第1章 計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)

數(shù)據(jù)通信與計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)1第1章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論

主要學(xué)習(xí)內(nèi)容

：1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織

21.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 1．計算機(jī)—終端通信網(wǎng)絡(luò)50年代中期出現(xiàn)了“具有通信功能的單主機(jī)多終端系統(tǒng)”。在這種系統(tǒng)中，一臺計算機(jī)通過通信線路與若干近地終端及遠(yuǎn)方終端連接，或多個終端共享一條通信線路和一臺主機(jī)連接，形成“終端—通信線路—計算機(jī)”簡單的通信系統(tǒng)，構(gòu)成了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形

31.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程多終端的大型機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形：41.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程2．以共享資源為目的的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)51.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程ARPAnet網(wǎng)絡(luò)是成功的系統(tǒng)，它首次采用了網(wǎng)絡(luò)信息傳輸過程中的分組交換技術(shù)，并采用層次體系結(jié)構(gòu)，形成了四個層次的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對于網(wǎng)絡(luò)通信過程中采用的報文格式也作了詳盡的規(guī)定。它在概念、結(jié)構(gòu)和設(shè)計方面都為后繼的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)打下基礎(chǔ)。一般把ARPAnet網(wǎng)的出現(xiàn)作為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生的標(biāo)志。61.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程3.基于個人計算機(jī)的局域網(wǎng)：

20世紀(jì)80年代是局域網(wǎng)大發(fā)展時期，也是局域網(wǎng)的 成熟年代，其主要特點(diǎn)是局域網(wǎng)的商品化和標(biāo)準(zhǔn)化。

7EthernetTokenRingFDDIFDDIDualRingTokenRing1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程81.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程4.標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

20世紀(jì)70年代后期，開始提出發(fā)展計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的國際標(biāo)準(zhǔn)化問題。ISO、CCITT、IEEE等都成立了專門的研究機(jī)構(gòu)，研究計算機(jī)系統(tǒng)的互連、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化等問題。1984年，ISO正式頒布了一個稱為“開放系統(tǒng)互連基本參考模型”（OSI模型）的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO7498。

91.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)：7 Application6 Presentation5 Session4 Transport3 Network2 DataLink1 PhysicalReducescomplexity(onebigproblemtosevensmallerones)StandardizesinterfacesFacilitatesmodularengineeringAssuresinteroperabletechnologyAcceleratesevolutionSimplifiesteachingandlearning101.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程1.1.2Internet簡介因特網(wǎng)的演進(jìn)1969—1983研究試驗(yàn)階段1983—1994因特網(wǎng)在教育科研領(lǐng)域廣泛使用的實(shí)用階段1994—現(xiàn)在商業(yè)化發(fā)展階段111.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程重要?dú)v史事件：121.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展過程定義：計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是自主計算機(jī)的互聯(lián)集合。互聯(lián)可以通過電纜（電話線、網(wǎng)線或光纖等）來實(shí)現(xiàn)，也可以采用無線連接，使用無線電信號、激光或紅外技術(shù)、或者衛(wèi)星傳輸?？傊?，兩臺計算機(jī)如果能互相交換信息即稱為互聯(lián)。自主計算機(jī)其實(shí)就是指具有獨(dú)立功能的計算機(jī)。如果一臺計算機(jī)脫離了網(wǎng)絡(luò)或其它計算機(jī)就不能工作，則不是自主的。.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義131.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件組成1．服務(wù)器2．工作站3．連接設(shè)備4．傳輸介質(zhì)141.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

介質(zhì)——雙絞線以太網(wǎng)卡集線器/交換機(jī)/路由器連接設(shè)備、傳輸介質(zhì)151.2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)軟件1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

1．網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)2．網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件161.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成

1.2.2通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)在整個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中總會有一部分是用來對信息進(jìn)行傳遞的，對于網(wǎng)絡(luò)中的這部分我們稱之為通信子網(wǎng)。

網(wǎng)絡(luò)的另一個重要作用就是提供各種服務(wù)。在網(wǎng)絡(luò)中由資源子網(wǎng)來完成這些功能。

171.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

核心問題是資源共享。其目的是讓網(wǎng)絡(luò)上的用戶無論資源的物理位置在哪里，都能使用網(wǎng)絡(luò)中的程序、設(shè)備，尤其是數(shù)據(jù)。這樣可以使用戶解脫“地理位置的束縛”，同時帶來經(jīng)濟(jì)上的好處。第二個功能是依靠可替代的資源來提高可靠性。網(wǎng)絡(luò)的另一個目的是可擴(kuò)充性，即當(dāng)工作負(fù)荷加大時，只要增加更多的處理器，就能逐步改善系統(tǒng)的性能。建立網(wǎng)絡(luò)的另一個目的與技術(shù)沒有太大的關(guān)系。計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以為分布在各地雇員提供強(qiáng)大的通信手段。

181.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類分類標(biāo)準(zhǔn)：分類標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)名稱

物理范圍

局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)管理方法基于客戶機(jī)/服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)、對等網(wǎng)

網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Windows網(wǎng)絡(luò)、Netware網(wǎng)絡(luò)、UNIX網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議NETBEUI網(wǎng)絡(luò)、IPX/SPX網(wǎng)絡(luò)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)等拓?fù)淇偩€型網(wǎng)絡(luò)、星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)等

