信息技术基础ppt课件第三章：计算机网络基础知识汇总.ppt

1,1.什么是计算机网络,3.网络功能与特点,2.计算机网络分类,5.计算机网络系统构成,6.计算机局域网,7.局域网组网常用技术 8.常用传输介质,第三章 网络基础知识,4.计算机网络协议与分层,2,网络基本概念,1.什么是计算机网络,所谓计算机网络就是利用通信线路，用一定的连接方法，将地理位置分散的、具有独立功能的许多计算机连接起来，在功能完善的网络软件的管理和控制下，实现资源共享和数据通信的信息系统。,技术支持：计算机技术 通讯技术,3,2、计算机网络分类,（1）按网络的连接范围分类局域网LAN（10km)、城域网MAN、广域网WAN（2）按物理连接方式（网络拓扑结构）分类总线型、星型、环型、网状型、树型、混合结构（3）按服务方式分类集中式系统：由一台计算机管理所有网络用户并向每个用户提供服务。如局域网分布式系统：由多台计算机共同提供服务，每台计算机既可以向别人提供服务，也可以接受别人的服务。如Internet网的服务器系统。,网络基本概念,4,计算机网络分类,（4）按传输媒体划分有线计算机网 传输介质可以是双绞线、同轴电缆和光纤等。无线计算机网 传输介质有：无线电波、微波、红外线、激光等。（5）按传输速率划分 低速网络 传输速率为几十至10K bps 中速网络 传输速率为几万至几十M bps 高速网络 传输速率为100M至几个G bps,网络基本概念,5,计算机网络分类,网络基本概念,计算机网络的构成：是由计算机系统、通信链路和网络节点组成的计算机群。组成资源子网和通信子网。资源子网：主要是对信息进行加工和处理，面向用户，接受本地用户和网络用户提交的任务，最终完成信息的处理。包括主机、终端控制器和终端、计算机外设。通信子网：负责计算机网络内部信息流的传递、交换和控制，以及信号的变换和通信中的有关处理工作，间接服务于用户。包括网络节点、通信链路和信号转换设备等,网络节点：（1）交换节点：有交换机、集线器、路由器等,6,计算机网络分类,网络基本概念,计算机网络的构成：资源子网和通信子网。,7,计算机网络分类,网络基本概念,网络节点：（1）交换节点：有交换机、集线器、路由器以及负责网络中信息交换的设备等。（2）访问节点：主要包括用户主机和终端设备的接受器、发送器等通信设备。通信链路：两个节点之间的一条通信信道。双绞线等 信号转换设备：对信号进行转换以适应不同的传输 媒体的要求。如Modem、无线通信接收和发送器等。,8,3.网络功能与特点,资源共享:软件、硬件、数据,数据传送,分布式处理,高度的可靠性和可用性,网络基本概念,(1)计算机网络的功能,9,计算机网络是计算机及相关外部设备组成的一个群体，计算机是网络中信息处理的主体。网络中的计算机和外部设备通过通信媒体互连在一起，彼此之间交换信息。网络中的每一台计算机都是独立的，任何两台计算机之间不存在主从关系。网络中不同类型的计算机之间进行通信必须遵守共同的约定即协议，这就是说，计算机之间的通信是通过通信协议实现的。,(2)计算机网络的特点,网络功能与特点,10,4、计算机网络协议与分层（1）,协议是计算机在物理网上进行通信所需要共同遵守的语言规范。协议与分层的必要性 通信协议代表着标准化，规定了计算机信息交换中消息格式和意义的协定，是通信双方都必须遵循的一系列规则。为了简化网络设计的复杂性，通信协议采用分层的结构，各层协议之间既相互独立又相互高效的协调工作。,11,计算机网络协议与分层（2）-OSI七层参考模型,（数据报文）,（数据报文）,（数据报文,Message）,12,分层软件的工作原理 整套通信协议的实现称为栈。数据从发送方向下通过协议栈的每一层，又从接收方向上通过协议栈的每一层。每一层在把数据传送到低一层之前在数据前面附加一些控制信息，称为协议头部，接收方收到数据之后先分析相应头部的信息，然后卸掉头部提交上一层。*ISO/OSI只给出了一个原则性的说明，并不是一个具体的网络。