1、第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,1.2計算機網(wǎng)絡(luò)的功能,1.3計算機網(wǎng)絡(luò)的分類,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,1.1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生與發(fā)展 計算機網(wǎng)絡(luò)從20世紀60年代發(fā)展至今，己經(jīng)形成從小型的辦公局域網(wǎng)絡(luò)到全球性的大型廣域網(wǎng)的規(guī)模。對現(xiàn)代人類的生產(chǎn)、經(jīng)濟、生活等各個方面都產(chǎn)生了巨大的影響。計算機互連系統(tǒng)這個階段的典型代表是：1969年12月，由美國國防部（DOD）資助、國防部高級研究計劃局（ARPA）主持研究建立的數(shù)據(jù)包交換計算機網(wǎng)絡(luò)ARPANET。ARPANET網(wǎng)絡(luò)利用租用的通信線

2、路連接美國加州大學洛杉機分校、加州大學圣巴巴拉分校、斯坦福大學和猶太大學四個結(jié)點的計算機連接起來，構(gòu)成了專門完成主機之間通信任務(wù)的通信子網(wǎng)。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,在計算機網(wǎng)各出現(xiàn)之前，信息的交換是通過磁盤進行相互傳遞資源的。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第一階段：面向終端的計算機通信網(wǎng),在1946年，世界上第一臺數(shù)字計算機問世，但當時計算機的數(shù)量非常少，且非常昂貴。而通信線路和通信設(shè)備的價格相對便宜，當時很多人都很想去使用主機中的資源，共享主機資源和進行信息的采集及綜合處理就顯得特別重要了。1954年，

3、聯(lián)機終端是一種主要的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式，這種以單主機互聯(lián)系統(tǒng)為中心的互聯(lián)系統(tǒng)，即主機面向終端系統(tǒng)誕生了。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第二階段：多個自主功能的主機通過通信線路互連的計算機網(wǎng)絡(luò),為了克服第一代計算機網(wǎng)絡(luò)的缺點，提高網(wǎng)絡(luò)的可靠性和可用性，人們開始研究將多臺計算機相互連接的方法。第二代網(wǎng)絡(luò)是從20世紀60年代中期到70年代中期，隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的進步，己經(jīng)形成了將多個單主機互聯(lián)系統(tǒng)相互連接起來，以多處理機為中心的網(wǎng)絡(luò)， 并利用通信線路將多臺主機連接起來，為終端用戶提供服務(wù)。,多主機互聯(lián)系統(tǒng),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機

4、網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第二階段：多個自主功能的主機通過通信線路互連的計算機網(wǎng)絡(luò),第二代網(wǎng)絡(luò)是在計算機網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)的基礎(chǔ)上通過完成計算機網(wǎng)絡(luò)體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和協(xié)議的研究，形成的計算機初期網(wǎng)絡(luò)。如，20世紀60至70年代初期由美國國防部高級研究計劃局研制的ARPANET（Advanced Research Project Agency Network）。它將計算機網(wǎng)絡(luò)分為資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)。,通信子網(wǎng)和資源子網(wǎng),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第三階段：遵循國際標準化協(xié)議的計算機網(wǎng)絡(luò),標準化的目的使得不同計算機及計算機網(wǎng)絡(luò)能方便地互聯(lián)起來。20世紀70年代后期人們認識到

5、第二代計算機網(wǎng)絡(luò)存在明顯不足，主要表現(xiàn)有：各個廠商各自開發(fā)自己的產(chǎn)品、產(chǎn)品之間不能通用、各個廠商各自制定自己的標準以及不同的標準之間轉(zhuǎn)換非常困難等。這顯然阻礙了計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和發(fā)展。 1980年國際標準組織ISO公布了開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型OSI/RM (Open System Interconnection/Reference Model) ，成為世界上網(wǎng)絡(luò)體系的公共標準。遵循此標準可以很容易地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第四階段：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與高速網(wǎng)絡(luò),所謂互聯(lián)網(wǎng)，就

