计算机网络基础 第一章

1. 计算机网络基础第一章 西北大学计算机科学系

2. 计算机网络定义 计算机网络系统组成 计算机网络诞生与发展 网络的分类 计算机网络的硬件组成 网络软件 Internet 概述 计算机网络安全 内容提要

3. 计算机网络基础知识 第一章 1.1 计算机网络的定义 • 1.1.1 定义 一般来讲：计算机网络就是将地理位置不同的多个计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络中资源共享和数据交换的系统。 • 1.1.2 组成网络的部件

4. 计算机网络基础知识 第一章 资源 介质 客户机 客户机 文件服务器 邮件服务器 组成计算机网络部件 计算机： 服务器、客户机和同位体，上网的计算 机一般需要装有网络接口卡。 通信设备：其作用是为计算机转发数据，具体有交 换机、集线器、路由器、调制解调器等。 传输介质：计算机与通信设备之间、以及通信设备 之间都通过传输介质互连， 具体有双绞线、同轴电缆、 光纤、电话线、微波信 道、卫星信道等。

5. 计算机网络基础知识 第一章 一个简单的计算机网络 打印机 文件服务器 打印服务器 通信线路 自主计算机

6. 计算机网络基础知识 第一章 路由器 路由器 路由器 分组交换 一个复杂的计算机网络

7. 计算机网络基础知识 第一章 1.2 计算机网络系统组成 • 计算机网络=通信子网+资源子 1.2.1资源子网 硬件资源（主机、终端、I/O设备等）、软件资源、数据资源等，负责全网数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务 1.2.2通信子网 传输介质（电缆、光纤、无线电波等）、通信设备（交换机等），承担全网的数据传输、转接、加工和变换等通信处理工作（如图）

8. 计算机网络基础知识 第一章 计算机网络系统组成 • 通信子网完成信息分组的传递工作，每个通信节点具有存储转发功能。 • 资源子网包含所有由通信子网连接的主机，向网络提供各种类型的资源。

9. 计算机网络基础知识 第一章 1.3 计算机网络诞生与发展 • 1.3.1 ARPAnet系统的产生 1968年美国国防部的高级研究计划局提出于了一个计算机互连的计划，1969年建立了具有四个结点的以分组交换为基础的实验网络。1971年2月建成了具有15个结点、23台主机的网络，这就是著名的ARPAnet，这是世界上最早出现的计算机网络之一，现代计算机网络的许多概念和方法都来源于ARPAnet。中文译作“阿柏网”。它是Internet 的前身.

10. 计算机网络基础知识 第一章 • 1.3.2 计算机网络发展的四个阶段 • 以单个计算机为中心的远程连机系统，构成面向终端的计算机网络。 • 多个主机互连，各主机相互独立，无主从关系的计算机网络。 • 具有统一的网络体系结构，遵循国际标准化协议的计算机网络。 • 网络互联与高速网络。

11. 计算机网络基础知识 第一章 面向终端的计算机系统

12. 计算机网络基础知识 第一章 多个主机互连的ARPA网络

13. 计算机网络基础知识 第一章 面向应用 应用程序：FTP、E-mail、Telnet 面向 服务 数据结构表示、数据转换、加密、压缩 应用层 进程管理、双工、半双工、单工、断点续发 表示层 将数据传给正确的应用程序，提供可靠的数据传输 面向通信 会话层 将包传给正确的主机，数据分组、路由选择 通信 子网 传输层 将数据组成帧，差错控制、流量控制、媒体访问控制 网络层 规定物理信号、接口、信号形式、速率 链路层 物理层 统一的网络体系结构

14. 计算机网络基础知识 第一章 1.4 网络的分类 • 1.4.1 按照网络地理范围分类 • 局域网（Local Area Networks） • 特点 • 范围：几十米~几公里 • 传输技术：高速10M、100M或更高；误码率低；主要是广播 • 拓扑结构：简单、规范；常用总线、星型、环型等 • 城域网（Metropolitan Area Networks） • 特点 • 范围：几公里~几十公里 • 传输技术：与LAN类似，相当于大型的LAN

