第一章計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

主講人：周閃閃第一章計算機網(wǎng)絡(luò)概述學(xué)習目標：了解：計算機網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展過程計算機網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)的基本拓撲結(jié)構(gòu)類型掌握：計算機網(wǎng)絡(luò)的定義計算機網(wǎng)絡(luò)的分類計算機網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)1.1計算機網(wǎng)絡(luò)概述21世紀的一些重要特征就是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化，它是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時代。知識經(jīng)濟中的兩個重要特點就是信息化和全球化。1.1計算機網(wǎng)絡(luò)概述這里所說的網(wǎng)絡(luò)是指電信網(wǎng)絡(luò)(主要的業(yè)務(wù)是電話，但也有其他業(yè)務(wù)，如傳真、數(shù)據(jù)等)、有線電視網(wǎng)絡(luò)(即單向電視節(jié)目的傳送網(wǎng)絡(luò)，但現(xiàn)已開始逐漸向雙向傳輸網(wǎng)絡(luò)改造)和計算機網(wǎng)絡(luò)。這三種網(wǎng)絡(luò)通常簡稱為“三網(wǎng)”。進入20世紀90年代以來，以因特網(wǎng)(Internet)為代表的計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度十分迅猛，已從最初的教育科研網(wǎng)絡(luò)逐步發(fā)展成為商業(yè)網(wǎng)絡(luò)，并已成為僅次于全球電話網(wǎng)的世界第二大網(wǎng)絡(luò)。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義廣義的觀點：計算機技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)遠程信息處理或進一步達到資源共享的系統(tǒng)。以傳輸信息為主要目的。從廣義的觀點，計算機網(wǎng)絡(luò)與計算機通信網(wǎng)的概念是相同的，計算機通信網(wǎng)以傳輸數(shù)據(jù)為目的，資源共享的能力較弱，是計算機網(wǎng)絡(luò)的低級階段。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義資源共享觀點：為了實現(xiàn)計算機之間的通信交往、資源共享和協(xié)同工作，利用通信設(shè)備和線路將地理位置分散的、各自具備自主功能的一組計算機有機地聯(lián)系起來，并且由功能完善的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和通信協(xié)議進行管理的計算機符合系統(tǒng)。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義對用戶透明的觀點：存在一個能為用戶自動管理資源的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，由它來調(diào)用完成用戶任務(wù)所需要的資源，而整個網(wǎng)絡(luò)像一個大的計算機系統(tǒng)一樣對用戶是透明的。計算機網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)定義涉及的要點：自主性利用通信手段進行有機連接網(wǎng)絡(luò)組建的3個目的：實現(xiàn)通信的交往、信息資源的交流、計算機分布資源的共享或者是協(xié)同工作。因特網(wǎng)來歷20世紀60年代末，正處于冷戰(zhàn)時期。當時美國軍方為了自己的計算機網(wǎng)絡(luò)在受到襲擊時，即使部分網(wǎng)絡(luò)被摧毀，其余部分仍能保持通信聯(lián)系，便由美國國防部的高級研究計劃局（ARPA）建設(shè)了一個軍用網(wǎng)，叫做“阿帕網(wǎng)”（ARPAnet）。阿帕網(wǎng)于1969年正式啟用，當時僅連接了4臺計算機，供科學(xué)家們進行計算機聯(lián)網(wǎng)實驗用。這就是因特網(wǎng)的前身。到70年代，ARPAnet已經(jīng)有了好幾十個計算機網(wǎng)絡(luò)，但是每個網(wǎng)絡(luò)只能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計算機之間互聯(lián)通信，不同計算機網(wǎng)絡(luò)之間仍然不能互通。為此，ARPA又設(shè)立了新的研究項目，支持學(xué)術(shù)界和工業(yè)界進行有關(guān)的研究。研究的主要內(nèi)容就是想用一種新的方法將不同的計算機局域網(wǎng)互聯(lián)，形成“互聯(lián)網(wǎng)”。研究人員稱之為“internetwork”，簡稱“Internet”。這個名詞就一直沿用到現(xiàn)在。因特網(wǎng)概述起源于的美國的因特網(wǎng)現(xiàn)已發(fā)展成世界上最大的國際性計算機互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)通過若干的結(jié)點和連接這些結(jié)點的鏈路組成。因特網(wǎng)—網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)把許多計算機聯(lián)系在一起，而因特網(wǎng)則把許多網(wǎng)絡(luò)連接在一起。因特網(wǎng)概述注：網(wǎng)絡(luò)的互連并不是把計算機僅僅簡單的在物理上連接起來，因為這樣做并不能達到計算機之間能夠相互交換信息的目的，必須在計算機上安裝許多使計算機能夠交換信息的軟件才行。所以我們在說到網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時，就隱含的表示在這些計算機上已經(jīng)安裝了適當?shù)能浖?，因而在計算機之間可以通過網(wǎng)絡(luò)互換信息。計算機網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展第一代—面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)第二代—初級計算機網(wǎng)絡(luò)第三代—開放式的標準化計算機網(wǎng)絡(luò)第四代—新一代綜合性、智能化、寬帶、無線等高速安全網(wǎng)絡(luò)第一代—面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀50年代。由一臺中央主機通過通信線路連接大量的地理上分散的終端，構(gòu)成面向終端的通信網(wǎng)絡(luò)，也稱為遠程聯(lián)機系統(tǒng)。這是計算機網(wǎng)絡(luò)的雛形，如圖所示：第一代—面向終端的計算機網(wǎng)絡(luò)第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的主要特點：