6、是指通過一定的技術(shù)手段,把一臺臺孤立的計算機連接起來,從而實現(xiàn)全世界的信息共享.其目標是創(chuàng)造高度的物質(zhì)文明和精神文明。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第四階段：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與高速網(wǎng)絡(luò),高速計算機網(wǎng)絡(luò)是第四代網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的重點所謂高速網(wǎng)絡(luò)是指達到100mbps（每秒兆位）以上傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)。其特點是采用高速網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，綜合業(yè)務(wù)數(shù)字網(wǎng)的實現(xiàn)，多媒體和智能型網(wǎng)絡(luò)的興起。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,第四階段：互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與高速網(wǎng)絡(luò),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 P

7、M,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.1.2 計算機網(wǎng)絡(luò)的定義 計算機網(wǎng)絡(luò)，是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設(shè)備，通過通信線路連接起來，在網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)管理軟件及網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的管理和協(xié)調(diào)下，實現(xiàn)資源共享和信息傳遞的計算機系統(tǒng)。,關(guān)于計算機網(wǎng)絡(luò)的最簡單定義是：一些相互連接的、以共享資源為目的的、自治的計算機的集合。 最簡單的計算機網(wǎng)絡(luò)就是只有兩臺計算機和連接它們的一條鏈路，即兩個節(jié)點和一條鏈路。因為沒有第三臺計算機，因此不存在交換的問題。 最龐大的計算機網(wǎng)絡(luò)就是因特網(wǎng)。它由非常多的計算機網(wǎng)絡(luò)通過許多路由器互聯(lián)而成。因此因特網(wǎng)也稱為“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。 另外，從網(wǎng)絡(luò)媒介的角

8、度來看，計算機網(wǎng)絡(luò)可以看做是由多臺計算機通過特定的設(shè)備與軟件連接起來的一種新的傳播媒介。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,H1,H5,H2,H4,H3,H6,路由器,網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)核心部分,主機,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,計算機網(wǎng)絡(luò)涉及到三個方面的問題： （1）兩臺或兩臺以上的計算機相互連接起來才能構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，達到資源共享的目的。 （2）兩臺或兩臺以上的計算機連接，互相通信交換信息，需要有一條通道。這條通道的連接是物理的，由硬件實現(xiàn)，這就是連接介質(zhì)（有時稱為信息傳輸介質(zhì)）。它們可以是雙絞線、同軸電纜或光纖等“有線”介質(zhì)

9、；也可以是激光、微波或衛(wèi)星等“無線”介質(zhì)。 （3）計算機之間要通信交換信息，彼此就需要有某些約定和規(guī)則，這就是協(xié)議。 因此，我們可以把計算機網(wǎng)絡(luò)定義為： 把分布在不同地點且具有獨立功能的多個計算機，通過通信設(shè)備和線路連接起來，在功能完善的網(wǎng)絡(luò)軟件運行下，以實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中資源共享為目標的系統(tǒng)。 對比教材中的四個要點進行分析。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.2.1 數(shù)據(jù)通信 數(shù)據(jù)通信即實現(xiàn)遠程計算機、終端間的相互通信，以達到硬件、軟件資源及數(shù)據(jù)處理、信息資源的共享。它是計算機技術(shù)與通信技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，是各種計算機網(wǎng)賴以生存的基礎(chǔ)，是一種新的通信業(yè)務(wù)。,1.2

10、 計算機網(wǎng)絡(luò)的功能,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,調(diào)制解調(diào)器,PC 機,公用電話網(wǎng),調(diào)制解調(diào)器,數(shù)字比特流,數(shù)字比特流,模擬信號,模擬信號,輸入 漢字,顯示 漢字,PC 機,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,幾個術(shù)語,數(shù)據(jù)(data)運送信息的實體。 信號(signal)數(shù)據(jù)的電氣的或電磁的表現(xiàn)。 “模擬的”(analogous)連續(xù)變化的。 “數(shù)字的”(digital)取值是離散數(shù)值。 調(diào)制把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的過程。 解調(diào)把模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的過程。,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概