,计算机网络协议与分层（3）,13,OSI七层模型与TCP/IP四层模型的比较,OSI引入了服务、接口、协议、分层的概念，TCP/IP正是借鉴了OSI的这些概念建模的 OSI现有模型，后有协议，TCP/IP则相反 OSI现有标准后实践，TCP/IP则相反OSI 花了很长时间的标准化，而同时TCP/IP已经被广泛使用 OSI 太复杂，TCP/IP简单却并不全面要替代TCP/IP很难,14,计算机网络协议与分层（4）,TCP/IP的四层模型,15,分层软件的工作原理 对等实体之间的通信都是遵守同层协议进行的，只存在一层是物理通信，其余各层之间的通信都是虚拟通信。层间通信即相邻层实体之间进行的通信是遵循层间协议（接口）进行的。分层原理：在目标计算机上的第N层软件必须恰好接收由在发送计算机上的第N层软件所发送的数据。,计算机网络协议与分层（5）,16,5.计算机网络系统构成,网络系统是一个集计算机硬件设备、通信设施、软件系统及数据处理能力为一体的，能够实现资源共享的现代化综合服务系统。(1)硬件系统的构成由计算机、通信设备、连接设备及辅助设备组成，如服务器、工作站、网卡、调制解调器、集线器、网桥、路由器等(2)软件系统的构成网络操作系统、网络协议、网关、网络应用软件等(3)网络信息（网络上存储、传送的信息）,17,硬件系统的构成,服务器服务器是一台速度快、存储量大的计算机，它是网络资源的提供者。在局域网中，它对工作站进行管理并提供服务，是局域网的核心；在互连网中，服务器间互通信息，互相提供服务。服务器需要专门人员对其进行管理和维护，以保证整个网络的正常运行。,工作站工作站是用户向服务器申请服务的终端设备。可以处理日常工作，也可以随时向服务器提出各种服务请求。（索取信息、传输文件、打印文件等）,18,网卡,网卡是安装在计算机主机板上的插卡，其作用是将计算机与通信设施相连，将计算机的数字信号转换为通信线路能够传输的电信号。（ISA16位，PCI32位）,调制解调器,调制解调器是信号转换装置（将数字信号 电信号），其作用是将计算机（增值用户）与公用电话线相连，使现有网络系统以外的计算机用户，能够通过拨号的方式利用公用电话网访问网络系统。,硬件系统的构成,19,硬件系统的构成,集线器（Hub),集线器是局域网中使用的连接设备，有多个端口，可连接多台计算机。形成星形拓扑结构的局域网。分为独立式、叠加式、智能模块式、高档交换式集成平台,网桥（Bridge),网桥是局域网中使用的连接设备。其作用是扩展网络的距离，减轻网络的负担。是一种在数据链路层实现网络互联的存储转发设备。分为内桥与外桥。,路由器,路由器是实现异种网络互连的设备，它可以将两个网络连接在一起，组成更大的网络。被连接的网络可以是局域网，也可以是互连网。,20,硬件系统的构成,集线器与交换机的区别：在于每个端口都可以获得同样的带宽。,网桥与路由器的区别：是网桥实现网络互联是发生在数据链路层，而路由器实现网络互联是发生在网络层。在网络层上实现网络互联需要相结复杂的功能，如路由选择、多路重发、以及错误检测等均在这一层上用不同的方法来实现。与网桥相比，路由器在异构网互联能力、网络阻塞控制能力和网段的隔离能力等方面都要强于网桥。通常的路由器具有负载平衡、阻止广播风暴、控制网络流量以及提高系统容错能力等功能。,21,硬件系统的构成,网关（Gateway),网关 也是实现网络互联的设备，它实现的网络互联发生在网络高层，是网络层以上的互联设备的总称。ISO/OSI参考模型下3层的结构差异比较大，它们之间的耦合是十分复杂的甚至是不可实现的，因而大多数情况都是采用网关进行网络互联。,路由器,路由器是实现异种网络互连的设备，它可以将两个网络连接在一起，组成更大的网络。被连接的网络可以是局域网，也可以是互连网。,22,硬件系统的构成,中继器（Repeater),中继器是对信号进行再生和还原的网络设备 OSI 模型的物理层设备。工作于OSI的物理层，是局域网上所有节点的中心，它的作用是放大信号，补偿信号衰减，支持远距离的通信。目前国内外一些著名的大学校园网的典型结构通常是由主干网和若干段子网组成。主干网和子网之间通常选用路由器进行连接；子网内部常常有若干局域网，这些局域网之间采用中继器或网桥来进行连接；校园网和其他网络，比如公用交换网络，卫星网络和综合业务数字网络等,一般采用网关进行互联.,23,软件系统的构成,网络系统软件,网络操作系统(核心和关键）,网络操作系统是控制和管理网络资源的软件，常用的有：Netware、Windows NT、UNIX等。