計算機應用專業(yè)系列教材.ppt

計算機應用專業(yè)系列教材,計算機網絡,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,2,第一章 計算機網絡導論,本章主要介紹信息技術的發(fā)展史、在當今社會中的地位 和應用，以及信息技術發(fā)展的方向。簡介計算機網絡的 產生、發(fā)展、用途和發(fā)展趨勢。 掌握有關計算機網絡的產生、發(fā)展和用途。 掌握計算機網絡的基本構成：拓撲結構和組成結構。 理解Internet的產生和發(fā)展。 理解計算機互連網絡的主要標準。 理解TCP/IP協議基本概念。 了解信息技術的發(fā)展。 了解有關計算機網絡和互連的技術新進展。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,3,1.1 信息技術發(fā)展簡史,語言的產生 文字的產生 印刷術的產生 電話電報技術的產生 集成電路和計算機技術的發(fā)明 現代通信技術的進步 計算機網絡和因特網（Internet）的產生,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,4,集成電路和計算機技術的發(fā)明,1946年，第一臺數字電子計算機誕生。 摩爾定律： 每18個月存儲器芯片的集成度翻番，微處理器速度提高一倍，而價格下降一半。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,5,現代通信技術的進步,程控交換技術。 衛(wèi)星通信。特點：沒有通信死角，信道利用率高，通信容量小。 蜂窩通信。（微蜂窩技術）例：手機，電腦無線上網，掌上電腦上網 光纖通信。特點：帶寬大，體積小，保密性能好，抗干擾能力強，價格便宜。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,6,計算機網絡和因特網的產生,計算機網絡技術的產生 Internet的發(fā)展簡史,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,7,計算機網絡技術的產生,P4. 從實質上來說，計算機網絡是信息傳播技術與信息處理技術的結合，因此，計算機網絡是計算機技術和現代通信技術的有機結合。 例：打電話，發(fā)傳真，。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,8,計算機網絡的形成,1946年世界上第一臺電子數字計算機ENIAC誕生時，計算機技術與通信技術并沒有直接的聯系； 20世紀50年代初，由于美國軍方的需要，美國半自動地面防空系統(tǒng)（SAGE）的研究開始了計算機技術與通信技術相結合的嘗試； 隨著計算機應用的發(fā)展，出現多臺計算機互連的需求，網絡用戶希望通過網絡實現計算機資源共享的目的； 典型的研究成果是ARPA網。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,9,Internet的發(fā)展簡史,上世紀70年代，因特網出現。 Internet的前身是美國國防部高級研究規(guī)劃局的ARPA網。研究成果：TCP-IP協議。核心內容為：“包交換”。 P5.包交換的概念。 人類信息技術發(fā)展走的是一條螺旋上升的路線。即模擬信號數字信號模擬信號數字信號。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,10,計算機網絡發(fā)展階段的劃分,第一階段：20世紀50年代 數據通信技術的研究與發(fā)展 第二階段：20世紀60年代 ARPANET與分組交換技術的研究與發(fā)展 第三階段：20世紀70年代 網絡體系結構與協議標準化的研究 廣域網、局域網與公用分組交換網的研究與 應用 第四階段：20世紀90年代 Internet技術的廣泛應用 網絡計算技術的研究與發(fā)展 寬帶城域網與接入網技術的研究與發(fā)展 網絡與信息安全技術的研究與發(fā)展,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,11,Internet結構示意圖,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,12,典型計算機網絡,ARPANET 1969年11月，實驗性的ARPANET開通； 1975年，ARPANET 已經連入了100多臺主機，并且結束了網絡實驗階段，移交美國國防部國防通信局正式運行； 1983年1月，ARPANET向TCP/IP的轉換結束； 80年代中期，ARPANET成為Internet的主干網； 1990年，ARPANET退役。 ARPANET對網絡的產生與發(fā)展起了重要的影響。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,13,典型計算機網絡,NSFNET 1984年，NSF決定組建NSFNET； NSFNET采取的是一種層次型結構，分為主干網、地區(qū)網與校園網； 1990年，NSFNET主干網的傳輸速率為44.746Mbps； 1995年4月1日，NSF和MCI合作創(chuàng)建了NvBS（very high-speed backbone service） ； vBNS主干網運行的速率范圍是從622Mbps（OC12）到4.8G bps（OC48）。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,14,典型計算機網絡,Internet 80年代中期人們開始認識到Internet的重要作用； 90年代是Internet歷史上發(fā)展的最快的時期； Internet應用主要有E-mail、WWW、Telnet、FTP與Usenet等，隨著Internet規(guī)模和用戶的不斷增長，Internet上的應用領域也進一步得到開拓； 從用戶的角度來看，Internet是一個全球范圍的信息資源網； 從網絡結構角度看，Internet是一個由路由器互聯起來的大型網際網。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,15,典型計算機網絡,Internet2 由于Internet的商業(yè)化與業(yè)務量增多，導致網絡整體性能降低； 1996年10月，一些大學申請建立Internet2，為其成員組織服務，初始運行速率可達10Gbps； Internet 2可以用于多媒體虛擬圖書館、遠程醫(yī)療、遠程教學、視頻會議、視頻點播、天氣預報等領域； Internet 2在網絡層運行的是IPv4，同時也支持IPv6業(yè)務，希望形成下一代Internet的技術與標準。