大学计算机信息技术幻灯片第1章(第1讲)

1、第1章 计算机网络概述,主讲：吴勇 13838159939 ,教学目的及要求 计算机网络是信息社会的基础，网络技术应用已经深入到社会的各个方面，这门课程建立在掌握计算机网络的基本工作原理的基础上，了解常用的网络应用技术和技能，学会使用网络。 参考教材计算机网络实训教程 （第2版） 主编：张浩军 评分标准 期末测试 50% 平时（上课，作业） 50% 上机时间地点：5515（3-9周 周二下午第一大节）,学时：54（上机14学时） 课程重点：,计算机网络概述 网络体系结构 组建局域网（设备） 网络工程布线 网络互联（配置） 网络服务的配置与管理 网络安全 网络管理,网络多媒体 网络规划与设计,第一部分：教学内容与要求,主要内容 网络概念与发展 （约50分钟） 网络组成与分类 （约50分钟） 重点与难点 了解计算机网络概念，发展 了解计算机网络组成，分类方法,引言：网络应用背景,计算机通信网络和Internet已成为社会生活重要组成部分。 应用遍布经济、文化、科研、军事、政治、教育。 产业结构变化，全球信息产业发展。,专题1：概述 计算机网络概念,引论 我们已经进入21世纪，主要特征是数字

2、化、网络化和信息化的时代,因特网是自印刷术以来人类通信方面的最大变革。,1.1.1 计算机网络概念,计算机网络是以相互共享（硬件、软件、和数据）资源的方式连接起来，且各自具有独立功能的计算机系统的集合 。 计算机网络是利用通讯设备和线路将地理位置不同、功能独立的多个计算机系统互连起来，以功能完善的网络软件（即网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中资源共享和信息传递的系统。,1.1.1 计算机网络概念,功能 信息共享 信息交换 作用 使分散的计算机能共享网上的资源，为用户提供强有力的通信手段和尽可能完善的服务，从而极大的方便用户。,1.1.1 计算机网络概念,计算机网络涉及以下三个方面的问题： 两台或两台以上的计算机相互连接构成网络，达到资源共享的目的。 计算机之间互相通信交换信息，需要有一条通道。这条物理连接通道称为传输介质。传输介质可以是双绞线、同轴电缆或光纤等“有线”介质；也可以是激光或无线电波等“无线”介质。 计算机之间要通信交换信息，彼此就需要有某些约定和规则，这就是协议。,计算机网络的产生和演变,早期的计算机应用模式单机 大、中、小型机庞大，昂贵，资源无法共享

3、 计算机网络产生始于1950s，发展的动因： 资源共享的需求（CPU、外设、软件、数据） 大型项目的合作（进行工程项目协作） 人与人之间的沟通（电子邮件、WWW）,从体系结构来观察，其发展可分为三个阶段（三代网络）： 以主机为中心的联机终端系统 （以单计算机为中心的联机系统） 2. 以通信子网为中心的主机互连 （计算机计算机网络） 3. 具有层次化体系结构的标准化网络 （体系结构标准化网络） 宽带综合业务数字网 （高速、综合）,1.1.2 计算机网络的产生和发展,1、面向终端的计算机通信网 the 20th century 1950s 这种“终端设备通信线路计算机”的系统，就是计算机网络的雏形。其特点是计算机是网络的中心和控制者，终端围绕中心计算机分布在不同地理位置，各终端通过通信线路共享主机的硬件和软件资源，计算机的主要任务是进行批处理。,例子：飞机订票系统 HOST(航空公司总部) Terminals(订票点) 通信线路(电话线路) 缺点 主机负荷重数据处理通信 线路利用率低 集中控制方式，可靠性低 改进 终端集中器(近/远距) 前端处理机（Front End Processor,

