计算机网络基础计算机网络基础教学.ppt

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1、计算机网络技术基础,计算机学院网络工程系、徐秀、博士、讲师X,参考书籍：,计算机网络实用教程技术基础与实践 刘四清,田力主编清华大学出版社2005计算机网络技术基础 尚晓航编著高等教育出版社2000计算机网络技术基础 黄智诚,陈少涌编著 冶金工业出版社 2003.8 计算机网络技术（基础篇)张学军 大连理工 2004 计算机网络技术基础 于鹏主编 电子工业出版社 2004.3 计算机网络技术基础 陈月波主编 中国电力出版社 2004 计算机网络技术基础 主编李晓桓 重庆大学出版社 2004 计算机网络技术基础 刘文清主编 中国电力出版社 2005 计算机网络技术基础实训教程 编写 技能型紧缺人

2、才培养培训教材编写委员会 海洋出版社 2004 计算机网络技术基础与应用 成先海主编 机械工业出版社 2004 计算机网络技术基础教程 刘四清,龚桂平编著 清华大学出版社 2004,第1章计算机网络概述,计算机网络是将若干台独立的计算机通过传输介质的物理连接，并通过网络软件逻辑地相互联系到一起而实现资源共享的计算机系统。网络主要包含连接对象（即元件）、连接介质、连接的控制机制（如约定、协议、软件）和连接的方式与结构四个方面。,计算机网络概述,计算机网络连接的对象是各种类型的计算机（如：大型计算机、工作站、微型计算机等）或其他数据终端设备（如：各种计算机外部设备、终端服务器等）。计算机网络的连接

3、介质是通信线路（如：光缆、同轴电缆、双绞线、微波、卫星等）和通信设备（网关、网桥、路由器、Modem等）。计算机网络的控制机制是各层的网络协议和各类网络软件。它是指以实现远程通信和资源共享为目的，大量分散但又互联的计算机的集合。互联的含义是两台计算机能互相通信。,计算机网络概述,1.1 计算机网络的形成与发展1.2 计算机网络的定义1.3 计算机网络的功能和应用1.4 计算机网络的组成1.5 计算机网络拓扑结构1.6 计算机网络的分类,1.1 计算机网络的形成与发展,计算机网络是计算机和通信技术这两大现代技术密切结合的产物。它代表了当代计算机体系结构发展的一个极其重要的方向。计算机网络技术包括

4、了硬件、软件、网络体系结构和通信技术。计算机网络最早出现于20世纪50年代，它是通过通信线路将远方终端资料传送给主计算机处理，形成一种简单的联机系统。随着计算机技术和通信技术的不断发展，计算机网络也经历了从简单到复杂，从单机到多机的发展过程，其演变过程主要可分为以下几个阶段。,1.1 计算机网络的形成与发展,1.面向终端的计算机通信网络 2.初级计算机网络 3.开放式的标准化计算机网络4.新一代的计算机综合性、智能化、宽带高速网络,第一代计算机网络,第一代计算机网络是面向终端的计算机网络。面向终端的计算机网络又称为联机系统，建于20世纪50年代初，是第一代计算机网络。它是由一台主机和若干个终端

5、组成，较典型的有1963年美国空军建立的半自动化地面防空系统（SAGE），其结构如图1-1所示。在这种联机方式中，主机是网络的中心和控制者，终端（键盘和显示器）分布在各处并与主机相连，用户通过本地的终端使用远程的主机。,面向终端的计算机通信网络(第一代计算机网络结构示意图),初级网络,分布在不同办公室，甚至不同地理位置的本地终端或者是远程终端通过公共电话网及相应的通信设备与一台计算机相连，登录到计算机上，使用该计算机上资源，这就有了通信与计算机的结合。这种具有通信功能的单机系统（如图）或多机系统（如图）被称为第一代计算机网络-面向终端的计算机通信网，也是计算机网络的初级阶段。严格地讲，这不能算

6、是网络，但它将计算机技术与通信技术结合了，可以让用户以终端方式与远程主机进行通信了，所以我们视它为计算机网络的雏形。,面向终端的计算机通信网络(具有通信功能的单机与多机系统),初级网络,单机系统是一台主机与一个或多个终端连接，在每个终端和主机之间都有一条专用的通信线路，这种系统的线路利用率比较低。当这种简单的单机联机系统连接大量的终端时，存在两个明显的缺点：一是主机系统负担过重；二是线路利用率低。为了提高通信线路的利用率和减轻主机的负担，在具有通信功能的多机系统中使用了集中器和前端机（Front End Processor，FEP）。集中器用于连接多个终端，让多台终端共用同一条通信线路与主机通

