第7章计算机网络基础.ppt

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1、大学计算机基础大学计算机基础第8章 计算机网络基础8.1 计算机网络概述8.2 数据通信技术8.3 计算机网络体系结构8.4 局域网技术计算机网络概述计算机网络概述8.18.1.1 计算机网络的定义计算机网络的定义计算机网络是以物理方式把分布在不同地点的两台以计算机网络是以物理方式把分布在不同地点的两台以上计算机连接在一起，按照一定的协议来实现计算机上计算机连接在一起，按照一定的协议来实现计算机之间的通信，以实现软件、硬件和数据资源共享为目之间的通信，以实现软件、硬件和数据资源共享为目的的计算机系统的集合。的的计算机系统的集合。8.1.2 计算机网络的产生与发展计算机网络的产生与发展计算机网络

2、是计算机技术与通信技术相结合的计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，其发展经历了由简单到复杂、由低级到产物，其发展经历了由简单到复杂、由低级到高级的过程，可划分为高级的过程，可划分为4个阶段。个阶段。1.面向终端的计算机通信网络面向终端的计算机通信网络 2.以通信子网为中心的计算机网络以通信子网为中心的计算机网络 3.体系结构标准化的计算机网络体系结构标准化的计算机网络 4.计算机网络向互联、高速、智能化方向发计算机网络向互联、高速、智能化方向发展展 v1.信息交换v2.资源共享v3.集中管理v4.分布式处理v5.负荷均衡8.1.3 计算机网络的功能计算机网络的功能8.1.4 计算机网

3、络的基本组成计算机网络的基本组成v按照计算机网络的系统功能，计算机网络由资源子网和通信子网两大部分组成。资源子网资源子网通信子网通信子网8.1.5 计算机网络的分类计算机网络的分类v按地理覆盖范围划分1.广域网(WAN)2.局域网(LAN)3.城域网(MAN)v按网络拓扑结构划分1.星型结构2.树型结构3.环型结构4.总线型结构5.网状型结构数据通信技术数据通信技术8.2 数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之数据通信是计算机与计算机或计算机与终端之间的通信。它传送数据的目的不仅是为了交换数据，间的通信。它传送数据的目的不仅是为了交换数据，更主要是为了利用计算机来处理数据。可以说它是更主要是

4、为了利用计算机来处理数据。可以说它是将快速传输数据的通信技术和数据处理、加工及存将快速传输数据的通信技术和数据处理、加工及存储的计算机技术相结合，从而给用户提供及时准确储的计算机技术相结合，从而给用户提供及时准确的数据。的数据。8.2.1 数据通信系统组成数据通信系统组成v 数据通信系统是通过数据电路将分布在远地的数据终端设备与计算机系统连接起来，实现数据传输、交换、存储和处理的系统。比较典型的数据通信系统主要由数据终端设备、数据电路、计算机系统3部分组成。接口 接口 数 据电 路终 接设备 数 据电 路终 接设备 传输信道 数据终端设备 数 据输 入输 出设备 通信控制器 通信控制器 中央处

5、理机 计算机系统 v 1.数据终端设备 在数据通信系统中，用于发送和接收数据的设备称为数据终端设备(简称DTE)。v 2.数据电路终接设备 用来连接DTE与数据通信网络的设备称为数据电路终接设备(DCE)，可见该设备为用户设备提供入网的连接点。DCE的功能就是完成数据信号的变换，典型的代表有调制解调器(Modem)等。v 3.数据电路 数据电路指的是在线路或信道上加信号变换设备之后形成的二进制比特流通路，它由传输信道及其两端的数据电路终接设备(DCE)组成。v 4.数据链路 数据链路是在数据电路已建立的基础上，通过发送方和接收方之间交换“握手”信号，使双方确认后方可开始传输数据的两个或两个以上

