设备等）组成。它们
12、是网络中信息传输的信源或信宿，负责提供信息、接收信息与处理信息。注意：为了将一台计算机发出的数据传送到另一台计算机，通常不仅需要很长的传输线路，也往往需要进行调制/解调、多路复用，以及数据交换等处理。,二、调制与解调调制：计算机所处理的数据是由一连串的“0”和“1”组成的二进制信息，属于数字信号。由信源设备（计算机）所发出的数据，通常并不以其原有形式直接进行传送，而是被转换成适合于在传输介质中传送的电磁信号，这个过程称为调制；解调：该信号在传输到信宿设备之前（另一台计算机），也需要再把它转换成为适合数据终端设备接收的数字信号，这个过程称为解调。调制和解调总是成对使用的，调制解调器就是用来实现上
13、述转换功能的一种专用设备。,三、多路复用技术 （1）定义：在一条物理信道上，同时传输多路信号。如声音、图像、数据等。 （2）目的：提高传输线路的利用率，减少费用。 （3）采用设备：多路复用器，它将多个信源发出的信号有序地纳入一条物理信道中进行传输。到达目的地后，再将物理信道中的多路信号分别送入对应的目标数据终端设备（信宿）。,（4）多路复用四种方式：,频率,时间,B,C,D,B,C,D,B,C,D,B,C,D,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,TDM 帧,时分多路复用TDM,频分多路复用FDMA,频率,时间,频率 1,频率 2,频率 3,频率 4,频率 5,波分复用WDMA：每对
14、DTE使用各不相同、而又互不干扰的波长（光纤通信）。 码分复用CDMA：用于移动通信的新技术。基于码型分割信道，即每个用户分配一个地址码，这些地址码互不重叠。CDMA特点：时间和频率均为共享。,四、数据交换技术,交换机,1、交换的引入：由中转节点参与的通信现象，称为交换。中转的节点称为交换节点（如电话交换机）。交换技术为通信的计算机建立一个临时通信链路，通信结束后再拆除链路。,2、现在计算机网络中使用的交换技术可分电路交换和存储转发交换两大类。常用以下三种方法：（1）电路交换 （2）报文交换 （3）分组交换,A、电路交换概念：又叫线路交换（Circuit Switching），它是一种在发送端
15、和接收端之间实际建立一条物理信道的交换方式。如：公用电话网的交换方式。 B、工作过程：依据用户的请求，被叫用户应答后，在两个用户站点之间建立直接的物理连接。 C、电路交换的三个阶段： 建立连接 通信（传输数据） 释放连接,（）电路交换,D、电路交换方式的优缺点：使用的设备及操作比较简单；适合于远距离成批传输，建立一次连接就可以传送大量数据；线路是专用的，因此线路利用率非常低，通信成本高。,电信网,（2）报文交换,A、报文：在通信技术中，把要发送的数据与发出地、目的地等有关控制信息结合在一起组成个报文。 B、报文交换（Message Switching）基本原理：把报文当作一个整体，逐节点的进行
16、存储转发。 C、报文交换技术：采用存储/转发技术。每个报文按去向不同，放入通信网络中不同节点的缓冲区排队。当某一条链路空闲时，就从相应的节点缓冲区中取出一个报文发送到下一节点，由下一节点再进行转发，直到报文到达接收端。,D、报文交换方式的优点有：（）线路利用率较高；（）收发双方不需同时工作，当收发双方忙碌时，可由交换节点进行缓冲；（）可为报文传递建立优先级。 E、缺点是：（）延时长，不宜用于实时通信或交互通信。产生较大延时的主要原因:报文在交换机要进行排队；报文传输是按串行方式进行的。仅当报文全部信息都已存入缓冲区，才能对它们进行处理，再把它们转发给下一节点。,（3）分组交换,A、概念：分组交
17、换（Packet Switching）也称为包交换，其工作方式与报文交换一样，采用存储转发。 B、与报文交换的区别：（）报文交换以整个报文为信息交换单位；（）分组交换将发送的数据划分为一个个平均大小的小组，作为传送的基本单位。在每个小块数据前加上控制信息，构成了一个数据包（称为“分组”）。每个分组中有相关的目的地址信息和分组序号（报文交换没有），按照数据传输的路径选择算法选择路由，确定下一个节点，直至目的计算机。 注意：一次数据传送的不同数据包可能沿不同的路径达到目的地。,1.数据传输速率：定义：简称数据率，也称为吞吐率；指单位时间内传送的二进制数据位数。计量单位：b/s（位/秒）、kb/s（
