1 / 57

《 计算机网络基础与应用 》

《 计算机网络基础与应用 》. 主讲人：黄志超. EMAIL ： hhai3k01@163.com QQ ： 83284236. 第一章 计算机网络基础知识. 本章主要介绍的内容有 :. 1 计算机网络的形成和发展 2 计算机网络的定义 3 计算机网络的组成 4 计算机网络体系结构 5 计算机网络的拓扑结构. 计算机网络（ Computer Network ） 是 现代计算机技术 与 通信技术 密切结合的产物。. 1.1 计算机网络的形成和发展. 第一阶段（ 50 年代）：面向终端的 计算机网络

marisa
Download Presentation

《 计算机网络基础与应用 》

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. 《计算机网络基础与应用》 • 主讲人：黄志超 • EMAIL：hhai3k01@163.com • QQ：83284236

  2. 第一章 计算机网络基础知识 本章主要介绍的内容有: • 1 计算机网络的形成和发展 • 2 计算机网络的定义 • 3 计算机网络的组成 • 4计算机网络体系结构 • 5 计算机网络的拓扑结构

  3. 计算机网络（Computer Network） 是现代计算机技术与通信技术密切结合的产物。

  4. 1.1 计算机网络的形成和发展 • 第一阶段（ 50 年代）：面向终端的计算机网络 特征是计算机与终端互连，实现远程访问。 1 ．具有远程通信功能的单机系统 解决了多个用户共享主机资源的问题 存在问题：主机负担重，通信费用高 2、具有远程通信功能的多机系统 解决了主机负担重、通信费用昂贵的问题。 主要问题：多个用户只能共享一台主机资源

  5. 第一阶段：面向终端的计算机网络

  6. 第二阶段（ 60 年代）：计算机通信网络（以通信子网为中心） 特征是计算机与计算机互连 • 采用分组交换技术实现计算机 — 计算机之间的通信，使计算机网络的结构、概念都发生了变化，形成了通信子网和资源子网的网络结构 • 主要问题：网络对用户不是透明的

  7. 第二阶段：计算机通信网络

  8. 1、通信子网 (1) 功能：完成网络的通信 数据的存储转发 具体的有：差错控制；流量控制；路由选择；网络安全；流量计费。 (2) 构成：网络结点 + 通信线路 2 、资源子网 (1) 功能：提供网络资源共享，处理数据能力 (2) 构成：主机系统 ( 硬件 + 软件 )

  9. 第三阶段：现代计算机网络阶段 • 特征是网络体系结构的形成和网络协议的标准化 • 局域网技术出现突破性进展。 • Internet网络互联时代

  10. 第三阶段： Internet网络互联时代

  11. 1.2 计算机网络的定义 • 1. 定义： 就是利用通信设备和通信线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互联起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式和网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。 • 2. 由定义可知： (1) 计算机网络是 “ 通信技术 ” 与 “ 计算机技术 ” 相结合的产物。 (2) 数据交换是基础，资源交换为目的 。

  12. 注意： (1) 组成网络的计算机要求是独立的。 (2) 计算机网络通信的目的是资源共享和信息传递。 (3) 计算机系统之间需要用完善的网络软件和通信设备、通信线路互联。

  13. 1.3 计算机网络的组成 • 计算机网络组成部分： • 1.计算机系统 • 2.通信线路和通信设备 • 3.网络软件 • （1）操作系统核心软件 • （2）协议软件 • 协议指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则, 如TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议 • （3）管理软件（包括安全、记帐、出错、配置等） • （4）交换与路由软件 • （5）应用软件

  14. 1.4 网络体系结构 • 1.4.1 概述 • 1.网络协议 • 网络协议：为进行计算机网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。 • 网络协议主要由下列三个要素组成： (1)语义(Semantics)。涉及用于协调与差错处理的控制信息。(2)语法(Syntax)。涉及数据及控制信息的格式、编码及信号电平等。(3)定时(Timing)。涉及速度匹配和排序等。 • 网络协议依赖于网络体系结构，由硬件和软件协同工作以实现计算机之间的通信。

