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1、计算机网络实用教材计算机网络实用教材本课程的性质、特点和任务n n21世纪人类迎来了以知识经济为主体的信息社会时代。知识经济的重要特征是信息化和全球化。实现信息化和全球化的基础设施就是全球网络，包括电信网络、电视网络和计算机网络，而在信息化过程中起核心作用的则是计算机网络。2022/11/4周炎涛制作版权所有n n计算机网络课是教育计算机技术与应用专业（或计算机网络专业）的一门专业基础课，其内容的理论性和实践性都较强，涉及的知识面较广。在学习该课程前，学生一般应具有一定的计算数学、数字逻辑电路、计算机系统结构、计算机原理、计算机软硬件知识及与通信相关的技术知识。2022/11/4周炎涛制作版权
2、所有n n本课程的任务是通过学习能够在已有的计算机知识的基础上，对网络技术有一个较全面地、系统地了解，提高自己的网络理论知识、网络应用和实际操作能力，为后续课程的学习和将来的工作打下良好的基础。2022/11/4周炎涛制作版权所有本课程的教学目的本课程的教学目的n n能对计算机网络技术有一个较全面和系统地了解，掌握计算机网络的基本知识和基本理论，在此基础上了解和掌握计算机网络的实际应用技术和网络的发展趋势，掌握简单计算机网络的安装、调试、使用、管理和维护能力。2022/11/4周炎涛制作版权所有本课程的教学n n授课教材：教育部规划教材n n授课计划：48学时理论学习+16学时实验+课程设计n
3、 n授课内容：教材第1章-第12章2022/11/4周炎涛制作版权所有关于本课程的问题n n实验n n作业n n课程设计n n考试：期末（80%）+平时（20%）2022/11/4周炎涛制作版权所有参考文献n n1胡道元编著，计算机局域网，北京，清华大学出版社，1998年4月（第2版）。n n2AndrewS,Tanenbaum著，熊桂喜，王小虎等译，计算机网络（第3版），北京，清华大学出版社，1998年7月。n n3黎洪松，裘晓峰编著，网络系统集成技术及其应用，北京，科学出版社，1999年11月。2022/11/4周炎涛制作版权所有第1章计算机网络基础2022/11/4周炎涛制作版权所有n
4、n计算机网络是计算机技术和通信技术相互渗透共同发展的产物：1.通信网络为计算机之间的数据传输提供了必要的手段。2.计算机技术又提高了通信网络的各种性能。2022/11/4周炎涛制作版权所有11基本概念n n1.1.1计算机网络的定义与功能2022/11/4周炎涛制作版权所有2022/11/4周炎涛制作版权所有计算机网络的定义：（三种观点）n n广义的观点广义的观点：计算机技术与通信技术相结合，：计算机技术与通信技术相结合，实现远程信息处理以进一步达到资源共享的系实现远程信息处理以进一步达到资源共享的系统。统。（说明了计算机网络的特点）（说明了计算机网络的特点）如：五十年代出现的如：五十年代出现
5、的“终端计算机终端计算机”网和六网和六十年代后期出现的十年代后期出现的“计算机计算机计算机计算机”网以及网以及目前的分布式计算机网都是计算机网络目前的分布式计算机网都是计算机网络。2022/11/4周炎涛制作版权所有n n资源共享的观点：以资源共享为目的，用通信线路连接起的具有独立功能的计算机系统的集合。（美国信息处理学会联合会在（美国信息处理学会联合会在19701970年春季计算机联合会议上提出的年春季计算机联合会议上提出的）（也说明了计算机网络的特点）（也说明了计算机网络的特点）2022/11/4周炎涛制作版权所有n n用户透明性观点：计算机网络是“存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系
6、统，由它来调用完成用户任务所需的资源，而整个网络对用户是透明的。（提出了网络操作系统，对计算机网络的功能提（提出了网络操作系统，对计算机网络的功能提出了更高的要求）出了更高的要求）前两种观点都只从某一角度说明了计算机网络的前两种观点都只从某一角度说明了计算机网络的特点，只有第三种观点，才是真正说明了网络特点，只有第三种观点，才是真正说明了网络的内涵。的内涵。2022/11/4周炎涛制作版权所有计算机网络定义n n计算机网络是利用通信线路将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机系统连接起来，按照某种协议进行数据通信，存在一个能为用户自动管理资源的网络操作系统，以实现资源共享的信息系统。2022
