計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)基礎(chǔ)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論

--劉晶璘方才學(xué)高良誠(chéng)金道勝

高等教育出版社

第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)基礎(chǔ)

第一章計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)基礎(chǔ)

本章內(nèi)容簡(jiǎn)介：

■1.1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

■1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

■1.3網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

?1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

■1.5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

■1.6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型

1.7數(shù)據(jù)通信技術(shù)常識(shí)

1.1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

典型“太LM

1-1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

我們把幾臺(tái)計(jì)算機(jī)連在一起，可以從一

臺(tái)機(jī)器拷貝文件到另一臺(tái)機(jī)器，就建起

一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，圖1.1-1就是一

個(gè)非常簡(jiǎn)單的辦公網(wǎng)絡(luò)。圖中的服務(wù)器

實(shí)際是一種高性能的計(jì)算機(jī)；圖中還顯

示了一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)；集線器（hub）是

一種網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備。

1.1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義

現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(computernetwork)

可以這樣定義：為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的通信聯(lián)

絡(luò)、資源共享和協(xié)同工作，將地理位置分散的、

各自具備獨(dú)立自主功能的眾多計(jì)算機(jī)通過各種

通信手段有機(jī)地連接起來，這樣組成的多計(jì)算

機(jī)復(fù)合系統(tǒng)就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

上述計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義包含以下三個(gè)要點(diǎn)：

一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)包含多臺(tái)具有“自主”功能的計(jì)算機(jī)。

所謂的“自主”這些計(jì)算機(jī)脫離開計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)后，也能

獨(dú)立地工作和運(yùn)行。通常將網(wǎng)絡(luò)中這些“自主”的計(jì)算

機(jī)稱為主機(jī)（host）o（網(wǎng)絡(luò)中有獨(dú)立運(yùn)行的主機(jī)）

組成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)需要使用通信手段，把眾多的計(jì)算機(jī)有

機(jī)地連接起來。所謂“有機(jī)地連接”使之連接時(shí)必須遵

循所規(guī)定的約定和規(guī)則，這些約定和規(guī)則就是通信協(xié)議。

這些通信協(xié)議有些是有關(guān)的國(guó)際組織頒布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，

有些是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和軟件生產(chǎn)廠商自己開發(fā)的通信協(xié)議。

（"有機(jī)地連接”需要通信協(xié)議）

建立計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的是為了實(shí)現(xiàn)通信聯(lián)絡(luò)、信息

資源的交流、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)資源的共享，或者是計(jì)算機(jī)之

間的協(xié)同工作。一般將計(jì)算機(jī)資源共享作為網(wǎng)絡(luò)的最基

本特征。（實(shí)現(xiàn)資源共享是網(wǎng)絡(luò)的最基本特征）

1.1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概念時(shí)，要注意

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與以下兩個(gè)概念相區(qū)

別。

■1、多終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

2、分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上可以共享的資源

文件

（通過網(wǎng)絡(luò)共享，電子郵件傳遞，文件上傳下

載等方式共享）

■信息

（例如：通過WorldWideWeb共享信息）

■外設(shè)

（打印機(jī)、傳真機(jī)、掃描儀、攝像頭等多種外

設(shè)都可以在網(wǎng)絡(luò)中共享）

■計(jì)算機(jī)及其應(yīng)用程序

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

第一章內(nèi)容簡(jiǎn)介:

■1.1什么叫計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

■1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

■1.3網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

■1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

■1.5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

■1.6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型

1.7數(shù)據(jù)通信技術(shù)常識(shí)

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的劃分方法有很

多種，不同的劃分方法有不

同的分類。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按照網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍劃分可以分為:

廣域網(wǎng)

(WAN即WideAreaNetwork)、

城域網(wǎng)

(MAN即MetropolitanAreaNetwork)

局域網(wǎng)

(LAN即LocalAreaNetwork)

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按照網(wǎng)絡(luò)上各主機(jī)的組網(wǎng)方式可以分為:

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)、

客戶機(jī)/服務(wù)器模式網(wǎng)絡(luò)、

瀏覽器/服務(wù)器模式網(wǎng)絡(luò)

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

按照信息交換方式可以分為:

