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1、计算机网络技术基础名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology计算机网络概论第一章名校名师精品系列教材CONTENTSCONTENTS01计算机网络的发展历史02计算机网络的定义和组成03计算机网络的类型04计算机网络的功能05计算机网络的拓扑结构06网络的计算模式4 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向终端 早期计算机很昂贵，只有数目有限的计算机中心才拥有计算机。使用计算机的用户要将程序和数据送到或邮寄到计算机中心去处理。这样，除花费时间、精力和大量资金外，还无法对急需及时处理的信息进行加工和处理。为了解决这个问题，在
2、计算机内部增加了通信功能，使远地点的输入输出设备通过通信线路直接和计算机相连，达到一边输入信息，一边处理信息的目的。最后将处理结果再经过通信线路送回到远地站点。这种系统也称为简单的计算机联机系统。5 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向终端 上述联机系统存在两个显著缺点，一是主机系统负荷过重，二是通信线路利用率很低。为了克服第一个缺点，可以在主机之前设置一个前端处理机FEP（Front End Processor），专门负责与终端的通信工作，使主机能有较多的时间进行数据处理。为克服第二个缺点，通常是在终端较为集中的区域设置线路集中器，大量终端先连到集中器上，集中器则通过通讯线路与
3、前端处理机相连。这种系统是以中央计算机为核心的具有通信功能的远程联机系统，具有终端一计算机之间的通信。也称面向终端的网络。6 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向计算机通信 早期的系统中只有一个计算机处理中心，各终端通过通信线路共享主计算机的硬件和软件资源。计算机与计算机通信的计算机通讯网络系统，呈现出的是多个计算机处理中心的特点，各计算机通过通信线路连接，相互交换数据、传送软件，实现了网络中连接的计算机之间的资源共享。两种连接形式7 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向应用（标准化）20世纪70年代中期，计算机网络开始向体系结构标准化的方向迈进，即正式步入网络标准
4、化时代。对各种体系结构来说，同一体系结构的网络产品互连是非常容易实现的，而不同系统体系结构的产品却很难实现互连。但社会的发展迫切要求不同体系结构的产品都能够很容易地得到互连，人们迫切希望建立一系列的国际标准，渴望得到一个“开放”系统。为此，国际标准化组织ISO（International Standards Organization）于1977年成立了专门的机构来研究该问题。1984年，ISO正式颁布了一个开放系统互连参考模型（Open System Interconnection Basic Reference Model）的国际标准0SI7498。模型分为七个层次，有时也被称为ISO/OS
5、I七层参考模型。8 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向应用（标准化）20世纪80年代，美国电气与电子工程师协会（IEEE）为了适应微机、个人计算机（PC）以及局域网发展的需要，于1980年2月在旧金山成立了IEEE802局域网络标准委员会，并制定了一系列局域网络标准。新一代光纤局域网一一光纤分布式数据接口（FDDI）网络标准及产品也相继问世，从而为推动计算机局域网络技术进步及应用奠定了良好的基础。这一阶段典型的标准化网络结构如图所示，通信子网的交换设备主要是路由器和交换机。9 第1章 计算机网络概论一、计算机网络的发展历史面向未来的计算机网络以Internet为核心的高速计算机
6、网络目前，全球以Internet为核心的高速计算机互联网络已经形成，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。网络互联和高速计算机网络被称为第四代计算机网络。网络互连与高速网络如图所示。10 第1章 计算机网络概论二、计算机网络的定义和组成计算机网络的定义 计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物。计算机网络是将处于不同地理位置，具有独立功能的计算机通过通信设备和传输媒体连接起来，以功能完善的通信软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享、信息交换和协同工作的系统。网络中的每台计算机称作一个节点（Node）。可见，计算机网络是多台计算机彼此互连，以相互
7、通信和资源共享为目标的计算机系统。11 第1章 计算机网络概论二、计算机网络的定义和组成计算机网络的组成 计算机网络由计算机系统、通信链路和网络节点组成。计算机系统进行各种数据处理，通信链路和网络节点提供通信功能。如图所示为计算机网络的一般构成。从逻辑上可以把计算机网络分成资源子网和通信子网两个子网。12 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按通信媒体划分（1）有线网。有线网是指采用双绞线、同轴电缆、光纤连接的计算机网络。（2）无线网。无线网使用电磁波传播数据，它可以传送无线电波和卫星信号。13 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的使用范围划分（1）公用网。公用网对所有的人
