计算机网络教程.ppt
《计算机网络教程.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《计算机网络教程.ppt(220页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、计算机网络实用教程刘四清 编写,清华大学出版社 2006年4月,第1章 计算机网络基础,本章主要介绍的内容有:计算机网络的基本概念计算机网络的产生与发展计算机网络的功能与应用计算机网络的基本组成计算机网络的拓扑结构与分类,1.1 计算机网络概述,1.1.1 什么是计算机网络 计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质相互物理连接,并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现信息交换、资源共享、协同工作和在线处理等功能的计算机系统。“网络”主要包含连接对象(即元件)、连接介质、连接的控制机制(如约定、协议、软件)和连接的方式与结构四个方面。,1.1 计算机网络概述,1.1.2 计算机网络的功能 1
2、共享硬件与软件 2共享信息 3通信 电子邮件、网络聊天、IP电话和网络会议等。4负荷均衡与分布处理5系统的安全与可靠性能,1.1 计算机网络概述,1.1.3 计算机网络的应用在科研和教育中的应用在企事业单位中的应用在商业上的应用在通信与娱乐上的应用,1.2 计算机网络的产生与发展,计算机网络最早出现于20世纪50年代。计算机网络也经历了从简单到复杂,从单机到多机的发展过程,其演变过程主要可分为以下四个阶段,即:面向终端的计算机网络、计算机通信网络、计算机互联网络、高速互联网络。,1.2 计算机网络的产生与发展,1.2.1 面向终端的计算机网络,1.2 计算机网络的产生与发展,1.2.2 计算机
3、通信网络,1.2 计算机网络的产生与发展,1.2.2 计算机通信网络计算机通信网络在逻辑上可分为两大部分:通信子网(Communication Subnet)资源子网 资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务,向网络用户提供各种网络资源与网络服务。通信子网由通信控制处理机(Communication Control Processor,CCP)、通信线路和其他通信设备组成,完成网络数据传输、转发等通信处理任务。,1.2 计算机网络的产生与发展,1.2.3 计算机互联网络,1.2 计算机网络的产生与发展,1.2.4 高速互联网
4、络 基于传统电信网络为信息载体的计算机互联网络不能满足人们对网络速度的要求,促使网络由低速向高速、由共享到交换、由窄带向宽带方向迅速发展,即由传统的计算机互联网络向高速互联网络发展。以IP技术为核心的计算机网络(信息网络,也称高速互联网络)将成为网络(计算机网络和电信网络)的主体,信息传输、数据传输将成为网络的主要业务,一些传统的电信业务也将在信息网络上开通,但其业务量只占信息业务的很小一部分。,1.3 计算机网络的基本组成,计算机网络的主要由四部分组成:1计算机系统2通信线路和通信设备通信设备指网络连接设备、网络互联设备,包括:网卡、集线器、中继器、交换机、网桥和路由器以及调制解调器等其他的
5、通信设备。3网络协议 如TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议。4网络软件 网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类型。,1.4 计算机网络拓扑结构,网络拓扑结构是计算机网络节点和通信链路所组成的几何形状。计算机网络有很多种拓扑结构,最常用的网络拓扑结构有:总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构、网状结构和混合型结构。,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.1 总线型结构 总线型结构采用一条单根的总线为公共的传输通道,所有的节点都通过相应的接口直接连接到总线上,并通过总线进行数据传输。,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.2 环型结构 环型结构是各个网络节点通过环接口连