7、信。前端机放在主机的前端，承担通信处理功能，以减轻主机的负担。,第二代计算机网络,第二代计算机网络是以共享资源为目的的计算机通信网络。面向终端的计算机网络只能在终端和主机之间进行通信，计算机之间无法通信。从20世纪60年代中期开始，出现了多个主机互联的系统，可以实现计算机和计算机之间的通信。真正意义上的计算机网络应该是计算机与计算机的互联，是计算机之间的通信，即通过通信线路将若干个自主的计算机连接起来的系统，称之为计算机-计算机网络，简称为计算机通信网络。,第二代计算机网络,它由通信子网和用户资源子网（第一代网络）构成，用户通过终端不仅可以共享本主机上的软硬件资源，还可共享通信子网上其他主机上

8、的软硬件资源。计算机通信网络在逻辑上可分为两大部分：通信子网和资源子网，二者合一构成以通信子网为核心，以资源共享为目的的网络。计算机通信网的最初代表是美国国防部高级研究计划局开发的ARPANET，它也是如今Internet的雏形。,第二代计算机网络,1资源子网,资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、联网外设、各种软件资源与信息资源组成。资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。,1资源子网,主计算机系统简称为主机（Host），它可以是大型机、中型机或小型机。主机是资源子网的主要组成单元，它通过高速通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接。普通用户终端通过主机联入

9、网内。主机要为本地用户访问网络其他主机设备与资源提供服务，同时要为网中远程用户共享本地资源提供服务。随着微型机的广泛应用，联入计算机网络的微型机数量日益增多，它可以作为主机的一种类型，直接通过通信控制处理机联入网内，也可以通过联网的大、中、小型计算机系统间接联入网内。,1资源子网,终端（Terminal）是用户访问网络的界面。终端可以是简单的输入、输出终端，也可以是带有微处理机的智能终端。智能终端除具有输入、输出信息的功能外，本身具有存储与处理信息的能力。终端可以通过主机联入网内，也可以通过终端控制器、报文分组组装与拆卸装置或通信控制处理机联入网内。,2通信子网,通信子网由通信控制处理机（Co

10、mmunication Control Processor,CCP）、通信线路和其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。,2通信子网,通信控制处理机在网络拓扑结构中被称为网络结点。一方面，它作为与资源子网的主机、终端相连接的接口，将主机和终端连入网内；另一方面，它又作为通信子网中的分组存储转发结点，完成分组的接收、校验、存储、转发等功能，实现将源主机报文准确发送到目的主机的作用。,2通信子网,通信线路为通信控制处理机与通信控制处理机、通信控制处理机与主机之间提供通信信道。计算机网络采用了多种通信线路。例如，双绞线、同轴电缆、光纤、无线通信信道、微波与卫星通信信道等。,第三代计算

11、机网络,第三代计算机网络又称现代计算机网络。随着微型计算机、广域网和局域网的广泛应用，使用大型机与中型机的主机-终端系统的用户减少，网络结构发生了巨大的变化。大量的微型计算机通过局域网联入广域网，而局域网与广域网、广域网与广域网的互联是通过路由器实现的。,第三代计算机网络,在Internet中，用户计算机需要通过校园网、企业网或Internet服务提供商（Internet Services Provider,ISP）联入地区主干网，地区主干网通过国家主干网联入国家间的高速主干网，这样就形成一种由路由器互联的大型、层次结构的现代计算机网络，即互联网络，它是第二代计算机网络的延伸。,第三代计算机网

12、络,1广域网的发展,ARPANET是第一个分组交换网，它的出现标志着以资源共享为目的的计算机网络的诞生，广域网的发展也是从ARPANET的诞生开始的。这一时期美国许多计算机公司开始大力发展计算机网络，纷纷推出自己的产品和结构。如1974 年 IBM 公司推出系统网络体系结构SNA以及1975年DEC公司提出分布式网络体系结构DNA等。,1广域网的发展,当时，网络应用也正在向各行各业甚至于个人普及和发展，发展网络的需求十分迫切。这就促进了计算机网络的发展，使许多国家加强了基础设施的建设，开始建设公用数据网。早期的数据网是采用模拟的公用交换电话网，通过调制解调器（Modem），将计算机的数字信号调

