1、第一章計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概論,1.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的形成與發(fā)展計算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)與通信技術(shù)的結(jié)合主要有兩個方面，通信網(wǎng)絡(luò)為計算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)提供了必要的手段；另一方面，數(shù)字計算技術(shù)滲透到通信領(lǐng)域，又提高了通信網(wǎng)絡(luò)的各種性能。(1）1946年世界上第一臺數(shù)字電子計算機(jī)問世。（2）1954年人們使用一種叫做收發(fā)器的終端，將穿孔卡片上的數(shù)據(jù)從電話線路上發(fā)送到遠(yuǎn)端計算機(jī)。,用戶可在遠(yuǎn)程輸入自己的計算程序至計算機(jī)，而計算機(jī)可將計算結(jié)果傳回給用戶，這樣計算機(jī)和通信結(jié)合就開始了。線路控制器相當(dāng)于計算機(jī)和遠(yuǎn)程用戶之間的接口。（3）20世紀(jì)60年代初出現(xiàn)了多重線路控制器，它可以和許多遠(yuǎn)程終端相連，是

2、最原始的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。計算機(jī)是網(wǎng)絡(luò)的中心，終端圍繞計算機(jī)分布。,計算機(jī)通過多重線路控制器與遠(yuǎn)程終端相連,前端處理機(jī)（FrontEndProcessor)完成全部通信任務(wù)，而主機(jī)專門進(jìn)行數(shù)處理，這樣將大大提高主機(jī)處理數(shù)據(jù)的效率。由于可以采用小型計算機(jī)作為大型計算機(jī)的前端處理器，因此這種面向終端的計算機(jī)通信網(wǎng)獲得很大的發(fā)展。集中器（concentrator)一端與終端相連，而另一端與計算機(jī)相連。為節(jié)省通信費用可在遠(yuǎn)程終端密集處加集中器，由于具有智能性可以利用一些終端的空閑來傳輸其他工作終端的數(shù)據(jù)，從而明顯降低通信費用。,用前端處理機(jī)完成任務(wù),采用集中器降低通信費用,（4）分組交換網(wǎng)的出現(xiàn)分組交換也稱

3、包交換，是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)。（a）電路交換技術(shù)簡介電路交換是在用戶通話之前，通過用戶的呼叫（撥號），由網(wǎng)絡(luò)預(yù)先給用戶分配傳輸帶寬，用戶若呼叫成功，則從主叫端至被叫端建立一條物理通路，此后雙方才能通話，通話完畢掛機(jī)后即自動放棄這條物理通路。電路交換的關(guān)鍵特點是：在通話的全部時間內(nèi)用戶始終占有端到端的固定傳輸帶寬。,電路交換示意圖,當(dāng)這種傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)來傳輸計算機(jī)或終端的數(shù)據(jù)時，由于計算機(jī)數(shù)據(jù)傳送是突發(fā)式的出現(xiàn)在傳輸線路上，因此網(wǎng)絡(luò)上真正用來傳遞數(shù)據(jù)的時間往往不到10%甚至1。絕大部分時間內(nèi)通信線路是空閑的，例如當(dāng)用戶正在閱讀屏幕上的信息、編輯一份文件等時候，寶貴的通信資源實際上被白白浪費。計算

4、機(jī)和終端之間傳輸速率差別較大，采用電路交換時，不同類型規(guī)格、不同速率的計算機(jī)和終端很難互相通信。另外在雙方建立的通路中，只要任何一點出現(xiàn)故障，整個線路就會中斷。,（b)分組交換網(wǎng)發(fā)展歷程1964年八月巴蘭在美國蘭德公司的“論分布式通信”的研究報告中提出存儲轉(zhuǎn)發(fā)的概念。1966年戴維斯（Davies)首次提出分組（Packet)這一名詞。1969年12月，美國分組交換網(wǎng)APRANET投入運行，從此計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展進(jìn)入一個嶄新的紀(jì)元。,1973年英國和法國也分別開通其分組交換網(wǎng)。（C)分組交換的主要特點報文（message):將要發(fā)送的整塊數(shù)據(jù)。分組（又稱“包”）：發(fā)送報文之前，先將較長的報文劃分

5、為一個個等長的數(shù)據(jù)段，并加上首部，便構(gòu)成了分組。首部：包含諸如源地址，目的地址等重要控制信息。,分組,報文,分組的概念,分組交換網(wǎng)的組成：節(jié)點交換機(jī)和連接這些交換機(jī)的鏈路組成。在節(jié)點交換機(jī)的輸入和輸出端口之間是沒有直接連線的，處理分組的過程是：將收到的分組先放入緩沖區(qū)，再查找路由表，然后確定將該分組交給某個端口轉(zhuǎn)發(fā)出去。通過以上分析，采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)的分組交換，實際上采用了通信過程動態(tài)分配帶寬的的策略，非常適用于計算機(jī)傳輸數(shù)據(jù)，使通信線路利用于大大提高。,為提高分組的可靠性，常采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使得發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞少數(shù)節(jié)點出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時，可靈活的改變路由，不至于導(dǎo)致通信中斷和全網(wǎng)癱瘓。,分組交換網(wǎng)的優(yōu)

