计算机网络及其应用.ppt
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1、,计算机网络及其应用,计算机导论,这些人在干什么?,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,2,内容摘要,在当今社会中,计算机网络起着非常重要的作用。从某种意义上讲,计算机网络的发展水平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术水平,而且已经成为衡量其国力及现代化程度的重要标志。本章阐述了计算机网络的定义、拓扑结构、体系结构、OSI参考模型、TCP/IP协议、通信介质及网络互联设备,讲述了Internet的基本概念、IP地址和域名、接入方式及Internet的服务等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,3,学习目标,了解计算机网络通信的原理和概念;了解各种网络互联设备的作用
2、;掌握Internet技术和各种接入方式;掌握各种Internet工具和服务;了解计算机网络的最新发展趋势。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,4,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,5,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机
3、网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,6,计算机网络的概念 7.1,学习完本节后,你将了解到:什么是计算机网络计算要网络的基本术语计算机网络的组成,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,7,计算机网络:利用通信设备和线路将分布在不同地理位置的、功能独立的多个计算机系统互连起来,以功能完善的网络软件
4、实现网络中资源共享和通信的系统。,计算机网络的概念 7.1,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,8,计算机网络术语,节点指连接到网络上的任何设备客户机请求和使用来自其他节点资源的节点。服务器和其他节点共享资源(即提供资源)的节点如文件服务器、打印机服务器、通信服务器、Web服务器、数据库服务器网络操作系统除能完成单机操作系统功能外还用于控制和协调网络上计算机的活动,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,9,计算机网络术语,主机通常是指一个大型的中心计算机或Internet上具有固定IP地址的节点连接介质是将多台计算机或终端连接起来并进行信号传输的介质常见的有线连接介质有双
5、绞线、同轴电缆、光纤等常见的无线连接介质有微波、红外线、通信卫星,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,10,计算机网络术语,通信协议网络上的计算机之间实现通信需要彼此间遵守的一些约定和规则网络连接设备实现网络的远程传输、网络间的互联互通所需要的连接与转换设备常见的网络连接设备有网卡、中继器、网桥、路由器、交换机等,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,11,计算机网络的组成,计算机网络通常由以下三个部分组成:通信子网计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合;资源子网计算机网络中实现资源共享功能的设备及其软件的集合。通信协议,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科
6、学学院,12,计算机网络的组成,计算机网络的组成,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,13,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,14,计算机网络体系结构 7.2,学习完本节后,你将了解到:OSI模型TCP/IP模型,2023/9/15,曲阜师
7、范大学计算机科学学院,15,计算机网络的体系结构定义是计算机网络的各层及其协议的集合是计算机网络及其部件所应完成的功能的精确定义。当前最重要的两个计算机网络体系结构OSI参考模型TCP/IP参考模型,计算机网络体系结构 7.2,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,16,OSI模型,1984年,国际标难化组织ISO(International Standard Organization)公布了开放系统互连参考模型OSI(Open System Interconnection Reference Model)。所谓“开放”是指只要遵循OSI标准,一个系统就可以和位于世界上任何地方的、同
8、样遵循这一标准的其他系统进行通信。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,17,OSI模型,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,18,1、物理层,主要功能:规定了为建立、维护和拆除物理链路所需的机械特性的、电气的、功能的和规程的特性。本层传输的数据形式:比特(bit)属于物理层定义的典型规范代表:EIA/TIA RS-232、EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,19,2、数据链路层,主要功能:把两相邻节点间不可靠的物理链路变成可靠的、无差错的逻辑链路;既差错检验和流量控制本层传输的数据形式:帧(frame
9、),每帧包括数据和控制信息。数据链路层协议的代表包括:SDLC、HDLC、PPP、STP、帧中继等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,20,3、网络层,主要功能:负责对子网间的数据包进行路由选择还可以实现拥塞控制、网际互连等功能本层传输的数据形式:数据包(packet)或数据分组网络层协议的代表包括:IP、IPX、RIP、OSPF等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,21,4、传输层,主要功能:传输层是第一个端到端,即主机到主机的层次,把数据可靠地从一方的用户进程送到另一方的用户进程,即还有处理端到端的差错控制和流量控制的功能。本层传输的数据形式:报文或数据段(