6、在一条首尾相接的闭合环型通信线路中,每个节点设备只能与它相邻的一个或两个节点设备直接通信。,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.3 星型结构 星型结构的每个节点都由一条点到点链路与中心节点(公用中心交换设备,如:交换机、集线器等)相连。,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.4 树型结构树型结构是从总线型和星型结构演变来的。网络中的节点设备都连接到一个中央设备如集线器上,但并不是所有的节点都直接连接到中央集线器,大多数的节点首先连接到一个次级集线器,次级集线器再与中央集线器连接。树型结构有两种类型,一种是由总线型拓扑结构派生出来的,它由多条总线连接而成;另一种是星型结构的变种,各节点按一定的层次
7、连接起来,形状像一棵倒置的树,故得名树型结构。,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.4 树型结构,1.4 计算机网络拓扑结构,1.4.5 网状结构与混合型结构 网状结构是指将各网络节点与通信线路互联成不规则的形状,每个节点至少与其他两个节点相连,或者说每个节点至少有两条链路与其他节点相连。,1.5 计算机网络的分类,计算机网络可以有不同的分类方法,如:按网络覆盖的地理范围分类;按网络控制方式分类;按网络的拓扑结构分类;按网络协议分类;按传输介质分类;按所使用的网络操作系统分类;按传输技术分类和按使用范围分类等。,1.5 计算机网络的分类,1.5.1 局域网、城域网和广域网按照网络覆盖的地理范围
8、的大小,可以将网络分为:局域网、城域网和广域网三种类型。1局域网,1.5 计算机网络的分类,2城域网,1.5 计算机网络的分类,3广域网,1.5 计算机网络的分类,1.5.2 广播式网络与点到点网络根据所使用的传输技术,可以将网络分为:广播式网络点到点网络,1.5 计算机网络的分类,1.5.3 公用网与专用网 1公用网 公用网又称公用数据通信网。通常,公用数据通信网是由政府的电信部门建立和管理的,这也是区别于其他网络的主要标志之一。2专用网专用网络根据网络环境又可细分为部门网络、企业网络和校园网络三种。,第2章 数据通信基础,本章主要介绍的内容有:数据通信的基本概念数据通信方式数据通信传输介质
9、数据编码技术数据传输速率传输介质数据网简介,2.1 数据通信的基本概念,数据通信是指在计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间传送表示字符、数字、语音、图像的二进制代码0、1比特序列的过程。信号(Signal)是数据的电磁波表示形式。按照在传输介质上传输的信号类型,可以分为:模拟信号数字信号两类相应地将数据通信系统分为:模拟通信系统数字通信系统两种。,2.1 数据通信的基本概念,2.1.1 数据、信息与信号1信息和数据 数据是信息的载体,信息则是数据的具体内容和解释,有具体含义,表示信息的形式可以是数值、文字、图形、声音、图像及动画等。信息涉及数据所表示的内涵,而数据涉及信息的表现形式,它可
10、以是数字、文字、语音、图形或图像等,数据是通信双方交换的具体内容。,2.1 数据通信的基本概念,2.1.1 数据、信息与信号2信号在数据通信中,信息被转换为适合在通信信道上传输的电磁波编码。这种在信道上传输的电磁波编码叫做信号(Signal)。信号是数据在传输过程中的电磁波的表示形式。,2.1 数据通信的基本概念,2.1.1 数据、信息与信号下图分别表示模拟信号和数字信号。,2.1 数据通信的基本概念,2.1.2 数据通信系统 信息传输信系统由三个主要部分组成:信源(发送机)、信宿(接收机)和信道。,2.1 数据通信的基本概念,2.1.2 数据通信系统 计算机网络中数据通信图示说明。,2.2
11、数据通信方式,2.2.1 并行传输与串行传输,2.2 数据通信方式,2.2.2 异步传输与同步传输下图为异步传输,2.2 数据通信方式,2.2.3 数据传输方向,2.2 数据通信方式,2.2.4 连接方式 下图分别为点到点连接方式和多点连接方式。,2.2 数据通信方式,2.2.5 基带传输与频带传输 数据信号的基本传输方式有两种,即:基带传输频带传输 除此之外,在前两种数据信号基本传输方式的基础上演化而来还有:宽带传输数字数据传输,2.3 数据编码技术,数据通信的数据编码方式分为两类:模拟数据编码与数字数据编码。,2.3 数据编码技术,2.3.1 模拟数据编码方法,2.3 数据编码技术,2.3
12、.2 数字数据编码方法,2.3 数据编码技术,2.3.3 脉冲编码调制方法,2.4 数据传输速率,1信道带宽 信道上传输的是电磁波信号,某个信道能够传送电磁波的有效频率范围就是该信道的带宽。2数据传输速率与信道最大传输速率 数据传输速率是指信道每秒所能传输的二进制比特数。信道的最大传输速率是与信道带宽有直接联系的,即信道带宽越宽,数据传输速率越高,所以人们可以用“带宽”去取代“速率”。,2.4 数据传输速率,3 误码率 误码率是衡量通信系统在正常工作情况下传输可靠性的指标。误码率是指二进制码元在传输过程中被传错的概率。4 传输延迟、利用率和抖动 传输延迟是指计算机系统的发送和接收处理之间的时间
