計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)課件

計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ)課件第1頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月本章主要內(nèi)容

計算機網(wǎng)絡的概述計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展計算機網(wǎng)絡的基本組成與邏輯結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)計算機網(wǎng)絡的分類第2頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.1計算機網(wǎng)絡的定義

1.最簡單的計算機網(wǎng)絡

有兩種方法可以組成最簡單的計算機網(wǎng)絡，一是用通信線路將兩臺微機通過后面板上的通信端口COM1和COM2或打印端口LPT1連接起來，二是用雙絞線（交叉線）將兩臺微機通過網(wǎng)卡進行連接，如右圖所示。

線纜直接連接計算機

第3頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．局域網(wǎng)

典型的局域網(wǎng)

要擴大計算機的連網(wǎng)范圍，就需要準備:網(wǎng)卡、通信電纜、線纜連接器等硬件設備和網(wǎng)絡操作系統(tǒng)。

第4頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3．廣域網(wǎng)

廣域網(wǎng)

通過公共通信線路可以在兩臺異地計算機之間進行點對點通信，實現(xiàn)包括傳送文件、收發(fā)傳真等功能。第5頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

總之，計算機網(wǎng)絡的本質(zhì)是把兩臺以上具有獨立功能的計算機系統(tǒng)互連起來，以達到資源共享和遠程通信的目的。從用戶的角度看，計算機網(wǎng)絡是一個透明的數(shù)據(jù)傳輸機制和資源共享、協(xié)同工作的信息處理系統(tǒng)。第6頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.2計算機網(wǎng)絡的功能

1．資源共享

所謂共享資源就是共享網(wǎng)絡上的硬件資源、軟件資源和信息資源。

（1）共享打印機等各種硬件設備第7頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.共享數(shù)據(jù)資源第8頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.共享應用程序第9頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．通信功能

通信功能是計算機網(wǎng)絡的另一個主要功能，它可以為網(wǎng)絡用戶提供強有力的通信手段。建設計算機網(wǎng)絡的主要目的就是讓分布在不同地理位置的計算機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均衡負荷

⑶協(xié)調(diào)運算

⑷分布式處理

第10頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.1.3計算機網(wǎng)絡的應用

1．在單位信息管理中的應用

⑴可以實現(xiàn)資源共享

用不同的計算機軟件對信息進行處理，將各種管理信息發(fā)布到各地的機構(gòu)中，完成信息資源的收集、分析、使用與管理，完成從產(chǎn)品設計、生產(chǎn)、銷售到財務的全面管理。目前，我們幾乎進入了“公司就是網(wǎng)絡”的時代。第11頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月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制并存儲到二三臺機器里，一旦其中一臺機器發(fā)生故障，其他機器中的文件拷貝還可以使用，網(wǎng)絡中的多臺計算機可以互為備份。

⑶可以節(jié)約資金

我們可以考慮為每個用戶購置一臺微機作為客戶機，然后購置一臺或幾臺性能較強、配置較高的計算機作為服務器，用網(wǎng)絡將多臺分散的客戶機與服務器互連起來，構(gòu)成客戶/服務器結(jié)構(gòu)。第12頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月⑷可以增強信息系統(tǒng)的可擴展性

當網(wǎng)絡用戶數(shù)增多時，需要增加客戶機的數(shù)量。在客戶/服務器模式中，服務器與客戶機數(shù)量的增加、網(wǎng)絡規(guī)模的擴大是很容易就能實現(xiàn)的。

⑸可以為用戶提供一種功能強大的通信工具

工作人員可以在家中遠程登錄到單位的計算機上，通過家里的計算機完成當天的工作；技術(shù)人員可以分散在不同的地方，通過計算機網(wǎng)絡來共同設計一種產(chǎn)品；兩個網(wǎng)絡用戶無論相距多遠，都可以通過電子郵件傳送信息。

第13頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2．在個人信息服務中的應用

⑴遠程信息訪問

⑵新的通信工具

⑶家庭娛樂許多新的計算機網(wǎng)絡應用系統(tǒng)不斷地涌現(xiàn)出來。如：工業(yè)自動化、輔助決策、虛擬大學、遠程教育、遠程醫(yī)療、管理信息系統(tǒng)、數(shù)字圖書館、電子博物館、全球情報檢索與查詢、網(wǎng)上購物、電子商務、視頻會議、視頻廣播與點播、過程控制，等等。第14頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生與發(fā)展

