計算機網(wǎng)絡 徐州師范大學馬秀飛電氣信息教研室 504A實驗（8機時） ? 雙絞線電纜制作和測試 ? 對等網(wǎng)的組建? Windows 2000 服務器網(wǎng)絡配置及診斷 ? 用交換機組網(wǎng)第1章 引論?

計算機網(wǎng)絡 徐州師范大學

馬秀飛

電氣信息教研室 504A

實驗（8機時） ? 雙絞線電纜制作和測試 ? 對等網(wǎng)的組建

? Windows 2000 服務器網(wǎng)絡配置及診斷 ? 用交換機組網(wǎng)

第1章 引論

? 本章內(nèi)容

? 計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展 ? 計算機網(wǎng)絡的概念 ? 計算機網(wǎng)絡的功能 ? 計算機網(wǎng)絡的組成 ? 計算機網(wǎng)絡的分類

1.1 計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和發(fā)展 ? 早期的計算機應用模式——單機

? 大、中、小型機—龐大，昂貴，資源無法共享 ? 計算機構成了一個個的信息―孤島‖ ? 計算機網(wǎng)絡產(chǎn)生始于1950’s，產(chǎn)生的原因： ? 資源共享的需求（計算能力、外設、軟件、） ? 大型項目的合作（進行工程項目協(xié)作） ? 人與人之間的信息溝通（數(shù)據(jù)通信）

? 從體系結構來觀察，計算機網(wǎng)絡的發(fā)展可分為三個階段（三代網(wǎng)絡）：

– 以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)

―計算機－終端‖系統(tǒng)

– 以通信子網(wǎng)為中心的主機互連

―計算機－計算機‖網(wǎng)絡

– 體系結構標準化網(wǎng)絡

層次化結構，并對每層進行了精確定義

1. 以主機為中心的聯(lián)機終端系統(tǒng)

? 特征：終端(Terminal)共享主機(Host)的軟硬件資源

? 單臺主機：執(zhí)行計算和通信任務

? 多臺終端：執(zhí)行用戶交互

? (終端集中器/終端服務器)

? 連接方式：本地或遠程

? 例子：飛機訂票系統(tǒng)

? HOST(航空公司總部)

? Terminals(訂票點)

? 通信線路(電話線路)

? 缺點

? 主機負荷重—— 數(shù)據(jù)處理＋通信

? 線路利用率低

? 集中控制方式，可靠性低

? 改進

? 終端集中器( 近/ 遠距)

? 前端處理機（Front End Processor, FEP ）， 通信任務分離 2. 以通信子網(wǎng)為中心的主機互連

? 特征

? 多個主機聯(lián)機終端網(wǎng)絡互聯(lián)，形成了多主機互聯(lián)網(wǎng)絡 ? 網(wǎng)絡結構從― 主機－終端‖ 轉變?yōu)楱D 主機－主機‖

主機－主機網(wǎng)絡的演變

? 演變階段1

? ，由通信控制處理機（CCP ） 完成 ? CCP (Communication Control Processor) ： 處理主機之間通信 任務的專用計算機

? 兩層網(wǎng)絡概念的出現(xiàn)

? 由CCP 組成的傳輸網(wǎng)絡——內(nèi)層) ，提供信息傳輸服務

? 建立在通信子網(wǎng)基礎上的主機集合——(外層) ， 提供計算資源

兩層網(wǎng)絡的概念結構

? 演變階段2

? 通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴大

? 私有 → 社會公用

? 公用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)

? PSTN(P ublic S witched T elephone/T elecommunication N etwork) ? X.25

? 優(yōu)點

? 降低用戶系統(tǒng)建設成本

? 提高通信線路利用率

? 兼容性好

? 例子

? 因特網(wǎng)的前身——ARPANET

? 美蘇冷戰(zhàn)時期由美國軍方建立的實驗性網(wǎng)絡

? 最初4個節(jié)點→70’s的60多個節(jié)點

? 地域跨越美洲、歐洲

? 具有現(xiàn)代網(wǎng)絡的許多特征，例如

? 分組交換

? 分層次的網(wǎng)絡體系

? 較為完善的通信協(xié)議

3. 體系結構標準化網(wǎng)絡

? 為什么需要標準化？

? 準化的原動力

? 而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享

? 標準化的時機？

? 先制定標準再開發(fā)還是先開發(fā)再制定標準？

? 各廠商、研究機構、大學在網(wǎng)絡技術、方法、理論等方面的研究日趨成熟是基礎

網(wǎng)絡體系結構標準化過程的演變

? 廠商標準：IBM-SNA ，DEC-DNA 等

? 缺點：適用范圍：兼容性？

技術壟斷：競爭？

標準不統(tǒng)一：用戶利益？

? 國際標準（ISO OSI/RM）

? O pen S ystem I nterconnection/R ecommended M odel( 開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型，簡稱OSI 參考模型)

