第5计算机网络09.pptx
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1、第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用1/109本章主要内容本章主要内容l计算机网络的定义计算机网络的定义l计算机网络的发展计算机网络的发展l计算机网络的分类计算机网络的分类l计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构与协议l局域网基本知识局域网基本知识l因特网基本知识因特网基本知识第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用2/109什么是计算机网络什么是计算机网络l计算机网络计算机网络(Computer Network)(Computer Network)是将若干台独是将若干台独立的计算机通过传输介质相互立的计算机通过传输介质相互物理连接物理连接,并通,并
2、通过网络软件逻辑地相互联系到一起,而实现过网络软件逻辑地相互联系到一起,而实现资资源共享源共享的计算机系统。的计算机系统。第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用3/109 计算机网络的发展计算机网络的发展计算机网络是在计算机网络是在计算机技术计算机技术和和通信技术通信技术高度发展的基础上,由二者密切结合的产高度发展的基础上,由二者密切结合的产物。始于物。始于2020世纪世纪5050年代,其发展经历了以年代,其发展经历了以下几个阶段。下几个阶段。第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用4/109第一代计算机网络第一代计算机网络终端网络终端网络(2020世纪世
3、纪5050年代末)年代末)第一代计算机网络是第一代计算机网络是由由主机和终端主机和终端组成的联组成的联机系统,又称为面向终机系统,又称为面向终端的计算机网络端的计算机网络第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用5/109例子:飞机订票系统例子:飞机订票系统例子:飞机订票系统例子:飞机订票系统 主机主机主机主机(航空公司总部航空公司总部航空公司总部航空公司总部)终端机终端机终端机终端机(订票点订票点订票点订票点)通信线路通信线路通信线路通信线路(电话线路电话线路电话线路电话线路)第一代计算机网络(续)第一代计算机网络(续)第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应
4、用6/109l将各独立的联机终端网络相互连接起来将各独立的联机终端网络相互连接起来l形成以多处理机为中心的网络形成以多处理机为中心的网络l各计算机之间的通信由专门的设备(各计算机之间的通信由专门的设备(通信控制处理机通信控制处理机CCPCCP)完成)完成l网络由网络由“资源子网资源子网”和和“通信子网通信子网”组成组成l资源子网负责数据处理l通信子网负责数据通信l第二代计算机网络又称为面向通信子网的计算机网络第二代计算机网络又称为面向通信子网的计算机网络 第二代计算机网络第二代计算机网络(2020世纪世纪6060年代中期以后)年代中期以后)第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网
5、应用7/109第二代计算机网络第二代计算机网络(续续)l资源子网资源子网:主机、终端等设备主机、终端等设备及操作系统等相及操作系统等相关软件关软件l通信子网通信子网:CCPCCP、线缆、网卡、线缆、网卡等设备及相关软等设备及相关软件件负责负责数据处理数据处理负责负责数据通信数据通信通信控制处理机通信控制处理机第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用8/109第三代第三代(现代)(现代)计算机网络计算机网络(70707070年代末)年代末)年代末)年代末)l在计算机网络中,为了使计算机之间能够正确地传送在计算机网络中,为了使计算机之间能够正确地传送信息,必须有一套关于信息,必须
6、有一套关于信息传输顺序信息传输顺序、信息格式信息格式和和信信息内容息内容等的约定,这一整套约定称为等的约定,这一整套约定称为通信协议通信协议。l在第二代计算机网络的基础上,实现了网络通信协议在第二代计算机网络的基础上,实现了网络通信协议的标准化;的标准化;计算机网络的通信协议由专门的组织(计算机网络的通信协议由专门的组织(ISO ISO 国际标准化组织)专门研究制定。国际标准化组织)专门研究制定。l计算机网络具有了开放性、通用性和广泛的互联性。计算机网络具有了开放性、通用性和广泛的互联性。第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用9/109现代计算机网络现代计算机网络局域网局域