7、/11/4周炎涛制作版权所有2022/11/4周炎涛制作版权所有计算机网络重要功能：n n1.实现资源共享。它包括硬件资源，软件资源和信息资源。n n2.用户间的信息交换。可以通过计算机网络传送电子邮件、进行电子数据交换、发布新闻消息等，极大地方便了用户。2022/11/4周炎涛制作版权所有3.3.提高计算机的可靠性和可用性提高计算机的可靠性和可用性 n n计算机连成网络之后计算机连成网络之后,各计算机可以通各计算机可以通过网络互为后备过网络互为后备,当某处计算机发生故障后当某处计算机发生故障后,便可通过网络由别处的计算机代为处理。另便可通过网络由别处的计算机代为处理。另一方面当网络中计算机负
8、担过重时一方面当网络中计算机负担过重时,可将作业可将作业传送给网络中另一较空闲的计算机去处理，传送给网络中另一较空闲的计算机去处理，从而减少了用户的等待时间、均衡了各计算从而减少了用户的等待时间、均衡了各计算机的负担。机的负担。4.4.实现分布式处理实现分布式处理 n n大型课题，分为许许多多的小题目，由不同大型课题，分为许许多多的小题目，由不同的计算机分别完成，然后再集中起来，解决的计算机分别完成，然后再集中起来，解决问题。问题。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.1.2计算机网络的演变和发展n n计算机技术与通信技术紧密结合,相互促进,共同发展,结果便产生了计算机网络。2022/11/
9、4周炎涛制作版权所有三个阶段:n n第一阶段是面向终端计算机网络,出现在五十年代(计算机和通信是两种独立发展的技术,结构形式都是面向终端的计算机网络)。2022/11/4周炎涛制作版权所有存在问题:n n1.主机负荷过重,从而导致响应时间过长;n n2.终端速度低，操作时间长，因而占用通信线路的时间也长，故通信代价极高；n n3.单个计算机集中系统的可靠性较低，一旦主机出现故障，将导致整个系统的瘫痪。2022/11/4周炎涛制作版权所有第二阶段(主要标志是ARPA网络的出现)n n主要特点：1.采用报文分组交换方式；2.采用通信子网和资源子网的概念；3.首次提出了具有层次结构的网络协议。(在计
10、算机网络的概念、结构和设计原则诸方面都为以后在计算机网络的概念、结构和设计原则诸方面都为以后的网络所仿效，为计算机网络的发展奠定了基础，计的网络所仿效，为计算机网络的发展奠定了基础，计算机网络的进一步发展产生了深远的影响。算机网络的进一步发展产生了深远的影响。2022/11/4周炎涛制作版权所有2022/11/4周炎涛制作版权所有第三阶段n n在这一阶段，计算机网络朝着具有统一的体系在这一阶段，计算机网络朝着具有统一的体系结构，遵循国际标准化协议的方向发展。结构，遵循国际标准化协议的方向发展。n n用户可以把计算机网络看作一个大的计算机系用户可以把计算机网络看作一个大的计算机系统，用户不必了解
11、这个网络是由哪些子系统构统，用户不必了解这个网络是由哪些子系统构成，可以用极简单的方式访问被授权的资源，成，可以用极简单的方式访问被授权的资源，真正实现透明的资源共享。真正实现透明的资源共享。InternetInternet的出现，使的出现，使这种共享达到了至善至美的境界。这种共享达到了至善至美的境界。n n目前计算机网络的发展正处于第四阶段。这一阶目前计算机网络的发展正处于第四阶段。这一阶段计算机网络发展的特点是：段计算机网络发展的特点是：互连、高速、智能互连、高速、智能与更为广泛的应用。与更为广泛的应用。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.1.3计算机网络的应用（今天,它的用途非常广泛
12、，成了人类社会生活不可缺少的一部分）n n1.1.数字通信数字通信 就是计算机化了的信息通信。如：电子邮件、就是计算机化了的信息通信。如：电子邮件、网络电话、网上文件传输、视频会议等。网络电话、网上文件传输、视频会议等。n n2.2.分布处理分布处理是是指指把把若若干干台台计计算算机机通通过过网网络络连连接接起起来来,将将一一个个任任务务分分散散到到这这些些计计算算机机上上去去同同时时处处理理。最最后后,将处理结果汇集起来。将处理结果汇集起来。2022/11/4周炎涛制作版权所有n n3.3.在线服务在线服务通过在线服务人们可以共享信息通过在线服务人们可以共享信息,进行高速数进行高速数据交换，