體系結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、AppleTalk網(wǎng)絡(luò)等

191.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類LANMANWAN的距離標(biāo)準(zhǔn)：201.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：是指計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的硬件系統(tǒng)的連接形式即網(wǎng)絡(luò)的硬件布局，通常用不同的拓?fù)鋪砻枋鰧ξ锢碓O(shè)備進(jìn)行布線的不同方案。?總線型?環(huán)型?星形?網(wǎng)狀?混合

最常用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆校?11.5計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

星形總線型環(huán)型網(wǎng)狀221.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.1協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的概念協(xié)議原為外交辭令，據(jù)說是為了在國與國之間進(jìn)行順利交流而規(guī)定的約束事項(規(guī)則)。我們平時進(jìn)行交流時都要遵循一定的規(guī)則:在法庭，雙方必須按照一定的次序輪流發(fā)言；開車時，轉(zhuǎn)彎必須打出信號來通知周圍的車輛；駕駛飛機(jī)時，飛行員遵照一種制定得非常詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)來和其他飛機(jī)通信，以維護(hù)空中的交通；231.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.1協(xié)議和體系結(jié)構(gòu)的概念計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，協(xié)議的定義是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中實(shí)體之間有關(guān)通信規(guī)則約定的集合。協(xié)議有三個要素，即：（1）語法（Syntax）：數(shù)據(jù)與控制信息的格式、數(shù)據(jù)編碼等。（2）語義（Semantics）：控制信息的內(nèi)容，需要做出的動作及響應(yīng)。（3）時序（Timing）：事件先后順序和速度匹配。

將網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)模型與各層協(xié)議的集合定義為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)

241.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

分層的好處：使網(wǎng)絡(luò)變得更簡單將網(wǎng)絡(luò)部件標(biāo)準(zhǔn)化有利于模塊化設(shè)計保證不同類型部件的互操作性加快了技術(shù)發(fā)展的速度簡化了教育和學(xué)習(xí)251.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

OSI參考模型：應(yīng)用層表示層會話層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層261.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

OSI參考模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件一種通用的數(shù)據(jù)格式對話和交談流量控制和可靠性路徑選擇及邏輯尋址幀和介質(zhì)訪問控制信號和介質(zhì)關(guān)鍵詞271.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

OSI參考模型應(yīng)用層表示層會話層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層較高層：與應(yīng)用有關(guān)較低層：與數(shù)據(jù)傳輸有關(guān)281.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

分層的原則：l

網(wǎng)絡(luò)中各結(jié)點(diǎn)都具相同的層次；l

不同結(jié)點(diǎn)的相同層具有相同的功能；l

同一結(jié)點(diǎn)內(nèi)各相鄰層之間通過接口通信；l

每一層可以使用下層提供的服務(wù)，并向其上層提供服務(wù)；l不同結(jié)點(diǎn)的同等層通過協(xié)議來實(shí)現(xiàn)對等層之間的通信。291.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.2ISO/OSI參考模型

應(yīng)用層表示層會話層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用層表示層會話層傳輸層數(shù)據(jù)鏈路層物理層網(wǎng)絡(luò)層PDU協(xié)議數(shù)據(jù)單元數(shù)據(jù)流數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)幀比特301.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.3TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型的具體協(xié)議情況

311.6計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)簡介1.6.3TCP/IP參考模型

321.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織1.7.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化組織1．國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalStandardOrganization）2．國際電報電話咨詢委員會CCITT（ConsultativeCommitteeonInternationalTelegraphandTelephone）3．國際電信聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommunicationsUnion）4．電氣和電子工程師協(xié)會IEEE（InstituteofElectricalandElectronicEngineers）5．美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ANSI）331.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織1.7.2Internet管理機(jī)構(gòu)1．Internet協(xié)會（InternetSociety，ISOC）

2．Internet體系結(jié)構(gòu)委員會（InternetArchitectureBoard，IAB）

3．Internet工程任務(wù)組和Internet工程指導(dǎo)組4．Internet研究任務(wù)組（InternetResearchTaskForce，IRTF）

5．IANA與ICANN6．WWW聯(lián)盟341.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織1.7.3RFC文檔、Internet草案與Internet協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)RFC文檔（requestforcomments，RFC）

2.因特網(wǎng)草案351.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO(InternationalOrganizationforStandard)成立于1947年,是世界上最大的國際標(biāo)準(zhǔn)化專門機(jī)構(gòu)，是聯(lián)合國甲級咨詢機(jī)構(gòu)。它的成員是89個成員國的國家標(biāo)準(zhǔn)化組織。美國在ISO中的代表是ANSI，大家所熟悉的ASCII和C語言的工業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)，就是由ANSI所制定的。ISO在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的最突出貢獻(xiàn)就是提出OSI參考模型，該模型是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展史上的一個重要里程碑。361.7計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)化組織IETF（InternetEngineeringTaskForce）是一個國際性團(tuán)體。它主要的工作是制定關(guān)于因特網(wǎng)的各種標(biāo)準(zhǔn)。其成員包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)計者、制造商、研究人員以及所有對因特網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和持續(xù)發(fā)展感興趣的個人或組織。因?yàn)橐蛱鼐W(wǎng)覆蓋范圍大，連接的成員很