1.2.1面向終端的計算機網(wǎng)絡

終端可以處于不同的地理位置，它通過傳輸介質(zhì)及相應的通信設備與一臺計算機相連，用戶可以通過本地終端或遠程端登錄到遠程計算機上，使用該計算機系統(tǒng)，遠程用戶可以在本地方便地使用計算機，這就產(chǎn)生了通信技術(shù)與計算機技術(shù)的結(jié)合。第15頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月圖(a):是一種具有通信功能的面向終端的計算機系統(tǒng)。圖(b):是以單臺計算機為中心的遠程聯(lián)機系統(tǒng)。第一代計算機網(wǎng)絡：面向終端的計算機通信網(wǎng)絡。第16頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月第一代計算機網(wǎng)絡的主要特點：

（1）是每一臺終端到計算機的連接，而不是計算機到計算機的連接。

（2）主機負擔過重。

第一代計算機網(wǎng)絡是面向終端的計算機通信網(wǎng)，嚴格地講，不能算作現(xiàn)在意義上的計算機網(wǎng)絡。這些系統(tǒng)的建立沒有資源共享的目的，只是為了能進行遠程通信。

第17頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.2以共享資源為目標的計算機網(wǎng)絡

20世紀60年代后期，美國國防部高級研究計劃局ARPA，提供經(jīng)費資助，由美國一些大學和公司合作，共同研究開發(fā)了這種新型的計算機網(wǎng)絡，決定建設一個多個節(jié)點的分組交換網(wǎng)絡，由通信子網(wǎng)和主機組成。并于1969年12月建成一個具有四個節(jié)點的實驗性網(wǎng)絡，并投入運行和使用，這就是著名的ARPANET。第18頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月最初的ARPANET的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如下圖所示。圖中：H（HOST）是計算機主機IMP（InterfaceMessageProcessor）是接口信息處理機。第19頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

ARPANET是計算機網(wǎng)絡發(fā)展的一個里程碑，它標志著以資源共享為目的的計算機網(wǎng)絡的誕生，是第二階段計算機網(wǎng)絡的一個典型范例它為網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展做出了突出的貢獻。其貢獻主要表現(xiàn)在它是第一個以資源共享為目的的計算機網(wǎng)絡、它使用TCP/IP協(xié)議作為通信協(xié)議，使網(wǎng)絡具有很好的開放性，為Internet的誕生奠定了基礎(chǔ)。此外，它還實現(xiàn)了分組交換的數(shù)據(jù)交換方式，并提出了計算機網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)由通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng)組成的重要基礎(chǔ)理論。

第20頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.3標準化網(wǎng)絡

國際標準化組織（ISO，InternationalStandardsOrganization）于1984年公布了“開放系統(tǒng)互連參考模型”的正式文件，即著名的國際標準ISO7498，通常稱它為開放系統(tǒng)互連參考模型OSI/RM。OSI/RM極大地推動了網(wǎng)絡標準化的進程。從此，計算機網(wǎng)絡進入了標準化網(wǎng)絡階段。網(wǎng)絡的標準化又促進了計算機網(wǎng)絡的迅速發(fā)展，因此標準化網(wǎng)絡也是計算機發(fā)展的重要階段，有人把這個階段的網(wǎng)絡稱為第三代網(wǎng)絡。第21頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，在全球建立了不計其數(shù)的局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，為了擴大網(wǎng)絡規(guī)模以實現(xiàn)更大范圍的資源共享，人們又提出了將這些網(wǎng)絡互聯(lián)在一起的迫切需求。國際互聯(lián)網(wǎng)Internet應運而生。

ARPANET是第一個分組交換網(wǎng)，它的出現(xiàn)標志著以資源共享為目的的計算機網(wǎng)絡的誕生，廣域網(wǎng)（WAN）的發(fā)展也是從ARPAENT的誕生開始的。這一時期美國許多計算機公司開始大力發(fā)展計算機網(wǎng)絡，紛紛推出自己的產(chǎn)品和結(jié)構(gòu)。1.2.5廣域網(wǎng)的發(fā)展1.2.4互聯(lián)網(wǎng)第22頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

