1、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用,基本內(nèi)容,網(wǎng)絡(luò)基本概念 網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 數(shù)據(jù)通信 局域網(wǎng) 網(wǎng)絡(luò)互聯(lián) Internet 網(wǎng)絡(luò)管理與網(wǎng)絡(luò)安全 網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,教材與參考資料,教材： 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)教程（第2版），劉四清 龔建平，清華大學(xué)出版社 參考書(shū)： 1計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)（第4版），Andrew S. Tanenbaum 著，潘愛(ài)民 譯，清華大學(xué)出版社，2004。 2計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用技術(shù)，徐明成 主編，電子工業(yè)出版社，2009。 3計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用，劉冰 主編，機(jī)械工業(yè)出版社，2008。 4計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與應(yīng)用，龔尚福 主編，中國(guó)鐵道出版社，2007,第1章 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí),1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)概述,利用通信線路

2、和通信設(shè)備，將分布在不同地理位置且具有獨(dú)立功能的計(jì)算機(jī)，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)通信軟件的控制下，按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)資源共享的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 1. 基本概念 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸、收集、分配、處理、存儲(chǔ)、消費(fèi)。 3. 基本應(yīng)用,2. 基本功能 （1）數(shù)據(jù)通信 這是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)最基本的功能，也是實(shí)現(xiàn)其他功能的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)通信功能包含以下幾項(xiàng)具體內(nèi)容： 連接的建立和拆除 數(shù)據(jù)傳輸控制 差錯(cuò)檢測(cè) 流量控制 路由選擇 多路復(fù)用,（2）資源共享 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的資源可分為數(shù)據(jù)、軟件、硬件三類。相應(yīng)地，資源共享也分為以下三類： 數(shù)據(jù)共享 軟件共享 硬件共享 （3）

3、負(fù)荷均衡和分布處理 負(fù)荷均衡 分布處理,（4）提高系統(tǒng)的安全可靠性 計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)中的冗余部件可大大提高可靠性，例如在工作過(guò)程中，一臺(tái)機(jī)器除了故障，可以使用網(wǎng)中的另一臺(tái)機(jī)器；網(wǎng)中一條通信線路出了故障，可以取道另一條線路，從而提高了網(wǎng)絡(luò)整體系統(tǒng)的可靠性。,1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展,(1)20世紀(jì)5060年代，出現(xiàn)以單個(gè)計(jì)算機(jī)為中心的遠(yuǎn)程連機(jī)系統(tǒng)，構(gòu)成面向終端的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)； (2)20世紀(jì)6070年代，出現(xiàn)了多個(gè)主計(jì)算機(jī)通過(guò)通信線路互連的計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。 資源子網(wǎng) 通信子網(wǎng) (3)20世紀(jì)7080年代，出現(xiàn)具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。 廣域網(wǎng) 局域網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)化 (4

4、) 20世紀(jì)90年代，高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。,1. 計(jì)算機(jī)終端網(wǎng)絡(luò) 以一臺(tái)中央主計(jì)算機(jī)連接大量在地理上處于分散位置的終端。所謂終端通常指一臺(tái)計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備，包括顯示器和鍵盤(pán)，無(wú)中央處理器（CPU，Central Processing Unit）和內(nèi)存。 隨著連接的終端數(shù)增加，為了減輕中心計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，在通信線路和中心計(jì)算機(jī)之間設(shè)置了一個(gè)前端處理機(jī)FEP（Front End Processor）或通信控制器CCU（Communication Control Unit），專門(mén)負(fù)責(zé)與終端之間的通信控制，出現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理與通信控制的分工，以便更好地發(fā)揮中心計(jì)算機(jī)的處理能力,2. 計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò) 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)

5、之間的通信，主要特點(diǎn)： 資源的多向共享、分散控制、分組交換、采用專門(mén)的通信控制處理機(jī)、分層的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在邏輯上分為： 通信子網(wǎng)又叫數(shù)據(jù)通信子網(wǎng)，也稱數(shù)據(jù)通信提供者。 資源子網(wǎng)又叫數(shù)據(jù)處理子網(wǎng)，它是通信服務(wù)的使用者。,通信子網(wǎng),資源子網(wǎng),擁有資源的用戶主機(jī),請(qǐng)求資源的用戶終端,通信子網(wǎng)接口設(shè)備和軟件,提供訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)和處理數(shù)據(jù)的能力,結(jié)點(diǎn)交換機(jī)（交換）,高速通信線路（傳輸）,提供網(wǎng)絡(luò)通信功能，完成主機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換控制和變換等通信任務(wù),3. 計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) ISO在1984年正式頒布了一個(gè)成為“開(kāi)放系統(tǒng)互聯(lián)基本參考模型”（Open System Interconnection Basic Re