13、制为模拟信号，经交换电话网传送给另一端的Modem，经Modem的解调再将模拟信号恢复为数字信号被计算机接收，以完成通信，这种技术传输速率比较低。,1广域网的发展,后来又发展为公用数据网，典型的公用数据网有：美国的Telenet、日本的DDX、加拿大的DATAPAC。我国于1993年和1996年分别开通了公用数据网CHINAPAC和提供数字专线服务的DDN，这些都为广域网的发展打下了基础。公用数据网在20世纪70至80年代随着计算机网络技术的发展和网络应用的需求得到很大的发展。,1广域网的发展,目前广域网又开发了诸如帧中继（Frame Relay）、综合业务数据网（ISDN）、交换多兆位数据服

14、务（SMDS）等公用数据网。这些公用数据网的诞生与发展极大地促进了广域网的发展。当前，由于光纤介质的不断普及，直接在光纤介质上传输数据和波分多路复用的技术（WDM）业已开始投入使用，使得广域网的发展进入了一个新的历史时期，大大提高了广域网的数据传输 速率。,2局域网的发展,早期的计算机网络大多为广域网，局域网的出现与发展是在20世纪70年代出现了微型计算机（PC）以后。20世纪80年代，由于PC机性能不断地提高，价格不断地降低，计算机从专家群里走入大众之中，应用从科学计算走入事务处理，使得PC机大量地进入各行各业的办公室，甚至家庭。这时，个人计算机得到了蓬勃发展。由于个人计算机的大量涌现和广泛

15、分布，基于信息交换和资源共享的需求越来越迫切，人们要求在一栋楼或一个部门内的计算机互联，于是局域网（Local Area Network,LAN）应运而生。局域网一经问世就得到了迅速的发展和广泛的应用。,3标准化网络与互联网,计算机广域网和局域网大多是由研究部门、大学或计算机公司自行开发研制的，他们没有统一的体系结构和标准，各个厂家生产的计算机产品和网络产品无论在技术上还是在结构上都有很大的差异，从而造成不同厂家生产的计算机及网络产品很难实现互联，这给用户的使用带来极大的不便，同时也约束了计算机网络的发展。这个时期各个计算机网络公司都纷纷研究开发自己的计算机网络体系结构和协议，如：IBM公司于

16、1974年公布了系统网络体系结构SNA，DEC公司于1975年公布了分布式网络体系结构 DNA等。这种发展形势对网络的继续发展极为不利，于是统一网络的标准提到了议事日程上来。,3标准化网络与互联网,1977年国际标准化组织（ISO）为适应网络标准化的发展趋势，在研究分析已有的网络结构经验的基础上，开始研究开放系统互连（OSI）问题。ISO于1984年公布了开放系统互连基本参考模型的正式文件，即OSI参考模型OSI/RM(Open System Interconnection/Reference Model)。,3标准化网络与互联网,OSI/RM 已被国际社会广泛地认可。它对推动计算机网络的理论

17、与技术的发展，对统一网络体系结构和协议起到了积极的作用。从此，计算机网络进入了标准化网络阶段。,3标准化网络与互联网,由于全世界有不计其数的局域网、广域网，如何将它们连接起来，以便达到扩大网络规模和实现更大范围资源共享的目的，于是又提出了把各网络互联起来的迫切需要。Internet 的出现正好解决了这个问题。Internet的中译名为因特网，是全球规模最大，覆盖面积最广的互联网。Internet自产生以来就呈爆炸式的发展。,3标准化网络与互联网,20世纪80年代到90年代初，是互联网飞速发展的阶段，今天的Internet就是从ARPANET逐步演变过来的，ARPANET上的主机安装的是UNIX

18、操作系统，并内嵌TCP/IP协议。一直到现在，Internet上仍然使用的是TCP/IP协议。Internet的飞速发展和广泛应用使计算机网络进入了一个崭新的阶段。它深入政府部门、金融、商业、企业、公司、教育部门和家庭等方方面面。,1.2 计算机网络的定义 人们通常对“计算机网络”的定义：为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工作，采用通信手段，将地理位置分散的、各自具备自主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由网络操作系统进行管理的计算机复合系统就是计算机网络。,1.2 计算机网络的定义,计算机网络（Computer Network）是利用通信线路和通信设备，把分布在不同地理位置的具有

