1、第1章 計算機網(wǎng)絡基礎(chǔ),學習目的與要求： 計算機網(wǎng)絡是計算機技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，網(wǎng)絡技術(shù)對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著深遠的影響。本章在介紹網(wǎng)絡形成與發(fā)展歷史的基礎(chǔ)上，對網(wǎng)絡的定義、分類與拓撲構(gòu)型等問題進行系統(tǒng)的討論，并以典型的計算機網(wǎng)絡與數(shù)據(jù)通信服務為例，對網(wǎng)絡在企業(yè)、機關(guān)信息管理與個人信息服務中的各種應用進行探討，以幫助讀者對計算機網(wǎng)絡技術(shù)及應用有一個全面和準確的認識。,1.1 計算機網(wǎng)絡概述,1.1.1 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展 1.1.2 計算機網(wǎng)絡的定義 1.1.3 計算機網(wǎng)絡的功能,1.1.1 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,1面向終端的計算機通信網(wǎng)絡,1.1.1 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,2多臺計算機互聯(lián)的初

2、級計算機網(wǎng)絡,1.1.1 計算機網(wǎng)絡的發(fā)展,3開放式的標準化計算機網(wǎng)絡 第三階段的計算機網(wǎng)絡可以從20世紀70年代后期算起，它具有統(tǒng)一的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，遵循國際標準化協(xié)議。標準化的目的是使得不同計算機及計算機網(wǎng)絡能方便地互聯(lián)起來。 4.新一代的綜合性、智能化、寬帶高速計算機網(wǎng)絡 第四階段的計算機網(wǎng)絡要從20世紀90年代開始。計算機網(wǎng)絡向全面互連、高速和智能化發(fā)展。這個階段最具有挑戰(zhàn)性的話題是Internet、高速通信網(wǎng)絡技術(shù)、接入網(wǎng)、網(wǎng)絡與信息安全技術(shù)。,1.1.2 計算機網(wǎng)絡的定義,資源共享觀點將計算機網(wǎng)絡定義為“以能夠共享資源的方式互聯(lián)起來的相互獨立的計算機系統(tǒng)的集合”。資源共享觀點的定義符

3、合目前計算機網(wǎng)絡的基本特征，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面。 (1)計算機網(wǎng)絡建立的主要目的是實現(xiàn)計算機資源的共享。 (2)互聯(lián)的計算機是分布在不同地理位置的多臺獨立的計算機。 (3)聯(lián)網(wǎng)計算機之間的通信必須遵循共同的網(wǎng)絡協(xié)議。,1.1.3 計算機網(wǎng)絡的功能,計算機網(wǎng)絡的功能可歸納為資源共享、提供人際通信手段、提高可靠性、節(jié)省費用、便于擴充、分組負荷及協(xié)同處理等方面。這些方面的功能本身也是相輔相成的。,1.2 計算機網(wǎng)絡的組成與結(jié)構(gòu),1.2.1計算機資源子網(wǎng) 1.2.2計算機通信子網(wǎng) 1.2.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),1.2.1計算機資源子網(wǎng),1. 資源子網(wǎng)的組成 1)主計算機 2)終端 3)網(wǎng)絡中的

4、共享設備 2資源子網(wǎng)的基本功能,1.2.2計算機通信子網(wǎng),1通信子網(wǎng)的組成 1)通信控制處理機 2)通信線路 3)信號變換設備 2通信子網(wǎng)的基本功能 通信子網(wǎng)提供網(wǎng)絡通信功能，完成全網(wǎng)主機之間的數(shù)據(jù)傳輸、交換、控制和變換等通信任務。負責全網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸、轉(zhuǎn)發(fā)及通信處理等工作。,1.2.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),1計算機網(wǎng)絡拓撲的定義 1)拓撲結(jié)構(gòu)與計算機網(wǎng)絡拓撲 2)網(wǎng)絡拓撲的定義 3)網(wǎng)絡拓撲的用途,1.2.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),2網(wǎng)絡拓撲的分類與基本網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)的類型 1)網(wǎng)絡拓撲分類 廣播式的通信子網(wǎng) 點對點式的通信子網(wǎng),1.2.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),2)基本網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)類型圖例,1.2

