1、第一节计算机网络概述,我们已经进入了21世纪。21世纪的一些重要特征就是数字化、网络化和信息化，它是一个以网络为核心的信息时代。 知识经济中的两个重要特点就是信息化和全球化。 这里所说的网络是指电信网络(主要的业务是电话，但也有其他业务，如传真、数据等)、有线电视网络(即单向电视节目的传送网络，但现已开始逐渐向双向传输网络改造)和计算机网络(传送数据文件，方便用户获取各种资料）。这三种网络通常简称为“三网”。 （一）计算机网络的定义 凡是将分布在不同地理位置上的具有独立性能的多台计算机、终端 及附属设备，用通信设备和通信线路连接起来，再配有相应的网络 软件，以实现计算机资源共享的系统。,（二）
2、计算机网络的基本特征 网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享； 互连的计算机是分布在不同地理位置的多台独立的“自治计算机系统”； 连网计算机在通信过程中必须遵循相同的网络协议。 最简单的计算机网络就只有两台计算机和连接它们的一条链路。 最复杂的计算机网络就是因特网。它由非常多的计算机网络通过许多路由器互连而成。因此因特网也称为“网络的网络”(network of networks)。,（三）计算机网络与办公自动化 网络通讯技术的使用已成为当代办公管理技术的一个重要 发展趋势。 1、计算机网络提供的服务 共享设备资源 共享数据和程序 网络用户的通信和合作 2、办公自动化网络系统的优点 建立网络
3、环境，使办公自动化超越了时空的限制。 通过网络系统满足集成化的要求，提高办公效率。 通过网络系统可以实现软、硬件资源的共享，在达到同样办公效率的前提下，可以节约系统开支，提高设备利用率。 促进办公系统各部门的标准化和规范化。,（四）计算机网络的分类 1、从所采用的传输技术来分类 广播方式所有联网计算机都共享一个通信信道 点对点式每条物理线路连接一对计算机 2、从应用角度按网络数据传输和转接系统的拥有 者来分类 公共数据网(public network) 专用网(private network) 3、从网络的覆盖范围与规模分类 局域网 LAN (Local Area Network) 城域网 M
4、AN (Metropolitan Area Network)广域网 WAN (Wide Area Network),（1）局域网 所谓局域网，那就是在局部地区范围内的网络，它所覆盖的地区范围较小。 局域网一般属于一个单位所有，组建方便、使用灵活、误码率低、易于维护和扩展 局域网具有高数据传输速率，目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了 （2）城域网 这种网络一般来说是在一个城市，但不在同一地理小区范围内的计算机互联。 城域网多采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。 ATM的最大缺点就是成本太高，所以一般在政府城域网中应用，如邮政、银
5、行、医院等。,（3）广域网 这种网络也称为远程网 ，地理范围可从几百公里 到几千公里。,局域网,企业网,广域网、城域网、接入网以及局域网的关系,（五）网络协议 1、网络协议的定义 网络协议为网络数据交换而制定的规则、约定和标准的集合 2、一个网络协议的三个要素 语法用户数据与控制信息的结构与格式 语义需要发出何种控制信息，以及完成的动作及作出的响应，用于协调和差错处理的控制信息 时序对事件实现顺序的详细说明，包括速度匹配和任务排序 3、OSI为了减少网络设计的复杂性，绝大多数网络采用分层设 计方法。所谓分层设计方法，就是按照信息的流动过程 将网络的整体功能分解为一个个的功能层，不同机器上 的同