15. 计算机网络基础知识 第一章 • 广域网（Wide Area Networks） • 特点 • 范围；可跨越国家、大洲 • 传输技术：传输速率较低，主要为点到点传输 • 拓扑结构：复杂（星型、环型、树型、全连通型、交叉环型、不规则型） • Internet：全世界范围内的LAN+MAN+WAN

16. 计算机网络基础知识 第一章 局域网与广域网 局域网 （LAN） 与 广域网 （WAN）

17. 计算机网络基础知识 第一章 局域网硬件系统 局域网

18. 计算机网络基础知识 第一章 广域网

19. 计算机网络基础知识 第一章 • 1.4.2 按拓扑结构划分 网络拓扑结构指的是网络结点的互连构型。 • 总线型（BUS） 特点：广播式传输——所有结点发送的信号均通过公共电缆（总线）传播，并可被所有结点所接收。总线型结构是局域网络中常用的一种结构。

20. 计算机网络基础知识 第一章 • 环型拓扑（Ring Topology） 从物理上看，将总线结构的总线两端点联接在一起，就成了环形结构的局域网。这种结构的主要特点是信息在通信链路上是单向传输的。 报文从一个工作站发出后，在环上按一定方向沿环路传输。 • 星型拓扑（Star Topology） 星形结构的主要特点是集中式控制，其中每一个用户设备都连接到中央交换控制机上，中央交换控制机的主要任务是交换和控制。控制机汇集各工作站送来的信息，从而使得用户终端和公用网互联非常方便。星型结构是局域网络中常用的一种结构。

21. 计算机网络基础知识 第一章 • 树型结构（Tree Topology） 树形结构由总线结构演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端为根，从根向下分支，每个分支又可以延伸出多个子分支，一直到树叶，这树叶就是用户终端设备。 • 网状结构(任意互连型) 网状结构的控制功能分散在网络的各个结点上，网上的每个结点都有几条路径与网络相联。即使一条线路出故障，通过迂回线路，网络仍能正常工作，但是必须进行路由选择。这种结构可靠性高，但网络控制和路由选择比较复杂，一般用在广域网上。

22. 计算机网络基础知识 第一章 网络拓扑结构 总线型 星型 环型结构 网络拓扑连结构 网状

23. 计算机网络基础知识 第一章 网络的拓扑结构 树 型

24. 计算机网络基础知识 第一章 1.4.3 按交换方式划分 • 电路交换网 如电话系统 • 报文交换 如电报 • 分组交换 如因特网、ATM网络（信元交换）

25. 计算机网络基础知识 第一章 1.4.4 按传输介质划分 按传输介质划分又可分为有线网与无线网。 • 有线网使用有形的传输介质如电缆、光纤等连接通信设备和计算机。在无线网络中，计算机之间的通信是通过大气空间包括卫星进行的。 • 从网络的发展趋势看，网络的传输介质由有线技术向无线技术发展，网络上传输的信息向多媒体方向发展。网络系统由局域网向广域网发展。

26. 计算机网络基础知识 第一章 • 1.4.5 广播式网络和点到点网络 • 广播式网络 仅有一条通信信道，由网络上的所有机器共享。 • 点到点网络 由一对对机器之间的多条连接构成。为了能从源到达目的地，这种网络上的分组必须通过一台或多台中间机器，通常是多条路径，长度一般都不一样。因此，选择合理的路径十分重要。一般来说，小的网络采用广播方式，大的网络采用点到点方式。

27. 计算机网络基础知识 第一章 1.5 计算机网络的硬件组成 • 网络服务器 由专门用作服务器的产品或由高性能的PC机充当，在局域网中，服务器可以将其CPU、内存、磁盘、打印机、数据等资源提供给客户机（工作站）共享，并负责对这些资源的管理，协调网络用户对这些资源的使用。局域网中的服务器大多是提供文件和打印机共享服务。在广域网中，服务器的功能是多种多样的，有承担电子邮件收发的邮件服务器，有WWW服务器，有识别上网用户的域名服务器，新闻服务器等等。