6、ference Model）的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/IEC7498。 20世紀(jì)80年代中期，以O(shè)SI模型為參照，ISO以及國(guó)際電信聯(lián)盟ITU（International Telecommunication Union）等為各個(gè)層次開(kāi)發(fā)了一系列的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，組成了一個(gè)龐大的OSI基本標(biāo)準(zhǔn)集。 廣域網(wǎng) 局域網(wǎng) 標(biāo)準(zhǔn)化,傳輸速度： 1985,56kbps 1990,1.544Mbps 1993,45Mbps 1996,155Mbps 服務(wù)種類： BBS（Bulletin Board System，電子公告版） FTP（File Transfer Protocol，文件傳送服務(wù)） WWW（World Wide

7、 Web，萬(wàn)維網(wǎng)） Email（Electronic Mail，電子郵件） E-commerce（電子商務(wù)） Internet電話（VoIP，IP語(yǔ)音） 差錯(cuò)率從105下降到1012，可靠性提高。,1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的基本組成,計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 被連接的對(duì)象，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)信息的收集、處理、存儲(chǔ)、傳播和提供共享資源 通信線路和通信設(shè)備 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ǖ?網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 通信雙方必須共同遵守的約定和通信規(guī)則 網(wǎng)絡(luò)軟件 系統(tǒng)軟件 應(yīng)用軟件,1. 4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，是從圖論演變而來(lái)。拓?fù)鋵W(xué)首先把實(shí)體抽象成與其大小、形狀無(wú)關(guān)的點(diǎn)，將連接實(shí)體的線路抽象成線，進(jìn)而研究了點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系;

8、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^(guò)網(wǎng)中結(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映出網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體間的結(jié)構(gòu)關(guān)系; 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲饕侵竿ㄐ抛泳W(wǎng)的拓?fù)錁?gòu)型; 拓?fù)湓O(shè)計(jì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能、系統(tǒng)可靠性與通信費(fèi)用都有重大影響。,1. 總線型結(jié)構(gòu) 總線型中總線是關(guān)鍵，是多個(gè)處理機(jī)、存儲(chǔ)器和外圍設(shè)備交換信息的公共通路。,2. 環(huán)型結(jié)構(gòu) 環(huán)型結(jié)構(gòu)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間都要通過(guò)環(huán)路相互通信，點(diǎn)到點(diǎn)通信線路形成閉合環(huán)路。,3. 星型結(jié)構(gòu) 星型結(jié)構(gòu)有一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)，若干外圍節(jié)點(diǎn)都與中央節(jié)點(diǎn)相連而形成輻射式互連結(jié)構(gòu)。,4. 樹(shù)型拓?fù)?優(yōu)點(diǎn)：線路總長(zhǎng)度短，成本較低，節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)展， 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，傳輸時(shí)延長(zhǎng),5. 網(wǎng)狀型拓?fù)?優(yōu)點(diǎn)：可靠性

9、高、節(jié)點(diǎn)共享資源容易、可改善均衡負(fù)荷，可選擇最佳路徑，傳輸時(shí)延小 缺點(diǎn)：是控制和管理復(fù)雜、軟件復(fù)雜、布線工程量大、建設(shè)成本高等,常見(jiàn)的小型企業(yè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),監(jiān)控主機(jī) 文件服務(wù)器 郵件服務(wù)器 辦公系統(tǒng)服務(wù)器,防火墻,PSTN,路由器,WWW服務(wù)器,交換機(jī) 交換機(jī),內(nèi)網(wǎng),1. 5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方法主要有： 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍與規(guī)模分類 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)所使用的傳輸技術(shù)分類,1. 按覆蓋的地理范圍分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為三類： 局域網(wǎng)（LAN，Local Area Network） 城域網(wǎng)（MAN，Metropolitan Area Network） 廣域網(wǎng)（WAN，Wide Area