6、等功能层之间采用相同的协议，同一机器上的相邻 功能层之间通过接口进行信息传递。,物理层在物理硬件的基础上处理机械的、电气的和过程的接口，负责在通讯信道上传播原始的数据 数据链路层加强物理传输的管理，提供数据链路的流量、流向控制。 网络层控制分组传输系统的操作 物流、数据链路、网络三层是局域网使用的层次 传输层从会话层接收数据分成若干小单元，传给网络层 会话层允许不同用户间建立会话关系，在数据流中设置检验点，保证数据完整传递 表示层完成数据转换、格式化和文本压缩 应用层提供OSI服务，例如：事务处理程序、文件传送协议,（六）计算机网络的安全问题 1、网络安全的定义 网络安全是指网络系统的硬件、软
7、件及其系统中的 数据受到保护，不因无意或故意威胁而遭到破坏、 更改、泄露，保证网络系统连续、可靠、正常地运 行。 2、计算机网络系统的安全威胁 （1）网上黑客入侵 黑客利用通讯软件，通过网络非法进入他人系 统，截获或篡改计算机数据，危害信息安全的电脑 入侵者企图通过各种手段危害网络的安全。,（2）计算机病毒 计算机病毒是一种程序，它通过修改别人的程序，并把自身的复制品包括进去，从而“传染”其他程序。 计算机病毒的特点：破坏性、传染性、隐蔽性、潜伏性、爆发性 （3）拒绝服务攻击 用户在很短的时间内收到大量无用的电子邮件，从 而影响了正常业务的运行。 （4）有害信息的侵入,3、保证计算机网络安全的
8、措施 制定网络安全策略和网络安全制度 采用防病毒技术，防止病毒入侵 提供物理安全 构筑INTERNET防火墙 加密 数据的备份与恢复,第二节网络系统的构成 一、网络工作站点 在网络上使用的计算机称为网络工作站点。它们具有共同 的特点，即通过网络适配器和连接器材，与网络环境建立 物理连接，通过网络软件为用户提供使用网络资源的方 便。 （一）服务器 网络上提供共享资源的站点，它可以向其他入网计算机 提供资源服务。 局域网中，一种运行管理软件以控制对网络或网络资源 （磁盘驱动器、打印机等）进行访问的计算机，并能够为 在网络上的计算机提供资源使其犹如工作站那样地进行操 作。,网络服务器必须具备的两个条
9、件： （1）具有较丰富的资源 （2）该机需要安装并运行多用户网络操作系统，以管理共享资源 的使用 服务器的分类 （1）文件服务器 它的功能就是向服务器提供文件。它加强了存储器的功能，简化了 网络数据的管理。它一则改善了系统的性能，提高了数据的可用 性，二则减少了管理的复杂程度，降低了运营费用。 （2）打印服务器 打印服务器提供简单而高效的网络打印解决方案。一端连接打印 机，一端连接网络(交换机)，打印机在网络中的任何位置，都能够 很容易地为局域网内所有用户提供打印。 （3）通信服务器 通信服务器（Communication Server），是一个专用系统，为网络上 需要通过远程通信链路传送文件
10、或访问远地系统或网络上信息的用 户提供通信服务。通信服务器根据软件和硬件能力为一个或同时为 多个用户提供通信信道。,（二）工作站 连接到网络上的、能够利用网络资源的计算机叫 做工作站，它不仅可以利用本机内部的资源，而且 可以利用服务器提供的各种服务。 网络工作站与微机的区别： （1）网络工作站具有与网络系统互连的物理连 接，在局域网上，工作站微机都安装有网卡，在远 程网上，一般都安装有调制解调器。 （2）网络工作站上要运行相应的工作站引导软 件，用于帮助工作站建立并保持与网络的连接 工作站的分类 普通工作站、无盘工作站、远程工作站,二、网络通讯介质 网络传输介质是网络中发送方与接收方之间的物理
