局域网应用基础ppt课件.ppt
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1、计算机组网技术,补充:计算机网络概述,计算机网络是计算机技术和通信技术两者结合的产物。1.计算机网络的基本概念 计算机网络是利用通信线路和通信设备,把地理上分散的、具有独立功能的多个计算机系统互相联接起来,按照网络协议进行数据通信,用功能完善的网络软件实现资源共享的计算机系统的集合。,2.计算机网络的基本组成(四大要素):(1)计算机系统:(硬件)即至少存在两台以上具有独立操作系统的计算机(指硬件),相互间需要共享资源、信息交换。(2)通信线路和通信设备:(硬件)两个以上独立操作的计算机之间要拥有某种通信手段或方法进行互连。(3)网络协议:(软件)协议指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则。,
2、(4)网络软件:(软件)在网络环境下使用和运行或者控制和管理网络工作的计算机软件。(一)网络系统软件:是控制和管理网络运行,提供网络通信,分配和管理共享资源 的网络软件。包括:网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件、管理软件(二)网络应用软件:指为某一应用目的而开发的网络软件,例远程教学软件等。上述四要素是必要和充分的,缺一不可。,3.计算机网络的基本功能(1)资源共享(包括软硬件和信息)(2)通信(3)负荷均衡(4)分布处理(5)提高系统的安全与可靠性,4.计算机网络的基本应用(1)在科研和教育中的应用(2)在企事业单位中的应用(3)在商业上的应用(4)在通信与娱乐上的应用 可以说计算机网
3、络几乎遍及社会的每一个角落,几乎涉及到了人们日常生活和工作方方面面。,计算机网络应用举例(1),1.共享打印机等各种硬件设备,计算机网络应用举例(2),2.共享数据资源,计算机网络应用举例(3),3.共享应用程序,一、根据网络的覆盖范围分类 1、局域网(LAN Local Area Network)覆盖的地理范围:有限范围(如实验室内、大楼内、校园内)特点:(1)覆盖的地区域较小(0.1km-10km)(2)数据传输速率高(1Mbps-10Gbps),延迟小,误码率低(通常低于10-8)(3)拓扑结构简单,常用的拓扑结构有:总线型、星型、环型等(4)单位自己建设和拥有,易于维护和管理,5.计算
4、机网络的分类,2、城域网(MAN Metropolitan Area Network)覆盖的地理范围:几十千米之内(城市或大型集团)特点:(1)传输介质相对比较复杂(2)数据传输速率低于局域网(3)传输距离相对局域网要长、信号易受干扰(4)组网较复杂,成本较高,3、广域网(WAN Wide Area Network)覆盖的地理范围:几十千米到几千千米利用电话线和卫星提供的跨国或全球间的联系通常利用公用网络进行组建,其特点如下:(1)覆盖的范围大(2)传输介质复杂,通常利用公用网络(3)数据传输速率低(4)网络拓扑结构复杂(5)是一个公共网络,不属于一个机构或国家,二、根据网络传输技术分:1、广
5、播式网络(Broad Network)所有计算机共享一个公共的通信信道 工作原理:所有节点共享一个通信信道,任何一个节点发送报文信息时,其他节点都会接收到信息,发送报文信息中带有目的地址与源地址,其他节点将检查目的地址,如与本地址相同,则接收,否则丢弃。2、点到点式网络(Point-Point Network)每条物理线路连接一对计算机(每对计算机之间都有一条专用的通信信道)A-B-C,三、根据网络使用范围分类(1)公用网 由政府的电信部门建立和管理,提供有偿数据通信服务(2)专用网 由某个部门或企事业单位自行组建,不允许其他部门或单位使用。根据网络环境可以分为部门网络、企业网络和校园网络。,
6、四、根据逻辑功能分类 从逻辑功能上看,计算机是由通信子网和资源子网两部分组成的。计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为通信子网,网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合称为资源子网。在局域网中,通信子网由网卡、传输介质、中继器、集线器、网桥、路由器、交换机等设备和相关软件组成。资源子网由联网的服务器、工作站、共享的打印机和其它设备及相关软件组成。,一、网络拓扑结构的概念 1、概念:网络拓扑结构:研究网络中各节点(结点)之间的连线(链路)的物理布局;或:是一个网络的通信链路和节点的几何排列或物理图形布局。注:只考虑节点的位置关系,不考虑节点间的距离和大小。2、网络中的节点分类:(
