计算机网络 Computer Network 2017年2月25日

课程目录 第1章 计算机网络概述 第2章 物理层与数据通信基础 第3章 数据链路层 第4章 局域网 第5章 网络层 第6章 网络互联技术 第1章 计算机网络概述 第2章 物理层与数据通信基础 第3章 数据链路层 第4章 局域网 第5章 网络层 第6章 网络互联技术 第7章 传输层 第8章 应用层 第9章 网络管理与信息安全 第10章 网络新技术专题 计算机网络--刘桂江

第1章 计算机网络概述 本章提纲 1.1 什么是计算机网络 1.2 计算机网络的类型与特点 1.3 Internet的发展及其应用 第1章 计算机网络概述 本章提纲 1.1 什么是计算机网络 1.2 计算机网络的类型与特点 1.3 Internet的发展及其应用 1.4 计算机网络的体系结构 1.5 网络标准化 计算机网络--刘桂江

1.1 什么是计算机网络 1.1.1 计算机网络的定义 1.1.2 计算机网络的发展 1.1.3 计算机网络的组成与功能 计算机网络--刘桂江

1.1.1 计算机网络的定义 计算机网络就是现代计算机技术和通信技术相结合的产物。它是用通信线路和通信设备将分布在不同地点的具有独立功能的多个计算机系统互相连接起来，在功能完善的网络软件的支持下实现彼此之间的数据通信和资源共享的系统。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（1/7） 1.远程终端联机阶段 远程终端联机阶段是计算机网络发展的初级阶段。最初的远程终端联机阶段是由一台中心计算机和若干终端通过通信线路连接起来，进行远程批处理业务。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（2/7） 具有通信控制功能的远程终端联机阶段的结构图为： 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（3/7） 2.计算机网络阶段 通信双方都是计算机系统的网络。 微型机网络系统示意图为： 微型机网络系统由网络硬件和网络软件两部分组成。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（4/7） (1) 网络硬件 服务器 网络工作站 网络接口卡 通信介质 (2) 网络软件 1) 网络操作系统 网络操作系统是运行在网络硬件基础之上的，为网络用户提供共享资源管理等服务以及其他网络服务的软件系统。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（5/7） 2) 网络数据库软件 网络数据库软件是基于网络操作系统基础上的数据库软件。 3) 网络协议软件 连入网络的微型机依靠网络协议实现互相通信。 3.计算机网络互联阶段 1984年，国际标准化组织(ISO)公布了开放系统互联参考模型（OSI/RM），使各种不同的网络之间互联成为现实，实现了更大范围内的计算机资源共享。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（6/7） 4.信息高速公路阶段 信息高速公路是“网络的网络”，它是由许多客户机、服务器和小型网络组成的大规模网络。 5.我国网络应用现状和前景 (1) 网络应用工程 1) CHINAPAC，CHINADDN和CHINANET 2) 金桥工程 金桥工程是为金字号工程提供服务的网络工程。 3) 其他金字工程 主要有金关工程、金卡工程、金税工程、金企工程等。 计算机网络--刘桂江

1.1.2 计算机网络的发展（7/7） 4) 中国国家计算与网络设施工程NCFC 中国国家计算与网络设施工程（The National Computing and Networking Facility of China，简称NCFC）是以中关村地区的NCFC光缆主干网为核心，通过国际卫星专线、中国公用分组交换网CHINAPAC、中国公用数字数据网CHINADDN连入Internet，可和全世界160多个国家和地区互通电子邮件，共享网络信息。 5) 中国教育和科研计算机网CERNET CERNET是由国家投资建设，教育部负责管理，清华大学等高等学校承担建设和运行的全国性计算机互联网络，是全国最大的公益性计算机互联网络。 (2) 网络应用前景 计算机网络--刘桂江

1.1.3 计算机网络的组成与功能(1/4) 1.计算机网络的组成 计算机网络从逻辑上看可分为通信子网与资源子网两大部分，如图所示，虚线框内表示通信子网，框外表示资源子网。 计算机网络--刘桂江

1.1.3 计算机网络的组成与功能(2/4) (1) 通信子网 通信子网为资源子网提供信息传送服务，是支持资源子网上用户之间相互通信的基本环境。 1) 分组交换器PSE 它用于实现分组交换。 分组交换器通常就是计算机，又称结点交换机。 2) 集线器或多路转换器 这两种设备的主要功能都是用于实现多个终端共享一条通信信道，提高信道的利用率。 计算机网络--刘桂江

1.1.3 计算机网络的组成与功能(3/4) 3) 分组组装／拆卸设备PAD 它用于连接大量的同步和异步终端。 4) 网络控制中心NCC 它管理整个网络的运行，为网络的用户注册、登记和记账，对网络中发生的故障进行检测。 5) 网关 它用于实现各网络之间的互联，通常也由计算机来充当网关。 (2) 资源子网 资源子网实现全网的面向应用的数据处理和网络资源共享。它由各种硬件和软件组成。 计算机网络--刘桂江