13、。利用率是吞吐量和最大数据传输速率之比。延迟不是固定不变的,它的实时变化叫做抖动(Jitter)。,2.5 传输介质,传输介质是指数据通信系统中发送器和接收器之间的物理路径,它是传输数据的物理基础。传输介质分为有线和无线两大类。有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光缆;无线传输介质是指利用大气和外层空间作为传播电磁波的通路。现在比较流行的使用方式为:局域网由双绞线连接到桌面,光缆作为通信干线,卫星用于跨国界传输。,2.5 传输介质,2.5.1 双绞线 双绞线通常有非屏蔽式和屏蔽式两种。下图是非屏蔽双绞线UTP。,2.5 传输介质,2.5.2 同轴电缆同轴电缆有粗缆和细缆之分,下图所示为细同轴电缆
14、段。,2.5 传输介质,2.5.3 光纤,2.5 传输介质,2.5.4 无线传输介质无线传输主要包括:无线电波、微波、红外线和激光等,各种无线传输对应的电磁波谱范围如下图所示。,2.5 传输介质,1地面微波通信,2.5 传输介质,2卫星微波通信卫星微波通信(简称卫星通信)实际上是使用人造地球卫星作为中继器来转发信号的。,2.6 数据通信网简介,计算机网络(主要指广域网和城域网)有时需要借助电信部门的公用数据通信网络系统作为它的通信链路进行网络通信。通信网的基础是电信技术和计算机技术的结合,而完成计算机之间、计算机与终端以及终端与终端之间的信息传递的通信方式和通信业务就是数据通信。,2.6 数据
15、通信网简介,常见的数据通信网有:1电话拨号网2公用分组交换网X.253数字数据网DDN 4帧中继 5综合业务数字网ISDN 6非对称数字用户环路ADSL 7微波无线网8卫星通信网,第3章 计算机网络体系结构与协议,本章主要介绍的内容有:网络体系结构概述与相关概念OSI参考模型TCP/IP参考模型OSI参考模型与TCP/IP参考模型Novell NetWare 参考模型局域网协议举例,3.1 基本概念,计算机网络是一个复杂的计算机及通信系统的集合,在其发展过程中逐步形成了一些公认的通用的建立网络体系的模式,可将其视为是建立网络体系通用的蓝图,称之为网络体系结构(Network Architect
16、ure),用以指导网络的设计和实现。,3.1 基本概念,1.网络体系结构 为了便于理解计算机网络体系结构,以两大城市(如广州和大连)邮寄信件的工作过程为例来说明。,3.1 网络体系结构与协议概述,2.网络协议 人们常把国际互联网络叫做信息高速公路,要想在上面实现共享资源,交换信息,必须遵循一些事先制定好的规则标准,这就是协议(Protocol)。协议有三个要素,即:语法;语义;时序。,3.1 网络体系结构与协议概述,3.协议分层,3.1 网络体系结构与协议概述,4.网络服务 网络服务是指彼此相邻的两层间下层为上层提供通信能力或操作而屏蔽其细节的过程。上层可看成是下层的用户,下层是上层的服务提供
17、者。从通信角度看,各层所提供的服务有两种形式:面向连接的服务和无连接的服务。,3.2 OSI参考模型,网络参考模型是为了规范和设计网络体系结构提出的抽象模型。3.2.1 OSI参考模型描述 国际标准化组织(International Standard Organization,ISO)于20世纪80年代初提出了OSI参考模型,也称OSI/RM(Open System Interconnection Reference Model,OSI/RM),这个关于网络体系结构的标准定义了网络互连的基本参考模型。OSI参考模型是具有七个层次的框架,如下图所示,自底向上的七个层次分别是物理层、数据链路层、网
18、络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,3.2 OSI参考模型,3.2.1 OSI参考模型描述,3.2 OSI参考模型,3.2.2 模型中的数据传输 下图所示的是OSI参考模型中数据的传输方式。,3.3 TCP/IP参考模型,TCPIP是国际互联网Internet采用的协议标准,是事实上的工业标准。TCPIP是一种异构网络互连的通信协议,它同样也适用于在一个局域网中实现异种机的互连通信。,3.3 TCP/IP参考模型,模型描述,3.3 TCP/IP参考模型,3.4 比较OSI与TCP/IP,1OSI参考模型与TCP/IP参考模型的对照关系OSI参考模型与TCP/IP参考模型都采用了层次结构,但
19、OSI采用的是七层模型,而TCP/IP是四层结构(实际上是三层结构)。2OSI参考模型与TCP/IP参考模型的优缺点比较OSI参考模型虽然一直被人们所看好,但实现起来很困难;相反,TCP/IP虽然有许多不尽人意的地方,但近30年的实践证明它还是比较成功的。,3.5 Novell NetWare参考模型,IPX/SPX是Novell NetWare体系结构中最重要的协议,它与OSI的层次对比如下图所示。,3.5 局域网协议举例,除TCP/IP协议之外,目前局域网中常用的通信的协议有NetBEUI协议、IPX/SPX及其兼容协议。Microsoft公司的网络产品有四种协议簇,试图满足不同的网络规模
