本章主要介紹計算機網絡的基本概念，網絡的組成要素，網絡的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成及其作用，網絡的拓撲結構及其特點，網絡的功能和分類，網絡傳輸介質，網絡協議和標準化組織，數據通信的基本知識，網絡操作系統(tǒng)，網絡計算模型，為以后各章內容的學習奠定必要的基礎。第一講計算機網絡概述（1）本章主要介紹計算機網絡的基本概念，網絡的1了解網絡的系統(tǒng)組成及組成部分的作用掌握計算機網絡的基本知識和基本概念了解網絡的功能和特點了解網絡的分類方法理解網絡的拓撲結構及其特點和應用了解各種常用傳輸介質的特點及應用了解常見網絡協議和標準化組織理解網絡通信基本概念了解網絡操作系統(tǒng)及特點了解網絡計算模型本章學習目標本章學習目標21.1計算機網絡的定義與發(fā)展1.2計算機網絡系統(tǒng)的組成1.3計算機網絡的分類1.4網絡拓撲結構與網絡傳輸介質1.5常用網絡設備1.6計算機網絡通信基礎1.7網絡操作系統(tǒng)及網絡計算模型本章內容本章內容31.1計算機網絡的定義與發(fā)展一、計算機網絡的發(fā)展階段計算機網絡的發(fā)展經歷了從簡單到復雜、從單機到多機、從終端與計算機之間的通信到計算機與計算機之間的直接通信的演變過程，縱觀計算機網絡的形成與發(fā)展大致可以分為三個階段：面向終端的網絡；多機系統(tǒng)的互連階段；開放式標準化網絡。

1.1計算機網絡的定義與發(fā)展一、計算機網絡的發(fā)展階段41.1計算機網絡概述◆

具有通信功能的多機系統(tǒng)◆標準化計算機網絡◆

面向終端的計算機網絡計算機網絡的演變1.1計算機網絡概述◆

具有通信功能的多機系統(tǒng)◆51.1計算機網絡的定義與發(fā)展二、計算機網絡的發(fā)展趨勢1.進入21世紀，計算機網絡向著和繼續(xù)向著綜合化、寬帶化、智能化和個性化方向發(fā)展，這也是網絡發(fā)展的目標：高速網絡，寬帶接入，高速交換網絡，全光網絡等。2.曾經獨立發(fā)展的電信網絡、電視網絡和計算機網絡正在融合，進而將合而為一(即“三網合一”)。1.1計算機網絡的定義與發(fā)展二、計算機網絡的發(fā)展趨勢61.1.2計算機網絡定義一、計算機網絡的定義將地理位置不同且具有獨立功能的多個計算機系統(tǒng)通過通信線路和通信設備相互連接在一起，由網絡操作系統(tǒng)和協議軟件進行管理，能實現資源共享的系統(tǒng)稱為計算機網絡。如今，我們可以隨處接觸到各種各樣的計算機網絡，例如企業(yè)網、校園網、圖書館的圖書檢索網、商貿大樓內的電腦收款網，還有提供多種多樣接入方式的因特網等。1.1.2計算機網絡定義一、計算機網絡的定義71.1.2計算機網絡定義二、計算機網絡的基本特征：①具有共享能力②各計算機自治(計算機自成系統(tǒng))③網絡協議支持(管理、控制和通信)④具有通信功能1.1.2計算機網絡定義二、計算機網絡的基本特征：81.1.2計算機網絡定義三、計算機網絡實例簡介1.因特網(Internet)2.公用數據網PDN(PublicDataNetwork)3.SNA(SystemNetworkArchitecture)1.1.2計算機網絡定義三、計算機網絡實例簡介91.1.3計算機網絡的功能計算機網絡具有單個計算機所不具備的下述主要功能：

1.數據交換和通信2.資源共享3.提高系統(tǒng)的可靠性和可用性4.均衡負荷，相互協作5.分布式網絡處理6.提高系統(tǒng)性能價格比，易于擴充，便于維護1.1.3計算機網絡的功能計算機網絡具有單個計算機所不具備101.2計算機網絡系統(tǒng)的組成1、從系統(tǒng)功能角度看網絡的組成（1）資源子網（2）通信子網2、從系統(tǒng)組成的角度看網絡的組成

（1）硬件系統(tǒng)（2）軟件系統(tǒng)

（3）網絡信息系統(tǒng)