電路交換網(wǎng)、

報(bào)文交換網(wǎng)、

分組交換網(wǎng)等等

（還有其它劃分方式就不一一介紹了）

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

局域網(wǎng)

局域網(wǎng)是指覆蓋范圍很小的局部區(qū)域的

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)往往只覆蓋連接一

片校園、一個(gè)企業(yè)、一座或幾座樓宇內(nèi)

的計(jì)算機(jī)。一般局域網(wǎng)的各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

之間的距離較短，傳輸比較可靠、速度

較快、延遲較小。局域網(wǎng)的設(shè)備也比較

便宜。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

目前常見的局域網(wǎng)類型有:

以太網(wǎng)(Ethernet)、

令牌環(huán)網(wǎng)(TokenRing)、

光纖分布式數(shù)據(jù)接口(FDDI)、

異步傳輸模式(ATM)等，

這些不同的網(wǎng)絡(luò)類型在拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、

傳輸介質(zhì)、傳輸速率、數(shù)據(jù)格式以及所

使用的網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備都有許多不同。

廣域網(wǎng)是覆蓋地理范圍很大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

它的覆蓋范圍通常是一個(gè)國(guó)家或一個(gè)大洲。廣

域網(wǎng)把各個(gè)城市的城域網(wǎng)相互連接起來，在通

過各城市的城域網(wǎng)把城市里的許多局域網(wǎng)連接

在一起，這樣實(shí)現(xiàn)眾多局域網(wǎng)之間的計(jì)算機(jī)的

資源共享。最廣為人知的廣域網(wǎng)就是因特網(wǎng)

(Internet),它將全世界眾多計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)

連接在一起了。不過因特網(wǎng)并不是世界上唯一

存在的廣域網(wǎng)，有少數(shù)大企業(yè)例如大型銀行、

少數(shù)大型公司以及軍事機(jī)構(gòu)因?yàn)樽陨淼奶厥庑?/p>

要和安全考慮建有自己獨(dú)立的廣域網(wǎng)，這些網(wǎng)

絡(luò)與因特網(wǎng)在物理層面上是相互隔離的。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

城域網(wǎng)

城域網(wǎng)的規(guī)模和覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣

域網(wǎng)之間。一些電信運(yùn)營(yíng)商在許多城市中

規(guī)劃建設(shè)了覆蓋了各個(gè)城市范圍的城域網(wǎng),

從而為城市當(dāng)?shù)卦S許多多的局域網(wǎng)提供因

特網(wǎng)（Internet）的接入服務(wù)，把當(dāng)?shù)氐谋?/p>

多局域網(wǎng)連接匯聚在一起，在城域網(wǎng)的核

心層與廣域網(wǎng)相連接。

Internet和Intranet

Internet就是國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，它是全世界各種網(wǎng)絡(luò)

互聯(lián)的一個(gè)龐大的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；Intranet是

指企業(yè)內(nèi)部互聯(lián)網(wǎng)，即企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，通常稱為

內(nèi)部網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)或單位內(nèi)部網(wǎng)。它是指采用

Internet技術(shù)建立的相對(duì)比較獨(dú)立的，供機(jī)構(gòu)、

企業(yè)或單位內(nèi)部使用的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要

側(cè)重機(jī)構(gòu)內(nèi)部的信息管理、內(nèi)部通信等。

Intranet屬于局域網(wǎng)。簡(jiǎn)單地說，Intranet是建

立在企業(yè)內(nèi)部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，它們都使用

TCP/IP協(xié)議，Internet是誰都可以去漫游的國(guó)

際公用網(wǎng)絡(luò)，Intranet是采用TCP/IP協(xié)議的企

業(yè)內(nèi)部私有網(wǎng)絡(luò)。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

對(duì)等網(wǎng)和基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)

按照組網(wǎng)方式的不同，即網(wǎng)絡(luò)中計(jì)

算機(jī)之間的地位和關(guān)系的不同，局

域網(wǎng)分為對(duì)等網(wǎng)和基于服務(wù)器的網(wǎng)

絡(luò)兩種。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

對(duì)等網(wǎng)(Peer-to-PeerNetworks)

指的是網(wǎng)絡(luò)中沒有專用的服務(wù)器

(Server)＞每一臺(tái)計(jì)算機(jī)的地位

平等、每一臺(tái)計(jì)算機(jī)既可充當(dāng)服務(wù)