6、缺點：優(yōu)點：,缺點：分組在各節(jié)點存儲轉(zhuǎn)發(fā)時因排隊需要總會造成一定的時延。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通信量過大時，這種時延可能會很大。此外，各分組必須攜帶的控制信息也造成了一定的額外開銷，而且整個分組交換網(wǎng)還需要專門的管理和控制機(jī)制?？偨Y(jié)：早期的面向終端的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是以單個主機(jī)為中心的星形網(wǎng)，各終端通過線路共享主機(jī)的硬件和軟件資源，而分組交換網(wǎng)則是以網(wǎng)絡(luò)為中心，主機(jī)和終端都在網(wǎng)絡(luò)的外圍，構(gòu)成了用戶資源網(wǎng)，用戶可以通過分組交換網(wǎng)共享許多硬件和軟件的資源。因此，分組交換技術(shù)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)。,1.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基本概念,1.2.1計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的定義凡將地理位置不同,并具有獨立功能的多臺計算機(jī)系統(tǒng)通過通信設(shè)備和線路連接起

7、來,以功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件實現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)中資源共享的系統(tǒng),稱之為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng).,1.2.2計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成,計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和用以組成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的多臺計算機(jī),以及各種通信設(shè)備和通信介質(zhì)構(gòu)成.具體來說可分為網(wǎng)絡(luò)硬件和網(wǎng)絡(luò)軟件.在整個系統(tǒng)中,硬件對網(wǎng)絡(luò)的性能起著決定作用,是網(wǎng)絡(luò)運行的實體,而網(wǎng)絡(luò)軟件則是支持網(wǎng)絡(luò)運,提高效益和開發(fā)網(wǎng)絡(luò)資源的工具。,網(wǎng)絡(luò)硬件,網(wǎng)絡(luò)硬件是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，構(gòu)成計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)首先要將計算機(jī)以及相應(yīng)的硬件設(shè)備連接起來實現(xiàn)物理連接。隨著技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)硬件日趨多樣化，功能更強(qiáng)結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且不同的網(wǎng)絡(luò)在硬件上有很大的差別，常用的網(wǎng)絡(luò)硬件有服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)工作站、網(wǎng)

8、絡(luò)接口卡、通信介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備等。,(1)服務(wù)器服務(wù)器是具有較強(qiáng)的計算功能和豐富信息資源的高檔計算機(jī)，它向網(wǎng)絡(luò)用戶提供服務(wù)，并對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行管理，是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中重要組成部分。通常采用小型計算機(jī)、專用微機(jī)服務(wù)器、高檔微機(jī)做服務(wù)器。常見的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器有文件服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、www服務(wù)器、郵件服務(wù)器、代理服務(wù)器等等。（2）網(wǎng)絡(luò)工作站網(wǎng)路工作站是通過網(wǎng)卡連接到網(wǎng)絡(luò)上的個人計算機(jī)，它保持原有計算機(jī)功能作為獨立計算機(jī)為用戶服務(wù)，同時有一定的權(quán)限訪,問服務(wù)器，各工作站之間可以互相通信，共享網(wǎng)絡(luò)資源，有的工作站沒有計算功能只提供聯(lián)網(wǎng)的操作的界面，如網(wǎng)絡(luò)終端。（3）網(wǎng)絡(luò)接口卡簡稱網(wǎng)卡，又稱為網(wǎng)絡(luò)接口適配器，是

9、計算機(jī)與通信介質(zhì)的接口，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)的基本部件。每一臺計算機(jī)至少配備一塊網(wǎng)卡，通過通信介質(zhì)將它們連接到網(wǎng)絡(luò)上。網(wǎng)卡的主要功能是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)格式和計算機(jī)數(shù)據(jù)格式的相互轉(zhuǎn)換，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送等功能。,網(wǎng)卡按照總線類型可分為ISA(industrialstandrartarchitecture)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線接口卡。PCI(peripheralcomponentinterconnect)外圍設(shè)備互聯(lián)接口卡。PCMCIA接口卡。,（4）通信介質(zhì)通信介質(zhì)是計算機(jī)之間傳輸數(shù)據(jù)的重要媒介，它提供了數(shù)據(jù)信號傳輸?shù)奈锢硗ǖ馈Ｍㄐ沤橘|(zhì)按其性能分為有形和無形兩大類，有形通信介質(zhì)包括雙絞線、同軸電纜、光纜等等。無形介

10、質(zhì)包括無線電、微波、衛(wèi)星通信等等。一般他們支持不同的傳輸速度和傳輸距離。,選擇通信介質(zhì)?？紤]以下幾個因素：傳輸帶寬信號衰減抗干擾能力安裝難度價格,（5）網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備主要包括交換機(jī)、路由器、集線器等,交換機(jī)、路由器,網(wǎng)卡,雙絞線,RJ45接口,交換機(jī)和雙絞線連接,網(wǎng)絡(luò)軟件,（1）網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是運行在網(wǎng)絡(luò)硬件之上的，為網(wǎng)絡(luò)用戶提供共享資源管理服務(wù)、基本通信服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全服務(wù)以及其它服務(wù)的軟件系統(tǒng)。（2）網(wǎng)絡(luò)協(xié)議協(xié)議是一組規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是計算機(jī)用于通信的一組規(guī)則。凡聯(lián)入計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。工作站都運行著相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件。,網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫：存儲信息，并實現(xiàn)信息共享應(yīng)用系統(tǒng)：各種應(yīng)用軟件系

