计算机网络基础 大连理工大学出版社 欢迎辞 1

第1章 计算机网络概述 计算机网络的定义 计算机网络的发展 计算机网络的组成 计算机网络的拓扑结构 计算机网络的分类 计算机网络的功能和应用 2

1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.1 计算机网络的形成 任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：强烈的社会需求与先期技术的成熟 。 1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.1 计算机网络的形成 任何一种新技术的出现都必须具备两个条件：强烈的社会需求与先期技术的成熟 。 美国国防部高级研究计划局（ARPA，Advanced Research Projects Agency ）的ARPANET 。 3

1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.2 计算机网络发展阶段的划分 第一代计算机网络 ：“主机—终端”系统； 1.1 计算机网络的形成与发展 1.1.2 计算机网络发展阶段的划分 第一代计算机网络 ：“主机—终端”系统； 第二代计算机网络 ：由通信子网和用户资源子网两个部分组成 ； 第三代计算机网络 ：网络中所有的计算机遵守同一种网络协议 ； 第四代计算机网络 ：开放、综合、高速、智能 。 4

1.2 计算机网络的概念 1.2.1 计算机网络的定义 计算机网络是利用通信线路将具有独立功能的计算机连接起来而形成的计算机集合。 特征： 1.2 计算机网络的概念 1.2.1 计算机网络的定义 计算机网络是利用通信线路将具有独立功能的计算机连接起来而形成的计算机集合。 特征： 计算机网络是一互连的计算机系统的群体，这些计算机系统在地理上是分散的。 这些计算机系统是自治（功能独立）的。 系统互连要通过通信设施来实现。 系统利用通信线路执行信息交换，资源共享 5

1.2 计算机网络的概念 计算机网络示意图 6

1.2 计算机网络的概念 1.2.2 计算机网络的基本功能 资源共享 高可靠性 负载均衡 分布式处理 数据传输 7

1.2 计算机网络的概念 1.2.3 计算机网络的分类 按网络传输技术分类 按网络的覆盖范围分类 1.2 计算机网络的概念 1.2.3 计算机网络的分类 按网络传输技术分类 通信信道的类型有两类：广播通信信道与点—点通信信道。 广播式网络（Broadcast Networks）与点—点式网络（Point-to-Point Networks） 按网络的覆盖范围分类 局域网（LAN，Local Area Network） 城域网（MAN，Metropolitan Area Network） 广域网（WAN， Wide Area Network） 8

1.2 计算机网络的概念 9

1.2 计算机网络的概念 10

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 1.3.1 网络组成 根据计算机系统组成来划分 根据计算机网络的功能来划分 计算机系统 数据通信系统 1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 1.3.1 网络组成 根据计算机系统组成来划分 计算机系统 主机（Host） 终端（Terminal） 数据通信系统 通信控制处理机 传输介质 网络连接设备 网络软件 根据计算机网络的功能来划分 通信子网 资源子网 11

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 1.3.2计算机网络拓扑结构 拓扑(topology ) 是几何学中的一个名词，描述点和线的连接关系。 1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 1.3.2计算机网络拓扑结构 拓扑(topology ) 是几何学中的一个名词，描述点和线的连接关系。 两个抽象： 将计算机及网络连接设备抽象为点－－节点 将传输介质及相关传输设备抽象为线－－链路 计算机网络的拓扑结构是指将网络中的通信线路和各节点之间的几何排列连接关系用节点和链路相连形成的几何图形来表示，它不但能够表示网络的整体结构外貌，同时也反映了各个模块之间的结构关系。它影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等方面。常见的网络拓扑结构有星型、总线型、树型、环型等。 12

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 计算机网络拓扑结构的分类及其特点 1.星型结构 1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 计算机网络拓扑结构的分类及其特点 网络的拓扑结构主要有：星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑和网状拓扑。 1.星型结构 （交换机） 13

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 它以中央节点为中心，一个节点向另一个节点发送数据，必须向中央节点发出请求，一旦建立连接，这两个节点之间就是一条专用连接线路，信息传输通过中央节点的存储－转接来完 成。这种结构要求中央节点的可靠性很高，否则出现故障就会危及整个网络。 优点： 简单、易于实现及便于管理 缺点：中心节点的故障将会造成全网瘫痪 14

星型网络及连接 网卡（RJ-45 接口） 集线器（HUB） 水晶头（ RJ-45 头） 双绞线电缆 15

星型网络及连接 16

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 2.总线型结构 主机 文件服务器 工作站 17

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 它的所有节点都通过相应硬件接口连接到一条无源公共总线上，任何一个节点发出的信息都 可沿着总线传输，并被总线上其它任何一个节点接收，它的传输方向是从发送点向两端双向扩散传送，是一种广播式结构。 优点：安装简单、易于扩充、可靠性高，一个节点损坏，不会影响整个网络工作 ， 缺点：总线出了问题，则整个网络都不能工作，而且断网后很难查找到故障点 18