11、述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,模擬的電話用戶線不能長距離傳輸數(shù)字信號,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,模擬數(shù)據(jù),模擬信號,放大器 調(diào)制器,數(shù)字數(shù)據(jù),模擬信號,調(diào)制器,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,數(shù)字數(shù)據(jù)在模擬信道上傳輸,將數(shù)字數(shù)據(jù)調(diào)制成模擬信號進行傳輸， 通常有三種基本的調(diào)制方式： 1) 調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Keying) 2) 調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying) 3) 調(diào)相PSK(Phase Shift Keying) 目前廣泛應用的調(diào)制技術(shù)是正交調(diào)相： QPSK(Quadratu

12、re Phase Shift Keying),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,調(diào)幅ASK(Amplitude Shift Keying),用載波的兩個不同的振幅來表示兩個二進制值 如用無信號表示0有信號表示1,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,調(diào)頻FSK(Frequency Shift Keying),用載波附近的兩個不同的頻率來表示兩個二進制值 如用信號頻率為f表示0信號頻率為2f表示1,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,調(diào)相PSK(Phase Shift Keying),用載波的相

13、位移動來表示兩個二進制值 如用信號相位角為0表示0相位角為表示1,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,一種正交調(diào)制 QAM,QAM (Quadrature Amplitude Modulation),r,(r, ),可供選擇的相位有 12 種， 而對于每一種相位有 1 或 2 種振幅可供選擇。,由于4 bit 編碼共有16 種不同的 組合，因此這 16 個點中的每個 點可對應于一種 4 bit 的編碼。,若每一個碼元可表示的比特數(shù)越多，則在接收端進行 解調(diào)時要正確識別每一種狀態(tài)就越困難。,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,數(shù)

14、字數(shù)據(jù)的調(diào)制舉例,基帶信號 調(diào)幅 調(diào)頻 調(diào)相,010011100,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,不歸零編碼 NRZ（nonreturn-to zero ）,正電平表示1，零電平表示0，并且在表示完一個碼元后，電平毋需回到零 缺點是存在發(fā)送方和接收方的同步問題,其實，用不歸零制編碼時，一個時鐘周期可表示兩個bit 所以，不歸零制編碼是效率最高的編碼 但它不能攜帶時鐘信號，且無法表示沒有數(shù)據(jù)傳輸,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,數(shù)字信號通過實際的信道,失真不嚴重 失真嚴重,實際的信道

15、（帶寬受限、有噪聲、干擾和失真）,輸入信號波形,輸出信號波形 (失真不嚴重),第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,曼切斯特編碼（Manchester encoding）,采用曼切斯特編碼，一個時鐘周期只可表示一個bit，并且必須通過兩次采樣才能得到一個bit 但它能攜帶時鐘信號，且可表示沒有數(shù)據(jù)傳輸,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,差分曼徹斯特編碼,（differential Manchester encoding）,bit中間有信號跳變， bit與bit之間也有信號跳變，表示下一個bit為0,bit中間有信號跳變， bit與bit之間無信號跳變，表示下一個

16、bit為1,1,1,0,0,特性與曼切斯特編碼相同，但抗干擾性能強于曼切斯特編碼,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,三種編碼方式的比較,不歸零制編碼的編碼密度最高，接收端一次采樣可得到一個bit ，即波特率等于比特率，但不能攜帶時鐘 曼切斯特編碼的編碼密度最低，接收端二次采樣才可得到一個bit ，即波特率是比特率的兩倍，但每個bit中都有信號跳變，即攜帶了時鐘 差方曼切斯特編碼與曼切斯特編碼基本相同,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,編碼舉例,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.2.2

17、 資源共享,計算機網(wǎng)絡(luò)=通信子網(wǎng)+資源子網(wǎng),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.2.3 遠程傳輸,網(wǎng)上的資源，無論在那里，都可隨時取用。,1.2.4 集中管理,集中管理指防火墻的一種管理手段，通常利用一個界面來管理網(wǎng)絡(luò)中的多個防火墻。其效果和用一個遙控器管理家中所有電器一樣簡單，可大大簡化管理員的管理工作。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,分布式管理系統(tǒng)需提供如下功能： 管理用戶及其工作站配置。 管理軟件分布、更新與準許權(quán)限。 管理硬件監(jiān)控、維護和編目功能。 另外，管理系統(tǒng)應提供收集網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的方法，并將這些數(shù)據(jù)報告給管