5、.3計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu),(2)基本網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)類型 總線型網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 星型拓撲 環(huán)型拓撲 樹型拓撲 網(wǎng)狀型拓撲 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的拓撲構(gòu)型,1.3計算機網(wǎng)絡的分類,1.3.1 按網(wǎng)絡傳輸技術(shù)進行分類 1.3.2按網(wǎng)絡分布距離范圍進行分類 1.3.3 按傳輸介質(zhì)分類,1.3.1 按網(wǎng)絡傳輸技術(shù)進行分類,1廣播式網(wǎng)絡 在廣播通信信道中，多個結(jié)點共享一個通信信道，一個結(jié)點廣播信息，其他結(jié)點必須接收信息。 2點對點式網(wǎng)絡 點對點通信信道中，一條通信線路只能連接一對結(jié)點，如果兩個結(jié)點之間沒有直接連接的線路，那么它們只能通過中間結(jié)點轉(zhuǎn)接。,1.3.2按網(wǎng)絡分布距離范圍進行分類,1局域網(wǎng)(Local Are

6、a Network，LAN) 2城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network，MAN) 3廣域網(wǎng)(Wide Area Network，WAN),1.3.3 按傳輸介質(zhì)分類,根據(jù)網(wǎng)絡的傳輸介質(zhì)，可以將網(wǎng)絡分為有線網(wǎng)和無線網(wǎng)。有線網(wǎng)根據(jù)線路的不同分為同軸電纜網(wǎng)、雙絞線網(wǎng)和光纖網(wǎng)，還有最新的全光網(wǎng)絡；無線網(wǎng)有衛(wèi)星無線網(wǎng)和使用其他無線通信設備的網(wǎng)絡。,1.4 組成網(wǎng)絡的設備,1.4.1網(wǎng)絡接口卡 1.4.2 中繼器 1.4.3 集線器 1.4.4 網(wǎng)橋 1.4.5 交換機 1.4.6 路由器 1.4.7 網(wǎng)關(guān),1.4.1網(wǎng)絡接口卡,網(wǎng)絡接口卡(Network Interface Card

7、，NIC)簡稱網(wǎng)卡，又叫網(wǎng)絡適配器。是計算機與傳輸介質(zhì)的接口。,1.4.2 中繼器,中繼器是工作在OSI模型物理層的互聯(lián)設備，實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡之間的電氣連接。因此，中繼器只能用于連接兩個相同的局域網(wǎng)，其作用是把一個局域網(wǎng)中傳輸?shù)碾娦盘栐鰪姾笤賯魉偷搅硪粋€局域網(wǎng)上。中繼器要求網(wǎng)絡是同類型的，而且采用相同的協(xié)議和速率，且起到了維持通過局域網(wǎng)的信號電平，從而擴展了局域網(wǎng)段的長度。,1.4.3 集線器,集線器(Hub)一般認為工作在OSI模型的物理層，是將局域網(wǎng)中節(jié)點的線纜集中在一起的設備，主要作為網(wǎng)絡連接的中心點，通常聯(lián)網(wǎng)的節(jié)點通過非屏蔽雙絞線與集線器連接。使用集線器連接網(wǎng)絡的特點是：當網(wǎng)絡中某條線路或

8、某個節(jié)點出現(xiàn)故障時，不會影響網(wǎng)絡上其他節(jié)點的正常工作。,1.4.3 集線器,1.4.4 網(wǎng)橋,網(wǎng)橋(Bridge)是工作在OSI模型數(shù)據(jù)鏈路層的互聯(lián)設備。數(shù)據(jù)鏈路層包括MAC子層及LLC子層，因此網(wǎng)橋也分為MAC子層網(wǎng)橋和LLC子層網(wǎng)橋。網(wǎng)橋的每個端口連接一個局域網(wǎng)網(wǎng)段，監(jiān)聽與它連接的每個網(wǎng)段上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，當傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀的目的地址和源地址是在同一個網(wǎng)段中，則網(wǎng)橋丟棄該數(shù)據(jù)幀；如果目的地址和源地址在兩個不同的網(wǎng)段，網(wǎng)橋?qū)⒃搸D(zhuǎn)發(fā)到與目標網(wǎng)段相連的端口上。,1.4.5 交換機,交換機(Switch)是交換式局域網(wǎng)的核心設備，屬于OSI模型中的數(shù)據(jù)鏈路層設備。用交換機互聯(lián)可以帶來下列好處 (1)交換

