计算机网络基础课件.ppt
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1、上海交通大学网络学院1第六章 计算机网络基础本章学习目标6.1 计算机网络的形成和发展6.2 计算机网络的基本分类6.3 计算机网络的拓扑结构6.4 计算机网络协议6.5 局域网络基本概念6.6 广域网基本概念6.7 “共享资源”的设置6.8 常用网络诊断命令6.9 Internet网络的基础知识上海交通大学网络学院2本章学习目标 本章主要学习:计算机网络的基本概念 、Internet基本知识、Internet的常用接入方式。主要掌握以下内容:o 计算机网络发展、基本拓扑结构、网络协议及计算机局域网络的组成和特点 ;o Internet的发展历史 ,IP地址、网关、子网掩码、域名的基本概念,I
2、nternet提供的常规服务; o Internet的常用接入方式,网络检测的常用命令。 上海交通大学网络学院36.1 计算机网络的形成和发展o 为什么需要计算机网络?o 计算机网络的概念是什么?o 计算机网络发展的3个阶段上海交通大学网络学院4为什么需要计算机网络?o 众多用户能够共享信息资源o 各计算机之间能够相互传递信息进行通讯o 分布式数据处理上海交通大学网络学院5计算机网络的概念是什么? 计算机网络比较确切的定义:一个互联的、自主的计算机集合。o 互联:指用一定的通信线路将地理位置不同的、分散的多台计算机连接起来。o 自主:指网络中的每一台计算机都是平等的、独立的,它们之间没有明显的
3、主次之分。 所以:计算机网络技术包含通讯技术和计算机技术两方面的技术!上海交通大学网络学院6计算机网络发展的3个阶段o第一阶段:以主机为中心n只有一台主机,其余终端都不具备自主处理功能。o第二阶段:多台主机互联的通信系统n利用网络将分散各地的主机经通信线路连接起来,形成一个以众多主机组成的资源子网,用户共享资源子网内的所有软硬件资源。典型代表是美国国防部高级研究计划局协助开发的ARPANET。o第三阶段:国际标准化的计算机网络n各个网络具有统一的网络体系结构并遵循国际开放式标准,以实现“网与网相连,异型网相连”。n国际标准化组织ISO在1981年颁布了“开放式系统互连参考模型(OSI/RM)”
4、nTCP/IP协议支持的全球互联网(Internet) 当前正在研究以下一代互联网络(NGN)为中心的新一代网络上海交通大学网络学院7计算机连接网络后的优点o 共享资源o 提高可靠性o 分担负荷o 实现实时管理上海交通大学网络学院8今后计算机网络发展方向o 向开放式的网络结构体系发展o 向高性能发展o 向智能化的计算机网络发展上海交通大学网络学院96.2 计算机网络的基本分类按照通信距离(覆盖范围)来进行划分:o 局域网局域网(LAN)指一个局部区域内的、近距离的计算机组成的网o 城域网城域网(MAN)规模主要局限在一个城市范围内的计算机网络o 广域网广域网(WAN) 指远距离的计算机互联组成
5、的网络,服务区域不局限于一个地区,可大到全球范围上海交通大学网络学院10计算机网络的传输介质 计算机网络的传输介质指网络中发送方与接受方之间的物理通路,一般有:o 双绞线双绞线o 同轴电缆同轴电缆o 光纤光纤o 无线通讯无线通讯上海交通大学网络学院11数据传输介质 双绞线双绞线非屏蔽双绞线(非屏蔽双绞线(UTPUTP)和屏蔽双绞线(和屏蔽双绞线(STPSTP)组网方便,价格最便宜,应用广泛组网方便,价格最便宜,应用广泛 双绞线最大传输率为双绞线最大传输率为1Mbps1Mbps传输距离小于几百米传输距离小于几百米同轴电缆同轴电缆 基带同轴电缆:速率基带同轴电缆:速率10Mbps10Mbps,传输
6、距离传输距离几公里几公里宽带同轴电缆:速率宽带同轴电缆:速率20Mbps20Mbps,传输距离几百公里传输距离几百公里 上海交通大学网络学院12光缆光缆的芯线是由光导纤维做成,它传输光脉冲数字信号。光缆的芯线是由光导纤维做成,它传输光脉冲数字信号。最大传最大传输率为几十几百输率为几十几百Mbps,传输距离可达几百公里,传输距离可达几百公里多模光纤:由发光二极管产生用于传输的光脉冲,通过内部的多模光纤:由发光二极管产生用于传输的光脉冲,通过内部的多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条多次反射沿芯线传输。可以存在多条不同入射角的光线在一条光纤中传输。光纤中传输。单模光纤:使用激光,