目前，一些高速的廣域網(wǎng)技術(shù)相繼問世，如POS（Packet-Over-SDH/SONET）技術(shù)，波分多路復用技術(shù)（WDM/DWDM）等都能為廣域網(wǎng)連接提供高帶寬，這些技術(shù)將廣域網(wǎng)的傳輸速率提高到10Gbps。另外，最新的萬兆以太網(wǎng)技術(shù)也可以支持廣域網(wǎng)連接，傳輸速率也是10Gbps。這些高速廣域網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)使廣域網(wǎng)的發(fā)展開始了一個新的里程碑。第23頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2.6局域網(wǎng)的發(fā)展

20世紀80年代，由于PC機性能不斷提高，PC機和小型機的價格不斷降低，計算機從“專家”群里走進“大眾”中，網(wǎng)絡應用也從科學計算走入事務處理，使得PC機大量地進入各行各業(yè)的辦公室和百姓的家中。

個人計算機的大量涌現(xiàn)和廣泛分布，基于信息交換和資源共享的需求越來越迫切。一個辦公室、一棟樓或一個園區(qū)內(nèi)的計算機互相連接起來，交換信息、交互工作，共享硬件、軟件和信息資源。第24頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3計算機網(wǎng)絡的基本組成與邏輯結(jié)構(gòu)1.3.1計算機網(wǎng)絡的基本組成

1．計算機系統(tǒng)

2.通信線路和通信設備

3．網(wǎng)絡協(xié)議

4．網(wǎng)絡軟件

第25頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3.2計算機網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)

根據(jù)計算機網(wǎng)絡各組成部分的功能，將計算機網(wǎng)絡劃分為兩個功能子網(wǎng)，即資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。這就是計算機網(wǎng)絡的邏輯結(jié)構(gòu)。第26頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)

1.總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡第27頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

這種結(jié)構(gòu)的典型代表就是使用粗、細同軸電纜所組成的以太網(wǎng)?？偩€型拓撲結(jié)構(gòu)的特點如下：

結(jié)構(gòu)簡單，易于擴展。共享能力強，便于廣播式傳輸。網(wǎng)絡響應速度快；但負荷重時則性能迅速下降，易于安裝，費用低。網(wǎng)絡效率和帶寬利用率低。采用分布控制方式，各節(jié)點通過總線直接通信。各工作節(jié)點平等，都有權(quán)爭用總線，不受某節(jié)點仲裁。第28頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月2.星形結(jié)構(gòu)第29頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月中心節(jié)點的設備：

集線器（HUB）、中繼器、交換機。星型結(jié)構(gòu)的主要特點如下：結(jié)構(gòu)簡單，便于管理和維護。容易實現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線。星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡容易擴展、升級。通信線路專用，電纜成本高。星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡由中心節(jié)點控制與管理，中心節(jié)點的可靠性基本上決定了整個網(wǎng)絡的可靠性，中心節(jié)點一旦出現(xiàn)故障，會導致全網(wǎng)癱瘓。中心節(jié)點負擔重，易成為信息傳輸?shù)钠款i。第30頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月3.樹形結(jié)構(gòu)第31頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

樹型拓撲結(jié)構(gòu)是從總線型和星型演變而來的。在樹型拓撲結(jié)構(gòu)中，頂端有一個根節(jié)點，它帶有分支，每個分支還可以有子分支，其幾何形狀像一棵倒置的樹，故得名樹型拓撲結(jié)構(gòu)。樹型拓撲結(jié)構(gòu)的主要特點如下：

天然的分級結(jié)構(gòu)，各節(jié)點按一定的層次連接。

易于擴展。易進行故障隔離，可靠性高。對根節(jié)點的依賴性大，一旦根節(jié)點出現(xiàn)故障，將導致全網(wǎng)癱瘓。電纜成本高。第32頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月4.環(huán)形結(jié)構(gòu)第33頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月

在環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)中，各個網(wǎng)絡節(jié)點通過環(huán)節(jié)點連在一條首尾相接的閉合環(huán)狀通信線路中。

環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)有兩種類型，單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。