20、和需求:NetBEUI是为小型的、单个服务器的网络准备的。NWLink适合于中型规模网络或需要访问Novell NetWare文件服务器的网络。AppleTalk主要用于实现与Macintosh计算机的互操作。TCP/IP是一个复杂的协议簇,适用于像Internet那样的跨全球的复杂网络。Microsoft公司正致力于将TCP/IP变成一个适合各种网络的协议簇。,第4章 局域网基础,本章主要介绍的内容有:局域网基本知识局域网标准以太网高速局域网、交换式局域网、虚拟局域网、无线局域网ATM与局域网仿真,4.1 概述,局域网类型有:以太网、Token Ring、FDDI、ATM等。从局域网的发展历
21、程来看,具有简单易用、易扩展、经济高效、灵活方便等诸多优势的以太网将是局域网今后的发展方向;因而以太网也已成为局域网的代名词。,4.1 概述,局域网的分类,4.1 局域网概述,局域网与城域网所涉及的技术有很多,但决定它们性能的主要技术有:传输介质网络拓扑结构介质访问控制方法 常用的局域网介质访问控制方法有三种:SMA/CD、Token-Ring和Token-Bus,4.2 局域网标准,4.2.1 局域网参考模型,4.2 局域网体系结构与标准,4.2.2 IEEE 802局域网标准,4.3 以太网,从介质访问控制的角度,局域网可以分为共享介质局域网和交换局域网。人们常说的以太网就是共享介质局域网
22、,因此也称共享介质以太网。以太网是一种共享介质网络,网络上的所有站点共享传输介质和带宽。如果网络上的站点越多,每个站点所获得的带宽就越少。有多种类型的共享介质以太网,它们支持不同的传输速率(10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps)。,4.3 以太网,4.3.1 传统以太网10 Mbps Ethernet对于非主干网来说,传输速率为10Mbps的以太网是目前使用最广泛的一类局域网络。,4.3 以太网,4.3 以太网,4.3 以太网,4.3 以太网,4.3 以太网,4.3.2 快速以太网100 Mbps Ethernet Fast Ethernet的协议结构如下图所示。,4.3 以
23、太网,4.3.3 千兆以太网1 000 Mbps Ethernet 千兆以太网的协议结构如下图所示。,4.3 共享介质以太网,4.3.3 千兆以太网1 000 Mbps Ethernet,4.4 FDDI网络,光纤分布式数据接口(Fiber Distributed Data Interface,FDDI)是一个使用光纤介质传输数据的高性能环型局域网。它的传输速率为100Mbps。,4.5 交换式局域网,4.5 交换式局域网,4.5.1 交换式局域网基本结构与特点交换式局域网是指以数据链路层的帧或更小的数据单元(信元)为数据交换单位,以交换设备为基础构成的网络。交换机为每个端口提供专用的带宽,各
24、个站点有一条专用链路连到交换机的一个端口。这样每个站点都可以独享通道,独享带宽。,4.5 交换式局域网,4.5.1 交换式局域网基本结构与特点,4.5 交换式局域网,4.5.2 局域网交换机的工作原理,4.6 虚拟局域网,虚拟局域网(逻辑网)是以交换式网络为基础,把网络上的用户(终端设备)分为若干个逻辑工作组,每个逻辑工作组就是一个虚拟网络(Virtual Network,VLAN)。VLAN并不是一种新型的局域网技术,而是交换网络为用户提供的一种服务。,4.6 虚拟局域网,虚拟局域网(逻辑网)是以交换式网络为基础,把网络上的用户(终端设备)分为若干个逻辑工作组,每个逻辑工作组就是一个虚拟网络
25、(Virtual Network,VLAN)。VLAN并不是一种新型的局域网技术,而是交换网络为用户提供的一种服务。,4.6 虚拟局域网,4.6.1 虚拟局域网结构,4.6 虚拟局域网,4.6.2 虚拟局域网组网方法 1用交换机端口号定义虚拟局域网2用MAC地址定义虚拟局域网 3用网络层地址定义虚拟局域网 4用IP广播组定义虚拟局域网,4.7 无线局域网,无线局域网(Wireless Local Area Networks,WLAN)作为传统局域网的补充,目前已成为局域网应用的一个热点问题。无线局域网可以使在难以布线的建筑物或需要临时组网的场所实现网络互连。无线局域网具有灵活、可移动、设备安装
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算机网络 教程
链接地址:https://www.31ppt.com/p-6202694.html