,网络协议,网络协议是保证网络中两台设备之间正确传送数据的软件。由网络系统决定，即网络系统不同网络协议不同，如Windows NT支持TCP/IP协议。,网关,网关是网络协议的转换软件，其作用翻译和解释网络协议。,网络应用软件（提供服务）,24,6.计算机局域网,局域网的特点,局域网的组成,局域网的拓扑结构,局域网的工作模式,25,局域网的特点,通信距离在数十米至数千米范围内 数据传输速度快，可达到每秒传输数兆至 数百兆位信息，误码率低。软件控制简单，通信协议单纯，硬件设备 少，成本低，使用方便灵活 线路专用，具有很好的保密性，是实现办 公室自动化的重要环节 多采用分布式控制和广播式通信。,26,局域网的组成,计算机和智能性外部设备，如文件服务器、工作站等。网络接口卡及通信介质，如网卡、通信电缆。网络操作系统及网管系统 其中前两部分是构成局域网的硬件，最后一部分是局域网的软件。,27,局域网的拓扑结构,局域网中的拓扑结构是指网络中节点互相连接的方法和形式。目前局域网流行四种拓扑结构：星型、总线型、环型和树型,星型拓扑结构,下一页,上一页,28,总线拓扑结构,树型拓扑结构,局域网的拓扑结构,下一页,上一页,29,局域网的拓扑结构,1.星型拓扑,结构：网络上的各台电脑均以“点对点”的方式连接到中枢装置的布线方式工作方式：中央节点执行集中式通信控制策略，关系复杂，而各个站点的通信负担很小优点：线路管理集中，网络出错容易查找，访问协议简单，适用小型局域网缺点：所需线材较多，成本高，如果中枢装置发生故障，导致整个网络瘫痪。,下一页,上一页,30,局域网的拓扑结构,2.环型拓扑结构结构：所有电脑都串接在一环状回路工作方式：数据依顺时针（或逆时针）方向逐次传递，每个节点的设备上配有收发器,采用广播式信道.优点：电缆长度短，数据在每一节点都经过增强后再送出，故网络信号稳定，传输率较高。组建大型、高速局域网的主干网。缺点：因须加装增波器而使成本提高；如果网络有一个节点发生故障都会导致整个网络瘫痪。,下一页,上一页,31,局域网的拓扑结构,3.总线型拓扑结构结构：所有节点均通过相应的硬件串接到一条传输介质（总线）上工作方式：由于所有节点共享一条公用的数据传输链路，所以在任何一个时间段，它只能被一个设备占用，日益渐少采用。优点：所结构灵活，易于扩展有节点共用一条传输媒介，架线成本较低缺点：一个节点发生故障会使整个网络瘫痪，且不易找到故障点,上一页,32,局域网的拓扑结构,4.树型拓扑结构结构：是一种倒树型的分级结构，实际是星型的发展与扩充。工作方式：中央节点执行集中式通信控制策略，关系复杂，而各个站点的通信负担很小优点：结构灵活，易于扩展。中大型局域网缺点：如果中枢装置发生故障，导致整个网络瘫痪。,上一页,33,其它拓扑结构,网型拓扑结构结构：是不规则形式，主要用于广域网，网型拓朴中的两任意结点之间的通信线路不是惟一的，若某条通路出现故障或拥挤阻塞时，可绕道其它通路传输信息，因此可靠性较高，成本也较高。主要用于广域网的主干网。如教育科研网（CERNET），公用计算机互联网（CHINANET），金桥网（CHINAGEN）。,上一页,34,局域网的工作模式,局域网的工作模式是指LAN中数据处理、运算、通信等的操作方法。工作模式有三种：1.对等模式：（Peer-to-Peer）“点对点”通讯，每一台工作站都处于同等地位，每个节点既可以为他人提供服务（相当于服务器），也可以要求别人为自己提供服务（相当于客户机）该模式的网络主要提供传送文件和共享打印机功能，网络操作系统的功能比较简单，价格也便宜。由于这种结构中某一工作站节点可以直接取用其他节点的数据，所以数据的安全性较差,下一页,上一页,35,局域网的工作模式,2.基于服务器模式（Server-Based）网络中至少有一台文件服务器作为网络系统的中央控制站和存储网络中共用的文件数据，即网络上的数据集中存放于文件服务器内。当用户需要时必须到文件服务器中读取，然后再将他们装入工作站中作个别处理。该模式由于数据集中存储，数据的安全性较高；但也有一个很大的不足，当多个用户在同一时间内读取数据时，因各个工作站与文件服务器之间进行大量的数据传输会造成“阻塞”现象，使网络速度变得很慢。