第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)

主講人：周閃閃第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展過程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能和典型應(yīng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)類型掌握：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成結(jié)構(gòu)1.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述21世紀(jì)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(gè)以網(wǎng)絡(luò)為核心的信息時(shí)代。知識(shí)經(jīng)濟(jì)中的兩個(gè)重要特點(diǎn)就是信息化和全球化。1.1計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。這三種網(wǎng)絡(luò)通常簡稱為“三網(wǎng)”。進(jìn)入20世紀(jì)90年代以來，以因特網(wǎng)(Internet)為代表的計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義廣義的觀點(diǎn)：計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程信息處理或進(jìn)一步達(dá)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(diǎn)，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)的概念是相同的，計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的低級(jí)階段。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義資源共享觀點(diǎn)：為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)有機(jī)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(jìn)行管理的計(jì)算機(jī)符合系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義對(duì)用戶透明的觀點(diǎn)：存在一個(gè)能為用戶自動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)像一個(gè)大的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一樣對(duì)用戶是透明的。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義網(wǎng)絡(luò)定義涉及的要點(diǎn)：自主性利用通信手段進(jìn)行有機(jī)連接網(wǎng)絡(luò)組建的3個(gè)目的：實(shí)現(xiàn)通信的交往、信息資源的交流、計(jì)算機(jī)分布資源的共享或者是協(xié)同工作。因特網(wǎng)來歷20世紀(jì)60年代末，正處于冷戰(zhàn)時(shí)期。當(dāng)時(shí)美國軍方為了自己的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)在受到襲擊時(shí)，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(jí)研究計(jì)劃局（ARPA）建設(shè)了一個(gè)軍用網(wǎng)，叫做“阿帕網(wǎng)”（ARPAnet）。阿帕網(wǎng)于1969年正式啟用，當(dāng)時(shí)僅連接了4臺(tái)計(jì)算機(jī)，供科學(xué)家們進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)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(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，但是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)只能在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)之間互聯(lián)通信，不同計(jì)算機(jī)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(xiàng)目，支持學(xué)術(shù)界和工業(yè)界進(jìn)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(jì)算機(jī)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(gè)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(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)通過若干的結(jié)點(diǎn)和連接這些結(jié)點(diǎn)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)僅僅簡單的在物理上連接起來，因?yàn)檫@樣做并不能達(dá)到計(jì)算機(jī)之間能夠相互交換信息的目的，必須在計(jì)算機(jī)上安裝許多使計(jì)算機(jī)能夠交換信息的軟件才行。所以我們?cè)谡f到網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)時(shí)，就隱含的表示在這些計(jì)算機(jī)上已經(jīng)安裝了適當(dāng)?shù)能浖?，因而在?jì)算機(jī)之間可以通過網(wǎng)絡(luò)互換信息。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展第一代—面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第二代—初級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第三代—開放式的標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)誕生于20世紀(jì)50年代。由一臺(tái)中央主機(jī)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(yuǎn)程聯(lián)機(jī)系統(tǒng)。這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的雛形，如圖所示：第一代—面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)：

（1）是每一臺(tái)終端到計(jì)算機(jī)的連接，而不是計(jì)算機(jī)到計(jì)算機(jī)的連接。（2）主機(jī)負(fù)擔(dān)過重。第一代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是面向終端的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)，嚴(yán)格地講，不能算作現(xiàn)在意義上的計(jì)算機(jī)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(jìn)行遠(yuǎn)程通信。

第二代—初級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)—計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)ARPAnet—代表性的網(wǎng)絡(luò)資源子網(wǎng)、通信子網(wǎng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在邏輯功能上可分成兩個(gè)子網(wǎng)：通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成兩級(jí)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(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)OSI(開放式系統(tǒng)互聯(lián))

國際標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)了網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程。從此，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入了標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)階段。網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化又促進(jìn)了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，因此標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)也是計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(jī)等各種硬件設(shè)備2.共享數(shù)據(jù)資源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

3.共享應(yīng)用程序計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

2．通信功能

通信功能是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的另一個(gè)主要功能，它可以為網(wǎng)絡(luò)用戶提供強(qiáng)有力的通信手段。建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是讓分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)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(fù)荷