1.2計算機網絡系統(tǒng)的組成1、從系統(tǒng)功能角度看網絡的組111.3計算機網絡系統(tǒng)的分類按網絡規(guī)模分WAN,LAN,MAN2按拓撲結構分類總線型，星型，樹型，環(huán)型，網型3其他分類1.3計算機網絡系統(tǒng)的分類按網絡規(guī)模分2按拓撲結構分121.3計算機網絡的分類三、其他分類1.按照網絡的邏輯功能劃分：資源子網和通信子網；2.按傳輸介質的種類劃分：雙絞線網、同軸電纜網、光纖網、衛(wèi)星網和微波網等；3.按通信傳播方式分點對點傳播方式和廣播式傳播方式4.按照網絡的應用范圍和管理性質劃分公用網和專用網；5.按照網絡的交換方式劃分：電路交換網、分組交換網、ATM交換網等；6.按網絡的信道分類:窄帶、寬帶7.按網絡的用途分類:教育、科研、商業(yè)、企業(yè)1.3計算機網絡的分類三、其他分類131.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1網絡拓撲結構計算機網絡中，通信處理機通過線路相互連接成通信子網。人們借用拓撲學的概念，將通信處理機稱為節(jié)點，將通信線路稱為鏈路，將節(jié)點和鏈路連接的幾何構型稱為網絡的拓撲結構。網絡拓撲結構是決定網絡性能的主要因素，構造網絡時首先要選擇合適的網絡拓撲結構來物理連接所有的節(jié)點及計算機系統(tǒng)。常見的網絡拓撲結構有總線型、環(huán)型、星型、樹型、網狀結構等。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1網絡拓撲結構141.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的拓撲結構

◆

總線型結構優(yōu)點：結構簡單，價格低廉、安裝使用方便。缺點：故障診斷和隔離比較困難。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的151.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的拓撲結構

◆

環(huán)型結構

優(yōu)點：簡化了路徑選擇控制，傳輸延遲固定。實時性強。

可靠性較高。

缺點：節(jié)點過多時，影響傳輸效率。環(huán)某處斷開會導致

整個系統(tǒng)的失效，節(jié)點的加入和撤出過程復雜。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的161.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的拓撲結構

◆

星型結構優(yōu)點：單點故障不影響全網，結構簡單。增刪節(jié)點及維護

管理容易；故障隔離和檢測容易，延遲時間較短。缺點：成本較高，通信資源利用率低；網絡性能過于依賴

中心節(jié)點。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的171.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的拓撲結構

◆

樹型結構優(yōu)點：結構比較簡單，成本低。擴充節(jié)點方便靈活。缺點：對根的依賴性大。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的181.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的拓撲結構

◆

網狀結構優(yōu)點：具有較高的可靠性。某一線路或節(jié)點有故障時，不會

影響整個網絡的工作。缺點：結構復雜，需要路由選擇和流控制功能，網絡控制軟

件復雜，硬件成本較高，不易管理和維護。1.4網絡拓撲結構和網絡傳輸介質1.4.1計算機網絡的191.4.2網絡傳輸介質雙絞線非屏蔽雙絞線（UTP）屏蔽雙絞線（STP，FTP）有線傳輸介質

1.4.2網絡傳輸介質雙絞線有線傳輸介質20同軸電纜主要用于組建總線性拓撲結構的網絡。細同軸電纜：用于10base2以太網；粗同軸電纜:用于10base5以太網；光導纖維特點：電磁絕緣性好，信號衰減弱，頻帶寬，傳輸速度快，傳輸距離大，主要用于傳輸距離長，布線條件特殊的主干網絡。單模光纖：固體激光器作光源，傳輸頻帶寬，容量大，傳輸距離長，用于地域分散的情況；多模光纖：發(fā)光二極管作光源，纖芯粗，傳輸速度慢，距離短，成本低，用于地理位置相鄰的環(huán)境。有線傳輸介質