19、独立功能的多台计算机、终端及其附属设备互相连接，按照网络协议进行数据通信，由功能完善的网络软件，实现资源共享的计算机系统的集合。它是计算机技术与通信技术相结合的产物。,1.2 计算机网络的定义,一个计算机网络可以包含有多台具有“自主”功能的计算机。所谓的“自主”是指这些计算机离开计算机网络之后，也能独立地工作和运行。因此，通常将这些计算机称为“主机”(host)，在网络中又叫做节点或站点。一般，在网络中的共享资源(即硬件资源、软件资源和数据资源)均分布在这些计算机中。,1.2 计算机网络的定义,构成计算机网络时需要使用通信的手段，把有关的计算机(节点)“有机地”连接起来。所谓的“有机”地连接是

20、指连接时彼此必须遵循所规定的约定和规则。这些约定和规则就是通信协议。建立计算机网络的主要目的是为了实现通信的交往、信息资源的交流、计算机分布资源的共享，或者是协同工作。一般将计算机资源共享作为网络的最基本特征。,1.3 计算机网络的功能和应用,1.31计算机网络具有如下一些功能，其中最主要的功能是资源共享和通信。1共享硬件与软件2共享信息3通信功能,1共享硬件与软件,计算机网络允许网络上的用户共享网络上各种不同类型的硬件设备，可共享的硬件资源有：巨型计算机、专用的高性能计算机、大容量磁盘，高性能打印机，高精度图形设备、通信线路、通信设备等。共享硬件的好处是节约开支，用户可以通过网络访问各种不同

21、类型的设备。,1共享硬件与软件,现在已经有许多专供网上使用的软件，如数据库管理系统、各种Internet信息服务软件等。共享软件允许多个用户同时使用，并能保持数据的完整性和一致性。特别是客户机/服务器（C/S）和浏览器/服务器（B/S）模式的出现，人们可以使用客户机来访问服务器，而服务器软件是共享的。并且在B/S方式下，软件版本的升级修改，只要在服务器上进行，全网用户都可立即享受。可共享的软件种类很多，包括大型专用软件、各种网络应用软件、各种信息服务软件等。,2共享信息,信息也是一种资源，Internet就是一个巨大的信息资源宝库，它就像是一个信息的海洋，有取之不尽、用之不竭的信息与数据。每一

22、个接入Internet的用户都可以共享这些信息资源。可共享的信息资源有：搜索与查询的信息，Web服务器上的主页及各种链接，FTP服务器中的软件，各种各样的电子出版物，网上消息、报告和广告，网上大学，网上图书馆等等。,3通信功能,通信功能是计算机网络的基本功能之一，它可以为网络用户提供强有力的通信手段。建设计算机网络的主要目的就是让分布在不同地理位置的计算机用户之间能够相互通信、交流信息。计算机网络可以传输数据、声音、图形和图像等多媒体信息。利用网络的通信功能，可以发送电子邮件，在网上举行电视会议等。,1.3.2 计算机网络的应用,随着现代信息社会进程的推进，通信和计算机技术的迅猛发展，计算机网

23、络的应用也越来越普及。Internet已成为家喻户晓的计算机网络，它也是世界上最大的计算机网络，是一条贯穿全球的信息高速公路主干道。通过计算机网络提供的服务，人们可将计算机网络应用于社会的方方面面。,1网络在科研和教育中的应用,通过计算机网络，科技人员可以在网上查询各种文件和资料，可以互相交流学术思想和交换实验资料，甚至可以在计算机网络上进行国际合作研究项目。在教育方面可以开设网上学校，实现远程授课。学生可以在家里或其他可以将计算机接入计算机网络的地方利用多媒体交互功能听课，有什么不懂的问题可以随时提问和讨论，还可以从网上获得学习参考资料，并且可通过网络交付作业和参加考试。,2网络在企事业单位

24、中的应用,计算机网络可以使企事业单位和公司内部实现办公自动化，做到各种软硬件资源共享，而且，如果将内部网络联入Internet还可以实现异地办公。例如，通过WWW或电子邮件，公司就可以很方便地与分布在不同地区的子公司或其他业务单位建立联系，不仅能够及时地交换信息而且实现了无纸办公。在外的员工通过网络还可以与公司保持通信，得到公司的指示和帮助。企业可以通过因特网，搜集市场信息并发布企业产品信息，取得良好的经济效益。,3网络在商业上的应用,随着计算机网络的广泛应用，电子资料交换（EDI）已成为国际贸易往来的一个重要手段，它以一种被共同认可的数据格式，使分布在全球各地的贸易伙伴可以通过计算机传输各种