8、提供服务，只要符合网络拥有者的要求就能使用这个网，也就是说它是为全社会所有的人提供服务的网络。如邮电部的公用数据网CHINAPAC。（2）专用网。专用网为一个或几个部门所拥有，它只为拥有者提供服务，这种网络不向拥有者以外的人提供服务。如军事专网、铁路调度专网等。214 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的传输技术进行分类在通信技术中，通信信道的类型有两类：广播通信信道与点到点通信信道。1广播方式网络 在广播式网络中，发送的报文分组的目的地址可以分为三类：单一节点地址、多节点地址和广播地址。其特点如下。广播式网络仅有一条通信信道，网络上的所有计算机都共享这个通信信道。当一台计算机在
9、信道上发送分组或数据包时，网络中的每台计算机都会接收到这个分组，并且将自己的地址与分组中的目的地址进行比较，如果相同，则处理该分组，否则将它丢弃。在广播式网络中，若某个分组发出以后，网络上的每一台机器都接收并处理它，则称这种方式广播（Broadcasting），若分组是发送给网络中的某些计算机，则被称为多点播送或组播（Multicasting），若分组只发送给网络中的某一台计算机，则称为单播（Unicasting）。15 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的传输技术进行分类2点到点式网络 与广播式网络相反，在点到点式网络中，每条物理线路连接一对计算机。假如两台计算机之间没有直接连
10、接的线路，那么它们之间的分组传输就要通过中间节点的接收、存储、转发，直至目的节点。由于连接多台计算机之间的线路结构可能是复杂的，因此从源节点到目的节点可能存在多条路由。决定分组从通信子网的源节点到达目的节点的路由是路由选择算法。采用分组存储转发与路由选择是点到点式网络与广播式网络的重要区别之一。16 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按网络的作用范围划分 按距离划分就是根据网络的作用范围划分网络，可分为局域网（Local Area Network，LAN）、广域网（Wide Area Network,WAN）和城域网（Metropolitan Area Network，MAN）。1局域
11、网LAN（Local Area Network）局域网地理范围一般在十几公里以内，属于一个部门或单位组建的小范围网。例如，一个建筑物内、一个学校、一个单位内部等。局域网组建方便，使用灵活，是目前计算机网络发展中最活跃的分支。LAN是计算机通过高速线路相连组成的网络，网上传输速率较高，从10Mbps100Mbps1000Mbps。通过LAN，各种计算机可以共享资源。例如，共享打印机和数据库。17 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按距离划分广域网（又称远程网）WAN（Wide Area Network）广域网有如下特点。WAN覆盖的地理范围从数百公里至数千公里，甚至上万公里。可以是一个地
12、区或一个国家，甚至世界几大洲，故称远程网。WAN在采用的技术、应用范围和协议标准方面有所不同。在WAN中，通常是利用邮电部门提供的各种公用交换网，将分布在不同地区的计算机系统互连起来，达到资源共享的目的。广域网使用的主要技术为存储转发技术。18 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按距离划分3城域网MAN（Metropolitan Area Network）城域网的作用范围在LAN与WAN之间，规模局限在一座城市的范围内，覆盖的地理范围从几十公里至数百公里。其运行方式与LAN相似，基本上是一种大型LAN，通常使用与LAN相似的技术。MAN是对局域网的延伸，用来连接局域网，在传输介质和布线
13、结构方面牵涉范围较广。城域网示意图如图所示。19 第1章 计算机网络概论三、计算机网络的类型按企业和公司管理分类1.内联网（Intranet）Intranet是指企业的内部网，是由企业内部原有各种网络环境和软件平台组成的2.外联网（Extranet）相对企业内部网，Extranet是泛指企业之外的网络，需要扩展连接到与自己相关的其他企业网。3.因特网（Internet）Internet是目前最流行的一种国际互连网。Internet起源于美国，自1995年开始启用，发展非常迅速，特别是随着Web浏览器的普遍应用，Internet已在全世界范围得到应用。20 第1章 计算机网络概论四、计算机网络的
14、功能计算机网络主要有如下功能：1数据通信2资源共享3提高系统可靠性4易于进行分布处理5系统负载的均衡与调节21 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构总线结构 拓扑学把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间关系。计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和站点（计算机或设备）的几何排列形式。计算机网络拓朴结构一般可以分为：总线型、星型、环型、树型、网状型等。22 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构总线结构 总线型拓扑是一种比较简单的结构，网络中所有的站点共享一条数据通道，即通过一根传输线路将网络中所有结点连接起来，这根线路称为总线。各