10、 Network）,局域網(wǎng),覆蓋有限的地理范圍，它適用于公司、機(jī)關(guān)、校園、工廠等有限范圍內(nèi)的計(jì)算機(jī)、終端與各類信息處理設(shè)備連網(wǎng)的需求； （1）數(shù)據(jù)傳輸率高，通常在0.1M到100M位。 （2）傳送距離比較短，一般直徑小于2.5km。 （3）傳送誤碼率低，一般在10-610-10之間。 （4）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)比較規(guī)范，有星型、總線型和環(huán)型幾種連接方式。 從介質(zhì)訪問(wèn)控制方法的角度，局域網(wǎng)可分為共享介質(zhì)式局域網(wǎng)與交換式局域網(wǎng)兩類。,城域網(wǎng),城域網(wǎng)是介于廣域網(wǎng)與局域網(wǎng)之間的一種高速網(wǎng)絡(luò)； 城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十公里范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求； 實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形與

11、視頻等多種信息的傳輸功能； （1）地理覆蓋范圍可達(dá)100km。 （2）數(shù)據(jù)傳輸率在50Mbps左右。 （3）傳送距離可達(dá)10km。 （4）傳送誤碼率小于10-9。 （5）既可用作專用網(wǎng)，又可用作公用網(wǎng)。,廣域網(wǎng),廣域網(wǎng)也稱為遠(yuǎn)程網(wǎng)； 覆蓋的地理范圍從幾十公里到幾千公里； 覆蓋一個(gè)國(guó)家、地區(qū)，或橫跨幾個(gè)洲，形成國(guó)際性的遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)； 通信子網(wǎng)主要使用分組交換技術(shù)； （1）傳送距離長(zhǎng)：幾十千米到幾千千米。 （2）傳送速率低：一般在100Kbps左右。 （3）網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不規(guī)范：可以根據(jù)用戶需要隨意組網(wǎng)。 （4）傳送誤碼率比較高：一般在10-310-5。,2. 通信信道的類型有兩類： 廣播通信信道 點(diǎn)-點(diǎn)通

12、信信道 相應(yīng)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)也可以分為兩類： 廣播式網(wǎng)絡(luò)（Broadcast Networks） 點(diǎn)-點(diǎn)式網(wǎng)絡(luò)（Point-to-Point Networks）,物理介質(zhì)分類,1.6 有線傳輸與無(wú)線傳輸,傳輸媒體的選擇取決于以下諸因素：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)、實(shí)際需要的通信容量、可靠性要求、能承受的價(jià)格范圍。,1.6.1 雙絞線(TwistedPair) 非屏蔽雙絞線(UTP) 內(nèi)無(wú)金屬膜，對(duì)電磁干擾的敏感性較大，電氣特性較差，常用于10BaseT星型網(wǎng)絡(luò)中，由集線器(Hub)到工作站的最大連接距離為100米，傳輸速率為10100Mbps。UTP的接頭是RJ45接頭。UTP按用途不同分為五類。不同類別的U

13、TP都能傳送話音信號(hào)，所不同的是它們的數(shù)據(jù)傳送速率不同。 屏蔽雙絞線(STP)內(nèi)有一層金屬膜作為保護(hù)層，可以減少信號(hào)傳送時(shí)所產(chǎn)生的電磁干擾，價(jià)格相對(duì)比UTP貴。STP適用于令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中。,1.6.2同軸電纜(Coaxialcable)同軸纜由四層介質(zhì)組成。最內(nèi)層的中心導(dǎo)體層是銅，導(dǎo)體層的外層是絕緣層，再向外一層是起屏蔽作用的 112 導(dǎo)體網(wǎng)，最外一層是表面的保護(hù)皮。同軸纜所受的干擾較小，傳輸?shù)乃俾瘦^快(可達(dá)到10Mbps)，但布線要求技術(shù)較高，成本較貴。目前，網(wǎng)絡(luò)連接中最常用的同軸纜有細(xì)同軸纜和粗同軸纜兩種。細(xì)同軸纜主要用于10Base2網(wǎng)絡(luò)中，阻抗為50歐，直徑為 0.18英寸，速率為Mbps，使用BNC接頭，最大傳輸距離為200米。粗同軸纜主要用于10Base5網(wǎng)絡(luò)中，阻抗為50歐，直徑為0.4英寸，速率為10Mbps，使用AUI接頭，最大傳輸距離為500米。,1.6.3 光纖(OpticalFiber)光纜的芯線是由光導(dǎo)纖維做成，它傳輸光脈沖數(shù)字信號(hào)。在數(shù)據(jù)的發(fā)送端，采用發(fā)光二極管或半導(dǎo)體激光器作為發(fā)光元件，它們?cè)跀?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的控制下產(chǎn)生光脈沖信號(hào)；在接收端利用光敏二極管做成