7、1)转接和交换信息的转接节点:如交换机、集线器和终端控制器等(2)访问节点:如主计算机和终端等,6.计算机网络的拓扑结构,二、计算机网络的拓扑结构 主要指通信子网的拓扑结构,分为总线型、环型、星型、树型、网状型和 混合型等 1、总线型结构,总线拓扑结构示意图,总线,总线(Bus)型拓扑结构是一种广播式网络,采用单根传输线(总线)作为传输介质,所有的站点都通过接口连接到总线上。总线型的优点:(1)结构简单灵活,易于扩展;共享能力强,便于广播式传输;(2)可靠性较高,网络响应速度快;(3)易于安装,费用低;(4)所需通信线的长度少(连线长度小于星型结构),若需增加长度,可通过中继器增加一个网段;缺
8、点:故障诊断和隔离比较困难,总线任务重(数据通信量较大),易产生冲突和碰撞问题。,2、环型结构,环型拓扑结构示意图,环(Ring)型拓扑结构是由站点和连接站点的链路组成的一个闭合环,环路中的各站点的地位相同,环路上任何节点均可请求发送信息,请求一旦成功,便可向环路发送信息。信息流单向沿环路逐点传输,一个节点发送的信息必须通过环路的全部环接口,只有当传输信息中的目的地址与环上的某节点的地址相同时,信息才会被此节点接收,并继续流向下一环路,直到回到发送节点为止。为了提高通信速率,可采用双环结构实现双向通信。优点:(1)简化了路径选择控制:两节点间仅有唯一通路。(2)控制软件较简单,传输延迟固定,实
9、时性强:节点收发信息由环接口控制。,缺点:(1)节点故障会引起全网故障:因为环上的数据传输要通过连接在环上的每一个节点。(2)故障检测困难:这与总线拓扑相似,需在各个节点进行诊断和隔离。(3)环型拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式,在负载较轻时,信道利用率相对来说就比较低。(4)当节点过多时,会影响传输速率,并使网络响应时间变长。,3、星型拓扑,星(Star)型结构,中心节点是主节点,网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中心节点上,由中心节点向目的节点传输信息。工作原理:当一个节点要传输信息时,首先向中心节点发送一个请求,以便同另一个目的节点建立连接,一旦节点建立了连接,则进行
10、信息传送。优点:(1)结构简单,便于管理和维护;结构易扩充,易升级;(2)故障诊断和隔离容易,网络延迟时间较短。中央节点对连接线路可以逐一隔离、进行故障检测和定位。(3)单节点或链路故障不会影响整个网络,缺点:成本高,通信资源利用率底:每个站点都要和中央节点直接连接(2)中央节点的负荷较重,形成信息传输速率的瓶颈:(3)对中央节点的可靠性和冗余度要求较高:中央节点一旦发生故障,将使全网瘫痪。,4、树型结构(也叫星型总线拓扑结构),树形拓扑结构示意图,树(Tree)型结构(从总线型和星型结构演变而来)是层次优级结构,树型结构除了叶节点外,根节点和所有分支节点都是转发节点,属于集中控制式网络,适用
11、于分组管理的场合和控制型网络。,优点:(1)易于扩展。这种结构可以延伸出很多节点和子分支(2)结构简单,成本低;(3)网络中任意两节点间不产生回路,每个链路都支持双向传输。缺点:(1)除叶节点及其相连的链路外,任何一个节点或链路产生故障都会影响 网络系统的正常运行。(2)各个节点对根的依赖性太大:如果根发生故障,则全网不能正常工作。,5、网状结构(分布式结构),网型拓扑结构示意图,网状(Mesh)结构,没有严格的布点规定和形状,节点之间的连接是任意的,每两个节点之间可以有多条路径可供选择,当某一线路或节点有故障时,不会影响整个网络的工作。,优点:可靠性高。因可选路径多,故可选择最佳路径,减少时
12、延,改善流量分配,提高网络性能。缺点:(1)各个节点通常和多个节点连接,结构复杂,不易管理维护;(2)协议复杂:需要路由选择和流量控制的功能;(3)线路成本比较高。,6、混合型拓扑结构,“星环”拓扑示意图,将总线型、星型、环型中的某两种单一拓扑结构混合起来,取两者的优点构成的拓扑称为混合型拓扑结构。常见的一种是星型拓扑和环型拓扑混合成的“星环”拓扑星型和总线型混合的“星总”拓扑,“星总”拓扑示意图,优点:(1)故障诊断和隔离较为方便。一旦网络发生故障,只要诊断出哪个集线器有故障,将该集线器和全网隔离即可。(2)易于扩展。要扩展用户时,可以加入新的集线器,也可以在设计时,在每个集线器留出一些备用