13、特别是据交换，特别是InternetInternet的出现。如：远程数据的出现。如：远程数据交换、远程教育、远程查询、电子银行、电子交换、远程教育、远程查询、电子银行、电子布告系统、电子商务等。布告系统、电子商务等。n n4.4.办公及家庭自动化办公及家庭自动化计算机与网络技术的迅速发展，使社会信息处计算机与网络技术的迅速发展，使社会信息处理的方式发生了重大改革。办公自动化系统便理的方式发生了重大改革。办公自动化系统便是随着计算机网络的发展而发展起来的服务于是随着计算机网络的发展而发展起来的服务于人类的一种自动化系统。它集计算技术、数据人类的一种自动化系统。它集计算技术、数据库、局域网络、远程
14、通信、人工智能、声音、库、局域网络、远程通信、人工智能、声音、图像、文字处理技术之大成，是一种给办公系图像、文字处理技术之大成，是一种给办公系统带来重大改革的全新的信息处理方式。统带来重大改革的全新的信息处理方式。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.2网络协议与体系结构n n1.2.11.2.1网络协议、体系结构网络协议、体系结构 n n1 1网络协议网络协议(计算机计算机“交谈交谈”语言语言)计算机网络中许多互相连接的结点之间有条不计算机网络中许多互相连接的结点之间有条不紊地进行数据交换，必须遵循一些事先约定好紊地进行数据交换，必须遵循一些事先约定好的规则。在交流过程中还必须切实遵守这些
15、的规则。在交流过程中还必须切实遵守这些为为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定的集合，便称为网络协议。约定的集合，便称为网络协议。2022/11/4周炎涛制作版权所有网络协议三个要素：n n（1 1）语语法法（SyntaxSyntax）：即即数数据据与与控控制制信信息息的的结结构或格式，包括数据格式、编码及信号电平等。构或格式，包括数据格式、编码及信号电平等。n n（2 2）语语义义（SemanticsSemantics）：即即包包括括用用于于协协调调和和差差错错处处理理的的控控制制信信息息。即即需需要要发发出出何何种种控控制制信信息，完成何种动
16、作以及做出何种应答。息，完成何种动作以及做出何种应答。n n（3 3）定定时时（TimingTiming）：包包括括速速度度匹匹配配和和排排序序，即有关事件实现顺序的详细说明。即有关事件实现顺序的详细说明。2022/11/4周炎涛制作版权所有2.网络体系结构n n结构化的设计方法2022/11/4周炎涛制作版权所有网络的体系结构定义：n n将计算机网络协议的体系结构分成若干层次，然后将各层及其协议的集合称为网络的体系结构。2022/11/4周炎涛制作版权所有注意：n n除了在物理介质上进行的是实通信之外，其余各同等层实体间都只有逻辑连接，因而进行的都是虚通信，但同等层间的虚通信必须遵循该层的协
17、议。n nn+1层通过接口向n层提出服务请求，而n层则通过接口向n+1层提供服务。n n层的虚通信是通过n-1/n层间接口处n1层提供的服务及n-1层的通信来实现的。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.2.2开放系统互联(OSI)参考模型n n国际标准化组织于国际标准化组织于7070年代研究的一种计算机网络体系年代研究的一种计算机网络体系结构，是一个定义连接异种计算机标准的主体结构结构，是一个定义连接异种计算机标准的主体结构。n n“开放开放”一词表示能使任何两个遵守参考模型和有关一词表示能使任何两个遵守参考模型和有关标准的系统进行连接。标准的系统进行连接。2022/11/4周炎涛制作版权