  15. 实例： • 甲要打电话给乙。甲拨通乙的电话号码，对方电话振铃，乙拿起电话，然后甲乙开始通话，通话完毕后，双方挂断电话。 • 语法 ―― 电话号码，由5到8位数字组成，长途需加区号，国际长途要加国家代码。 • 语义 ―― 乙的电话会振铃，乙选择是否接电话，这包括了控制信号、响应动作。 • 时序 ―― 甲拨了电话，乙的电话才会响铃，乙才考虑是否接听，顺序不能错。

  16. 2.分层 计算机网络系统是一个十分复杂的系统。将一个复杂系统分解为若干个容易处理的子系统,然后“分而治之”逐个加以解决,这种结构化设计方法是工程设计中常用的手段。分层就是系统分解的最好方法之一。 • 简化网络系统设计的复杂性； • 可以更加方便地采用新技术； • 每一层都认为是直接与另一端的对等层直接进行对话。

  17. 协议分层

  18. 协议和接口 • 同等机构之间的约定—协议 • 如用户之间的约定、邮政局之间的约定和运输部门之间的约定等。 • 网络中用于规定信息的格式以及如何发送和接收信息的一套规则； • 平行对等关系 • 不同机构之间的约定—接口 • 如用户与邮政局之间的约定、邮政局与运输部门间的约定等。 • 网络中上下层之间传递数据的约定 • 垂直调用关系

  19. 协议与接口的关系 • 协议是网络中关于同等层对等实体间交换的帧、报文的语法和语义的一组规则。 • 各层实体利用协议来实现它们各自提供的服务。只要不改变提供给其上层的服务接口，各同等层实体可以任意改变它们之间的通信协议。 • 接口是关于网络中各层向其上层提供的一组原语操作。 • 接口描述了相邻两层之间的关系，下层是服务提供者，上层是服务用户或服务使用者。

  20. 网络体系结构 • 3.网络的体系结构 • 计算机网络各层次及其协议的集合,称为网络的体系结构(Architecture)。 • 体系结构是一个抽象的概念,它精确定义了网络及其部件所应实现的功能,但这些功能究竟用何种硬件或软件方法来实现则是一个具体实施的问题。 • 换言之,网络的体系结构相当于网络的模型,而具体的网络结构则相当于网络的一个实例。

  21. 网络体系结构的演变过程

  22. 图1-6 分层示意图

  23. 计算机网络都采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信,其层次结构一般以图1-6所示的垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点可归纳如下:计算机网络都采用层次化的体系结构。由于计算机网络涉及多个实体间的通信,其层次结构一般以图1-6所示的垂直分层模型来表示。这种层次结构的要点可归纳如下: • (1)除了在物理媒体上进行的是实通信之外，其余各对等实体间进行的都是虚通信。 • (2)对等层的虚通信必须遵循该层的协议。 • (3)n层的虚通信是通过n/n-1层间接口处n-1层提供的服务以及n-1层的通信(通常也是虚通信)来实现的。

  24. 层次结构的划分,一般要遵循以下原则: •     (1)每层的功能应是明确的,并且是相互独立的。当某一层的具体实现方法更新时,只要保持上、下层的接口不变,便不会对邻层产生影响。(2)层间接口必须清晰,跨越接口的信息量应尽可能少。(3)层数应适中。若层数太少,则多种功能混杂在一层中,造成每一层的协议太复杂;若层数太多,则体系结构过于复杂,使描述和实现各层功能变得困难。

  25. 1.4.2 OSI参考模型 • 1. OSI包括了体系结构、服务定义和协议规范三级抽象。OSI的体系结构定义了一个七层模型，用以进行进程间的通信，并作为一个框架来协调各层标准的制定；OSI的服务定义描述了各层所提供的服务，以及层与层之间的抽象接口和交互用的服务原语；OSI各层的协议规范，精确地定义了应当发送何种控制信息及何种过程来解释该控制信息。 • 2.OSI参考模型是具有7个层次的框架，自底向上的7个层次分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