28. 计算机网络基础知识 第一章 • 网络适配器 网络适配器(NIA-Network Interface Adapter)，简称网卡。用于实现联网计算机和网络电缆之间的物理连接，为计算机之间相互通信提供一条物理通道，并通过这条通道进行高速数据传输。在局域网中，每一台联网计算机都需要安装一块或多块网卡，通过介质连接器将计算机接入网络电缆系统。 • 集线器与交换机 集线器的主要功能是提供多个双绞线或其他传输介质的连接端口，每个端口可通过传输介质和计算机中的网卡相连。当某个端口收到网络信号时，集线器将在传输中衰减了的信号放大整形后发往其他所有连接端口。集线器是局域网络的连网设备

29. 计算机网络基础知识 第一章 • 以太网卡

30. 计算机网络基础知识 第一章 HUB 及交换机

31. 计算机网络基础知识 第一章 用HUB和交换机连接的局域网

32. 计算机网络基础知识 第一章 中继器 • 中继器 中继器是最简单的局域网延伸设备，由于信号在网络传输介质中有衰减和噪音，使有用的数据信号变得越来越弱，因此为了保证有用数据的完整性，并在一定范围内传送，要用中继器把所接收到的弱信号分离，并再生放大以保持与原数据相同。

33. 计算机网络基础知识 第一章 路由器 • 路由器（Router） 两个以上不同类网络需要互联时，应使用路由器。路由器可根据网络上的信息拥挤的程度，自动的选择适当的路径传递信息。

34. 计算机网络基础知识 第一章 调制解调器 • 调制解调器(Modem) 调制解调器是一种能将数字信号调制成模拟信号，又能将模拟信号解调成数字信号的装置。个人用户通过电话线拨号上Internet，调制解调器是不可缺少的设备。

35. 计算机网络基础知识 第一章 双绞线 光纤 同轴电缆线 部分传输介质 • 通信线路 网络通信介质分为有线介质和无线介质两种。有线介质有双绞线、同轴电缆和光纤三种，无线介质又分为微波、卫星和红外等多种 。

36. 计算机网络基础知识 第一章 • 双绞线（ Twisted Pair ）

37. 计算机网络基础知识 第一章 • 同轴电缆（Coaxial Cable） • 基带（Baseband Coaxial Cable ） • 传输数字信号，一个信道 • 阻抗50  ，速率10Mbps • 宽带（Broadband Coaxial Cable） • 传输多路不同频率的模拟信号 • 阻抗75  ，300M或450Mbps，100km

38. 计算机网络基础知识 第一章 • 光纤（Fiber Optics） • 特点 • 依靠光波承载信息 • 高传送速率，通信容量大 • 传输损耗小，适合长距离传输 • 抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好 • 轻便

39. 计算机网络基础知识 第一章 • 无线电传输 • VLF，LF，MF，HF，VHF，UHF…… • 无线电波的特性与频率有关 • 低频时，容易越过障碍物，能量衰减快； • 高频时，直线传播，遇到障碍物会反射； • 容易受到环境或电器设备的干扰。

40. 计算机网络基础知识 第一章 • 微波传输 • 特点 • 可用频带宽，通信容量大100MHz以上（主要是2~40GHz） • 传输损伤小、抗干扰能力强 • 直线传输，方向性好 • 大气条件和固体物妨碍微波的传输 图：微波传输塔

41. 计算机网络基础知识 第一章 1.6 网络软件 • 网络操作系统 计算机网络是一个庞大而复杂的系统，必须有相应的操作系统承担整个网络内的任务管理和资源管理，对网络内的设备进行存取访问，支持各用户终端间的相互通信，使网络内各部件遵守协议，有条不紊的工作。 目前流行的网络操作系统有UNIX，NETWARE（Novell公司产品，是世界上使用最广泛的局域网技术之一），Windows NT（有两个产品，Windows NT Workstation 和Windows NT Server，即桌面系统和服务器系统）。