25、贸易单据，代替了传统的贸易单据，节省了大量的人力和物力，提高了效率。又如网上商店实现了网上购物、网上付款的网上消费梦想。,4网络在通信与娱乐上的应用,20世纪个人之间通信的基本工具是电话，而21世纪计算机网络已成为个人之间通信的基本工具之一。目前，计算机网络所提供的通信服务包括电子邮件、网络寻呼、BBS、网络新闻和IP电话等。目前，电子邮件已广泛应用。初期的电子邮件只能传送文本文件，而现在已经可以传输语音与图像文件。Internet上存在着很多的新闻组，参加新闻组的人可以在网上对某个感兴趣的问题进行讨论，或是阅读有关这方面的资料，这是计算机网络应用中很受欢迎的一种通信方式。网络寻呼不但可以实现

26、在网络进行寻呼的功能，还可以在网友之间进行网络聊天和文件传输等。IP电话也是基于计算机网络的一类典型的个人通信服务。,4网络在通信与娱乐上的应用,家庭娱乐正在对信息服务业产生着巨大的影响，它可以让人们在家里点播电影和电视节目，目前，一些发达国家已开展这方面的服务。新的电影可能成为交互式的，观众在看电影时可以不时参与到电影情节中去。家庭电视也可以成为交互形式的，观众可以参与到猜谜等活动之中。家庭娱乐中最重要的应用可能是在游戏上。目前，已经有很多人喜欢上多人实时仿真游戏。如果使用虚拟现实的头盔和三维、实时、高清晰度的图像，我们就可以共享虚拟现实的很多游戏和进行多种训练。,4网络在通信与娱乐上的应用

27、,随着网络技术的发展和各种网络应用需求的增加，计算机网络应用的范围在不断扩大，应用领域越来越宽，越来越深入，许多新的计算机网络应用系统不断地被开发出来，如：工业自动控制、辅助决策、虚拟大学、远程教学、远程医疗、管理信息系统、数字图书馆、电子博物馆、全球情报检索与信息查询、网上购物、电子商务、电视会议、视频点播等。,1.4 计算机网络的组成 由于计算机网络的基本功能分为数据处理和数据通信两大部分，因此，它所对应的结构也可以分成相应的两个部分。其一，负责数据处理的计算机与终端设备；其二，负责数据通信的通信控制处理机(CCP，Communication Control Processor)和通信线路

28、。,1.4 计算机网络的组成,计算机网络是一个非常复杂的系统。网络的组成，根据应用范围、目的、规模、结构以及采用的技术不同而不尽相同。但计算机网络都必须包括硬件和软件两大部分，网络硬件提供的是数据处理、数据传输和建立通信通道的物质基础，而网络软件是真正控制数据通信的，软件的各种网络功能需依赖于硬件去完成，二者缺一不可。计算机网络的基本组成主要包括如下四部分，常称为计算机网络的四大要素。,1.4 计算机网络的组成,1计算机系统2通信线路和通信设备3网络协议4网络软件,1计算机系统,具有两台以上独立功能的计算机系统是计算机网络的第一个要素，计算机系统是计算机网络的重要组成部分，是计算机网络不可缺少

29、的硬件元素。计算机网络连接的计算机可以是巨型机、大型机、小型机、工作站或微机，以及笔记本电脑或其他数据终端设备（如：终端服务器）。,1计算机系统,计算机系统是网络的基本模块，是被连接的对象。它的主要作用是负责数据信息的收集、处理、存储、传播和提供共享资源。在网络上可共享的资源包括硬件资源（如：巨型计算机、高性能外围设备、大容量磁盘等）、软件资源（如：各种软件系统、应用程序、数据库系统等）和信息资源。,2通信线路和通信设备,计算机网络的硬件部分除了计算机本身以外，还要有用于连接这些计算机的通信线路和通信设备，即数据通信系统。其中，通信线路指的是传输介质及其介质连接部件，包括：光缆、同轴电缆、双绞

30、线、无线电等；通信设备指网络连接设备、网络互联设备，包括：网卡、集线器（Hub）、中继器（Repeater）、交换机（Switch）、网桥（Bridge）和路由器（Router）以及调制解调器（Modem）等。,2通信线路和通信设备,使用通信线路和通信设备将计算机互联起来，在计算机之间建立一条物理通道，以便传输数据。通信线路和通信设备负责控制数据的发出、传送、接收或转发，包括信号转换、路径选择、编码与解码、差错校验、通信控制管理等，以便完成信息交换。通信线路和通信设备是连接计算机系统的桥梁，是数据传输的通道。,3网络协议,协议是指通信双方必须共同遵守的约定和通信规则，它是通信双方关于通信如何进