11、統(tǒng),資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng),通信鏈路:是用于傳輸信息的物理信道以及為達(dá)到有效、可靠的傳輸質(zhì)量所必需的信道設(shè)備的總稱。一般，通信子網(wǎng)中的鏈路屬于高速線路，所用的信道類型可以是有線信道或無線信道。,而通信子網(wǎng)的作用則是為資源子網(wǎng)提供傳輸、交換數(shù)據(jù)信息的能力。通信子網(wǎng)主要由通信控制處理機(jī)、通信鏈路及其他設(shè)備如調(diào)制解調(diào)器等組成。通信控制處理機(jī)主要具有以下三個功能：網(wǎng)絡(luò)接口功能-實現(xiàn)資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)的接口功能；存儲/轉(zhuǎn)發(fā)功能-對進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)信息提供轉(zhuǎn)接功能；網(wǎng)絡(luò)控制功能-為數(shù)據(jù)提供路徑選擇、流量控制等功能。,資源子網(wǎng)負(fù)責(zé)全網(wǎng)的數(shù)據(jù)處理業(yè)務(wù)，并向網(wǎng)絡(luò)用戶提供各種網(wǎng)絡(luò)資源和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。資源子網(wǎng)主要由主機(jī)、

12、終端以及相應(yīng)的I/O設(shè)備、各種軟件資源和數(shù)據(jù)資源構(gòu)成。主機(jī)（HOST）可以是大型機(jī)、中型機(jī)、小型機(jī)、工作站或微型機(jī)，它通過高速通信線路與通信控制處理機(jī)相連。,從計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計與實現(xiàn)角度看，我們更多的是從功能角度去看待計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成，并從功能上將計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)邏輯劃分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。,主機(jī)系統(tǒng)擁有各種終端用戶要訪問的資源，它負(fù)擔(dān)著數(shù)據(jù)處理的任務(wù)。終端（Terminal）是用戶進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)操作時所使用的末端設(shè)備，它是用戶訪問網(wǎng)絡(luò)的界面。終端設(shè)備的種類很多，如電傳打字機(jī)、CRT監(jiān)視器加鍵盤，另外還有網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)、傳真機(jī)等。終端設(shè)備可以直接或者通過通信控制處理機(jī)和主機(jī)相連。,最上層：核心層中間層：分不

13、成最下層：訪問層，為最終用戶提供接口,1.2.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要用途,資源共享計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要目的就是實現(xiàn)資源共享，共享資源不但有信息資源，還可以共享主機(jī)設(shè)備如主機(jī)硬盤等。也可以共享較高級的外部設(shè)備如：激光打印機(jī)、繪圖儀、掃描儀等等。使普通計算機(jī)用戶也能享用昂貴的設(shè)備，從而避免重復(fù)建設(shè)。數(shù)據(jù)通信利用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)計算機(jī)用戶互相通信，通過因特網(wǎng)我們可以收發(fā)電子郵件、視頻會議、網(wǎng)上聊天等等。,分布式數(shù)據(jù)處理在獲得數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的地方設(shè)置計算機(jī)，把數(shù)據(jù)處理功能分散到各臺計算機(jī)上。利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境來實現(xiàn)分布處理和建立優(yōu)良的、可靠性高的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。,1.3計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)類型與特點,1.按傳輸距離長短劃

14、分（1）局域網(wǎng)（LANLocalareanetwork)LAN是在一個有限的地理范圍將計算機(jī)、外部設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備連接在一起的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，常見于一個學(xué)校、幾棟大樓或一個企業(yè)。局域網(wǎng)根據(jù)應(yīng)用范圍的不同分為共享局域網(wǎng)和交換局域網(wǎng)，目前局域網(wǎng)技術(shù)迅速發(fā)展，是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最活躍的領(lǐng)域。,（2）廣域網(wǎng)(WANwideareanetwork)廣域網(wǎng)是相對局域網(wǎng)而言的。廣域網(wǎng)的覆蓋范圍通?？梢栽趲资镏翈浊Ч铮脕磉B接廣闊區(qū)域中的局域網(wǎng)，廣域網(wǎng)主要采用分組交換技術(shù)傳輸數(shù)據(jù)。,（3）城域網(wǎng)城市地區(qū)網(wǎng)絡(luò)簡稱為城域網(wǎng)。城域網(wǎng)介于廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)。,4.按傳播方式劃分（1）點對點傳播方式網(wǎng)（2）廣播式傳播結(jié)構(gòu)網(wǎng),1.4計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的特點,數(shù)據(jù)通信在計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中各臺計算