11、 通路，它对网络的数据通信具有一定的影响。常用 的传输介质有：双绞线、同轴电缆、光纤、无线传 输媒介。 1、双绞线 双绞线简称TP，将一对以上的双绞线封装在一个 绝缘外套中，为了降低信号的干扰程度，电缆中的 每一对双绞线一般是由两根绝缘铜导线相互扭绕而 成，也因此把它称为双绞线。,双绞线通常可分为非屏蔽双绞线(UTP:Unshielded Twisted Pair) 和屏蔽双绞线(STP:Shielded Twisted Pair); 屏蔽双绞线区别于非屏蔽双绞线的是它的绞线外多了一层金属屏蔽层，在连接时屏蔽部分必须接地。,非屏蔽双绞线:UTP,屏蔽双绞线:STP,非屏蔽双绞线价格便宜，传输速
12、度偏低，抗干扰能力较差。 屏蔽双绞线抗干扰能力较好，具有更高的传输速度，但价格相对较贵。 双绞线需用RJ-45或RJ-11连接头插接。 2、同轴电缆 同轴电缆（Coaxial Cable）从外向内由护套、金属 屏蔽层、绝缘层和铜芯导体组成。金属屏蔽层一方 面防止信号的衰减，另一方面可防止外界磁场干扰 中心导体上的信号。同轴电缆的这种结构，使它具 有高带宽和极好的噪声抑制特性。,根据传输频带的不同，可以分为宽带同轴电缆和基带同轴电缆： 根据电缆直径的不同，可以分为粗缆和细缆两种 3、光缆 光纤又称为光缆或光导纤维，由光导纤维纤芯、玻璃网层和能吸 收光线的外壳组成。是由一组光导纤维组成的用来传播光
13、束的、细 小而柔韧的传输介质。 应用光学原理，由光发送机产生光束，将电信号变为光信号，再 把光信号导入光纤，在另一端由光接收机接收光纤上传来的光信 号，并把它变为电信号，经解码后再处理。 与其它传输介质比较，光纤的电磁绝缘性能好、信号衰小、频带 宽、传输速度快、传输距离大。主要用于要求传输距离较长、布线 条件特殊的主干网连接。具有不受外界电磁场的影响，无限制的带 宽等特点，可以实现每秒几十兆位的数据传送，尺寸小、重量轻， 数据可传送几百千米，但价格昂贵。,三、网络互连设备 1、网络互连 所谓的网络互连（联）就是指不同网段、网络或子网之间通过网络 的连接或互连设备（中继器、网桥、路由器或网关等）
14、实现各个网 络段或子网间的互相连接，其目的在于实现各个网段或子网之间的 数据传输、通信、交互与资源共享。 2、网间互连设备的层次 各种层次的特点及设备如下： 物理层的设备 这层的互接设备主要有中继器和集线器。 数据链路层的设备 这层的代表设备是网桥和传统交换机，它们都具有数据的存储、接 收、根据物理地址进行过滤和有目的的转发数据帧的能力。 网络层互联的设备 这层的代表设备是路由器，这层设备具有路径选择、拥塞控制和控 制广播信息的能力。 高层互联的设备 实现高层网络互连的设备是网关。,3、网络接口卡(NIC Network Interface Card) 也叫网卡或网络适配器，是计算机与网络的实
15、体连接器 件，网卡的功能主要有两个：一是将电脑的数据封装为 帧，并通过网线（对无线网络来说就是电磁波）将数据发 送到网络上去；二是接收网络上传过来的帧，并将帧重新 组合成数据，发送到所在的计算机中。网卡接收所有在网 络上传输的信号，但只接受发送到该计算机的帧和广播 帧，将其余的帧丢弃。然后，传送到系统CPU做进一步处 理。当计算机发送数据时，网卡等待合适的时间将分组插 入到数据流中。 计算机之间通过网络相互通信，必需有能够标明每一台 计算机唯一身份的标记，在计算机中这个标记就是地址， 这个地址是存储在网卡上的。每一个网卡都一个有独一无 二的MAC地址 。,MAC地址为48位长。每个Ethern
16、et 网卡厂家必须向IEEE组织申请一组MAC地址，在生产网卡时编程于网卡上的串行EPROM中。 4、中继器 中继器（Repeater）又称转发器或收发器，它工作在OSI模 型的第一层，即物理层。 中继器又称“转发器”，中继器放大、整形、并且重新产生电缆上的数字信号，并按原来的方向重新发送该再生信号，参见图1。,由此可见，第一，中继器具有接收、放大、整形和转发网络信息的作用；第二，使用带有不同接口的中继器，可以连接两个使用不同的传输介质、不同类型的以太网段。 5、集线器 集线器（Hub）主要指共享式集线器，它工作在 OSI模型的第一层，即物理层。 1. 集线器的分类 （1）独立型共享式集线器