目前，局域网中广泛采用这一模式。,下一页,上一页,36,局域网的工作模式,3.客户/服务器模式（Client Server）该模式是近年来开发的一种新的信息技术，改善了“基于服务器”模式中集中数据处理的方式，大大提高了网络的效率。首先由客户机向服务器提出委托处理申请（信息服务、执行任务），然后服务器按照委托内容进行查询或处理，完成后将结果送回客户机，客户机再做处理。客户/服务器系统的工作示意图如下：,37,上一页,7、局域网组网常用技术,1.交换式以太网（Switching Ethernet）所谓交换，就是在源端口和目标端口之间提供高速、直接的连接，克服了原基于共享网络带宽随节点增多而降低的不足。交换式以太网不需要改变网络其它硬件，包括电缆和用户的网卡，仅需要用交换式交换机改变共享式HUB，节省用户网络升级的费用。它可在高速与低速网络间转换，实现不同网络的协同。目前大多数交换式以太网都具有100MBPS的端口，,38,上一页,2.异步传输技术 ATM（Asynchronous Transfer Mode）异步传输模式：是一种以固定长度的信元，并以异步时分复用方式，传送任意速率的宽带信号和数字等信息的一种面向连接的快速分组交换技术（传输模式）。ATM是当代极有发展前途的网络技术，被认为是下一代网络的基础。事实上，ATM网络正在被大量的应用。在广域网和局域网，发达国家企业级，用它去实现话音、数据、图象的综合传输。,局域网组网常用技术,39,上一页,ATM网络技术的特点：（1）精简的、固定长度的信元适用于高速、多媒体信息的传输。（2）可扩展的带宽利用。ATM采用统计时分复用的方式来进行数据传输。提高了带宽的利用率。（3）良好的传输品质。ATM网络用作面向连接的网络技术。在传输品质上有很大的提高。（4）通信的规范化。使用统一的信元格式，这样有利于信息的规范化和通信集成。（5）网络结构简化。使用固定长度的信元，可以简化网络末端和中间节点对信元的校验，使网络结构得以简化。（6）但是ATM的许多概念尚未标准化，尚需时间才能成为一种成熟的标准技术，因此互操作性能不够完善。,局域网组网常用技术,40,上一页,3.光纤分布式数据接口（Fiber Distributed Data Interface，FDDI）是一种以光纤作为传输媒体的高速令牌环网，1982年由ANSI（美国国家标准化协会）X3T9.5委员会制定的高速环型局域网标准。主要用于高速局域网或城域网，拓扑结构采用双环连接。FDDI是美国国家标准化组织制定的在光缆上发送数字信号的一组协议，它的传输速率可以达到100 Mbps。FDDI用得最多的是用作校园环境的主干网。这种环境的特点是站点分布在多个建筑物中。FDDI也常常被划分在城域网MAN的范围。,局域网组网常用技术,41,上一页,使用光纤作为传输媒体具有多种优点：（1）较长的传输距离，最大站间距离为200KM（2）具有较大的带宽，FDDI的设计带宽为100Mbps。（3）在传输过程中不受电磁和射频噪声的影响。（4）光纤可防止传输过程中被分接偷听，也杜绝了辐射波的窃听，因而是最安全的传输媒体。光纤由于其众多的优越性，在数据通信中得到了日益广泛的应用。用光纤作为媒体的局域网技术主要是光纤分布数据接口。,局域网组网常用技术,42,上一页,局域网组网常用技术,4.快速以太网 快速以太网（Fast Ethernet）是一类新型的局域网，其名称中的“快速”是指数据速率可以达到100Mbps，是标准以太网的数据速率的十倍。其标准为：100BASETX（双绞线连接）和100BASEFX（光纤连接）。100Base-T 以 太 网 适 用 于 基 带 局 域 网(LAN)的 以 太 网 标 准，采 用 双 绞 线 缆，速 度 为100Mbps。100BaseT 标 准 包 括100BaseT4(对 中 档 到 高 档 双 绞 线 缆)和100BaseTX(两 对 高 档 双 绞 线 缆)。100Base-T 也 称 为 快 速 以 太 网。,43,上一页,局域网组网常用技术,（1）100BASET是由DEC、Sun、Intel、3Com、SMC等公司组成的高速以太网联盟提出的。