7、光线与芯轴平行,损耗小,传输距离远单模光纤:使用激光,光线与芯轴平行,损耗小,传输距离远,具有很高的带宽,但价格更高。在,具有很高的带宽,但价格更高。在2.5Gb/s2.5Gb/s的高速率下,单模的高速率下,单模光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤不必采用中继器可传输数十公里。光纤和光光纤和光端设备端设备上海交通大学网络学院13无线介质 用于广域网的通信,包括:微波通信和卫星通信,微波是指频率用于广域网的通信,包括:微波通信和卫星通信,微波是指频率高于高于30OMHZ30OMHZ的电磁波。的电磁波。地面微波通信地面微波通信卫星微波通信卫星微波通信卫星通信卫星通信上海交通大学网络学院146.3
8、 计算机网络的拓扑结构 网络的拓扑结构是指:网络连线及工作点的分布形式,一般有如下结构:o 星型结构星型结构o 总线结构总线结构o 环形结构环形结构o 树形结构树形结构o 网状结构网状结构上海交通大学网络学院15星形星形拓扑拓扑总线形拓扑结构总线形拓扑结构 特点:结构简单,布线容易,铺设电缆短,成本低。对站点扩充和删除容易安全性低,若传输介质发生故障会导致网络瘫痪总线任务重,易产生瓶颈问题特点:特点:通信协议简单通信协议简单对外围站点要求不高,外围站点对外围站点要求不高,外围站点故障不会影响全网,新增站点容故障不会影响全网,新增站点容易。易。电路利用率低,连线费用大,每电路利用率低,连线费用大
9、,每个站点需要有一个专用链路个站点需要有一个专用链路网络性能依赖中央结点网络性能依赖中央结点网络的拓扑结构 上海交通大学网络学院16特点:特点:传输速率高,传输距离远传输速率高,传输距离远各节点的地位和作用相同各节点的地位和作用相同各节点传输信息的时间固定各节点传输信息的时间固定容易实现分布式控制容易实现分布式控制站点的故障会形起整个网络的崩溃站点的故障会形起整个网络的崩溃增加新站点困难,容量有限增加新站点困难,容量有限环形拓扑结构特点:信息交换在上、下节点之间进行通信线路连接简单,网络管理软件也不复杂,维护方便资源共享能力差,可靠性低树形树形拓扑拓扑上海交通大学网络学院17 网状型拓扑结构
10、o 结点之间的连接是任意的,没有规律。网状拓扑的主要特点是系统可靠性高,但是结构复杂。Internet网络就是采用网状拓扑结构。上海交通大学网络学院186.4 计算机网络协议o 网络协议o 目前常用的几个具体的网络协议上海交通大学网络学院19网络协议 在通信过程中,双方对通信的各种约定。例如:信息传输顺序,信息格式和信息内容等的约定。上海交通大学网络学院20目前常用的几个具体网络协议o ISO/OSI参考模型o IEEE802网络协议o TCP/IP协议上海交通大学网络学院21 ISO/OSI参考模型o 由国际标准化组织制定o 总计由7层组成o 是确保双方通信的规程上海交通大学网络学院22双向
11、箭头线表示概念上的通信线路双向箭头线表示概念上的通信线路空心箭头表示实际通信线路。空心箭头表示实际通信线路。开放系统互连OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层应用层表示层会话层传输层网络层链路层物理层互连物理传输媒体通通信信子子网网资资源源子子网网底层为上层提供服务上海交通大学网络学院23OSI参考模型各层功能o 物 理 层(Physical Layer) n负责信号的物理传输,定义物理链路的机械、电气、功能和过程特性。 数据仅作为原始的位流或电气电压处理,单位是比特。o 数 据 链 路 层(Data Link Layer) : n 负责无差错的传送以帧为单位的数据。每一帧包
12、括一定数量的数据和一些必要的控制信息。在传送数据时,如果接收点检测到所传数据中有差错,就要通知发方重发这一帧。o 网 络 层(Network Layer)n 选择合适的网间路由和交换结点, 确保数据送到正确的目的地。网络层将数据链路层提供的帧组成数据包,包中封装有网络层包头,其中含有逻辑地址信息- -源站点和目的站点的网络地址。上海交通大学网络学院24OSI参考模型各层功能o 传 输 层(Transport Layer)n 为两个端系统(源站和目的站)的会话层之间,提供建立、维护和取消传输连接的功能,负责可靠地传输数据。信息的传送单位是报文。o 会 话 层(Session Layer)n 提供
13、两个会话进程的通信,例如服务器验证用户登录就是由会话层完成的。o 表 示 层(Presentation Layer)n解决用户信息的语法表示问题,提供格式化的表示和转换数据服务。例数据的压缩和解压缩, 加密和解密等工作都由表示层负责。o 应 用 层(Application Layer)n提供进程之间的通信,以满足用户需要.上海交通大学网络学院25 IEEE802网络协议o 局部网络的一种协议o 覆盖OSI模型的最低两层o 存在问题:n 传输介质多点访问控制问题n 多点同时访问引起的碰撞问题总线形以太网(Ethernet)采用IEEE802.3标准上海交通大学网络学院26TCP/IP协议o In