令牌環(huán)（TokenRing）網(wǎng)采用單環(huán)結(jié)構(gòu)，而光纖分布式數(shù)據(jù)借口（FDDI）是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表。

第34頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的主要特點如下：（1）各工作站間無主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單。（2）信息流在網(wǎng)絡中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實時性較好。（3）兩個節(jié)點之間僅有惟一的路徑，簡化了路徑選擇。（4）可靠性差，任何線路或節(jié)點的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測困難。（5）可擴充性差。第35頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月5.網(wǎng)狀型

網(wǎng)狀型拓撲結(jié)構(gòu)又稱完整結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀型拓撲結(jié)中,網(wǎng)絡節(jié)點與通信線路互連成不規(guī)則的形狀，節(jié)點之間沒有固定的連接形式。一般每個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連。

網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)

CERNET主干網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)

第36頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月6.混合狀拓撲結(jié)構(gòu)

混合狀拓撲結(jié)構(gòu)是由以上幾種拓撲結(jié)構(gòu)混合而成的，如：環(huán)星型結(jié)構(gòu)，它是令牌環(huán)網(wǎng)和FDDI網(wǎng)常用的結(jié)構(gòu)，還有總線型和星型的混合結(jié)構(gòu)，等等。第37頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5計算機網(wǎng)絡的分類

計算機網(wǎng)絡的分類方法如下：（1）

按網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍分類。（2）

按網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)分類。（3）

按局域網(wǎng)的標準協(xié)議分類。（4）

按傳輸介質(zhì)分類。（5）

按所使用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分類。（6）

按傳輸技術(shù)分類。第38頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.1按網(wǎng)絡覆蓋的地理范圍分類

1.局域網(wǎng)（LAN）

覆蓋的地理范圍：有限范圍（如實驗室內(nèi)、大樓內(nèi)、校園內(nèi)）一般在幾十米到幾十千米。

2.廣域網(wǎng)（WAN）

覆蓋的地理范圍：幾十千米到幾千千米。通常利用公用網(wǎng)絡進行組建。

3.城域網(wǎng)（MAN）

覆蓋的地理范圍：幾十千米之內(nèi)。第39頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月表1－1LAN與WAN的比較

內(nèi)容LANWAN范圍概述較小范圍計算機通信網(wǎng)遠程網(wǎng)或公用通信網(wǎng)網(wǎng)絡覆蓋的范圍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撲結(jié)構(gòu)簡單、總線型、星型、環(huán)型、網(wǎng)狀復雜、網(wǎng)狀用戶安全各單位專用無政府狀態(tài)第40頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.2按網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)分類

按網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)分類，可以把網(wǎng)絡分為：

總線型、環(huán)型、星型、樹型和網(wǎng)狀型網(wǎng)絡。

例如：以總線拓撲結(jié)構(gòu)組建的網(wǎng)絡為總線型網(wǎng)；以星型拓撲結(jié)構(gòu)組建的網(wǎng)絡為星型網(wǎng)；交換式局域網(wǎng)系統(tǒng)屬于星型網(wǎng)。

第41頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.3按局域網(wǎng)標準協(xié)議分類

根據(jù)所使用的局域網(wǎng)標準協(xié)議分類，可以把計算機網(wǎng)絡分為：IEEE802.3：以太網(wǎng)IEEE802.3u：快速以太網(wǎng)IEEE802.3z和IEEE802.3ab：千兆以太網(wǎng)IEEE802.3ae：萬兆以太網(wǎng)IEEE802.5：令牌環(huán)網(wǎng)第42頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.4按使用的傳輸介質(zhì)分類

根據(jù)網(wǎng)絡使用的傳輸介質(zhì)，可以把計算機網(wǎng)絡分為：雙絞線網(wǎng)：以雙絞線為傳輸介質(zhì)光纖網(wǎng)：以光纜為傳輸介質(zhì)同軸電纜網(wǎng)：以同軸電纜為傳輸介質(zhì)無線網(wǎng)絡：以無線電波為傳輸介質(zhì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信網(wǎng)：通過衛(wèi)星進行數(shù)據(jù)通信等。第43頁，課件共50頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5.5按使用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分類

根據(jù)網(wǎng)絡所使用的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)分類，可以把網(wǎng)絡分為：Netware網(wǎng)UNIX網(wǎng)Wi