31、行所达成的共识。如TCP/IP协议、NetBEUI协议、IPX/SPX协议等。协议规定了用什么样的格式表达、组织和传输数据，如何校验和纠正信息传输中的错误，以及传输信息的时序组织与控制机制等。现代网络都是层次结构，协议还规定了分层原则、层次间的关系、执行信息传递过程的方向、分解与重组等约定。,3网络协议,在网络上通信的双方必须遵守相同的协议，才能正确地交流信息，就像人们谈话要说同一种语言一样，如果谈话时使用不同的语言，就会造成相互间谁都听不懂谁在说什么的问题，将无法进行交流。因此，协议在计算机网络中是至关重要的。一般说来，协议的实现是由软件和硬件分别或配合完成的，有的部分由联网设备来承担。,4

32、网络软件,网络软件是一种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。根据软件的功能，计算机网络软件可分为网络系统软件和网络应用软件两大类型。,4网络软件,（1）网络系统软件。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，它包括网络操作系统、网络协议软件、通信控制软件和管理软件等。网络操作系统（Network Operating System，NOS）是指能够对局域网范围内的资源进行统一调度和管理的程序。它是计算机网络软件的核心程序，是网络软件系统的基础。,4网络软件,网络协议软件（如：TCP/IP协议软件）是实现各种网络协议的软件。它是网络软件中最

33、重要、最核心的部分，任何网络软件都要通过协议软件才能发生作用。,4网络软件,（2）网络应用软件。网络应用软件是指为某一个应用目的而开发的网络软件（如：远程教学软件、电子图书馆软件、Internet信息服务软件等）。网络应用软件为用户提供访问网络的手段以及网络服务，资源共享和信息传输的方法。,1.5 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑的定义 1.拓扑结构与计算机网络拓扑 对于复杂的网络结构设计，人们引入了拓扑结构的概念。拓扑学是几何学中的一个分支，它是从图论演变过来的。拓扑学首先把实体抽象为与其大小、形状无关的“点”，并将连接实体的线路抽象为“线”，进而研究点、线、面之间的关系。计算机网络拓扑是通

34、过计算机网络中的各个结点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构，并反映出网络中各实体之间的结构关系。,1.5 计算机网络的拓扑结构,2.网络拓扑的定义 我们将通信子网中的通信处理机和其他通信设备称为节点，通信线路称为链路，而将节点和链路连接而成的几何图形称为该网络的拓扑结构。网络拓扑结构是计算机网络结点和通信链路所组成的几何形状。计算机网络有很多种拓扑结构，最常用的网络拓扑结构有：总线型结构、环型结构、星型结构、树型结构、网状结构和混合型结构。,1.总线型拓扑结构,在总线逻辑拓扑结构中，使用单根传输线路(总线)作为传输介质，所有网络节点都通过接口，串接在总线上。在总线逻辑拓扑结构中，每一个节点

35、发送的信号都在总线中传送，并被网络上其他节点所接收，但是，任何时刻只能由一个节点使用公用总线传送信息。一个网络段之内的所有节点共享总线的带宽和信道。因而总线的带宽成为网络的瓶颈，网络的效率也随着节点数目的增加而急剧下降。,1.总线型拓扑结构特点：,结构简单灵活，易于扩展；共享能力强，便于广播式传输。网络响应速度快，但负荷重时性能迅速下降；局部站点故障不影响整体，可靠性较高。但是，总线出现故障，则将影响整个网络。易于安装，费用低。,2.星型拓扑结构 在星型拓扑结构中，每个节点都由一个单独的通信线路连接到中心节点上。中心节点控制全网的通信，任何两个节点的相互通信，都必须经过中心节点。因此，中心节点

36、的负荷较重，是网络的瓶颈，一旦中心节点发生故障，将导致全网瘫痪。星型拓扑属于集中控制式网络。,星型拓扑结构具有如下特点：,结构简单，便于管理和维护；易实现结构化布线；结构易扩充，易升级。通信线路专用，电缆成本高。星型结构的网络由中心结点控制与管理，中心结点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠性。中心结点负担重，易成为信息传输的瓶颈，且中心结点一旦出现故障，会导致全网瘫痪。,3.环型拓扑结构 在环型拓扑结构中，各个节点通过通信线路，首尾相接，形成闭合的环型。环中的数据沿一个方向传递。由于信号单向传递，因此，适宜使用光纤，可以构成高速网络。环型拓扑结构简单，传输延迟固定；环中的任何一个节点发生故障，