4、 FEP），通信任务分离,1.1.2 计算机网络的产生和发展,2、分组交换网的出现 the 20th century 1960s 美国国防部高级研究计划局于1969年12月投入运行的ARPANET，该网络是一个典型的以实现资源共享为目的的具有通信功能的多机系统，其核心通信技术是分组交换技术。它为计算机网络的发展奠定了基础。 第二代计算机网络的不足之处 网络普及程度低 标准不统一 网络体系结构的研究不成熟,1.1.2 计算机网络的产生和发展,分组交换网的出现,为什么需要标准化？ 不同网络设备之间的兼容性和互操作性是推动网络体系结构的标准化的原动力 标准化的时机？ 各厂商、研究机构、大学在网络技术、方法、理论等方面的研究日趋成熟是其基础,3. 标准化网络阶段,the 20th century 1970s Network Standardization,3、计算机网络体系结构的形成 国际标准化组织（ISO）提出了一个能使各种计算机在世界范围内互联成网的标准框架开放系统互连基本参考模型OSI/RM (Open System Interconnection Reference Model),简称

5、为OSI。 TCP/IP协议族 下一代互联网络,TCP/IP与OSI参考模型的对应关系,4.因特网时代的到来,因特网的出现标志着网络时代的到来 因特网是全球性的网络 丰富的信息和便利的使用是其规模迅速增长的主要驱动力 截止到2000年, Internet的规模为 网络数105（以数十万计）, 主机数107 （以数千万计）, 用户数108 （以数亿计） ，主干速率为2.5Gbit/s 美国政府资助的“下一代因特网计划”目标是 主干网的速率比现在的因特网高1000倍 端到端的速率要达到100Mbit/s10Gbit/s,高速网络时代,TCP/IP应用的成熟 光通信的发展 路由交换的提高 千兆以太网技术的成熟 产业界和国际标准的统一,下一代互联网络 Internet2,一些企业、大学、与非营利组织早在1996年便尝试Internet2实验计划，提供企业与研究单位作为实验新技术之用，兼做未来网络的雏形，而此一计划目前正逐渐开花结果，并获得诸多科技大厂支持。 一般人若想到视频串流(video streaming，在网络上看电影，或视频画面等)，一定会联想到断断续续的画面与不连贯的声音等状况，但使

6、用Internet2网络却可达一般有线电视播出的效果。 一位在纽约就读曼哈顿音乐学院的学生吴洁即是透过Internet2与远在加拿大渥太华国立交响乐艺术中心的老师学琴。她的琴房教室有两台电视，一台可看见自己，另一台则是加拿大的老师Zuckerman。 Internet2的参与成员皆是产业雄霸一方的科技巨人，包括Qwest Communications、思科、微软、英特尔与朗讯科技。,Internet2,2002年9月22日，香港著名实业家李嘉诚先生向清华大学捐赠1000万美元，以全力支持推动中国未来互联网（Internet2）的技术研究。利用这笔资金，清华大学将建设中国未来信息科技发展的重要研究基地未来互联网络技术研究中心。,1.1.3 计算机网络的应用,企业信息网络 联机事务处理 POS系统 电子邮件系统 电子数据交换系统 联机会议 访问远程数据库,1.2.1 计算机网络的组成,计算机网络通常由三个部分组成，它们是资源子网、通信子网和通信协议。 资源子网：是指计算机网络中面向用户的部分，处于网络的外围，由主机系统、终端、终端控制器、外设、各种软件资源和信息资源组成，主要用于全网的信息

7、处理、信息共享和信息存储服务。主机系统是资源子网的主要组成部分，它通过高速通信线路与通信子网的通信设备相连接，用户终端可通过主机系统连接入网。,1.2.1 计算机网络的组成,通信子网：负责数据通信的部分，处于网络的内层，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。构成通信子网的硬件设施包括各种数据传输线路，以及实现网络连接和数据通信的各种数据通信设备，包括集线器(Hub)、网桥(Bridge)、网络交换机(Switch)、路由器(Router)和网关(Gateway)等。 通信协议：是主机之间或主机和子网之间的通信的规范，即通信双方必须共同遵守的规则和约定。,1.2.1 计算机网络的组成,网络软件是实现网络功能的必不可缺的支撑环境，通常包括： 网络协议软件 网络通信软件 网络操作系统 网络管理软件 网络应用软件,1.2.2 计算机网络的分类,1按网络覆盖的地理范围分类 局域网 城域网 广域网 Intranet,（1）局域网,局域网（Local Area Network，LAN）：指在有限的地理区域内构成的规模相对较小的计算机网络，其覆盖范围一般不超过几十公里。 LAN具有以下特征： 局域网仅