18、千位/秒）Mb/s（兆位/秒）、Gb/s（千兆位秒）换算关系：1kb/s=103b/s1Mb/s=103kb/s=106b/s1Gb/s=103Mb/s=106kb/s=109b/s,五、数据通信系统的性能指标,2.信道带宽：也称信道容量，是指一个信道允许的最大数据传输速率。是数据通信信道的主要性能参数之一。描述带宽也常常把“比特/秒”，省略秒。 例如：带宽是10M，实际上是10Mb/s。这里的M是106。 3.误码率：指数据传输中出错数据占被传输数据总数的比例，也是通信信道的主要性能参数之一。 4.端-端延迟：指数据从信源（源计算机）传送到信宿（目的计算机）所花费的时间。延迟包括主机处理延迟
19、和网络传输延迟。,五、计算机网络协议和体系结构,1、计算机网络协议在计算机网络中，为使各个计算机之间或计算机与终端之间能正确地传送信息，必须在关于信息传输顺序、信息格式和信息内容等方面有一组约定或规则，即所谓的网络协议。没有协议，设备可以连接，但没有办法通信。,计算机网络协议的内容 （）语法用来规定数据与控制信息的结构或格式。例如：一个简单协议规定：一个数据的前8位是发送器地址，第二个8位是接收器地址，其余的是消息内容. （）语义语义确定通信双方之间“讲什么”，即由通信过程的说明构成。如：一条指令，每一部分的位表示什么信息。 （）同步用来确定事件的顺序以及速度匹配、排序。比如：一个发送器产生数
20、据的速度为100Mb/s，而接收器的处理速度为1Mb/s，则传输过载，数据将因为不匹配而损失。,人的协议和网络协议之间的对比,Hi,Hi,TCP connectionreq.,什么是协议?,协议： 在计算机网络中，协议（Protocol）是通信双方必须严格遵守的规则； 协议也就是网络协议； 协议精确地规定在网络通信中使用的各种控制信息的格式、意义以及各种事件出现的先后顺序； 协议在计算机网络中起着非常重要的作用。,2、网络体系结构定义：网络体系结构是计算机网络的层次划分，及其各层协议的集合。具体地说，是关于计算机网络应设置哪几层，每个层次又应提供哪些功能的精确定义。特点：“化整为零，分而治之”
21、。说明：体系结构是比较复杂的概念，不同的计算机网络体系结构可以用不同的硬件和软件实现。,3、OSI参考模型（OSIRM）为了实现计算机系统的互连，OSI/RM把整个网络的通信功能划分为7个层次，每个层次完成各自的功能。通过各层间的接口和功能的组合与其相邻层连接，从而实现不同系统之间、不同节点之间的信息传输。低层协议为相邻的高层协议提供相应服务，高层协议作为低层协议的用户而存在。,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,主机B,应用层,表示层,会话层,传输层,网络层,数据链路层,物理层,主机A,互连物理传输媒体,通信子网,资源子网,4、TCP/IP协议的分层结构 TCP/IP
22、协议：事实上的互联网协议标准 TCP/IP协议是目前网络互连中使用最为广泛的协议，它是一个协议族。 概念：TCP/IP协议包含了100多个不同功能的协议，是Internet中使用的基本网络协议。其中最主要的是TCP协议和IP协议。 TCP（Transmission Control Protocol）传输控制协议用于保证被传信息的完整性，IP（Internet Protocol）网际互连协议负责将消息从一个地方传递到另一个地方。通常用TCP/IP协议代表整个协议族。,TCP/IP协议对OSI模型进行了简化和改进，其模型采用四层结构，从上到下依次是：应用层传输层网络互连层网络接口层核心在传输层和网
23、络互连层。,OSI,参考模型,TCP/IP,模型,信息格式,应用层,表示层,会话层,传输层,传输层（,TCP,、,UDP,协议）,分组,网络层,网络互连层（,IP,协议）,IP,数据报,数据链路层,物理层,应用层（各种应用层协议，如,HTTP,、,Telnet,、,SMTP,、,FTP,、,DNS,等）,网络接口层,报文流,帧比特流,TCP/IP与OSI参考模型对照关系,TCP/IP 的体系结构,网络 接口层,IP,各种应用层协议 HTTP, FTP, SMTP, DNS 等,TCP,网际层,运输层,UDP,应用层,TCP: 传输控制协议 (Transmission Control Protocol),IP: 网际协议,UDP: 用户数据报协议 (User Datagram Protocol),应用层：向用户提供常用的应用程序。应用层协议负责将网络传输的对象格式转换成人们能识别的信息。 传输层：提供端到端的通信。规定怎样可靠地进行端到端的数据传输，主要是规定信息格式化、数据确认、丢失重传等。提供TCP协议和UDP协议。 网络互连层：规定了整个互连网络中统一的数据包格式，以及IP数据报的路由选择和转发机制。核心协议是IP协议。 网络接口层：包括操作系统中的设备驱动程序和计算机网卡。它们一起处理与传输介质的物理接口细节。,