（1）是每一臺終端到計算機的連接，而不是計算機到計算機的連接。（2）主機負擔過重。第一代計算機網(wǎng)絡(luò)是面向終端的計算機通信網(wǎng)，嚴格地講，不能算作現(xiàn)在意義上的計算機網(wǎng)絡(luò)。這些系統(tǒng)的建立沒有資源共享的目的，只是為了能進行遠程通信。

第二代—初級計算機網(wǎng)絡(luò)計算機—計算機網(wǎng)絡(luò)ARPAnet—代表性的網(wǎng)絡(luò)資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在邏輯功能上可分成兩個子網(wǎng)：通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成兩級網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如下圖所示：資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)第三代—開放式的標準化計算機網(wǎng)絡(luò)OSI(開放式系統(tǒng)互聯(lián))

國際標準化組織（ISO，InternationalStandardsOrganization）于1984年公布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”的正式文件，即著名的國際標準ISO7498，通常稱它為開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。

OSI/RM極大地推動了網(wǎng)絡(luò)標準化的進程。從此，計算機網(wǎng)絡(luò)進入了標準化網(wǎng)絡(luò)階段。網(wǎng)絡(luò)的標準化又促進了計算機網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，因此標準化網(wǎng)絡(luò)也是計算機發(fā)展的重要階段第四代—新一代綜合性、智能化、寬帶、無線等高速安全網(wǎng)絡(luò)計算機網(wǎng)絡(luò)與Internet（因特網(wǎng)）向著全面互聯(lián)、高速和智能化發(fā)展，并得到廣泛的應(yīng)用。

計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

1．資源共享

所謂共享資源就是共享網(wǎng)絡(luò)上的硬件資源、軟件資源和信息資源。

（1）共享打印機等各種硬件設(shè)備2.共享數(shù)據(jù)資源計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

3.共享應(yīng)用程序計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

2．通信功能

通信功能是計算機網(wǎng)絡(luò)的另一個主要功能，它可以為網(wǎng)絡(luò)用戶提供強有力的通信手段。建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是讓分布在不同地理位置的計算機用戶之間能夠相互通信、交流信息和共享資源。

3．其他功能

⑴高可靠性

⑵均衡負荷

⑶協(xié)調(diào)運算

⑷分布式處理

計算機網(wǎng)絡(luò)的功能

計算機網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用管理信息系統(tǒng)（MIS）辦公自動化（OA）信息檢索系統(tǒng)（IRS）電子商務(wù)系統(tǒng)（ECS）數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)（DPS）事務(wù)處理系統(tǒng)（TPS）分布式控制系統(tǒng)（DCS）電子收款機（POS）計算機網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用

1．在單位信息管理中的應(yīng)用

⑴可以實現(xiàn)資源共享

用不同的計算機軟件對信息進行處理，將各種管理信息發(fā)布到各地的機構(gòu)中，完成信息資源的收集、分析、使用與管理，完成從產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、銷售到財務(wù)的全面管理。目前，我們幾乎進入了“公司就是網(wǎng)絡(luò)”的時代。⑵可以提高信息系統(tǒng)的可靠性

如果我們將重要的文件復(fù)制并存儲到二三臺機器里，一旦其中一臺機器發(fā)生故障，其他機器中的文件拷貝還可以使用，網(wǎng)絡(luò)中的多臺計算機可以互為備份。

⑶可以節(jié)約資金

我們可以考慮為每個用戶購置一臺微機作為客戶機，然后購置一臺或幾臺性能較強、配置較高的計算機作為服務(wù)器，用網(wǎng)絡(luò)將多臺分散的客戶機與服務(wù)器互連起來，構(gòu)成客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)。⑷可以增強信息系統(tǒng)的可擴展性

當網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)增多時，需要增加客戶機的數(shù)量。在客戶/服務(wù)器模式中，服務(wù)器與客戶機數(shù)量的增加、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大是很容易就能實現(xiàn)的。