9、機允許各個網(wǎng)段之間的通信，同時每個網(wǎng)段是獨立的廣播域。 (2)可以互聯(lián)不同速度和類型的網(wǎng)段，且對網(wǎng)絡的大小沒有限制。 (3)交換機各端口獨享交換機的帶寬，可實現(xiàn)全雙工通信，例如，l臺100Mb/s的24口交換機，其每個端口理論上均可同時達到lOOMb/s的速率。,1.4.5 交換機,1交換機性能指標 主要是MPPS和背板帶寬。MPPS是Million Packet Per Second的縮寫，即每秒可轉(zhuǎn)發(fā)多少個百萬數(shù)據(jù)包。其值越大，交換機的交換處理速度也就越快。 2交換機分類 從外觀形態(tài)和功能上可分為模塊式交換機和固定端口交換機。從應用規(guī)模上可分為企業(yè)級交換機、部門級交換機、工作組級交換機等。

10、從實用角度上可分為低端固定交換機、低端可變端口交換機、中型交換機和高端交換機等。,1.4.5 交換機,3交換機工作方式 交換機的工作方式是存儲轉(zhuǎn)發(fā)，它將某個端口發(fā)送的數(shù)據(jù)幀先存儲在該端口的緩沖區(qū)，通過解析數(shù)據(jù)幀，獲得目的MAC地址，然后在交換機的MAC地址與端口對應地址表中，檢索該目的主機所連接到的交換機端口，找到后就將數(shù)據(jù)幀從源端口直接復制到目的端口緩沖區(qū)中，轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)段或主機。,1.4.6 路由器,路由器(Router)是一種能連通不同的網(wǎng)絡或網(wǎng)段的互聯(lián)設備，工作在OSI模型的網(wǎng)絡層，是目前用來構(gòu)建Internet骨干網(wǎng)的核心互聯(lián)設備。路由器有多個端口，路由器的每個端口可以連接不同的網(wǎng)絡或

11、子網(wǎng)，或者連接另一臺路由器。路由器作為不同網(wǎng)絡之間互相連接的樞紐，構(gòu)成了Internet的骨架。,1.4.6 路由器,1路由器的結(jié)構(gòu) 從體系結(jié)構(gòu)上看，路由器可以分為：第一代單總線單CPU結(jié)構(gòu)路由器；第二代單總線主從CPU結(jié)構(gòu)路由器；第三代單總線對稱式多CPU結(jié)構(gòu)路由器；第四代多總線多CPU結(jié)構(gòu)路由器；第五代共享內(nèi)存式結(jié)構(gòu)路由器；第六代交叉開關(guān)體系結(jié)構(gòu)路由器和基于機群系統(tǒng)的路由器。,1.4.6 路由器,2路由器的組成 一個通用的路由器由4部分組成：輸入端口、交換結(jié)構(gòu)、選路處理器和輸出端口。,1.4.6 路由器,3路由器的特點 (1)尋址能力 (2)路由選擇 (3)分段和重組 (4)存儲-轉(zhuǎn)發(fā) (