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,16,1.2 計算機網絡的用途,數字通信 分布式計算機 網絡門戶服務，IDC和ASP 信息查詢 網上教育 虛擬現實 電子商務 家庭自動化,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,17,數字通信,概念：數字通信就是計算機化了的信息通信。是一個各種數字化信息傳輸的統(tǒng)稱。 形式：電子郵件，網絡電話，網上傳真，網上聊天，網上視頻會議，網上文件傳遞。 網絡電話即IP電話 視頻會議技術：視頻信號經壓縮技術處理后，以較低的速率的信道來傳輸,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,18,分布式計算,例一：將若干臺計算機通過網絡連接起來，將一個程序分散到這幾臺計算機上去同時運行，然后把每一臺計算機計算的結果搜集匯總到一起，整理得出一個結果。 例二：通過計算機將一個需要大量計算的題目送到遠處的網絡上去計算，并返回結果。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,19,網絡門戶服務，IDC和ASP,網門的概念：用一個統(tǒng)一的網頁入口界面，將大量的網上信息分門別類的向用戶提供服務的技術。 IDC：Internet Data Center。互聯網數據中心 ASP：Application Service Provider。網上應用服務的提供商。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,20,信息查詢,搜索引擎：用少量的“關鍵”詞概括歸納出所要尋找的信息的內容，輸入到連在互聯網上的計算機中去，則搜索引擎會很快把結果所在的網絡地址一一羅列出來，使你很快找到所要的內容。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,21,網上教育,利用Internet技術開發(fā)的互聯網的一種綜合應用。充分發(fā)揮了網絡可以跨越空間和時間的特點，在網絡平臺上向學生提供各種與教育相關的信息。 “任何人、在任何時間、任何地點，可以學習任何課程”,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,22,虛擬現實,所謂“虛擬”，指你本人并沒有身臨其境；而“現實”，指你感覺到像真的一樣。 “專用眼鏡” “感覺手套” 應用虛擬現實需要非常高的計算機處理能力和通信速率才可以。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,23,電子商務,廣義上稱作EB：Electronic Business 包括各行各業(yè)的電子化，網絡化 窄義上稱作EC：Electronic Commerce 指人們利用電子化網絡化手段進行商務活動 我們現在一般指的電子商務都是窄義的這種。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,24,家庭自動化,需速度高，完全實時連接。 家庭自動化的網絡標準：利用電力線傳送各種家庭自動化信號。 家庭保安系統(tǒng)，家庭影院，家用電器自動開關，視頻監(jiān)控記錄，等等,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,25,計算機網絡應用帶來的社會問題,計算機網絡的廣泛應用已經對經濟、文化、教育、科學的發(fā)展與人類生活質量的提高產生了重要影響，同時也不可避免地帶來一些新的社會、道德、政治與法律問題； “網絡社會”中的“道德”與“法律”，這對于人類是一個新的課題。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,26,計算機網絡系統(tǒng)的組成,計算機網絡的拓撲結構 計算機網絡的組成結構,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,27,計算機網絡拓撲觀點,從拓撲學觀點看： 網絡單元定義為結點 兩個結點間連線稱為鏈路,鏈路,結點,端結點：指通信的源和宿結點。如用戶機、終端。,轉接結點：起控制和轉發(fā)信息作用的結點。 如程控交換機。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,28,計算機網絡拓撲定義,拓撲學是幾何學的一個分支，是從圖論演變而來。拓撲學首先把實體抽象成與其大小、形狀無關的點，將連接實體的線路抽象成線，進而研究了點、線、面之間的關系; 計算機網絡拓撲是通過網中結點與通信線路之間的幾何關系表示網絡結構，反映出網絡中各實體間的結構關系; 計算機網絡拓撲主要是指通信子網的拓撲構型; 拓撲設計對網絡性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用都有重大影響。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,29,計算機網絡的拓撲結構分類,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,30,星型結構,星型結構的特點: 每個結點均以一條單獨信道與中心結點相連，中心主結點可與各結點直接通信； 從結點之間必須經中心結點轉換才能通信； 中心結點是一個功能很強的計算機，具有數據處理和存儲轉發(fā)雙重功能。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,31,星型結構,星型結構的優(yōu)點 控制簡單：任何一個站點只與中心結點相連，因而媒體訪問控制的方法很簡單，協議也簡單； 方便服務：中心結點可方便地對各個站點提供服務和網絡重新配置，所以中心結點的可靠性基本上決定了整個網絡的可靠性； 易實現結構化布線； 易擴充，易升級。,星型結構的缺點 電纜長度和安裝工作量可觀：因為每個站點都要和中心結點直接連接，需要耗費大量的電纜。安裝維護的工作量大； 中心結點的負擔重，易形成瓶頸，一旦出現故障，會導致全網癱瘓，因而中心結點的可靠性和冗余度方面的要求很高； 各結點的分布處理能力較少。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,32,星型結構使用場合,數據傳輸主要在從結點與中心結點之間，而從結點間很少交換數據； 采用專用自動交換機或計算機交換分機的電話網； 智能大廈：雙絞線布線，每一層設集線器，再通過總集線器將各層集線器連接起來。