37、都会导致全网瘫痪，因此各个节点都可能成为网络的瓶颈；环节点的加入和撤出的过程都很复杂，网络扩展和维护都不方便。,环型拓扑结构具有如下特点：,在环型网络中，各工作站间无主从关系，结构简单；信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好。两个结点之间仅有惟一的路径，简化了路径选择，但可扩充性差。可靠性差，任何线路或结点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难。,4.树型拓扑结构 树型拓扑结构是星型拓扑结构的扩展。它采用分层结构，具有一个根节点和多层分支节点。树型网络中除了叶节点之外，所有的根节点和层分支节点都是转发节点。它的各个节点按层次进行连接，信息的交换主要在上下节点间进行，相邻的节点之

38、间一般不进行数据交换或者数据交换量很小。树型拓扑属于集中控制式网络，适用于分级管理的场合，或者是控制型网络。,树型拓扑结构的主要特点如下：,易于扩展，故障易隔离，可靠性高；但电缆成本高。对根结点的依赖性大，一旦根结点出现故障，将导致全网不能工作。,网状拓扑结构,网状结构是指将各网络结点与通信线路互联成不规则的形状，每个结点至少与其他两个结点相连，或者说每个结点至少有两条链路与其他结点相连，如图1-10所示。大型互联网一般都采用这种结构，如：我国的教育科研网CERNET（图1-11）、因特网Internet的主干网都采用网状结构。,网状拓扑结构有以下主要特点：,可靠性高；结构复杂，不易管理和维护

39、；线路成本高；适用于大型广域网。因为有多条路径，所以可以选择最佳路径，减少时延，改善流量分配，提高网络性能，但路径选择比较复杂。,1.6 计算机网络的分类,刚接触网络时，会看到各种各样的网络类型，如：局域网、广域网、以太网、互联网、Novell网等，而且经常是对某一种网络有多种说法，使人们很容易混淆，不知哪一种说法是正确的。其实这些说法都没错，因为计算机网络可以有不同的分类方法，常用的分类方法有：按网络覆盖的地理范围分类、按网络的拓扑结构分类、按网络协议分类、按传输介质分类、按所使用的网络操作系统分类和按传输技术分类。,1.6.1 按网络覆盖的地理范围分类,按网络覆盖的地理范围分类是最常用的分

40、类方法。按照网络覆盖的地理范围的大小，可以把计算机网络分为局域网、城域网和广域网三种类型。,1.局域网(LAN),局域网(LAN，Local Area Network)，顾名思义就是局部区域的计算机网络。在局域网中，计算机及其他互连设备的分布范围一般在有限的地理范围内，因此，局域网的本质特征是分布距离短、数据传输速度快。局域网的分布范围一般在几公里以内，最大距离不超过10公里，它是一个部门或单位组建的网络。LAN是在小型计算机和微型计算机大量推广使用之后才逐渐发展起来的计算机网络。一方面，LAN容易管理与配置；另一方面，LAN容易构成简洁整齐的拓扑结构。局域网速率高，延迟小，因此，网络站点往往

41、可以对等地参与对整个网络的使用与监控。再加上LAN具有成本低、应用广、组网方便和使用灵活等特点，因此，深受广大用户的欢迎，LAN是目前计算机网络技术中，发展最快也是最活跃的一个分支。,1.局域网(LAN),局域网（Local Area Network，LAN）局域网是将较小地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起组成的通信网络。局域网覆盖的地理范围比较小，一般在几十米到几千米之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群或一个校园和一个企业的计算机网络。局域网的主要特点如下：,1.局域网(LAN),覆盖的地理区域比较小，仅工作在有限的地理区域内（0.1 km20 km）。传输速率高，1 Mb

42、ps10 Gbps，误码率低。拓扑结构简单，常用的拓扑结构有：总线型、星型、环型等。局域网通常归属一个单一的组织管理。,2.广域网(WAN),2.广域网(WAN)广域网(WAN，Wide Area Network)，也称远程网。计算机广域网一般是指将分布在不同国家、地域甚至全球范围内的各种局域网以及计算机、终端设备等互连而成的大型计算机通信网络。,2.广域网(WAN),广域网（Wide Area Network，WAN）广域网是在一个相对广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传输的通信网。广域网覆盖广阔的地理区域，通信线路大多借用公用通信网络（如：PSTN、DDN、ISDN等），传输速率比较