器又可充當(dāng)客戶機(jī)(Client)的網(wǎng)

絡(luò)。

1.2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

基于服務(wù)器(Server-based)的網(wǎng)絡(luò)是指

服務(wù)器在網(wǎng)絡(luò)中起核心作用的組網(wǎng)模式。

基于服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)與對(duì)等網(wǎng)不同，網(wǎng)絡(luò)中

必須至少有一臺(tái)采用網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(如

WindowsNT/2000Server、Linux>Unix

一等)的服務(wù)器，其中服務(wù)器可以扮演多種

角色，如文件和打印服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、

電子郵件服務(wù)器等。

服務(wù)器作為一臺(tái)特殊的計(jì)算機(jī)，除了向

其他的計(jì)算機(jī)提供如文件共享、打印共

享等服務(wù)之外，它還具有賬號(hào)管理、安

全管理的功能，它能賦予賬號(hào)不同的權(quán)

限，它與其他非服務(wù)器計(jì)算機(jī)之間的關(guān)

系不是對(duì)等的，即存在制約與被制約的

關(guān)系。

■需要注意的是，服務(wù)器雖然對(duì)客戶機(jī)有

相當(dāng)大的制約，但是對(duì)于客戶機(jī)之間共

享的資源，服務(wù)器是無法控制的。

1.3網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為網(wǎng)絡(luò)的物理拓

撲結(jié)構(gòu)和邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)的物

理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是計(jì)算機(jī)、電纜或

光纜、集線器、交換機(jī)、路由器以

及其它網(wǎng)絡(luò)組件的物理布局。網(wǎng)絡(luò)

的邏輯拓?fù)渲傅氖切盘?hào)在網(wǎng)絡(luò)中的

實(shí)際通路。除非特別指明，一般情

況下，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是物理

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

1.3.1總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.3.2星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

中心

節(jié)點(diǎn)

O

1.3.3環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

如圖，環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.3.4網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1.4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備：網(wǎng)卡、集線器(hub)、交換

機(jī)(switch)、路由器(router)

調(diào)制解調(diào)器、中繼器、網(wǎng)橋

無線局域網(wǎng)設(shè)備：無線網(wǎng)卡、無線接入點(diǎn)(AP)

IntRrnRt

一客戶計(jì)手算機(jī)。DA

艮務(wù)器網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)

T

-------------------------------E??

路由器交換機(jī)可5帶無然網(wǎng)

―茅

本電腦

小型局域網(wǎng)示意圖

一塊10/1OOM自適應(yīng)PCI插槽的以太網(wǎng)網(wǎng)卡

一臺(tái)24端口的集線器

1.5網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

常見的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)有：

■Unix系統(tǒng)、

■Linux系統(tǒng)、

NetWare操作系統(tǒng)

Windows操作系統(tǒng)家族的WindowsNT

4.0、Windows2000Server、Window

2003Server、WindowsXP等。

這些網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是安裝在服務(wù)

器或網(wǎng)絡(luò)工作站上的，服務(wù)器和

工作站硬件往往是通用計(jì)算機(jī)，

它們可以有多種網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)可

以選擇安裝。

1.6網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)模型

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)是指整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系中的邏

輯構(gòu)成和功能分配，它是對(duì)構(gòu)成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的

各個(gè)組成部分所具備的功能的一組定義，它使

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在統(tǒng)一的原則下進(jìn)行設(shè)計(jì)、

建造、使用和發(fā)展。它提出的問題并不是制造

網(wǎng)絡(luò)的某個(gè)產(chǎn)品部件，也不是具體的某個(gè)網(wǎng)絡(luò),

而是對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)功能，進(jìn)行合理地抽象和概括。

由于它從全局出發(fā)研究、探討計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，所

以對(duì)促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)的合理化、標(biāo)準(zhǔn)化、高性能化、

通用化，產(chǎn)生了巨大影響。

OSI的分層原則

(1)每層的功能選擇立足于能使該層協(xié)議易于標(biāo)準(zhǔn)化；

一(2)每層都應(yīng)該有準(zhǔn)確的定義和相適應(yīng)的描述；

(3)每層的功能盡量限制在本層內(nèi)，層與層之間相對(duì)獨(dú)