1.1.3 计算机网络的组成与功能(4/4) 2.计算机网络的功能 (1) 数据通信 计算机网络最基本的功能。 (2) 资源共享 (3) 负荷均衡和分布处理 计算机网络--刘桂江

1.2 计算机网络的类型与特点 1.2.1 计算机网络的类型 1.2.2 计算机网络的特点 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（1/9） 1.按信息传输距离的长短划分 (1) 局域网（LAN） 有限的地理范围内（十几公里以内），常见于在1幢大楼、1个学校或1个企业内。 (2) 城域网（MAN） 覆盖城市范围之内的网络。 (3) 广域网（WAN） 它的覆盖范围可以遍布于城市、国家，甚至全球。 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（2/9 ） 2.按配置划分 （1） 对等网 网络系统中，每台计算机既是服务器，又是工作站。 （2） 单服务器网 网络系统中只有一台计算机作为整个网络的服务器，其他计算机全部是工作站。 （3） 混合网 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（3/9 ） 3.按对数据的组织方式划分 （1） 分布式网络系统 系统中的资源既是互连的，又是独立的。 （2） 集中式网络系统 将网络系统中的资源进行统一管理。 （3） 分布集中式网络系统 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（4/9 ） 4.按通信传播方式划分 (1) 点对点传播方式网 (2) 广播式传播结构网 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（5/9 ） 5.按网络拓扑结构划分 （1）总线结构 为防止信号反射，一般在总线两端连有终结器匹配线路阻抗。 优点：信道利用率较高，结构简单，价格相对便宜。 缺点：同一时刻只能有一个结点向总线发送信息，网 络延伸距离有限，网络容纳结点数有限。 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（6/9 ） （2）环型结构 优点：通信信息一次在网中传输的最大传输延迟是固定的；每个网上结点只与其他两个结点有物理链路直接连接，因此，传输控制机制较为简单，实时性强。 缺点：1个结点出现故障可能会终止全网的运行，因此可靠性较差。 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（7/9 ） （3）星型结构 优点：结构简单、建网容易、控制相对简单。 缺点：属集中控制，主结点负载过重，可靠性低，通信线路利用率低。 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（8/9 ） （4）树型结构 这种结构与星型结构相比降低了通信线路的成本，但增加了网络的复杂性。网络中除最低层结点及其连线外，任一结点或连线的故障均影响其所在支路网络的正常工作。 计算机网络--刘桂江

1.2.1 计算机网络的类型（9/9） （5）网状结构 优点：结点间路径多，阻塞可大大减少，局部的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网比较灵活、简单。 缺点：网络关系复杂，建网不易，网络控制机制复杂。 计算机网络--刘桂江

1.2.2 计算机网络的特点 (1) 数据通信 (2) 自治性 (3) 建网周期短 (4) 成本低 (5) 对技术要求不高 计算机网络--刘桂江

1.3 Internet的发展及其应用 1.3.1 什么是Internet 1.3.2 Internet发展的三个阶段 计算机网络--刘桂江

1.3.1 什么是Internet Internet是由成千上万的不同类型、不同规模的计算机网络和成千上万一同工作、共享信息的主机组成的世界范围的巨大的计算机网络，也称为国际互联网或因特网。 从另一个方面看，Internet又是一个世界规模的巨大的信息和服务资源网络。 计算机网络--刘桂江

1.3.2 Internet发展的三个阶段 第一阶段：从单个网络ARPAnet向互联网发展的过程。 第三阶段：逐渐形成了多级ISP结构的Internet。 ISP（Internet Service Provider）就是一个进行商业活动的公司，因此它又常称为Internet服务提供商。 计算机网络--刘桂江

1.3.3 Internet的应用 (1) 与世界范围的朋友保持联系，互通消息。 (2) 网络视频会议。 (3) 使用远程数据库或图书馆。 (4) 电子商务和电子政务。 (5) 远程医疗诊断系统。 (6) 网络电视和网络游戏。 …… 计算机网络--刘桂江

1.4 计算机网络的体系结构 1.4.1 层次模型 1.4.2 OSI参考模型 1.4.3 TCP/IP参考模型 计算机网络--刘桂江

1.4.1 层次模型（1 / 3 ） 计算机网络系统采用了层次化结构。 服务 协商 计算机网络--刘桂江

1.4.1 层次模型（1 / 3 ） 计算机网络系统采用了层次化结构。 n 层是n-1层的用户，又是n+1层的服务提供者。 层与层之间有一个接口，用于相邻层之间的信息交换；对等层间的对话使用的规则，称为该层的协议。 计算机网络--刘桂江

1.4.1 层次模型（2 / 3 ） 计算机网络系统采用了层次化结构。 网络体系结构就是计算机网络各层及其协议的集合。 体系结构=分层（含接口、服务）+ 协议 最底层是实通信，其他各层之间都是虚通信。 计算机网络--刘桂江