10、segment)传输层协议的代表包括:TCP、UDP、SPX等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,22,5、会话层,主要功能:管理主机之间的会话进程,即负责建立、管理、终止进程之间的会话。利用在数据中插入校验点来实现数据的同步。本层传输的数据形式:报文或数据段(segment),2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,23,6、表示层,主要功能:对上层数据或信息进行变换以保证一个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、格式转换等。本层传输的数据形式:报文或数据段(segment),2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院
11、,24,7、应用层,主要功能:为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口。本层传输的数据形式:报文或数据段(segment)应用层协议的代表包括:Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,25,TCP/IP模型,TCP/IP参考模型是计算机网络的始祖ARPANET和其后继的因特网使用的参考模型。TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次,它们分别是:网络接口层、网际互连层、传输层、和应用层。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,2
12、6,TCP/IP模型示意图,不严格对等!,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,27,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,28,计算机网络的通信介质 7.3,学习完本节后,你将了解到:双绞线光纤微波,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学
13、院,29,通信介质分为:有线传输介质双绞线、同轴电缆和光纤等;无线传输介质微波、卫星、红外线等。,计算机网络的通信介质 7.3,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,30,双绞线,双绞线(Twisted Pair):由两根具有绝缘保护层的铜导线组成是目前的局域网布线应用最广泛的传输介质,一般用于星型网络的布线每条双绞线通过两端安装的RJ45连接器(俗称水晶头)与网卡和集线器(或交换机)相连,最大网线长度为100米。传输距离短,价格低廉,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,31,非屏蔽与屏蔽双绞线,根据外层是否有金属保护膜,双绞线可分为屏蔽式(STP)和非屏蔽式(UTP)两
14、种。,STP,UTP,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,32,双绞线连接示意图,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,33,同轴电缆,由一根铜芯和环绕的绝缘体组成,外层还有金属丝套,以减少电磁干扰整个电缆由一层保护壳覆盖一般有粗缆和细缆之分,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,34,光纤,光纤(Optical Fiber)即光导纤维,是一种细小、柔韧并能传输光信号的介质,一根光缆中包含有多条光纤。光纤通信的主要组成部件有光发送机、光接收机和光纤,在进行长距离信息传输时还需要中继机。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,35,微波,微波是指频率大过
15、于1GHz的电磁波长距离的微波通信需要采用中继方式,即每隔10-50英里(约为1680km)的距离设置一个中继站,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,36,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,37,网络互联设备 7.4,学习完本节后,你将了解
16、到:网络接口卡中继器集线器网桥交换机路由器,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,38,网络互连设备 7.4,网络通信设备是将网络终端中的信号通过通信设备进行转换、强化放大等处理,并在网络传输介质上进行传输的设备。常见的网络通信设备由网卡、中继器、网桥、集线器、交换机、路由器等。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,39,网络接口卡,网络接口卡(NIC,网卡,网络适配器)是一种连接设备,它能够使工作站、服务器、打印机或其它节点通过网络介质接受并发送数据。它们只传输信号而不分析高层数据,它们属于OSI模型的物理层。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,40,中继
17、器,中继器是一种放大或模拟数字信号的网络连接设备,用于延长信号的传输距离。一个中继器只包含有一个输入端口和一个输出端口,所以它就只能接收和转发放大的数据流。使用中继器的好处是扩展网络的成本较低。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,41,集线器,最初,集线器(也称为HUB)只是一个多端口的中继器。它有一个端口与主干网相连,并有多个端口连接一组工作站。目前,集线器已在技术上向交换机技术进行了过渡,具备了一定的智能性和数据交换能力。Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交换机或服务器)进行通信,同层的各端口之间不会直接进行通信,而是通过上联设备再将信息广播到所有端口上。集线器属于OSI