8、工作在有限的地理范围内，采用单一的传输介质。 数据传输率快，典型LAN数据传输速率10Mbps、100Mbps、1Gbps和10Gbps。 由于数据传输距离短，传输延迟低（几十个毫秒）且误码率低。 局域网组网方便、使用灵活。,（1）局域网,图1-2 局域网联网结构图,（2）城域网,城域网（Metropolitan Area Network，MAN）可以理解为是一种大型的LAN，通常使用与LAN相似的技术，但是传输介质和布线结构更复杂。 其覆盖范围为一个城市或地区，距离在几十公里到几百公里。 城域网多采用光纤或微波作为传输介质，可以支持数据和多媒体应用。 当前城域网的一个重要用途是用作骨干网，通过它将位于同一城市内不同地点的主机、数据库以及LAN等互相连接起来。,（3）广域网,广域网（Wide Area Network，WAN）覆盖的地理范围非常大，又称远程网，是一种跨越城市、国家的网络。 广域网常常借用传统的公共传输网进行通信，可以把众多的城域网、局域网连接起来。 目前，很多全国性的计算机网络就属于这类网络，如邮电部的CHINANET（中国公网）、国家教委的CERNET（中国科研教育网

9、）、中科院的NCFC（科技网）和电子部的CHINAGBN（经济网）等。,（3）广域网,典型广域网示意图,（4）网际网,网际网通常是指连接多个国家的计算机网络，Internet（因特网）就是世界上最大的网际网。 通常把互联的网络集合称为互联网，Internet是指特定的世界范围的互联网，它通过网络互连设备把不同的众多网络或网络群体根据全球统一的通信规则（TCP/IP协议）互连起来形成全球最大的、开放的计算机网络。,（4）网际网,另外一个典型网络是Intranet，Intranet也称“企业内部网”。从原理上来说，Intranet其实就是一个局域网。 Intranet是在一个协同作业的企业或者组织的内部，使用Internet技术实现应用需求的网络应用系统。 它可以建立在企业内部原有的硬件、软件和服务器基础上，实现Internet上的几乎所有应用。 另外，以Intranet为平台的管理信息系统MIS，可获得高效的开发和企业级应用。,1.2.2 计算机网络的分类(续),2按传输介质分类 根据采用的传输介质不同，计算机网络可分为两种：有线网和无线网。 有线网：传输介质采用有线介质连接的网络称为有线网。常用的有线传输介质包括双绞线、同轴电缆和光导纤维。 无线网：采用无线介质连接的网络称为无线网，典型的无线网有以下几种。,有线网 有线电话网 电力线 有线电视电缆 同轴电缆 双绞线 光纤,无线网 无线电话 语音广播网 无线电视网 微波通信网 卫星通信网,（1）有线网双绞线,双绞线(TP：Twisted Pairwire)是综合布线工程中最常用的一种传输介质，由多对具有绝缘保护层的铜导线组成。 双绞线可分为非屏蔽双绞线(UTP：Unshielded Twisted Pairwire)和屏蔽双绞线(STP：Shielded Twisted Pairwire)。 双绞线既可以用来传输模拟声音信号、也可以用于传输数字信号，特别适用于较短距离的数字通信。 目前局域网中使用双绞线可以达到100Mbps10Gbps的传输速率，而且其价格相对其他传输介质低廉，是目前局域网布线的主要传输介质。,（1）有线网同轴电缆,同轴电缆(Coaxial)是指有内外两个同

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