其目标是加快100BASET的速度。许多厂商在1994年底就开始推出与100BASET有关的产品。高速以太网联盟同时建立了工业标准的测试规程来保证各个厂商生产的100BASET产品的互操作性。100BASET的一个显著特性是它尽可能地采用了IEEE802.3以太网的成熟技术。（2）100VGAnyLAN是一种100Mbps的共享介质技术，它使用共享介质令牌传递总线，仅有HP公司一家大型厂商提供这一产品，这是100VGAnyLAN技术的致命缺陷。它相当于HP的一种专有技术。,44,上一页,局域网组网常用技术,千兆以太网的特点主要包括如下:1千兆位以太网提供完美无缺的迁移途径，充分保护在现有网络基础设施上的投资。千兆位以太网将保留IEEE 802.3和以太网帧格式以及802.3受管理的对象规格，从而使企业能够在升级至千兆性能的同时，保留现有的线缆、操作系统、协议、桌面应用程序和网络管理战略与工具。2千兆位以太网相对于原有的快速以太网、FDDI、ATM等主干网解决方案，提供了一条最佳的路径。3千兆位以太网还要与10BaseT和100BaseT向后兼容。此外，IEEE标准将支持最大距离为550米的多模光纤、最大距离为70千米的单模光纤和最大距离为100米的铜轴电缆。千兆位以太网填补了802.3以太网/快速以太网标准的不足。,45,上一页,8、常用传输介质,数据传输模型:数据通过发送器编码形成一定形式的能量，可以是电、光、电磁波或声音。能量通过一定的介质（铜、玻璃或空气）进行传输。在接收端将能量解码成数据。连接计算机网络的传输介质有：同轴电缆、双绞线、光纤和无线通信。,46,上一页,常用传输介质,同轴电缆由同心的内导体、电绝缘体、屏蔽层、保护外套组成。分类粗缆（直径为1.47厘米）和细缆（直径为0.70厘米）基带电缆（室内）和宽带电缆（室外）特点频带较宽，传输率较高。损耗较低，传输距离较远(200m,500m)。辐射低，保密性好，抗干扰能力强。架设安装方便，容易分支。宽带电缆可实现多路复用传输。,47,上一页,常用传输介质,双绞线由两根绞合成有规则的螺旋形图样的绝缘铜线组成。分类：非屏蔽双绞线（UTP）：外皮为塑料，不具有屏蔽能力。屏蔽双绞线（STR）：外皮为金属，具有屏蔽能力。LAN上常用UTP，3类传10M，5类传10M/100M，RJ45头以太网使用，RJ11头电话使用双绞线的特点结构简单，容易安装，普通UTP较便宜，有一定的传输速率 具有较高的容性阻抗，信号衰减较大，传输距离有限（100m）有辐射，容易被窃听,48,上一页,常用传输介质,光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。光导纤维由前香港中文大学校长高锟(kun)发明。微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤的一端的发射装置使用发光二极管（lightemittingdiode,LED）或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤的另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。在日常生活中，由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤被用作长距离的信息传递。,49,上一页,常用传输介质,光纤的特点衰减少，无中继传输距离远 带宽宽，传输速率高，传输能力强 不受电磁干扰，抗干扰能力强，无辐射，保密性好 重量轻，容量大，十分适合多媒体通信光纤断裂的检测和修复都很困难。,50,上一页,常用传输介质,无线通信：无线电：用卫星来连接多个地面收发站。地面微波：收发两端使用抛物面天线，方向性强，直线传输（视距传输），距离远时使用中继站。超短波：无方向性，绕射能力强，速率低10Kbps，距离近，几十公里。频率范围：30M-1G 用于城市内无线组网、无线调度、遥测遥控、蜂窝系统、无线寻呼、无线数传。,51,上一页,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,