1.4.1 层次模型（3 / 3） 层次结构的好处： 每层功能明确且相互独立，所提供服务的具体实现细节对上一层完全屏蔽； 当某一层的具体实现方法更新时，只要保持上、下层的接口不变，便不会对邻居产生影响； 层间接口清晰，有利于理解、研究和标准化。 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（1 /6 ） ISO于1981年提出了七层的OSI/RM。 主机层 媒体层 应用层（Application Layer） 表示层（Presentation Layer） 会话层（Session Layer） 传输层（Transport Layer） 网络层（Network Layer） 数据链路层（Data Link Layer） 物理层（Physical Layer） 主机层 媒体层 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（2 /6 ） 1.物理层 物理层是为了在物理媒体上建立、维持和终止传输数据比特流的物理连接，并为之提供机械、电气、功能和过程的手段。 2. 数据链路层 数据链路层解决的主要任务是数据链路的建立与拆除，对数据的检错、纠错，进行流量调节，为网络层提供数据传送服务。 协议数据单元PDU：数据帧（data frame）。 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（3 /6 ） 3. 网络层 网络层的主要任务是如何把网络层协议数据单元（即分组，packet）从源传送到目标。 路由选择 拥塞控制 异种网络互联 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（4 /6 ） 4. 传输层 传输层是网络通信时第一个端到端的层次，即主机到主机的层次，传输的数据称为数据段（segment）。 传输层还可进行多路复用和网络分流。 传输层还要具备流量控制、差错控制等功能。 5. 会话层 会话层允许不同主机上各种进程之间进行会话，是进程到进程的层次。 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（5 /6 ） 6. 表示层 表示层提供一种标准方法对数据编码，以便能进行互操作。 表示层关心的是所传输信息的语法和语义。数据的含义被称为语义，数据的表示形式称做语法。 7. 应用层 应用层是开放系统的最高层，直接为应用进程提供服务。 应用层包含用户普遍需要的协议，这些协议涉及到虚拟终端、文件传送及访问管理、远程数据访问等。 计算机网络--刘桂江

1.4.2 OSI参考模型（6/6） OSI参考模型中数据的实际传送过程如图所示 动画演示 计算机网络--刘桂江

1.4.3 TCP/IP参考模型（1/3 ） TCP/IP参考模型如图所示 计算机网络--刘桂江

1.4.3 TCP/IP参考模型（2/3 ） 1. 网络接口层 TCP/IP没有定义这一层的具体协议，只是指出主机必须使用某种协议与网络连接，以便能在其上传递IP分组。 2. 网络互联层 路由、异构网互连、拥塞控制 网络互联层定义了分组格式和协议，如IP协议，实现 IP 数据报的路由。其他的协议还有：ICMP、ARP、RARP等。 计算机网络--刘桂江

1.4.3 TCP/IP参考模型（3/3） 3. 传输层 在传输层定义了两种协议，即：TCP和UDP。TCP协议是一个面向连接的、可靠的协议；UDP协议是一个不可靠的、无连接协议。 4. 应用层 应用层面向不同的网络应用引入了不同的应用层协议。如文件传输协议（FTP）、虚拟终端协议（VTP）、邮件传输协议（SMTP）、域名系统（DNS）等。 计算机网络--刘桂江

1.4.4 OSI参考模型和TCP/IP参考模型的比较 计算机网络--刘桂江

1.5 网络标准化 1.5.1 电信界最有影响的组织 1.5.2 国际标准界最有影响的组织 1.5.3 因特网标准最有影响的组织 计算机网络--刘桂江

1.5.1 电信界最有影响的组织 电信界最有影响的组织是国际电信联盟（ITU）。 ITU的实质性工作由无线通信部门(ITU-R)、电信标准化部门(ITU-T)和电信发展部门(ITU-D)承担。 其中，ITU-T就是原来的国际电报电话咨询委员会（CCITT），负责制订电话、电报和数据通信接口等电信标准化。 ITU-T制定的标准被称为“建议书”是非强制性的、自愿的协议。 计算机网络--刘桂江

1.5.2 国际标准界最有影响的组织 国际标准界最有影响的组织是国际标准化组织（ISO）及电气电子工程师协会（IEEE）。 计算机网络--刘桂江

1.5.3 因特网标准最有影响的组织 因特网标准界最有影响的组织是Internet协会(ISOC-Internet Society)。 其主要工作是协调全球在Internet方面的合作，就有关Internet的发展、可用性和相关技术的发展组织活动。 其它与网络有关的比较有影响的标准还有：美国国家标准协会(ANSI)、国际电工委员会(IEC)、电子工业协会(EIA)。 RFC（Request for Comments）是各个标准机构提交的标准文档，研究人员和开发人员可以通过这些文档跟踪新技术。 计算机网络--刘桂江

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