6、的终端装置与互连线路的组合体。所谓“握手”信号是指通信双方建立同步联系、使双方设备处于正确收发状态、通信双方相互核对地址等。8.2.2 数据传输信道数据传输信道v 1.传输信道v 2.信道通信方式 （1）单工通信 单工数据传输指的是两个数据站之间只能沿一个指定的方向进行数据传输。（2）半双工通信 半双工数据传输是两个数据之间可以在两个方向上进行数据传输，但不能同时进行。（3）全双工通信 全双工数据传输是在两个数据站之间，可以两个方向同时进行数据传输。8.2.3 数据传输方式数据传输方式v基带传输v频带传输v宽带传输v串行传输v行传输8.2.4 数据传输速率数据传输速率v 数据信号速率 数据信号

7、速率是指每秒内所传送的二进制有效位数，用比特/秒(bps)来表示。v 数据传送速率 数据传送速率是指网络中节点之间单位时间内传输的数据量，一般用字节/秒(B/s)来表示。v 数据调制速率 调制速率反映了线路中每秒内状态变化的最大次数，用波特率(baud)来表示。8.2.5 数据交换技术数据交换技术v 线路交换 线路交换(circuit switching)技术是指通过中间节点建立一条专用通路而实现两台设备之间的数据交换。v 报文交换 报文交换(message switching)技术是以报文为信息交换的一个单位进行发送，将接受报文的目的地址附加在报文上，每个节点接受到报文后，先暂存起来，根据目

8、的地址和可用的通信线路，决定向下面哪一个节点发送数据出去，这样一站一站地传下去直到目的地。v 分组交换 分组交换(packet switching)技术也称为包交换，是结合线路交换和报文交换的优点而形成的一种方法。8.2.6 网络传输介质网络传输介质v1.有线传输介质v（1）双绞线v（2）同轴电缆v（3）光纤v2.无线传输介质v（1）微波v（2）红外线v（3）激光计算机网络体系结构计算机网络体系结构8.3 计算机网络体系结构是现代计算机网络的核心。通常把网络协议以及网络各层功能和相邻接口协议规范的集合称为网络体系结构。8.3.1 计算机网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构的基本概念1.网络

9、协议和接口v网络协议是指通信双方共同遵守的一组通信规则，它是计算机网络正常工作的基础。v计算机网络中不同功能层之间的通信规约称为接口。8.3.1 计算机网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构的基本概念2.数据封装v一台计算机要发送数据到另一台计算机，数据首先必须打包，打包的过程称为封装。数 据协议头部 数 据 8.3.1 计算机网络体系结构的基本概念计算机网络体系结构的基本概念3.协议分层 我们希望退货 尊敬的 XX 先生：由于方面的原因 我们希望退货 传真#尊敬的 XX 先生：由于方面的原因 我们希望退货 他们希望退货 尊敬的 XX 先生：由于方面的原因 我们希望退货 传真#尊敬的 XX

10、先生：由于方面的原因 我们希望退货 经理 A 经理 B 高级助理使用公 司之间的正规书信 秘书利用传真 传递正规书信 计算机网络协议采用层次结计算机网络协议采用层次结构有以下好处：构有以下好处：(1)各层之间是互相独立的，各层之间是互相独立的，高层不必关心低层的实现细高层不必关心低层的实现细节。节。(2)灵活性好，只要服务和接灵活性好，只要服务和接口不变，层内实现方法可任口不变，层内实现方法可任意改变。意改变。(3)由于结构上分割开，各层由于结构上分割开，各层可以采用各自最合适的技术可以采用各自最合适的技术来实现。来实现。(4)易于实现和维护。易于实现和维护。(5)能促进标准化工作。能促进标准

11、化工作。8.3.2 OSI/RM开放式系统互联参考模型开放式系统互联参考模型 8.3.2 OSI/RM开放式系统互联参考模型开放式系统互联参考模型v 物理层：处于最底层，主要任务是为它的上一层提供物理连接，以及它们的机械、电气、功能和过程的特性。v 数据链路层：负责在两个相邻结点间的线路上，无差错的传送以帧为单位的数据。v 网络层：任务是选择合适的网间路由和交换结点，确保数据及时传送。v 传输层：任务是根据通信子网的特性，最佳的利用网络资源，并以可靠和经济的方式，为会话层之间，提供建立、维护和取消传输连接的功能，负责可靠地传输数据。v 会话层：提供包括访问验证和会话管理在内的建立和维护应用之间