18、模型中的物理层。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,42,集线器,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,43,网桥(BRIDGE),网桥是连接相同网络体系结构的计算机网络的设备(连接一个LAN中的各网段)有单个的输入端口和输出端口它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据,并能指导如何把数据传送到目的地。过滤同网段的数据,转发不同网段的数据网桥属于OSI模型的数据链路层,因而,它能够进行流量控制、纠错处理以及地址分配。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,44,网桥(BRIDGE),2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,45,交换机(SWIT
19、CH),交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。它能为接入交换机的任意两个网络节点提供独享的电信号通路 它可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,46,交换机(SWITCH),2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,47,路由器(ROUTER),路由器是连接因特网中不同传输速率并运行于各种环境的各局域网、广域网的一种多端口设备功能:通过路由决定数据的转发,主要完成信息包的选路和流量控制等处理。路由器属于OSI模
20、型的网络层设备。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,48,典型网络结构拓扑图,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,49,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,50,计算机网络的分类 7.5,学习完本节后,你将了解到:按网络拓扑进行
21、的分类按地理范围进行的分类按使用范围进行的分类,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,51,计算机网络有很多种分类方式,一般可以按照以上几种方式进行分类:网络拓扑结构地理范围使用范围传输速度传输介质,计算机网络的分类 7.5,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,52,1、按网络拓扑分类,(1)总线型总线型拓扑通过一根被称为总线的传输线路将网络中所有节点连接起来。总线型网络是一种广播式网络,采用具有冲突检测的载波侦听多路访问(CSMA/CD)方式。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,53,(2)星型 星型拓扑中各节点都与中心节点连接,呈辐射状排列在中心节点周围
22、。单个节点的故障不会影响到网络的其他部分,但中心节点的故障会导致整个网络的瘫痪。,1、按网络拓扑分类,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,54,(3)环型环型拓扑中各节点首尾相连形成一个闭合的环,环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输。环型拓扑结构简单,但环中任何一个节点出现故障,都可能造成网络瘫痪。这种结构消除了端用户通信时对中心系统的依赖性,但存在维护困难、不便于扩充、定位困难等缺陷。,1、按网络拓扑分类,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,55,(4)树型树型结构是分级的集中控制式网络,节点按层次进行连接,信息交换主要在上、下节点之间进行。它的通信线路总长度短,成本较
23、低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。,1、按网络拓扑分类,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,56,(5)网状型网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装复杂,但系统可靠性高,容错能力强。,1、按网络拓扑分类,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,57,2、按地理范围分类,(1)局域网(LAN)一般通过高速通信线路相连,但在地理上则局限于较小的范围(如1km左右)。校园网、企业网就属于典型的局域网。(2)广域网(WAN)的作用范围
24、通常为几十到几千千米。广域网覆盖一个国家、一个地区或横跨几个洲。(3)城域网(MAN)是地理范围在广域网和局域网之间的一种高速网络,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,58,3、按使用范围分类,从网络的使用范围可分为公用网(Public Network)和专用网(Private Network)。(1)公用网一般是国家的邮电部门建造的网络。(2)专用网是某个部门为单位的特殊工作的需要而建造的网络。这种网络不向本单位以外的人提供服务,如军队、铁路、电力等系统都有本系统的专用网。,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,59,本章主要内容,7.1 计算机网络的概念7.2 计算机
25、网络体系结构7.3 计算机网络的通信介质7.4 网络互联设备7.5 计算机网络的分类7.6 局域网的组成,7.7 Internet技术7.8 Internet接入方式7.9 Internet的服务7.10 内联网和外联网7.11 网站的创建与网页制作7.12 计算机网络的最新发展,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,60,局域网的组成 7.6,学习完本节后,你将了解到:局域网硬件系统局域网软件系统局域网产品,2023/9/15,曲阜师范大学计算机科学学院,61,1、局域网硬件系统,(1)通信介质(或传输介质):包括有线介质(双绞线、同轴电缆、光纤)和无线介质(卫星、微波、红外线)。
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