18、所有OS1参考模型n nPresentationPresentationn nSessionSessionn nTransportTransportn nNetworkNetworkn nDataLinkDataLinkn nPhysicalPhysicaln nApplicationApplicationn nAPersonSeemsToNeedDataPublicationAPersonSeemsToNeedDataPublication2022/11/4周炎涛制作版权所有OSI参考模型特性：n n它它是是一一种种异异构构系系统统互互联联的的分分层层结结构构，提提供供了了控控制制互互联联系
19、系统规则的标准框架。统规则的标准框架。n n它定义的是一种抽象结构，而不是具体实现的描述。它定义的是一种抽象结构，而不是具体实现的描述。n n不不同同系系统统上上的的相相同同层层的的实实体体称称为为同同等等层层实实体体，同同等等层层实实体体之之间间的的通通信信由由该该层层协协议议管管理理，即即必必须须遵遵循循相相应应层层的的协协议。议。n n相相邻邻层层间间的的接接口口，定定义义了了原原语语操操作作和和底底层层向向上上层层提提供供的的服务。服务。n n所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。所提供的公共服务是面向连接的或无连接的数据服务。n n直接的数据传送仅在最低层实现。直接的数据传
20、送仅在最低层实现。2022/11/4周炎涛制作版权所有协议分层的原则协议分层的原则接收机第n层收到的对象应当与发送机第n层发出的对象完全一致。中国科学家中国科学家中国翻译中国翻译中方电报员中方电报员电报机电报机日本科学家日本科学家日方翻译日方翻译日方电报员日方电报员电报机电报机 协议协议协议协议协议协议协议协议科学见解英语字母电报码科学交流的分层模型科学交流的分层模型2022/11/4周炎涛制作版权所有1物理层n n设设立立物物理理层层的的目目的的是是实实现现两两个个网网络络物物理理设设备备之之间间的的二二进进制制比比特特流流的的透透明明传传输输，对对数数据据链链路路层层屏屏蔽蔽物物理理传传输
21、输介介质质的的特特性性，以以便便对对高高层层协协议议有有最大的透明性。最大的透明性。n n物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间物理层为建立、维护和释放数据链路实体之间的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电的二进制比特传输的物理连接提供机械的、电气的、功能的和规程的特性。气的、功能的和规程的特性。n n物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同物理层的数据服务单元是比特，它可以通过同步或异步的方式进行传输。步或异步的方式进行传输。2022/11/4周炎涛制作版权所有2数据链路层n n它把从物理层来的原始数据打包成帧。一个帧它把从物理层来的原始数据打包成帧。一个帧是放置数据的、逻辑的、结构化的
22、包。数据链是放置数据的、逻辑的、结构化的包。数据链路层负责帧在计算机之间的无差错传递。路层负责帧在计算机之间的无差错传递。n n设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、设立数据链路层的主要目的是将一条原始的、有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据有差错的物理线路变为对网络层无差错的数据链路。链路。n n数据链路层的主要功能是实现相邻结点间数据数据链路层的主要功能是实现相邻结点间数据帧的正确传送，即通过校验、确认、反馈、重帧的正确传送，即通过校验、确认、反馈、重发等手段将原始的物理连接改造为无差错的理发等手段将原始的物理连接改造为无差错的理想的数据链路。想的数据链路。2022/11/4周炎涛制
23、作版权所有3.网络层n n目的就是要为报文分组以最佳路径通过通信子网到达目的主机提供服务，而网络用户不必关心网络的拓扑构型与所使用的通信介质。n n主要功能是再现端端之间通过中间结点的路由选择。n n是OSI参考模型中最复杂的一层。2022/11/4周炎涛制作版权所有4.传输层n n目的是在使用通信子网提供服务的基础上，使目的是在使用通信子网提供服务的基础上，使用传输层协议和增加的功能，使得通信子网对用传输层协议和增加的功能，使得通信子网对于端于端-端用户是透明的。端用户是透明的。n n任务是为会话层提供一个可靠的端任务是为会话层提供一个可靠的端端间的服端间的服务，即根据子网的特性最佳地利用网