立；

□(4)每層的功能選擇盡量立足于現(xiàn)有比較成熟的技術(shù)；

u(5)每層邊界選擇應(yīng)盡量減少跨邊界的接口通信信息流;

(6)每層只與它的上下鄰層產(chǎn)生服務(wù)接口；

(7)層次不能太少，以避免不同的功能混雜在同一層中,

但也不能太多，以防止體系結(jié)構(gòu)過于龐大復(fù)雜。

ISO/OSI開放系統(tǒng)互連參考模型

第一層物理層、

■第二層數(shù)據(jù)鏈路層、

第三層網(wǎng)絡(luò)層、

第四層傳輸層、

■第五層會(huì)話層、

■第六層表示層、

第七層應(yīng)用層

1.6.4OSI參考模型的數(shù)據(jù)傳輸

發(fā)＞K

法州

用網(wǎng)0向川協(xié)儀

.——————V

&小歷漢

會(huì)活力議數(shù)據(jù)

傳幡也以故據(jù)

*4*———■■■

⑼絡(luò)海以故據(jù)

數(shù)掘遺路？

'攵際數(shù)據(jù)傳輸路程

表1.6-1OSI參考模型和TCP/IP協(xié)議模型的對(duì)比表

OSI中的層功能TCP/IP中的層TCP/IP協(xié)議族

文件傳輸，電子郵件，

應(yīng)用層文件服務(wù)，虛擬終

端

TFTP,HTTP,SNMP,

數(shù)據(jù)格式化，代碼轉(zhuǎn)換，應(yīng)用層

表示層FTP,SMTP,DNS,

數(shù)據(jù)加密Telnet

解除或建立與別的接點(diǎn)

會(huì)話層

的聯(lián)系

傳輸層提供端對(duì)端的接口傳輸層TCP,UDP

互聯(lián)網(wǎng)層

IP,ICMP,RIP,OSPF,

網(wǎng)絡(luò)層為數(shù)據(jù)包選擇路由

BGP,IGMP

PPP,ARP,RARP,

傳輸有地址的幀以及錯(cuò)

數(shù)據(jù)鏈路層以太網(wǎng)、令牌環(huán)網(wǎng)、

誤檢測(cè)功能FDDLWLAN、

光纜、無線連接廣域網(wǎng)協(xié)議

同軸電纜、雙絞線、

以一進(jìn)制數(shù)據(jù)形式在物

物理層

理媒體上傳輸數(shù)據(jù)

1.7數(shù)據(jù)通信技術(shù)常識(shí)

1.7.1數(shù)據(jù)通信的基本概念

■信號(hào)

■信道

■模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)

■模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)

■數(shù)據(jù)傳輸速率

帶寬的兩種概念

1.7數(shù)據(jù)通信技術(shù)常識(shí)

1.7.2數(shù)據(jù)通信的操作模式

■1.單工操作模式

■2.半雙工操作模式

3.全雙工操作模式

1.7數(shù)據(jù)通信技術(shù)常識(shí)

1.7.3通信的多路復(fù)用技術(shù)

■1.頻分多路復(fù)用

(FrequencyDivisionMultiplexing,FDM)

■2,波分多路復(fù)用

(WaveDivisionMultiplexing,WDM)

■4.碼分復(fù)用

(CodeDivisionMultiplexing,CDM)

■3.時(shí)分多路復(fù)用

(TimeDivisionMultiplexing,TDM)

1.7.4數(shù)據(jù)傳輸方式：

1.7.5數(shù)據(jù)同步技術(shù)

1二7.6數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼{(diào)制和編鴿技人.一

1.模擬數(shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制在模擬信道上傳輸

2.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)調(diào)制在模擬信道上傳輸

3.模擬數(shù)據(jù)經(jīng)采樣編碼在數(shù)字信道上傳輸

4.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)編碼在數(shù)字信道上傳輸

4.數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)經(jīng)編碼在數(shù)字信道上傳輸

001101

數(shù)據(jù)值1

1

1

1

1

1

1

1

1

不歸零碼1

1

1

1

I

1

1

差分不歸零碼

一

一—一.一1

111

1

1--------