12、通信的机制。v 表示层：主要解决用户信息的语法表示问题。v 应用层：是OSI参考模型中最靠近用户的一层，它为用户的应用程序提供网络服务。8.3.3 TCP/IP网络协议网络协议 局域网技术局域网技术8.4 计算机局域网(LAN)可在一个小的区域范围内，将独立功能的计算机互联起来实现资源共享。8.4.1 局域网概述局域网概述1.局域网的特点v 通常属于某一部门、单位或企业所有。v 通信速率较高。v 通信质量较好，传输误码率低，其误码率通常在10-710-12之间。v 支持多种通信传输介质。v 局域网络成本低，安装、扩充及维护方便。v 如果采用宽带局域网，则可以实现数据、语音和图像的综合传输。8.

13、4.1 局域网概述局域网概述2.局域网的分类v以太网(EtherNet)vFDDI网(光纤分布式数据接口)vATM网 v无线局域网(WLAN)8.4.1 局域网概述局域网概述3.IEEE802系列标准 IEEE是英文Institute of Electrical and Electronics Engineers的简称，其中文译名是电气和电子工程师协会。该协会的总部设在美国，主要开发数据通信标准及其他标准。IEEE802是由IEEE制定的关于局域网和城域网的标准，该标准已经被接纳为ISO标准，命名为ISO 802。因此，许多IEEE标准也是ISO标准。例如，IEEE 802.3标准就是ISO

14、802.3标准。8.4.2 以太网以太网1.CSMA/CD协议 CSMA/CD即载波监听多路访问/冲突检测。所谓载波监听，意思是网络上各个工作站在发送数据前都要监听总线上有没有数据传输。所谓多路访问意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。所谓冲突，意思是若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，每个工作站都辨别不出真正的数据是什么。所谓冲突检测，意思是工作站在发送数据过程中还要不停地检测自己发送的数据，有没有在传输过程中与其它工作站的数据发生冲突。CSMA/CD的工作原理，可以概括如下：先听后说，边听边说；一旦冲突，立即停说；等待时机

15、，然后再说；听，即监听、检测之意；说，即发送数据之意。CSMA/CD控制方式的优点是：原理比较简单，技术上易实现，网络中各工作站处于平等地位，不需集中控制，不提供优先级控制，在网络通信负载较低时表现出较好的性能。但在网络负载增大时，发送时间增长，发送效率急剧下降。8.4.2 以太网以太网2.以太网技术标准v标准以太网v快速以太网v千兆以太网3.以太网MAC地址 MAC(Media Access Control，介质访问控制)地址是识别局域网节点的标识。MAC地址的长度为48位(6个字节)，通常表示为12个16进制数，每2个16进制数之间用冒号隔开。8.4.3 网络设备网络设备1.网卡网卡是构成

16、计算机局域网最主要的连接设备。8.4.3 网络设备网络设备2.中继器 中继器是在物理层上实现局域网网段互联的设备，负责联接各个电缆段，对信号进行放大和整形，用来驱动长线电缆，起到在不同电缆段间复制信号的作用。8.4.3 网络设备网络设备3.集线器 集线器(Hub)属于网络物理层互联设备，它相当于一个多口的中继器。其上有若干个连接双绞线的端口和1-2个连接同轴电缆的端口。8.4.3 网络设备网络设备4.网桥 网桥(Bridge)是一种数据链路层上的网络互联设备，负责在数据链路层(LLC层)将信息帧进行存储转发，一般不对转发帧进行修改。8.4.3 网络设备网络设备5.交换机 交换机属于数据链数层互联设备。交换机是一种基于MAC地址识别，能完成封装转发数据包功能的网络设备。8.4.3 网络设备网络设备6.路由器 路由器(Router)是网络层的互联设备。所谓“路由”，是指把数据从一个地方传送到另一个地方的行为和动作，而路由器，正是执行这种行为动作的机器。8.4.4 小型局域网组网实例小型局域网组网实例8.4.4 小型局域网组网实例小型局域网组网实例1.路由器方案2.集线器+路由器方案3.集线