7、网局域网局域网局域网局域网路由设备路由设备通信子网通信子网终端终端中央主机中央主机终端终端第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用10/109计算机网络的分类计算机网络的分类l按网络拓扑结构分类按网络拓扑结构分类l按地理范围分类按地理范围分类l按通信传播方式分类按通信传播方式分类l按网络控制方式分类按网络控制方式分类l按传输介质分类按传输介质分类l按数据传输速率分类按数据传输速率分类l按使用范围分类按使用范围分类第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用11/109计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构l网网络络拓拓扑扑结结构构描描述述的的是是网网络络的的几
8、几何何排排列列形形状状,并并用用以以表表示示网网络络的的整整体体结结构构外外貌貌以以及及反反映映各各部部分的分的结构关系结构关系。l不同拓扑结构的网络具有不同的应用特点。不同拓扑结构的网络具有不同的应用特点。l一般地讲,网络拓扑分为星型、树型、总线型、一般地讲,网络拓扑分为星型、树型、总线型、环型和网状型五种不同的形式环型和网状型五种不同的形式第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用12/109网络拓扑结构图示网络拓扑结构图示第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用13/109按地理范围分类按地理范围分类第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网
9、应用14/1098.1 计算机网络基础知识计算机网络基础知识局域网局域网LANLANLocal Area Local Area NetworkNetwork十公里以内十公里以内例如:北科大本部例如:北科大本部城域网城域网MANMANMetropolitan Metropolitan Area NetworkArea Network1010到到5050公里公里可以覆盖一批邻近的公司或一可以覆盖一批邻近的公司或一个城市。个城市。例如:北科大例如:北科大+管庄校区管庄校区广域网广域网WANWANWide Area Wide Area NetworkNetwork大于大于5050公里公里是跨地域性的网
10、络系统,通常是跨地域性的网络系统,通常覆盖一个国家或洲覆盖一个国家或洲l局域网局域网一般采用总线型、环形、星型结构一般采用总线型、环形、星型结构l城域网城域网常采用双总线或双环结构常采用双总线或双环结构l广域网广域网大多采用不规则的网状结构大多采用不规则的网状结构lInternet Internet 采用树结构采用树结构第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用15/109数据通信的有关概念数据通信的有关概念l计算机网络的最大功能是信息数据计算机网络的最大功能是信息数据资源共享资源共享l最经常和最基本的活动是最经常和最基本的活动是“数据传输数据传输”;称为;称为“数据通数据通信
11、信”l数据通信的过程是一个以一定规则传送和接收数据的过数据通信的过程是一个以一定规则传送和接收数据的过程;到达目的端的数据是发送时数据的复制程;到达目的端的数据是发送时数据的复制l产生和发送数据的一端称为产生和发送数据的一端称为信源信源l接收的一端称为接收的一端称为信宿信宿l信源和信宿之间的通道称为信源和信宿之间的通道称为信道信道l信道由各种传输介质和中间通信设备组成信道由各种传输介质和中间通信设备组成第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用16/109信道信道l信道是信息传输的路径;即信源和信宿之间的通信道是信息传输的路径;即信源和信宿之间的通道道l信道由各种传输介质信道由
12、各种传输介质(双绞线、同轴电缆、光缆、双绞线、同轴电缆、光缆、无线电波等无线电波等)和相关的通信设备组成和相关的通信设备组成l影响信息通信速度和质量的因素:影响信息通信速度和质量的因素:l构成信道的通信介质的种类和质量l采用的是何种传输控制技术l信息在传输过程中所受到的外界干扰第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用17/109调制与解调调制与解调l如果要在模拟信道上(如电话线)传输数字信号,如果要在模拟信道上(如电话线)传输数字信号,必须在信道两端分别安装调制解调器(必须在信道两端分别安装调制解调器(ModemModem)。)。l调制(调制(ModulateModulate