总线型网络及连接 网卡（BNC接口） 终端匹配电阻 BNC头和T型头 细缆或 粗缆 19

总线型网络及连接 20

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 3.环型结构 21

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 环形结构中的各节点通过有源接口连接在一条闭合的环形通信线路中，是点－点式结构。环形网中每个节点对占用环路传送数据都有相同权力，它发送的信息流按环路设计的流向流动 。为了提高可靠性，可采用双环或多环等冗余措施来解决。 数据传输方向：单向 优点：结构简单，控制简便，结构对称性好，传输速率高，应用较为广泛 缺点：环中每个节点与连接节点之间的通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈，因为只要环中任何一个节点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪 22

1.3 计算机网络的组成与拓扑结构 4、树型拓扑 树型拓扑形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支，树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到整个网络。 树型拓扑的优点如下： 易于扩展 故障隔离较容易 树型拓扑的缺点是： 各个结点对根的依赖性太大，如果根结点发生故障，则整个网络都不能正常工作。 23

5、网状拓扑 网状拓扑结构在广域网中应用广泛。 优点：不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于结点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，从而绕过失效的部件或过忙的结点。这种结构可靠性高。 24

1.4 典型计算机网络 1.4.1 ARPANET 1969年11月，实验性的ARPANET开通，当时的ARPANET只有4个结点，它们分布在UCLA、LCSB、SRI与 UTAH大学。 最初，ARPANET主要是用于军事研究目的，它主要是基于这样的指导思想：网络必须经受得住故障的考验而维持正常的工作，一旦发生战争，当网络的某一部分因遭受攻击而失去工作能力时，网络的其他部分应能维持正常的通信工作。 1975年，ARPANET已经连入100多台主机，结束了网络实验阶段，正式移交美国国防部国防通信局运行。 25

1.4 典型计算机网络 ARPANET早期使用网络控制协议(NCP)，1983年1月，ARPANET完成向TCP／IP的转换。 1.4 典型计算机网络 ARPANET早期使用网络控制协议(NCP)，1983年1月，ARPANET完成向TCP／IP的转换。 同年，美国国防部国防通信局将ARPANET分成两个独立部分：一部分仍叫ARPANET，用于进一步的研究工作；另一部分稍大一些，成为著名的MILNET，用于军方的非机密通信。 ARPANET在技术上的一个重大贡献是TCP/IP协议簇的开发和利用，ARPANET奠定了Internet存在和发展的基础，较好地解决了异种机网络互联的一系列理论和技术问题。 26

1.4 典型计算机网络 1.4.2 NSFNET 美国国家科学基金会（NSF，National Science Foundation） 1.4 典型计算机网络 1.4.2 NSFNET 美国国家科学基金会（NSF，National Science Foundation） 1984年，NSF组建NSFNET，不能直接连入ARPANET的大学可以通过拨号与NSF的计算机连接，并通过这台计算机连入ARPANET与其他网络。 NSFNET的通信子网使用的硬件技术与ARPANET基本相同，采用56Kbps的通信线路。但是，NSFNET的软件技术与ARPANET不同，它从开始就使用TCP／IP协议，成为第一个使用TCP／IP协议的广域网。 NSFNET采取的是一种层次型结构，分为主干网、地区网与校园网，为Internet发展奠定了结构基础。 27

1.4 典型计算机网络 在美国建设NSFNET的同时，其他国家与地区也在建设与NSFNET兼容的网络，如欧洲建立的EBONE与Europe NET。这两个网络采用2Mbps的通信线路与欧洲很多城市连接。 欧洲每个国家都有一个或多个国家网，它们都与NSFNET的地区网兼容。这些网络为Internet的广泛应用奠定了基础。 28

1.4 典型计算机网络 1.4.3 Internet Internet的前身是ARPANET 1.4 典型计算机网络 1.4.3 Internet Internet的前身是ARPANET 从用户的角度来看，Internet是一个全球范围的信息资源网，接入Internet的主机可以是信息服务提供者的服务器，也可以是信息服务使用者的客户机。 传统的Internet应用主要有以下几种：E-mail、WWW、Telnet、FTP等。 29

1.4 典型计算机网络 1.4.4 Internet2 Internet的问题： 1.4 典型计算机网络 1.4.4 Internet2 Internet的问题： 安全性差 速度慢 Internet2与Internet的区别之一在于协议的不同。 Internet——IPV4 Internet——IPV6 30

结 束！ 31