13、的可插入新的站点的接口。(3)安装方便。网络的主电缆只要连通这些集线器即可。缺点:(1)需要选用带智能的集线器。这是为了实现网络故障自动诊断和故障节点的隔离所必需的。(2)像星型拓扑结构一样,集线器到各个站点的电缆安装长度会增加。,本 章 小 结,通过本章的学习,应掌握计算机网络的概念、组成、功能以及分类,掌握计算机网络的拓扑结构。,教学提示和教学目标,教学提示:在当今计算机领域中,局域网的作用已经越来越重要。合理地利用网络可以实现资源共享、协作完成工作、便捷地与他人进行交流,但是使用不当则有可能导致整个系统性能下降,无法获得所需的资源,影响工作的正常进行。本章先介绍局域网的基础知识,包括局域
14、网的组成、作用、常见的网络拓扑结构、网络协议、IP地址、域名等。教学目标:本章的主要目的是了解各种网络拓扑结构,如总线型、环型、星型总线结构,认识局域网的常用协议(例如NetBIOS、IPX/SPX、TCP/IP等协议),以及IP地址、子网掩码、域名等的基本概念。,第1章 局域网应用基础,教学提示和教学目标1.1 局域网的基本概念1.2 局域网常见的网络拓扑结构1.3 局域网的常用协议1.4 IP地址、子网掩码和域名1.5 常用的网络操作系统,本章要点,局域网常见的网络拓扑结构局域网的常用协议IP地址、子网掩码和域名。,1.1 局域网的基本概念,本节主要介绍局域网的定义、作用、组成及其主要特点
15、。1.1.1 什么是局域网1.1.2 局域网的组成及特点1.1.3 局域网的主要用途1.1.4 局域网的分类,1.1.1 什么是局域网,局域网(Local Area Network,LAN)是在一个局部的地理范围内(如一个学校、工厂和机关内),将各种计算机、外部设备和数据库等互相连接起来组成的计算机通信网。它可以通过数据通信网或专用数据电路,与远方的局域网、数据库或处理中心相连接,构成一个大范围的信息处理系统。局域网由于覆盖的地理范围有限,一般在几米到几公里范围内,因此,它具有较高的数据传输速率,一般为1Mb/s100Mb/s,光纤可以高达1Gb/s。,1.1.2 局域网的组成及特点,局域网作
16、为计算机网络中的一个重要成员(或者说组成部分),和其他计算机网络一样,是由服务器、工作站、外围设备和网络操作系统和通信协议等4部分组成的,如图1.1所示。需要注意的是,两台计算机在进行通信时必须使用相同的通信协议。目前,在局域网中常使用的通信协议有NetBIOS、TCP/IP和IPX/SPX三种。,概括来说局域网由网络硬件和网络软件两大部分组成。网络硬件包括:服务器和工作站、计算机 外设、网卡、传输介质、网络互联设备。网络软件包括:网络系统软件(网络操作系统)、网络应用软件、网络协议、网络管理软件。,1.1.3 局域网的主要用途,局域网的应用范围非常广泛,下面介绍局域网的主要应用领域:1.中、
17、小型办公网络2.学校机房3.企业办公自动化4.网吧5.管理信息系统,1.1.4 局域网的分类,根据分类角度的不同,有不同的分类,比如:1、根据拓扑结构可分为:总线型局域网、星型 局域网、环形局域网、混合型局域网2、根据传输速度可分为:10M局域网、100M局 域网、1000M局域网、10G局域网3、根据传输介质可分为:有线局域网、无线局 域网,1.2 局域网常见的网络拓扑结构,拓扑结构这个名字来源于拓扑学(Topology),拓扑学是一种研究与大小、距离无关的几何图形特性的方法。在计算机网络中通常采用拓扑学的方法,分析网络单元彼此互联的形状与其性能的关系,从而实现网络的最佳布局。1.2.1 总
18、线型结构1.2.2 星型结构1.2.3 环型结构,1.2.1 总线型结构,总线型结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息,总线型网络拓扑结构的网络如图1.2所示。总线型结构使用的电缆一般为细同轴电缆。这种结构使用电缆较少,且容易安装,各工作站和服务器只需通过网卡上的BNC接头与总线上的BNC T型连接器相连即可,但是,在总线主干两端必须安装
19、终端电阻器。,图1.2 总线型结构,1.2.2 星型结构,星型网络结构如图1.3所示。所有的工作站都直接连接到集线器或交换机上。当一个工作站要传输数据到另一个工作站时,则需要通过中心节点(由集线器或交换机担负)转接。在使用星型结构组网时有以下几个特点:(1)用Hub或交换机可以进行级联,但级联最多不能超过4级。(2)工作站接入或退出网络时不会影响系统的正常工作。(3)使用双绞线连接,符合现代综合布线的标准。(4)可以满足从10Mb/s、100Mb/s或者1000Mb/s等多种带宽的要求。,图1.3 星型结构,1.2.3 环型结构,环型结构如图1.4所示。环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路