? OSI 參考模型是一種概念上的網(wǎng)絡模型，規(guī)定了網(wǎng)絡體系結構的框架：7 個層次

? 只說明了做什么（WHAT TO DO ） 而未規(guī)定怎樣做（HOW TO DO ） ? 太復雜，幾乎沒有與之完全符合的網(wǎng)絡

? 事實上的標準：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)

? 從體系結構上看，它是OSI 參考模型的簡化（5層）

4. 因特網(wǎng)時代的到來

? 因特網(wǎng)的出現(xiàn)標志著網(wǎng)絡時代的到來

? 因特網(wǎng)是全球性的網(wǎng)絡

? 豐富的信息和便利的使用是其規(guī)模迅速增長的主要驅動力 ? 截止到2000年, Internet的規(guī)模為

? 網(wǎng)絡數(shù)達到105數(shù)量級, 主機數(shù)達到107數(shù)量級, 用戶數(shù)108數(shù)量級，主干速率大于2.5Gbit/s

? 美國政府資助的― 下一代因特網(wǎng)計劃‖ 目標是

? 主干網(wǎng)的速率比現(xiàn)在的因特網(wǎng)高1000 倍

? 端到端的速率要達到100Mbit/s~10Gbit/s

1.2 計算機網(wǎng)絡的概念

? 計算機網(wǎng)絡定義的主要觀點：

? 能的計算機系統(tǒng)的集合 。

? 設備組成的系統(tǒng) 。

? 觀點3：互相通信且共享資源的系統(tǒng) 。

? 歸納與綜合

? 計算機網(wǎng)絡：相互連接的自治計算機的集合

?

? ―主控-從屬‖類型的系統(tǒng)是計算機網(wǎng)絡嗎？

? ―主機-終端‖系統(tǒng)（第一代網(wǎng)絡）呢？

?

? 有線方式：銅線、光纖

? 無線方式：紅外、無線電（微波）、衛(wèi)星

計算機網(wǎng)絡與其它類似系統(tǒng)的比較

? 終端分時系統(tǒng)

? 各終端分時占用主機資源

? 終端無計算能力，對主機的依賴性極強

? 通信主要采用異步串行連接（本地或遠程）

? 多機系統(tǒng)

? 專指同一機房中的許多大型主機互聯(lián)，組成功能強大、 能高速并行處理的計算機系統(tǒng)。

? 緊耦合，主機間通信多采用共享存儲器、共享總線等（有的系統(tǒng)也采用高速局域網(wǎng)）

? 分布式系統(tǒng)

? 見下頁

? 計算機網(wǎng)絡與分布式系統(tǒng)

? 分布式系統(tǒng)的特點

? 在分布式OS 統(tǒng)一調度下，各計算機協(xié)調工作，共同完成一項任務，如并行計算。

? 用戶面對的是一臺邏輯上的計算機，組成分布式系統(tǒng)的

各計算機怎樣協(xié)同工作，對用戶透明。

? 用途主要是科學計算和事務處理，分布式數(shù)據(jù)庫。

計算機網(wǎng)絡與分布式系統(tǒng)

? 計算機網(wǎng)絡

? 非協(xié)調性的；

? 松散耦合的；

? 各計算機對用戶非透明，用戶必須指定資源的位置；

? 用途主要是資源共享。

? 分布式系統(tǒng)

往往是基于計算機網(wǎng)絡來實現(xiàn)的：

? 在因特網(wǎng)中，域名服務系統(tǒng)（DNS) 是分布式系統(tǒng)的一項典型的應用。 ? 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也需要網(wǎng)絡的支持。

1.3 計算機網(wǎng)絡的功能

? 數(shù)據(jù)通信(Communication Medium)