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,33,樹型結構,結構特點: 是星型的擴展，分層結構，有根結點和各分支結點； 屬集中控制。 適用場合：適用于分級管理和控制系統(tǒng)。,根結點,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,34,樹型結構,樹形結構優(yōu)點: 易于擴展：從本質上講，這種結構可以延伸出很多分支和子分支，這些新結點和新分支都很容易地加入網內； 故障隔離較容易，可靠性高：如果某一分支的結點或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支和整個系統(tǒng)隔離開來。,樹形結構缺點: 各環(huán)節(jié)對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，全網則不能正常工作，與星型相似； 結構比星型復雜，數據在傳輸中要經過多條鏈路，時延較大。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,35,總線型結構,總線型結構特點: 一條公共總線通過相應的硬件接口連接所有工作站（主機）和其他共享設備（文件服務器、打印機等），在同一時刻只能有一個站發(fā)送數據，采用爭用的機制發(fā)送數據，各個工作站平等； 采用分布式控制方式。 適用場合：局域網（以太網）,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,36,總線型結構,總線型結構優(yōu)點: 結構簡單，易于安裝，易于擴展； 共享能力強，便于廣播式傳輸； 局部站點故障不影響整體，可靠性較高。但總線出現故障，則影響整個網絡； 總線結構所需電纜數量少，費用低。,總線型結構缺點: 故障診斷和隔離較困難：因為總線拓撲網絡不是集中控制，故障檢測需在各個結點進行，故障檢測不很容易； 若故障在結點：將該結點從總線上去掉； 若故障在傳輸媒體：整個這段總線要切斷。 分布式協議不能保證信息的及時傳送，不保證實時功能； 系統(tǒng)范圍受到限制：同軸電纜的工作長度一般在2Km以內，在總線的干線基礎上擴展長度時，需使用中繼器擴展附加段。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,37,環(huán)型結構,環(huán)型結構特點 各主機或終端經過環(huán)接口連成一個封閉環(huán)型 。 適用場合：局域網,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,38,環(huán)型結構,環(huán)型結構優(yōu)點: 各工作站間無主從關系，結構簡單； 信息流在網絡中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實時性較好； 兩個結點之間僅有唯一的路徑，簡化了路徑選擇； 電纜長度短，環(huán)型拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似，但比星型拓撲網絡要少得多； 可使用光纖，傳輸速度高。,環(huán)型結構缺點: 可靠性差，任何線路或結點的故障，都有可能引起全網故障； 故障檢測困難，與總線拓撲相似，因為不是集中控制，故障檢測需在網上各個結點進行，故障的檢測就不很容易； 可擴充性差。,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,39,網狀結構,網狀結構特點: 形狀任意，呈不規(guī)則狀； 每個結點至少有兩條鏈路與其他結點相連。 適用場合：大型廣域網,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,40,網狀結構,網狀結構優(yōu)點: 每個結點都有冗余鏈路，可靠性高； 因為有多條路徑，所以可以選擇最佳路徑，減少時延，改善流量分配，提高網絡性能。,網狀結構缺點: 路徑選擇比較復雜； 結構復雜，不易管理和維護； 線路成本高,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,41,計算機網絡的組成結構,通信子網 網絡高層 網上應用,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,42,計算機網絡的通信子網,通信子網是用來保證整個計算機網絡通信的基本傳輸的部分 擔負著向網絡的高層提供一定質量的傳輸服務 由物理信道，信道鏈路的通信控制軟件組成,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,43,計算機網絡的高層服務,網絡節(jié)點到對方的網絡節(jié)點之間的端到端的完整通信服務 目的是要完成將網上的應用和網絡的數據通信徹底分開,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,44,計算機網絡的應用服務,典型計算機網絡的應用的支撐環(huán)境由下面幾方面組成： 網絡目錄服務：把信息有組織、有條理地運用起來 網絡域名服務：幫助網絡使用者找到想要去的地方，告訴如何可以到達到里 網絡數據庫服務：絕大多數信息在計算機上都是以數據庫的形式存在的,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,45,網絡的標準體系,因特網的標準：TCP-IP協議族 開放式系統(tǒng)互連的國際標準：ISO/OSI七層標準模型 局域網的標準集：IEEE-803.x,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,46,計算機網絡的新進展及發(fā)展趨勢,通信技術的進步 多媒體技術的進步 網上應用的進步,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,47,通信技術的進步,交換方式趨于純IP化 光纖采用波分復用技術擴容 計算機采用無線接入方式,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,48,交換方式趨于純IP化,交換方式的變化是在因特網技術發(fā)展的前提下發(fā)生的 可以節(jié)省費用，加大靈活性，增加功能，減少管理復雜程度 交換的概念：P14 交換的類型：電路交換和包交換,樂清電大網絡信息中心,陶靜烽,49,光纖的波分復用技術,波分復用技術是為了把光纖的無限帶寬充分地使用起來 其思