同軸電纜有線傳輸介質21無線傳輸介質

無線電短波其信號頻率低于100MHz，靠電離層的反射來進行通信。微波地面微波接力通信，衛(wèi)星通信特點：頻段高，頻段范圍寬，通信信道容量大；受外界干擾小，傳輸質量高；靈活機動，抗自然災害能力強；相鄰站點之間不能有障礙物；隱蔽性和保密性差。紅外線方向性強，視距傳輸，傳輸信號能夠被阻礙物反射，對非透明物體的穿透力差。無線傳輸介質無線電短波221.5常用網絡設備1.5.1調制解調器及網卡一、調制解調器即Modem，是計算機通過電話線撥號上網所需的裝置，是典型的串行通信設備。由于在電話線上傳輸的信號只能是模擬信號，于是，當兩臺計算機要通過電話線進行數據傳輸時，就需要一個設備負責數-模的轉換，這個數-模轉換器就是Modem。計算機在發(fā)送數據時，先由Modem把數字信號轉換為相應的模擬信號，這個過程稱為“調制”。經過調制的信號通過電話載波傳送到另一臺計算機之前，也要經由接收方的Modem負責把模擬信號還原為計算機能識別的數字信號，這個過程我們稱“解調”。正是通過這樣一個“調制”與“解調”的數模轉換過程，從而實現了兩臺計算機之間的遠程通信。1.5常用網絡設備1.5.1調制解調器及網卡231.5.1調制解調器及網卡二、網卡網卡的全稱為NetworkInterfaceCard，簡寫為NIC，也經常被人稱為網絡適配器(NetworkAdaptor)，它是個人計算機上網所用到的最基本的設備。網卡的主要功能是：讀入由其他網絡設備（Router、Switch、Hub或其他NIC）傳輸過來的數據包，經過拆包，將其變成客戶機或服務器可以識別的數據，通過主板上的總線將數據傳輸到所需設備中（CPU、RAM或硬盤）；將PC設備(CPU、RAM或硬盤)發(fā)送的數據，打包后輸送至其他網絡設備中。它的主要工作原理為整理計算機上發(fā)往網線上的數據并將數據分解為適當大小的數據包之后向網絡上發(fā)送出去。1.5.1調制解調器及網卡二、網卡241.5.2中繼器與集線器一、中繼器中繼器(Repeater)是連接網絡線路的一種裝置，是最簡單的網絡互聯設備，常用于兩個網絡節(jié)點之間物理信號的雙向轉發(fā)工作。由于存在損耗，在線路上傳輸的信號功率會逐漸衰減，衰減到一定程度時將使信號失真，因此會導致接收錯誤，中繼器就是為解決這一問題而設計的。中繼器工作于OSI參考模型第一層，它完成物理線路的連接，對衰減的信號進行復制、調整和放大，以此來延長網絡的長度。二、集線器集線器的英文名稱為Hub。Hub的中文含義是“中心”的意思，集線器的主要功能是信息轉發(fā)，它把從一個端口接收的數據不做任何處理直接向所有直接連接的端口分發(fā)出去。同時將收到相對較弱的數據信號進行整形放大后向所有的端口轉發(fā)，從而可以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有端口集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網卡、網線等傳輸介質一樣，均屬于局域網中的基礎設備，采用CSMA/CD(載波偵聽多路訪問技術)訪問方式1.5.2中繼器與集線器一、中繼器251.5.3網橋與交換機一、網橋網橋工作在數據鏈路層，將兩個局域網(LAN)連起來，根據MAC地址(物理地址)來轉發(fā)幀，可以看成一個“低層的路由器”(路由器工作在網絡層，根據網絡地址如IP地址進行轉發(fā))。它可以有效地連接兩個LAN，使本地通信限制在本網段內，并轉發(fā)相應的信號至另一網段，網橋通常用于連接數量不多的、同一類型的網段。1．透明網橋2．源路由選擇網橋1.5.3網橋與交換機一、網橋261.5.3網橋與交換機二、交換機交換機的英文名稱為Switch，它是集線器的升級換代產品，采用與集線器不同的工作原理。如果從產品的外觀上來看，交換機與常用的集線器基本上沒有多大區(qū)別，一般都是一個具有金屬外殼的扁形長方體，在面板上有多個RJ-45接口，如圖1.6所示。交換機可以根據被傳送的數據中所包含的地址信息，按照一定的選擇目的端口方法，把數據從發(fā)送方的端口傳輸到數據指定的接收端口上。如果不加以嚴格的定義，可以認為交換機就是在數據通信中能夠完成信息交換功能的一種設備。1.5.3網橋與交換機二、交換機271.5.4路由器所謂“路由”，簡單地說就是指把需要傳送的數據從一個地方通過一系列的傳輸路徑傳送到指定的另一個地方的行為和動作。而路由器，英文名稱為Router，正是執(zhí)行這種行為動作的設備。路由器的主要工作就是為經過路由器的每個數據分組尋找一條最佳傳輸路徑，并將該數據有效地傳送到目的地址，并且在數據傳輸過程中對