42. 计算机网络基础知识 第一章 • 计算机网络通讯协议（Protocol） 计算机网络是由多个互连的节点组成的，节点之间要做到有条不紊地交换数据，必须遵守一些事先约定好的规则。这些规则明确地规定了所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换而制定的关于信息顺序、信息格式和信息内容的规则、约定与标准被称为网络协议（Protocol）。目前常见的通信协议有：TCP/IP、SPX/IPX、OSI和IEEE802。其中TCP/IP是任何要连接到Internet上进行通讯的计算机必须使用的。

43. 计算机网络基础知识 第一章 客户/服务器模式 因特网上的几乎所有应用层服务都采用客户/服务器模式， 服务通过两个进程分工合作完成：一个主动请求、一个被 动响应；一个启动通信，一个等待通信。 在这里，“客户” 和“服务器”指的是运行程序，它们一般 运行在不同的主机中，但也可以位于同一台主机中。 呼叫：请求服务 应答：响应请求 客户机 服务器

44. 计算机网络基础知识 第一章 1.7 Internet 概述 • 什么是Internet 全球最大的基于TCP/IP协议的互联网络，由全世界范围内的局域网、城域网和广域网互联而成,也称为国际互联网。

45. 计算机网络基础知识 第一章 1.7 Internet 概述 • 1.7.1 Internet技术术语 --Internet 全球TCP/IP网络 --Intranet 使用Internet技术建立的企业内部网络 --Extranet 企业及与其相关的组织之间建立的内部网络，实际上是一种广义的企业内部网。

46. 计算机网络基础知识 第一章 INTERNET CHINANET CERNET CSTNET CHINAGBN 1.7.2 Internet在中国的发展历史 中国的Internet从20世纪80年代末开始已经建成了4个骨干网，它们是中国公用计算机互联网(CHINANET信息产业部主管)、中国科学技术网(CSTNET中国科学院主管)、中国教育科研网(CERNET教育部主管) 和中国金桥互联网(GBNET信息产业部主管)。

47. 计算机网络基础知识 第一章 中国互联网络的发展 中国科技网CSTNet 科学院 1994年4月 科技 中国公用计算机互联网CHINANet 邮电部 1995年5月 商业 中国教育与科研计算机网CERNet 教育部 1995年11月 教育 中国金桥信息网CHINAGBN 电子部 1995年11月 商业 这些网络下面连接着数以千计的接入网，它们之间既内部互联又各自具有独立的国际出口，分别与美、英、德、日等国家以及香港、澳门地区互联，形成了真正的国际互联网络。

48. 计算机网络基础知识 第一章 • 1.7.3Internet 接入方式 • 什么是ISP • Internet Service Provider • Internet服务（包括连接和应用）提供者 • ISP的作用 • 接纳用户入网 • 可以与Internet互连 • 拥有或间接拥有IP地址的分配权和域名管理权 • 提供各种应用服务 • 为用户的连接和应用提供技术支持和服务

49. 计算机网络基础知识 第一章 • 城市地面固定电话铜线网 • 调制解调器接入（PPP方式电话拨号入网） • 利用局域网代理服务器入网 • ISDN “一线通” • 不对称的数字用户环路ADSL • 有线电视HFC网宽带接入 • 移动通信接入 • 卫星通信接入 • LAN接入系统 1.7.4 ISP提供的连接方式

50. 计算机网络基础知识 第一章 • 1.7.5 TCP/IP 协议 Internet 网使用TCP/IP网络体系结构，TCP/IP协议的名字来自两个协议，TCP（传输控制协议）和IP（网际协议）。 TCP/IP实际上是一个协议集，它还有一些配套的高层协议，如：文件传输协议FTP、简单邮件传送协议SMTP等。在连接Internet 之前，计算机中必须先装入TCP/IP协议。