15、结点直接与总线相连接，信息沿总线介质逐个结点地广播传送，在同一时刻只能允许一对结点占用总线通信。23 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构星型结构 星型网络结构是最流行的网络拓扑结构，该结构以中央结点为中心与各个结点连接而组成的，呈辐射状排列在中心结点周围，各结点与中央结点通过点到点的方式连接，其他节点间不能直接通信，通信时需要通过该中心节点转发。24 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构环型结构 各站点通过通信介质连成一个封闭的环形。环形网容易安装和监控，但容量有限，网络建成后，难以增加新的站点。环型拓扑是将各台联网的计算机用通信线路连接成一个闭合的环。25 第1章 计算
16、机网络概论五、计算机网络的拓扑结构树形结构 树型拓扑由星线型拓扑演变而来，它是在星线型网络上加分支形成的，其结构图看上去像一棵倒挂的树，顶端有一个带分支的根，每个分支还可以延伸出子分支，树最上端的结点叫根结点，一个结点发送信息时，根结点接收该信息并向全树广播。26 第1章 计算机网络概论五、计算机网络的拓扑结构其他结构1.网状结构（Mash Topology）网状结构分为全连接网状和不完全连接网状两种形式2.混合型拓扑（Mixer Topology）混合型网络拓扑结构是指多种结构（如星型结构、环型结构、总线型结构）单元组成的结构，但常见的是由星型结构和总线型结构结合在一起组成的。这样的拓扑结构
17、更能满足较大网络的拓展，解决星型网络在传输距离上的局限，而同时又解决了总线型网络在连接用户数量的限制。27 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式以大型机为中心的计算模式 20世纪80年代以前，计算机界普遍使用的是功能强大的大型机，许多用户同时共享CPU资源和数据存储功能。但访问会受到严格的控制，在与其进行数据交换时需要通过穿孔卡和简单的终端。在以后的若干年中，虽然有关技术飞速发展，但总体而言，还局限于对资源的集中控制和不友好的用户界面中，在这种技术条件下，所采用的是以大型机为中心的计算模式，也称分时共享模式28 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式以服务器为中心的计算模式 20世纪70
18、年代初，个人计算机（PC）得到了飞速发展，由此导致了原有计算模式的重大发展和变化。虽然个人计算机在用户的桌面上提供了有限的CPU处理能力、数据存储能力以及一些界面比较友好的软件，但是PC机在大多数大型应用中，处理数据能力仍显不足，这便促使了局域网的产生。通过局域网的连接，PC机与大型机之间的资源被集成在一个网络中，使PC机的资源（文件和打印机资源）得到了延伸。这种模式是以服务器为中心的计算模式，也被称为资源共享模式。它向用户提供了灵活的服务，但管理控制和系统维护工具的功能还是很弱的29 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式C/S计算模式的出现 人们已经不满足于资源共享模式，而是开发出一种新
19、的计算机模式，这就是客户机/服务器（Client-Server）模式，简称C/S模式。30 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式B/S计算模式的应用 随着Internet/Intranet技术和应用的发展，WWW服务成为核心服务，用户通过浏览器漫游世界。而随着浏览器技术的发展，用户通过浏览器不仅能进行超文本的浏览查询，而且还能收发电子邮件，进行文件上传和下载等工作。也就是说，用户在浏览器统一的界面上能完成网络上各种服务和应用功能。一种新的网络计算模式在20世纪90年代中期逐渐形成和发展，这种基于浏览器、WWW服务器和应用服务器的计算结构称为浏览器/服务器 （Browser/Server）的
20、计算模式，简称B/S模式。31 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式P2P模式 P2P（peer-to-peer）为对等网络技术，又称点对点技术，是无中心服务器、依靠用户群（peers）交换信息的互联网体系。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。P2P计算模式可简单地定义为通过直接交换共享计算机资源和服务。P2P可消除仅用单一资源造成的瓶颈问题。P2P可被用来通过网络实现数据分配、控制及满足负载平衡请求，以帮助优化性能。P2P模式还可用来消除由于单点故障而影响全局的危险。在企业采用
21、P2P模式，可利用客户机之间的分布式服务代替数据中心功能。数据检索和备份可在客户机上进行。32 第1章 计算机网络概论六、网络的计算模式云计算模式 云计算是一种新兴的网络计算模式。云计算以网络化的方式组织和聚合计算与通信资源，以虚拟化的方式为用户提供可以缩减或扩展规模的计算资源，增加了用户对于计算系统的规划、购置、占有和使用的灵活性。在云计算中，用户所关心的核心问题不再是计算资源本身，而是所能获得的服务，因此，服务问题（服务的提供和使用）是云计算中的核心和关键问题。云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。感谢您的观看名校名师精品系列教材Foundations of Computer Network Technology