18、理者。 分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)可以利用網(wǎng)絡(luò)平臺的優(yōu)點將管理功能分散到網(wǎng)絡(luò)上，而不是將它們集中于單一的數(shù)據(jù)中心。管理員仍可以從一個位置運行管理系統(tǒng)，而由分布于網(wǎng)絡(luò)上的管理機構(gòu)收集信息并應答給管理系統(tǒng)。過去由于時間和傳輸限制而無法獲取的信息現(xiàn)在可被管理者使用了。容錯管理和預防性維護也大大簡化了。對即將產(chǎn)生的問題也可提出警告。,1.2.5 分布式管理 Distributed Management,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.2.5 負載平(均)衡,負載均衡是很多系統(tǒng)管理員都會忽視的問題，但是它很可能會損害它們的網(wǎng)絡(luò)。如果系統(tǒng)管理員發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)性能不好，通常他們會

19、為客戶端提供更多的帶寬（無論是內(nèi)部網(wǎng)、外部網(wǎng)還是互連網(wǎng)），還要提供更快的骨干網(wǎng)并在服務(wù)器上花更多的錢。但是這條路有時也需要優(yōu)化，你可以通過網(wǎng)絡(luò)負載均衡來實現(xiàn)這種優(yōu)化。,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,1.1 計算機網(wǎng)絡(luò)的分類,按技術(shù)分 按規(guī)模分 按傳輸介質(zhì)分,廣播式網(wǎng)絡(luò) 點到點網(wǎng)絡(luò),局域網(wǎng) 城域網(wǎng) 廣域網(wǎng) 互聯(lián)網(wǎng),有線網(wǎng) 無線網(wǎng),10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,按拓撲結(jié)構(gòu)分 按使用范圍分 按照網(wǎng)絡(luò)的操作系統(tǒng)劃分,總線 環(huán)形 網(wǎng)狀 星形,專用網(wǎng) 公共網(wǎng),Window類 NetWare類 Unix類 Linux類,10/4

20、/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,局域網(wǎng)的拓撲,匹配電阻,集線器,干線耦合器,總線網(wǎng),星形網(wǎng),樹形網(wǎng),環(huán)形網(wǎng),第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,局域網(wǎng) LAN （Local Area Network ）,總線型 IEEE 802.3（以太網(wǎng)）CSMA/CD 10M 總線型 IEEE 802.4（令牌總線）10M 環(huán) 型 IEEE 802.5（IBM令牌環(huán)）4M 16M,地域：覆蓋范圍較小 傳輸技術(shù)：,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返

21、回目錄,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,城域網(wǎng) MAN （Metropolitan Area Network）,私有網(wǎng)絡(luò) 一個連鎖超市，有十幾個或幾十個分布在市內(nèi) 公用網(wǎng)絡(luò) 上?？萍季W(wǎng),大型的LAN,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,廣域網(wǎng) WAN （Wide Area Network）,跨越地域較大的網(wǎng)絡(luò),主機（host） 端點系統(tǒng)（end system） 通信子網(wǎng)（communication subnet） 簡稱子網(wǎng) 資源子網(wǎng)（ resource

22、subnet）,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,10/4/2020 9:45 PM,廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)以及局域網(wǎng)的關(guān)系,城域網(wǎng),城域網(wǎng),接入網(wǎng),接入網(wǎng),接入網(wǎng),接入網(wǎng),接入網(wǎng),接入網(wǎng),廣域網(wǎng),局域網(wǎng),局域網(wǎng),校園網(wǎng),企業(yè)網(wǎng),第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,無線傳輸,無線電傳輸 微波傳輸 紅外線和毫米波 光波傳輸,根據(jù)波長分成不同的波段，依次為無線電、微波、紅外、可見光、紫外等,10/4/2020 9:45 PM,第一章 計算機網(wǎng)絡(luò)概述,返回目錄,用于通信的電磁波頻段,f(Hz) 100 102 104 106 108 1010 1012 1014 1016 1018 1020 1022 1024,f(Hz) 104 105 106 107 108 109 1010 1011 1012 1013 1014 1015 1016,雙絞線,TV,FM,AM,同軸電纜,微波通信,衛(wèi)星通信,光通信,波長 30km 3km 30m 3m 30