  26. ISO/OSI参考模型

  27. 1、物理层(Physical Layer) • 功能 • 完成相邻节点之间原始比特流的传输 • 协议 • 机械特性：连接器形状，DB25 • 电气特性：正、负逻辑，传输介质、速率、距离等 • 功能特性：每一根信号线的功能定义 • 过程特性：完成特定功能时，各信号的工作过程 • 实例 • EIA RS-232-C， RS-449，RS-422，RS-423，RS-530 • CCITT V.24，V.28，V.35，X.21，X.3，X.28，X.29 • CCITT 10Base5，10Base2，10BaseT

  28. 2、数据链路层(Data Link Layer) • 功能 • 完成相邻节点之间数据的可靠传输 • 协议 • 帧(frame) • 差错控制 • 流量控制 • 实例 • SDLC，HDLC，LAPB • LAN的数据链路层又分为两个子层： • 介质访问子层（MAC） • 逻辑链路子层（LLC）

  29. 3、网络层(Network Layer) • 功能 • 完成两个主机之间的报文的传输 • 协议 • 报文(packet) • 主机寻址 • 路由选择 • 拥塞控制 • 网络互联 • 网络计费 • 实例 • IP • IPX

  30. 4、传输层(Transport Layer) • 功能 • 在两个主机的不同进程之间提供无差错和有效的数据通信服务 • 协议 • 进程寻址 • 流量控制 • 差错控制 • 服务质量QoS • 多路复用和分解 • 实例 • TCP/UDP • SPX

  31. 5、会话层(Session Layer) • 功能 • 完成用户进程之间的会话管理 • 协议 • 同步 • 令牌管理 • 实例 • OSI’s 会话层协议 • SUN‘s RPC

  32. 6、表示层(Presentation Layer) • 功能 • 完成数据格式转换 • 数据加密/解密 • 数据压缩/解压 • 实例 • OSI ASN.1 • Sun RPC/XDR

  33. 7、应用层(Application Layer) • 功能 • 提供访问网络的各种接口和应用层协议 • 实例 • E-mail • Telnet • FTP • ftp://ftp.nuft.edu.cn • WWW • http://www.nudt.edu.cn • BBS • Gopher，Achieve，WAIS

  34. 层次结构的数据传递 • 层次结构模型中数据的实际传送过程如图1-9所示。图中发送进程送给接收进程和数据，实际上是经过发送方各层从上到下传递到物理媒体；通过物理媒体传输到接收方后，再经过从下到上各层的传递，最后到达接收进程。 图1-9 数据的实际传递过程

  35. OSI模型的评价 • OSI模型本身不是网络体系结构的全部内容； • OSI模型的最重要的贡献是将服务、接口和协议三个概念区分清楚了； • OSI模型不是基于某个特定的协议集而设计的，因而它更具有通用性； • OSI模型在协议实现方面存在某些不足，原因是OSI模型太复杂； • OSI参考模型仍对今后计算机网络技术朝标准化、规范化方向发展有指导意义。

  36. 1.4.3 TCP/IP参考模型

  37. 各层的功能 • 网络接口层 • 负责接收从IP层交来的IP数据报并通过低层物理网络发送之，或者从低层物理网络上接收物理帧，抽出IP数据报，交给IP层。 • 互联网层(网络层) • 是整个TCP/IP协议栈的核心。 • 互联网层的主要功能是负责相邻结点之间的数据传送。 • 互联网层中含中有四个重要的协议：IP协议（Internet Protocol）、互连网控制报文协议ICMP、地址转换协议ARP和反向地址转换协议RARP。