24、络资源，务，即根据子网的特性最佳地利用网络资源，并可靠地为两个端系统的会话层之间建立一条并可靠地为两个端系统的会话层之间建立一条传输连接，以透明地传送报文。传输连接，以透明地传送报文。n n传输层只存在于通信子网之外的主机中。传输层只存在于通信子网之外的主机中。2022/11/4周炎涛制作版权所有5.会话层n n它利用传输层提供的服务，使得两个会话实体之间不考虑它们之间相隔多远、使用了什么样的通信子网等网络通信细节，而进行透明的、可靠的数据传输。n n会话层之上各层是面向应用的，会话层之下各层是面向网络通信的。n n会话层不参与具体的数据传输，但对数据传输进行管理。2022/11/4周炎涛制作
25、版权所有6.表示层n n解决的问题是如何描述数据结构并使之与机器无关。n n主要功能是通过一些编码规则定义在通信中传送这些信息所需要的传送语法。2022/11/4周炎涛制作版权所有7.应用层n n负责用户信息的语义表示，即确定进程间通信的性质，以满足用户的需要，并在两个通信者之间进行语义匹配。n n是最有含义的信息传过的地方。如电子邮件、数据库等都利用应用层传送信息。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.3局域网系统结构n n是指将小范围内的有限的通信设备互连在一起的通信网。n n在OSI参考模型中，通信子网实际上只包括低三层的功能，因此局域网只包括低二层的功能。2022/11/4周炎涛制作
26、版权所有1.4网络分类可以按照多种分类标准来划分：n n拓扑结构n n网络协议n n信道访问方式n n数据传输方式等2022/11/4周炎涛制作版权所有1.4.1从网络的覆盖范围分类n n(1)(1)局局域域网网（LANLAN），速速率率可可在在1 1MbpsMbps以以上上至至1 1GbpsGbps，覆盖范围一般在覆盖范围一般在1 1KmKm左右。左右。n n(2)(2)城城域域网网（MANMAN），速速率率也也在在!MbpsMbps以以上上，但覆盖范围比局域网大，但覆盖范围比局域网大，一般在一般在550550KmKm左右。左右。n n(3)(3)广域网（广域网（WANWAN）,广域网也叫远
27、程计算网络，广域网也叫远程计算网络，它的覆盖范围很广，通常为几十到几千公里。它的覆盖范围很广，通常为几十到几千公里。n n互联网（互联网（InternetInternet）2022/11/4周炎涛制作版权所有1.4.2按网络的交换功能进行分类网络可分为：n n线路交换网络（CircurtSwitching）；n n报文交换网络（MessageSwitching）；n n分组交换网络（PacketSwitching）。2022/11/4周炎涛制作版权所有1.4.3按网络体系结构分类2022/11/4周炎涛制作版权所有1.4.4按网络服务性质分类2022/11/4周炎涛制作版权所有1.4.5按网络
28、的拓扑结构分类2022/11/4周炎涛制作版权所有1.5网络拓扑结构n n网络上的通信链路，以及各个计算机应用之间的相互连接的几何排列或物理布局（点线拓扑图）。点计算机或网络设备线通讯线路网络拓扑结构和网络传输方式、传输数率、传输介质及网络性能等相关2022/11/4周炎涛制作版权所有1.5.1选择拓扑结构时考虑因素：n n可靠性n n灵活性n n成本n n响应时间和吞吐量2022/11/4周炎涛制作版权所有1.5.2网络拓扑结构分类n n1.星型拓扑2022/11/4周炎涛制作版权所有2总线拓扑2022/11/4周炎涛制作版权所有3环形拓扑2022/11/4周炎涛制作版权所有各种网络拓扑结构的主要特征：拓 扑类型传输方式介质访问控制协议主要优点主要缺点示例星型点点RS-232简单可靠性差电缆多站点数少PBX.CBX总线数据分组CSMA/CD分布控制无源抽头，连 接 简 单可靠性高重负载时效率低无优先级控制Ethernet环型数据分组令牌时隙可 使 用 光纤 覆 盖 距离 大、速度 高 分 布控制可靠性较差轻负载时效率低IBM 令牌环2022/11/4周炎涛制作版权所有1.5.3计算机网络与其他网络关系2022/11/4周炎涛制作版权所有第1章讲解结束2022/11/4周炎涛制作版权所有