13、)将数字信号转换成模拟信号的过程。将数字信号转换成模拟信号的过程。l解调(解调(DemodulateDemodulate)将模拟信号转换成数字信号的过程。将模拟信号转换成数字信号的过程。l把这两种功能结合在一起的设备称为把这两种功能结合在一起的设备称为调制解调器调制解调器。第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用18/109带宽带宽与与数据传输速率数据传输速率 在模拟信道中,用带宽表示信道传输信息的能力,即在模拟信道中,用带宽表示信道传输信息的能力,即保证保证信号通过传输系统而不产生畸变的频率范围。信号通过传输系统而不产生畸变的频率范围。l模拟信道的带宽用模拟信道的带宽用Hz
14、Hz表示;表示;例如:电话信道的带宽为例如:电话信道的带宽为300Hz3400Hz300Hz3400Hzl数据通信采用的是串行方式,即将一个字节分成独立的比数据通信采用的是串行方式,即将一个字节分成独立的比特(特(bitbit),在通信介质上一个接一个的传输。),在通信介质上一个接一个的传输。l数字信号的带宽通常用数据传输速率(比特率)表示。数字信号的带宽通常用数据传输速率(比特率)表示。l数据的传输速率用数据的传输速率用bps(bits per second bps(bits per second 每秒传送的比每秒传送的比特数特数)来表示,它反映了信道单位时间内传送数据的能力。来表示,它反映
15、了信道单位时间内传送数据的能力。l例如:例如:ADSLADSL的带宽是的带宽是512K512K是什么意思?是什么意思?512K=512Kbps=512K b/s=512/8KB/s=64KB/s512K=512Kbps=512K b/s=512/8KB/s=64KB/s 第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用19/109 计算机网络体系结构与协议计算机网络体系结构与协议l计算机网络协议的概念计算机网络协议的概念 l计算机网络体系结构的概念计算机网络体系结构的概念lISO/OSIISO/OSI标准标准 lTCP/IPTCP/IP模型模型 第五章第五章 计算机网络及因特网应用计
16、算机网络及因特网应用20/109网络通信协议网络通信协议l协议是为进行计算机网络中的数据交换(发送和是为进行计算机网络中的数据交换(发送和接收)而建立的规则、标准或约定的集合。接收)而建立的规则、标准或约定的集合。l构成协议的三要素构成协议的三要素l语法:数据与控制信息的格式(如何讲)l语义:数据和控制信息的含义(讲的是什么)l同步(时序):通信事件的顺序和速度(对话的顺序和讲话的语速)l协议的本质是规则,通信双方为了进行数据交换协议的本质是规则,通信双方为了进行数据交换而遵守的规则而遵守的规则20第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用21/109网络通信协议(续)网络通信
17、协议(续)l协议是网络通信的约定语言:协议是网络通信的约定语言:l网络上的信息以“数据包”的形式传送。数据包由包头和数据组成l“包头”应包括通信的数据格式、数据传送的时序、传送的控制信息、传送的双方地址等内容l这些内容必须遵守共同的约定语言(即网络协议)数据包头数据包头数据正文数据正文第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用22/109数据包格式数据包格式第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用23/109网络通信协议(续)网络通信协议(续)l与网络通信相关的软、硬件依据协议所约定的规则与网络通信相关的软、硬件依据协议所约定的规则组织传送信息,并将信息转换成
18、传输介质能传送的组织传送信息,并将信息转换成传输介质能传送的信号进行发送。信号进行发送。l一个完美的解决所有通信问题的协议设计难度太大,一个完美的解决所有通信问题的协议设计难度太大,复杂度太高。复杂度太高。l分层次(分层次(LayerLayer)是人们处理复杂问题的基本方法。)是人们处理复杂问题的基本方法。将一个复杂问题分解为若干个小问题分别解决。将一个复杂问题分解为若干个小问题分别解决。协议是分层的!协议是分层的!第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用24/109计算机网络体系结构计算机网络体系结构l计算机网络的各层功能的定义和层间协议的集合称为计算机网络的各层功能的定义
19、和层间协议的集合称为“计计算机网络的体系结构算机网络的体系结构”l网络将提供的服务进行网络将提供的服务进行“分层分层”管理和控制管理和控制l各层之间是独立的、相互屏蔽的,各层之间是独立的、相互屏蔽的,某一层无需知道下某一层无需知道下一层的实现方式,而只需知道该层间所提供的服务。一层的实现方式,而只需知道该层间所提供的服务。l每一层只实现一种相对独立的功能,使整个问题的复每一层只实现一种相对独立的功能,使整个问题的复杂程度降低;杂程度降低;l计算机网络及其提供的服务就成为了计算机网络及其提供的服务就成为了“具有层次结构的逻具有层次结构的逻辑框架辑框架”,又称为网络的逻辑模型,又称为网络的逻辑模型