  38. 传输层 • 在源结点和目的结点的两个进程实体之间提供可靠的端到端的数据传输。 • 在传输层定义了两种服务质量不同的协议。即：传输控制协议TCP（transmission control protocol）和用户数据报协议UDP（user datagram protocol）。 • TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议。它将一台主机发出的字节流无差错地发往互联网上的其他主机。在发送端，它负责把上层传送下来的字节流分成报文段并传递给下层。在接收端，它负责把收到的报文进行重组后递交给上层。TCP协议还要处理端到端的流量控制，以避免缓慢接收的接收方没有足够的缓冲区接收发送方发送的大量数据。 • UDP协议是一个不可靠的、无连接协议，主要适用于不需要对报文进行排序和流量控制的场合。

  39. 应用层 • TCP/IP模型将OSI参考模型中的会话层和表示层的功能合并到应用层实现。 • 应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。其中，有基于TCP协议的，如文件传输协议（File Transfer Protocol，FTP）、虚拟终端协议（TELNET）、超文本链接协议（Hyper Text Transfer Protocol，HTTP），也有基于UDP协议的，如简单网络管理协议（Simple Network Management Protocol，SNMP ）等。

  40. TCP/IP模型各层使用的协议

  41. 1.4.4 TCP/IP与ISO/OSI • TCP/IP模型并不十分清晰地区分服务、接口和协议这些概念。 • TCP/IP模型先有协议，模型只是现有协议的描述，因而协议与模型非常吻合。问题在于TCP/IP模型不适合其它协议栈。因而，它在描述其它非TCP/IP网络时用处不大。 • ISO/OSI模型(去掉会话层和表示层)可以用来很好地讨论计算机网络，但是ISO/OSI 协议并未流行。TCP/IP模型正好相反，其模型本身实际上并不存在，只是对现存协议的一个总结和归纳，但TCP/IP协议却被广泛使用。

  42. 1.5 计算机网络的分类 网络分类方法: • 根据网络的覆盖范围与规模 • 按网络拓扑结构 • 按网络的交换方式

  43. 1.5.1 按网络覆盖的地理范围分类

  44. 1. LAN • LAN定义: 将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群、一个校园或一个企业的计算机网络。 • LAN主要特点 (1)覆盖的地理区域比较小,仅工作在有限的地理区域内(0.1km~20km)。 (2)数据传输速率高(1Mbps~10Gbps) ,误码率低。 (3)拓扑结构简单，常用的拓扑结构有：总线状、星状、环状等。 (4)LAN通常归属一个单一的组织管理。

  45. 局域网的两种拓扑结构

  46. 2. MAN • 定义： • 也称都市网，它的覆盖范围一般是一个城市，它是在局域网不断普及，网络产品增加，应用领域拓展等情况下兴起的。它是将一个城市范围的局域网互连起来，以得到更高的数据传输速率 • 特点 • 大规模LAN，工作范围可达160km，速率为44.736Mbps(T3)

  47. 3. WAN • 定义： 覆盖范围广阔，又称远程网。广域网覆盖的地理范围可以是一个城市，一个地区，一个省，一个国家。最大的是 Internet 。 • 特点 • 覆盖的地理区域大，网络可跨市、地区、省、国家甚至全球 • 广域网连接常借用公用网络 • 数据传输速率比较低,一般在64Kbps~2Mbps • 网络拓扑结构复杂

  48. 广域网的物理结构

  49. 1.5.2 按网络的拓扑结构分类 • 概念： 网络拓扑结构指网络连接线路所构成的几何图形，它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。简单地说：指网络形状，网络的连通性 • 常见的网络拓扑结构： 总线型、星型、环型、树型、混合型、网状型

  50. 1.总线状结构 • 总线状：用一条被称做总线的中央主电缆，将相互之间以线性方式连接的工作站连接起来的布局方式，称为总线状拓扑结构。 • 特点： (1) 所有站点发送的信息都通过该公用信道传播 (2) 某一时刻只允许一个站点向信道上发送数据（且数据分组中携带有目的地址） (3) 信道上的数据能被其他所有站点接收，且各站点识别分组携带的目的地址，以确定是复制，分组，还是丢弃

More Related