17、独立型集线器的外形如图所示。 适合小型独立的工作小组、部门或者办公室使用。,（2）堆叠式集线器 如图3-5所示的堆叠式集线器采用了集线器背板来 支持多个中继网段。这种集线器的实质是具有多个 接口卡槽位的机箱系统。它可以当作一个设备来进 行管理，适用的场合与模块化集线器类似。 （3）模块化集线器 集线器上，配有机架或卡箱，带多个卡槽；每个槽 内可以安装一块通信卡。每个卡的作用就相当于一 个独立型集线器。,集线器是一种网络共享设备，虽然每一个站点使用 它们自己专用的传输介质连接到集线器，但所有站 点共享集线器内部总线，所以基于集线器的网络仍 然是一个共享式网络。连接在集线器上的所有设备 属于同一冲
18、突域， 所以集线器不能单独应用于较 大网络中。集线器除了共享带宽这一不足之处外， 集线器本身属于纯硬件网络底层设备，它具有“智 能转发”的能力，对数据的发送采用的是广播方 式。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是 直接把数据发送到目的节点，而是把数据发送到与 集线器相连的所有节点。,Modem，其实是Modulator（调制器）与Demodulator（解调器）的简称，中文称为调制解调器（港台称之为数据机）。根据Modem的谐音，亲昵地称之为“猫”。 所谓调制，就是把数字信号转换成电话线上传输的模拟信号；解调，即把模拟信号转换成数字信号。合称调制解调器。 调制解调器的英文是MODEM，它的作
19、用是模拟信号和数字信号的“翻译员”。 电子信号分两种，一种是“模拟信号“，一种是“数字信号“。我们使用的电话线路传输的是模拟信号，而PC机之间传输的是数字信号。所以当你想通过电话线把自己的电脑连入Internet时，就必须使用调制解调器来“翻译“两种不同的信号。 连入Internet后，当PC机向Internet发送信息时，由于电话线传输的是模拟信号，所以必须要用调制解调器来把数字信号“翻译“成模拟信号，才能传送到Internet上，这个过程叫做“调制“。 当PC机从Internet获取信息时，由于通过电话线从 Internet传来的信息都是模拟信号，所以PC机想要看懂它们，还必须借助调制解调
20、器这个“翻译“,这个过程叫作“解调“。总的来说就称为“调制解调。,6、数据链路层的互连设备 网络中数据链路层的互连设备主要指基于网络物理地址进 行过滤和网络分段，以及跨网段数据转发的互连设备。常 见的数据链路层的互连设备有网桥和传统（即第二层）交 换机。网桥 1. 网桥的定义和应用条件 网桥（bridge）一般是指用来连接两个或多个在数据链路 层以上具有相同或兼容协议的网络互连设备。它工作在 OSI模型的第二层，在IEEE802模型中，它工作在介质访 问控制（MAC）子层。 使用网桥互联多个网络时，互联网络的物理层、数据链路 层可以使用相同或不同的协议，但高层（即OSI模型的第 37层）的协议
21、应当相同或相兼容。,7、网络层的互连设备 路由器的基本概念 （1）路由器的基本概念 用来连接两个以上复杂网络的、具有路由选择的， 网络层使用可路由协议的工作在OSI参考模型第三 层的网络互联设备。 （2）路由表 常见的路由表有以下两类。 静态（static）路径表 动态（dynamic）路径表,路由器的工作原理和基本功能 （1）工作原理每当路由器收到一个数据分组后，它能读出数据包的网络地 址，并对其进行分析和判断；再根据路由表中的数据，利于复杂的 路由算法，在所互连的网络之间，为通信的源节点和目的节点的数 据通信选择合适的路由；最后，从所选的路径或网络接口中转发该 数据包。 （2）路由器的路径