12、5)數(shù)據(jù)包過濾,1.4.6 路由器,4路由器的功能 (1)網(wǎng)絡互聯(lián) 路由器支持各種局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)接口，主要用于互聯(lián)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，實現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡互相通信。 (2)數(shù)據(jù)處理 提供數(shù)據(jù)包的過濾、數(shù)據(jù)包的尋址和轉(zhuǎn)發(fā)、優(yōu)先級、復用、加密、壓縮和防火墻等功能。 (3)網(wǎng)絡管理 路由器提供包括配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。,1.4.6 路由器,5 路由器的工作原理,1.4.7 網(wǎng)關(guān),網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)不同網(wǎng)絡協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換是通過使用適當?shù)挠布c軟件。硬件提供不同網(wǎng)絡的端口，軟件實現(xiàn)不同互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換的方法主要有兩種。 1.直接將輸入網(wǎng)絡信息包的格式轉(zhuǎn)換成輸出網(wǎng)絡信息包的格式

13、 2.將輸入網(wǎng)絡信息包的格式轉(zhuǎn)換成一種統(tǒng)一的標準網(wǎng)問信息包的格式,1.5 計算機網(wǎng)絡應用問題,計算機網(wǎng)絡的廣泛應用已經(jīng)對經(jīng)濟、文化、教育、科學的發(fā)展及人類生活質(zhì)量的提高產(chǎn)生了重要影響，同時也不可避免地帶來一些新的社會、道德、政治與法律問題。 Intemet可以為科學研究人員、學生、企事業(yè)工作人員提供很多寶貴的信息，可以使得人與人的交流不受時間、地域的限制。,1.6 小結(jié),本章主要講述了以下一些內(nèi)容。 (1)計算機網(wǎng)絡是計算機技術(shù)與通信技術(shù)緊密結(jié)合的產(chǎn)物，網(wǎng)絡技術(shù)對信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著深遠的影響。 (2)計算機網(wǎng)絡發(fā)展的四個階段分別是：面向終端的計算機通信網(wǎng)絡，初級計算機網(wǎng)絡，開放式的標準化計算機

14、網(wǎng)絡，新一代的計算機綜合性、智能化、寬帶高速網(wǎng)絡。 (3)資源共享觀點將計算機網(wǎng)絡定義為“以能夠相互共享資源的方式互聯(lián)起來的自治計算機系統(tǒng)的集合”。 (4)計算機網(wǎng)絡的功能可歸納為資源共享、提供人際通信手段、提高可靠性、節(jié)省費用、便于擴充、分組負荷及協(xié)同處理等方面。,1.6 小結(jié),(5)按網(wǎng)絡傳輸技術(shù)進行分類，可將網(wǎng)絡分為：廣播式網(wǎng)絡和點對點式網(wǎng)絡；按網(wǎng)絡覆蓋范圍進行分類，可將網(wǎng)絡分為：局域網(wǎng)、城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)；按網(wǎng)絡應用管理范圍進行分類，可將網(wǎng)絡分為：Internet、Intranet和Extranet。 (6)從計算機網(wǎng)絡組成的角度看，典型的計算機網(wǎng)絡按其邏輯功能可以分為“資源子網(wǎng)”和“通信

15、子網(wǎng)”兩部分；它們分別完成數(shù)據(jù)通信與數(shù)據(jù)處理兩大功能。 (7)采用廣播信道通信子網(wǎng)的基本拓撲構(gòu)型主要有4種：總線型、樹型、環(huán)型、無線通信與衛(wèi)星通信型。采用點對點線路的通信子網(wǎng)的基本拓撲構(gòu)型有4類：星型、環(huán)型、樹型與網(wǎng)狀型。,1.7 本章實訓,實訓題目：利用Visio繪制網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖 一、實訓目的 通過本次實訓，讓學生學會使用Visio繪圖軟件繪制網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖。 二、知識要點 Visio系列軟件是微軟公司開發(fā)的高級繪圖軟件，可以繪制流程圖、網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖等，功能強大，易于使用。 三、實訓任務 (1)學會Visio軟件的使用。 (2)用Visio繪制網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖。 (3)分析網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)圖，確定拓撲類型、網(wǎng)絡類型。,1.7 本章實訓,四、實訓環(huán)境準備 安裝了Visio 2007版本軟件的計算機機房。熟悉Visio軟件界面的基本操作。 五、實訓內(nèi)容 1學會Visio 2007軟件的使用 步驟l單擊“開始”，選擇