20、首尾相连形成一个闭合的环,这种结构使公共传输电缆组成环型连接,数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。环型局域网数据传输的模式比较特殊,逻辑环路内始终存在一个“令牌传送(token passing)”信号,它沿着整个逻辑环路传输,需要发送信息的源主机首先需要捕捉到这个“令牌传送”信号,然后将其状态标示变为“令牌忙”,宣布占用网络传输数据,然后将“令牌”原有的数据替换成想要传输的数据,并加上目标主机的网卡MAC地址发送出去,此数据包通过网络上的一台台主机传送到目的主机。目的主机收到数据后将“令牌”数据修改,表明其已经成功收到数据,当此“令牌”沿环型网络回传到源主机
21、时,源主机将“令牌”恢复为“令牌空闲”,清除数据,并将“令牌”交给逻辑环路中的下一台主机。环型网的优点在于网络数据传输不会出现冲突和堵塞情况,但同时也有物理链路资源浪费多,而且环路构架脆弱,环路中任何一台主机故障即造成整个环路崩溃的缺点。,图1.4 环型结构,1.3 局域网的常用协议,我们相互之间交流需要语言或者文字,计算机之间交流和通信同样需要语言。计算机之间交流的语言就是网络协议。与不同类型的人交流有不同的语言,同样,与不同的网络交流有不同的网络协议。目前,虽然已经开发了许多协议,但是,只有少数被保留下来,当前局域网中最常见的三种协议是NetBIOS协议、IPX/SPX兼容协议和TCP/I
22、P协议,这些协议主要位于OSI七层模型中的会话层、传输层与网络层,如图1.5所示,下面将分别介绍。1.3.1 NetBIOS协议 1.3.2 IPX/SPX及其兼容协议 1.3.3 AppleTalk协议 1.3.4 TCP/IP协议 1.3.5 无线网络协议,图1.5 OSI七层模型,OSI是国际标准化组织(ISO)提出的“开放系统互联”(OSI,Open System Interconnection)参考模式。OSI开放系统将整个网络的通信功能划分成七个层次,每个层次完成各自的功能,通过各层间的接口和功能的组合与其相邻的层连接,从而实现两系统间、各节点间信息的传输。OSI的七层协议从低到高
23、分别为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层。,网络体系结构和通信协议是计算机中非常重要的概念,理解这两个概念对理解计算机网络的工作原理由很大帮助。在介绍局域网的常用协议之前我们很有必要说一下网络体系结构,,补充:网络体系结构和通信协议,网络体系结构是网络的的“灵魂”,它是科学家们为了数据传输的规范性而设计的一种通用型网络结构。它就像动物的骨架或一篇文章的大纲。(它包括层次模型和通信协议)通信协议(网络协议),是指在计算机网络用于规定信息的格式以及如何发送和接收数据信息的一系列规定。它好比人类交流时使用的语言的语法规则。,1.网络体系结构 计算机网络系统的设计采用结构化方
24、法,它把一个较为复杂的系统分解为若干个容易处理的子系统,然后逐个解决,现代计算机网络都采用了层次化体系结构。计算机网络体系结构CNA(Computer Network Architecture):就是计算机网络的分层及各层协议、功能和层间接口的集合。是关于计算机网络系统应设置多少层,每个层能提供哪些功能,以及层之间的关系和如何联系在一起的精确定义。它是个抽象的概念。,2、网络协议 协议(Protocol)是预先规定的格式或约定,是指计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。实体:是指通信时能发送和接收信息的任何软硬件设施;协议定义的内容:(1)通信内容是什么;(2)如何进行通信;(3)何时进
25、行通信;,补充:网络参考模型,网络参考模型是为了规范和设计网络体系结构提出的抽象模型,具有代表性的参考模型有:OSI参考模型与TCP/IP参考模型。(主要用于开放系统互联)另外还有Novell NetWare参考模型(主要有IPX/SPX协议)和用于局域网的IEEE802参考模型。,1.OSI参考模型,OSI七层模型,OSI参考模型,1、OSI七层参考模型 OSI/RM:开放系统互连参考模型。(1)“开放系统互连”:是指任何两个不同的网络系统,只要遵循OSI标准是相互开放的,那就可以进行互连。(2)七层模型从下到上分别为:物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。,OSI参考
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