22、选择所谓路由器的路由选择功能，是指它可以在互连的网络中，从多 条路径中寻找一条最佳网络路径提供给用户通信。路由器支持各种 局域网和广域网的接口，因此它可以互连不同类型的局域网或广域 网，例如：连接以太网和DDN网。路由器能在多个网络和介质之间提供网络互连的能力，用路由器 可以实现多个不同局域网的相互连接。也可以实现远程工作站对局 域网的访问。路由器连接的网络中有一个选择最短路径进行通信的 问题，如果某条通道坏了，有选择另一条通道把信息传送出去的能 力，称为“路由路径选择”。,8、高层的互联设备 传输层以上互联的设备也就相应地称为高层互联设 备，其代表设备就是网关。 网关的定义和基本概念 网关（
23、Gateway）就是将两个或多个在高层使用不同协议的网络段连接在一起的软、硬件。 网关工作在OSI七层模型的高三层，即会话层、表示层和应用层，它可以支持不同协议之间的转换，实现使用不同协议网络之间的互联。 2. 网关的应用场合 网关能够连接多个高层协议完全不同的局域网。,第三节局域网技术 局域网最主要的特点是：网络为一个单位/组织所拥有，且地理范围和站点数目均有限。 局域网具有如下的一些主要优点 具有广播功能，从一个站点可很方便地访问全网。局域网上的主机可共享连接在局域网上的各种硬件和软件资源。 便于系统的扩展和逐渐地演变，各设备的位置可灵活调整和改变。 提高了系统的可靠性、可用性和残存性。,
24、一、局域网的组成 主要包括三个部分：网络工作站点、网络操作系 统、网络电缆连接。 （一）网络工作站点 网络工作站点包括提供共享资源的服务器和用于使 用网络的普通计算机。 （二）网络操作系统（NOS） 利用局域网低层所提供的数据传输功能，为高层网 络用户提供局域网共享资源管理服务和其他网络服 务功能的局域网系统软件称为局域网操作系统。 网络操作系统可以分为两类：一类是面向任务型网 络操作系统，另一类是通用型网络操作系统,（三）网络电缆连接 现代网络中的计算机可以以电子脉冲的形式在不同 类型的缆线上传递信息，这些缆线总称为网络电缆 连接。 二、局域网的拓扑结构 所谓网络拓扑结构，即网络的连接方案，
25、是指局域 网中工作站点的连接方式，在各个计算机之间如何 安装连接线缆。,局域网的拓扑,树形网,环形网,（一）星型（Star）拓扑结构 特点： 集中控制 中心交换节点功能复杂，但其他通信节点负荷相对较轻。 建设成本较大 可扩展性好,（二）环型（Ring） 由一组转发器通过点对点连接成环路构成。常采用令牌方式控制媒体访问。 环形拓扑的优点： 电缆长度短。 增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作 可使用光纤。 环形拓扑的缺点： 节点的故障会引起全网故障。 故障检测困难。 环形拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传达室递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来说就比较低。,（三）总线型（Bus） 通信网络只是传输媒体 成本低 分散控制 常采用CSMA/CD或Token方式进行媒体访问控制 广播型网络对于共享媒体型网络，网络的拓扑结构和媒体访问控制协议很重要。设计一个好的媒体访问控制协议有三个基本要求：简单、有效的通道利用率、对用户的公平合理。,(四)树形,第四节办公自动化网络系统的建立 一、办公自动化网络系统的构成 （一）文字处理 （二）图形处理 （三）公文管理 （四）信息查询 （五）日程管理、通讯录 （六）公用信息查询 （七）电子通讯,