? 文件傳輸、IP 電話、email 、視頻會議、信息發(fā)布、交互式娛樂、音樂 ? 資源共享(Resource Sharing)

? 軟件、硬件、數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)庫）

? 提供高可靠性服務(High Reliability)

? 利用可替代的資源，提供連續(xù)的高可靠服務

? 節(jié)省投資(Saving Money)

? 替代昂貴的大中型機系統(tǒng)

? 促進分布式系統(tǒng)的發(fā)展(Distributed Processing)

1.4 計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)的組成

? 硬件

? 網(wǎng)絡節(jié)點

? 端節(jié)點：計算機

? 轉接節(jié)點：交換機、集中器、復用器、路由器、中繼器

? 通信鏈路：信息傳輸?shù)耐ǖ?/p>

? 物理：傳輸介質

? 邏輯：信道

? 關系類比——CATV 的電纜和頻道之間的關系

? 軟件

? 通信軟件（網(wǎng)絡協(xié)議軟件）

? 網(wǎng)絡操作系統(tǒng)

? 網(wǎng)絡管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡應用軟件

1.5 計算機網(wǎng)絡的分類

一、按地域范圍分類

? 局域網(wǎng)(Local Area Network ， LAN)

? 范圍：小，＜20KM

-11? 傳輸技術：基帶，10-1000Mbps ，延遲低，出錯率低（10）

? 拓撲結構：總線，環(huán)

? 城域網(wǎng)(Metropolitan Area Network ， MAN)

? 范圍：中等，＜100KM

? 傳輸技術：寬帶/基帶

? 拓撲結構：總線

? 廣域網(wǎng)(Wide Area Network ， WAN)

? 范圍：大，＞100KM

? 傳輸技術：寬帶，延遲大，出錯率高

? 拓撲結構：不規(guī)則，點到點

三、按拓撲結構分類

? 星形

? 有一個中心節(jié)點，其它從節(jié)點與其構成點到點連接 ? 樹形

? 一個根結點、多個中間分支節(jié)點和葉子節(jié)點構成

? 按拓撲結構（續(xù)）

? 總線

? 所有節(jié)點掛接到一條高速公用總線上，廣播式信道 ? 需要有介質訪問控制規(guī)程以防止沖突

? 環(huán)形

? 所有節(jié)點連接成一個閉合的環(huán)，結點之間為點到點連接

? 按拓撲結構分類（續(xù)）

? 全連接

? 點到點全連接，連接數(shù)隨節(jié)點數(shù)的增長迅速增長（N(N-1)/2），

使建造成本大大提高，只適用于節(jié)點數(shù)很少，距離很近的環(huán)境中使用。

? 不規(guī)則（網(wǎng)狀）

? 點到點部分連接，多用于廣域網(wǎng)，由于連接的不完全性，需要有交換節(jié)點

因特網(wǎng)的拓撲結構實例

? 點：

? 端接系統(tǒng)（PC 、服務器、PDA 等）

? 交換/節(jié)點設備（路由器、集中器、交換機等）

? 邊：

? 通信鏈路（光纖、線纜、無線鏈路等）

? 因特網(wǎng)服務提供商(ISP:I nternet S ervice P rovider )提供網(wǎng)絡接入

四、按通信傳播方式分類

? 點對點傳輸方式的網(wǎng)絡：以點對點的連接方式把各個計算機連接起來

– 信源與信宿之間的通信需經(jīng)過一臺和多臺中間設備進行傳輸。 – 網(wǎng)狀、環(huán)形、樹形、星形

? 廣播方式網(wǎng)絡： 一臺計算機發(fā)送的信息可被網(wǎng)絡上所有的計算機接收。

? 總線形、無線（微波、衛(wèi)星）

* 局域網(wǎng)絡通常使用廣播方式，廣域網(wǎng)絡通常使用點對點方式( 也有例外) 。

本章小結

? 計算機網(wǎng)絡的產(chǎn)生和演變

? 三代計算機網(wǎng)絡的概念和演化過程

? 計算機網(wǎng)絡的概念

? 相互連接的自治計算機的集合

? 計算機網(wǎng)絡的功能

? 通信、共享、可靠性、節(jié)約投資、分布處理

? 計算機網(wǎng)絡的分類

? 按地域分布、拓撲結構、傳播方式等