43、低。这类网络的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球。因特网是广域网的一种，但它不是一种具有独立意义的网络，它将同类或不同类的物理网络（局域网、广域网与城域网）互联，并通过高层协议实现不同类网络间的通信。,2.广域网(WAN),广域网的主要特点是：覆盖的地理区域大，网络可覆盖市、地区、省、国家甚至全球。广域网常借用公用网络连接。传输速率比较低，一般在64 kbps2 Mbps，最高可达到45 Mbps。但随着广域网技术的发展，广域网的传输速率正在不断地提高，目前通过光纤介质，采用POS（光纤通过SDH）技术，可使传输速率达到155 Mbps，

44、甚至达到2.5 Gbps。网络拓扑结构复杂。,3.城域网(MAN),城域网（Metropolitan Area Network，MAN）城域网(MAN)城域网原本指的是介于局域网与广域网之间的一种大范围的高速网络。城域网是一种大型的LAN，它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般为几千米至几万米，也就是说，城域网可覆盖相当于一个城市的范围。,4.因特网(Internet)因特网(也称国际互联网)其实并不是一种具体的物理网络技术，而是将不同的物理网络技术，按某种协议统一起来的一种高层技术。因特网是广域网与广域网、广域网与局域网、局域网与局域网进行互连而形成的网络。它采用的是局部处理与远程处理、有

45、限地域范围的资源共享与广大地域范围的资源共享相结合的网络技术。目前，世界上发展最快、也是最热门的网络就是Internet。它是世界上最大的、应用最广泛的互联网。,1.6.2 按网络的拓扑结构分类,按网络的拓扑结构，可以将网络分为：总线型网络、环型网络、星型网络、树型网络、网状型网络和混合型网络。例如，以总线型物理拓扑结构组建的网络称为总线型网络，同轴电缆以太网系统就是典型的总线型网络；以星型物理拓扑结构组建的网络称为星型网络，交换式局域网以及双绞线以太网系统都是星型网络。,1.6.3 按物理结构和传输技术分类,根据所使用的传输技术，可以将网络分为：广播式网络和点到点网络。1广播式网络在广播式网

46、络中仅使用一条通信信道，该信道由网络上的所有站点共享。在传输信息时，任何一个站点都可以发送数据分组，传到每台机器上，被其他所有站点接收。这些机器根据数据包中的目的地址进行判断，如果是发给自己的则接收，否则便丢弃它。总线型以太网就是典型的广播式网络。,1广播式网络,在采用广播信道的通信子网中，一个公共通信信道被多个节点使用。在任一时间内只允许一个节点使用公共通信信道，当一个节点利用公共通信信道“发送”数据时，其他节点只能“收听”正在发送的数据。,1.6.3 按物理结构和传输技术分类,2点到点网络与广播式网络相反，点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成，在每对机器之间都有一条专用的通信信道，因此

47、在点到点的网络中，不存在信道共享与复用的情况。当一台计算机发送数据分组后，它会根据目的地址，经过一系列的中间设备的转发，直接到达目的站点，这种传输技术称为点到点传输技术，采用这种技术的网络为点到点网络。在点-点线路通信子网中，每条物理线路连接一对节点。,1.7 习题,1.名词解释：计算机网络，资源子网，通信子网，广域网，网络协议，广播式网络，点到点网络。2.计算机网络所连接的主要对象有哪些？计算机网络的主要通信线路和通信设备有哪些？互联的含义是什么？3.计算机网络的产生与发展经历了哪三个阶段？计算机通信网是怎样产生和发展的？计算机通信网从逻辑上可以分为哪几部分？,1.7 习题,4.举例说明世界上典型的公用数据网有哪些？说出中国的公用数据网的名称。5.举例说明计算机网络有哪些功能？列举计算机网络应用的实例。6.计算机网络由哪些元素构成？在计算机网络中，为什么需要网络协议？,1.7 习题,7.请说出网络操作系统在网络软件中的地位。列举网络应用软件在实际工作中的应用。8.什么是计算机的网络拓扑结构？计算机网络最常见的网络拓扑结构有哪些？星型拓扑结构有哪些特点？9.计算机网络可以从哪几方面进行分类？按网络覆盖的范围，计算机网络可以分为哪几类？它们各自的特点是什么？一般的校园网属于哪类网络？,