⑶協(xié)調(diào)運(yùn)算

⑷分布式處理

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的典型應(yīng)用管理信息系統(tǒng)（MIS）辦公自動(dòng)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(jī)（POS）計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)資源共享

用不同的計(jì)算機(jī)軟件對(duì)信息進(jìn)行處理，將各種管理信息發(fā)布到各地的機(jī)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(jì)、生產(chǎn)、銷售到財(cái)務(wù)的全面管理。目前，我們幾乎進(jìn)入了“公司就是網(wǎng)絡(luò)”的時(shí)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(chǔ)到二三臺(tái)機(jī)器里，一旦其中一臺(tái)機(jī)器發(fā)生故障，其他機(jī)器中的文件拷貝還可以使用，網(wǎng)絡(luò)中的多臺(tái)計(jì)算機(jī)可以互為備份。

⑶可以節(jié)約資金

我們可以考慮為每個(gè)用戶購置一臺(tái)微機(jī)作為客戶機(jī)，然后購置一臺(tái)或幾臺(tái)性能較強(qiáng)、配置較高的計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器，用網(wǎng)絡(luò)將多臺(tái)分散的客戶機(jī)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(qiáng)信息系統(tǒng)的可擴(kuò)展性

當(dāng)網(wǎng)絡(luò)用戶數(shù)增多時(shí)，需要增加客戶機(jī)的數(shù)量。在客戶/服務(wù)器模式中，服務(wù)器與客戶機(jī)數(shù)量的增加、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大是很容易就能實(shí)現(xiàn)的。

⑸可以為用戶提供一種功能強(qiáng)大的通信工具

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

2．在個(gè)人信息服務(wù)中的應(yīng)用

⑴遠(yuǎn)程信息訪問

⑵新的通信工具

⑶家庭娛樂許多新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)不斷地涌現(xiàn)出來。如：工業(yè)自動(dòng)化、輔助決策、虛擬大學(xué)、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)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(bào)檢索與查詢、網(wǎng)上購物、電子商務(wù)、視頻會(huì)議、視頻廣播與點(diǎn)播、過程控制，等等。1.2計(jì)算機(jī)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(gè)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(yuǎn)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(jì)算機(jī)通信網(wǎng)遠(yuǎn)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?fù)浣Y(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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)從邏輯上被劃分成兩個(gè)子網(wǎng)：資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。終端資源子網(wǎng)主機(jī)終端主機(jī)主機(jī)主機(jī)通信控制處理機(jī)通信子網(wǎng)通信線路通信控制處理機(jī)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(jī)、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(jī)（又稱網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)）、通信鏈路及相關(guān)軟件組成?，F(xiàn)代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)三網(wǎng)合一1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.拓?fù)鋵W(xué)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對(duì)于復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，人們引入了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念。拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)中的一個(gè)分支，它是從圖論演變過來的。拓?fù)鋵W(xué)首先把實(shí)體抽象為與其大小、形狀無關(guān)的“點(diǎn)”，并將連接實(shí)體的線路抽象為“線”，進(jìn)而研究點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。2.網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞亩x我們將通信子網(wǎng)中的通信處理機(jī)和其他通信設(shè)備稱為節(jié)點(diǎn)，通信線路稱為鏈路，而將節(jié)點(diǎn)和鏈路連接而成的幾何圖形稱為該網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。1.4.1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x1.4.2通信子網(wǎng)信道類型和網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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(gè)公共信道被多個(gè)節(jié)點(diǎn)使用，在任一時(shí)間內(nèi)只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)使用公共通信信道，其他結(jié)點(diǎn)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(diǎn)-點(diǎn)式通信子網(wǎng)每條物理線路連接一對(duì)結(jié)點(diǎn)。如果兩個(gè)節(jié)點(diǎn)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(diǎn)轉(zhuǎn)接。星狀，環(huán)狀，樹狀和網(wǎng)狀等?；就?fù)浣Y(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(diǎn)：通信協(xié)議簡單，站點(diǎn)故障容易檢

測和隔離。連線費(fèi)用大，