⑸可以為用戶提供一種功能強大的通信工具

工作人員可以在家中遠程登錄到單位的計算機上，通過家里的計算機完成當天的工作；技術(shù)人員可以分散在不同的地方，通過計算機網(wǎng)絡(luò)來共同設(shè)計一種產(chǎn)品；兩個網(wǎng)絡(luò)用戶無論相距多遠，都可以通過電子郵件傳送信息。

2．在個人信息服務(wù)中的應(yīng)用

⑴遠程信息訪問

⑵新的通信工具

⑶家庭娛樂許多新的計算機網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)不斷地涌現(xiàn)出來。如：工業(yè)自動化、輔助決策、虛擬大學(xué)、遠程教育、遠程醫(yī)療、管理信息系統(tǒng)、數(shù)字圖書館、電子博物館、全球情報檢索與查詢、網(wǎng)上購物、電子商務(wù)、視頻會議、視頻廣播與點播、過程控制，等等。1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的分類按通信

距離局域網(wǎng)（LAN）:幾百米到十幾公里一棟或幾棟大樓內(nèi)城域網(wǎng)（MAN）:幾十公里到上百公里一個城市或地區(qū)內(nèi)廣域網(wǎng)（WAN）:幾百公里到幾千公里或更遠按網(wǎng)絡(luò)

用途公用網(wǎng)專用網(wǎng)內(nèi)容LANWAN范圍概述較小范圍計算機通信網(wǎng)遠程網(wǎng)或公用通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍20千米以內(nèi)幾千米到幾萬千米，可跨國界，洲界數(shù)據(jù)傳輸速率1Mbps~16Mbps~10Gbps9.6Kbps~2Mbps~45Mbps,10Gbps傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)：同軸電纜，雙絞線，光纜。無線介質(zhì)：微波、衛(wèi)星有線或無線傳輸介質(zhì)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)；PSTN、DDN、ISDN、光纜、衛(wèi)星、微波信息誤碼率低高拓撲結(jié)構(gòu)簡單、總線型、星型、環(huán)型、網(wǎng)狀復(fù)雜、網(wǎng)狀用戶安全各單位專用無政府狀態(tài)1.3計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡(luò)從邏輯上被劃分成兩個子網(wǎng)：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。終端資源子網(wǎng)主機終端主機主機主機通信控制處理機通信子網(wǎng)通信線路通信控制處理機通信線路1.資源子網(wǎng)

資源子網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)處理功能，向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。資源子網(wǎng)主要由主機、終端、終端控制器、各種連網(wǎng)的共享外部設(shè)備、軟件和數(shù)據(jù)資源組成。2.通信子網(wǎng)

通信子網(wǎng)完成網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸功能。通信子網(wǎng)由通信控制處理機（又稱網(wǎng)絡(luò)結(jié)點）、通信鏈路及相關(guān)軟件組成?，F(xiàn)代計算機網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)三網(wǎng)合一1.4計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)1.拓撲學(xué)中的拓撲結(jié)構(gòu)對于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計，人們引入了拓撲結(jié)構(gòu)的概念。拓撲學(xué)是幾何學(xué)中的一個分支，它是從圖論演變過來的。拓撲學(xué)首先把實體抽象為與其大小、形狀無關(guān)的“點”，并將連接實體的線路抽象為“線”，進而研究點、線、面之間的關(guān)系。2.網(wǎng)絡(luò)拓撲的定義我們將通信子網(wǎng)中的通信處理機和其他通信設(shè)備稱為節(jié)點，通信線路稱為鏈路，而將節(jié)點和鏈路連接而成的幾何圖形稱為該網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。1.4.1計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲定義1.4.2通信子網(wǎng)信道類型和網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的分類1通信子網(wǎng)的分類廣播式通信子網(wǎng)一個公共信道被多個節(jié)點使用，在任一時間內(nèi)只允許一個節(jié)點使用公共通信信道，其他結(jié)點只能“收聽”?？偩€型、無線通信型與衛(wèi)星通信型。通信子網(wǎng)的分類2點-點式通信子網(wǎng)每條物理線路連接一對結(jié)點。如果兩個節(jié)點之間沒有直接連接的物理線路，則它們之間只能通過其他節(jié)點轉(zhuǎn)接。星狀，環(huán)狀，樹狀和網(wǎng)狀等。基本拓撲結(jié)構(gòu)類型星型結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)環(huán)型結(jié)構(gòu)樹型結(jié)構(gòu)混合型結(jié)構(gòu)（一）星型結(jié)構(gòu)特點：通信協(xié)議簡單，站點故障容易檢

測和隔離。連線費用大，