20、24第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用25/109生活中通信分层结构与协议的概念生活中通信分层结构与协议的概念生活中通信实例的分层概念示意图生活中通信实例的分层概念示意图 体系结构:体系结构:分为分为3层,各层有层,各层有各层的协议各层的协议协议协议第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用26/109ISO/OSIISO/OSI标准标准l国际标准化组织(国际标准化组织(ISOISO)于)于19791979年提出了使各种计年提出了使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架,即算机在世界范围内互连成网的标准框架,即开放开放系统互联系统互联参考模型参考模型O
21、SI/RMOSI/RMl(Open Systems Interconnection Reference(Open Systems Interconnection Reference Model)Model),简称为,简称为OSIOSI。lOSIOSI模型是一个逻辑模型模型是一个逻辑模型l各层的功能以协议形式描述各层的功能以协议形式描述第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用27/109OSIOSI参考模型(自学)参考模型(自学)l物理层物理层(physical layerphysical layer)l数据链路层数据链路层(data link layerdata link l
22、ayer)l网络层网络层(network layernetwork layer)l传输层传输层(transport layertransport layer)l会话层会话层(session layersession layer)l表示层表示层 (presentation layerpresentation layer)l应用层应用层 (application layerapplication layer)第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用28/109各层的功能简介(不要求)各层的功能简介(不要求)l应用层:直接提供文件传输、电子邮件、网页浏览等服务应用层:直接提供文件传
23、输、电子邮件、网页浏览等服务给用户,大多是成套的应用程序给用户,大多是成套的应用程序l表示层:内码转换、加密表示层:内码转换、加密/解密、压缩解密、压缩/解压缩解压缩l会话层:负责通讯的双方在正式开始传输前的沟通,目的会话层:负责通讯的双方在正式开始传输前的沟通,目的在于建立传输时所遵循的规则。在于建立传输时所遵循的规则。l传输层:提供数据传输的全面服务。数据分块分包,确定传输层:提供数据传输的全面服务。数据分块分包,确定传输目的的具体地点,数据传输的检测和控制,制定和管传输目的的具体地点,数据传输的检测和控制,制定和管理传输的策略等,然后将传输任务交予网络层理传输的策略等,然后将传输任务交予
24、网络层第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用29/109各层的功能简介各层的功能简介l网络层:根据数据传输的目的地点,确定最佳网络层:根据数据传输的目的地点,确定最佳的传输路径的传输路径l数据链路层:建立数据传输的链路,实现和保数据链路层:建立数据传输的链路,实现和保证正确与可靠的数据传送证正确与可靠的数据传送l物理层:按约定的规则,传送无格式的物理层:按约定的规则,传送无格式的0 0、1 1数数据流据流第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用30/109ISO/OSIISO/OSI模型的讨论模型的讨论lOSIOSI所定义的网络体系结构只是一个理论上的模型
25、所定义的网络体系结构只是一个理论上的模型l实现起来过于复杂,运行效率很低实现起来过于复杂,运行效率很低l几乎没有厂家将其商业化运用几乎没有厂家将其商业化运用lInternetInternet所采用的体系结构是所采用的体系结构是TCP/IPTCP/IP模型;它是模型;它是事实上的工业标准事实上的工业标准第五章第五章 计算机网络及因特网应用计算机网络及因特网应用31/109TCP/IPTCP/IP协议协议lInternet 使用使用 TCP/IP参考模型参考模型lTCP/IP协议由一组协议组成,协议由一组协议组成,TCP(传输控制协议传输控制协议)和和IP(网络互连协议)(网络互连协议)是其中主要
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