14、ternet上所采用的协议o 采用TCP/IP 协议,其中TCP和IP是两个重要的协议o TCP/IP有四个层次结构o 具有五个方面的特点o 在其“应用层”有3个重要的服务软件上海交通大学网络学院27TCP和IP的介绍o IP(网际互联协议) 负责将消息从一个地方传送到另一个地方。不考虑传送的可靠性和数据的流量控制等安全因素。n 功能:管理Internet地址、路由选择功能、数据的分片和重组: o TCP(传输控制协议)TCP协议:面向连接的、可靠的协议。提供了可靠的传输机制用于保证被传送信息的完整性。是信息在网上正确传输的重要保证。o UDP协议(用户数据报协议) n 是不可靠的。在TCP/
15、IP协议的传输层没有对发送端进行检测。上海交通大学网络学院28TCP/IP的四个层次结构OSI参考模型TCP/IP模型应用层应用层 Telnet、SMTP、FTP、HTTP 、DNS表示层会话层传输层传输层 TCP、UDP协议网络层网际网层 IP协议数据链路层网络接口层(物理链路层)物理层上海交通大学网络学院29TCP/IP协议在其“应用层”的主要协议-提供基本服务o HTTP(Hypertext Transfer Protocol,超文本传输协议)协议,用于传送WWW方式数据。o 简单远程终端协议 TELNETo 网际文件传送协议 FTPo 简单的邮件传送协议 SMTP:是Internet上
16、传输E-mail的标准 上海交通大学网络学院30TCP/IP协议的特点o 支持不同操作系统的网上工作站和主机o 支持异种机互联o 适用于各种类型的网络o 用很强的支持异种网互联能力o 能够支持网上运行的多种数据库管理系统,如ORACLE等上海交通大学网络学院316.5 局域网基本概念o 局域网络的分类o 局域网络的特点o 局域网络的功能o 局域网络的基本组成上海交通大学网络学院32局域网络的分类o 局部区域网 最常用的、最普通的网络,有总线、环形、星形结构上海交通大学网络学院33局域网络的特点o 分布距离短(0.1-25公里)o 传输速度快(0.1-100Mbps)o 低误码率(10-8-10
17、-11)o 连接费用低上海交通大学网络学院34局域网络的功能o 个人计算机连成局域网可以共享资源和相互协同工作o 大型计算机连成局域网可以共享计算机机房中的贵重资源o 用于办公室自动化的局域网可以提高办公效率o 综合多媒体技术等上海交通大学网络学院35局域网络的基本组成o网络硬件o网络软件上海交通大学网络学院36局域网络的硬件组成o 传输介质o 网络工作站o 网络服务器o 网卡o 网间连接器上海交通大学网络学院37局域网的传输介质o 双绞线o 同轴电缆(粗、细)o 光纤o 微波o 无线电波 以上介质的不同在于支持不同的网络类型,在传输速率和距离方面也各不相同上海交通大学网络学院38局域网的网络
18、工作站 连接在网络上的、为用户操作提供工作平台的各种计算机。上海交通大学网络学院39局域网的网络服务器网络服务器的四个作用:o 运行网络操作系统,控制和协调各工作站之间的工作o 存储和管理网络中的共享资源o 为各工作站的应用程序服务o 对网络活动进行监督和控制,并进行相关的调整上海交通大学网络学院40局域网的网卡(网络适配器)将计算机连接进入局域网络,需要的一块网络接口板。o 网卡的作用n用于计算机与各种网络设备的连接n利用电路提供通讯协议的产生和检测o 网卡使用中注意: 要与网络软件(协议)兼容插入主机扩展槽中有线介质上海交通大学网络学院41网络间的互连设备上海交通大学网络学院42中继器在物
19、理层上实现信号放大和再生用于延长网络线路超过电缆所规定的长度上海交通大学网络学院43 星型网络传输媒介的中间节点,集线器的基本功能是信息分发,它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去,具有信号再生转发功能。以集线器为核心的网络无法限制冲突和广播集线器类型无源:不对信号做任何处理,工作站到集线器之间的距离在30米以内。有源:对信号可再生和放大,工作站到集线器之间的距离可达600米。智能:具有有源集线器的全部功能外,还提供网络管理、智能选择网络传输通路等功能。集线器(HUB)上海交通大学网络学院44网桥在数据链路层上实现互连的设备,用于连接两个同类型(但不同网段)的局域网络.网桥能够读取目标地
20、址信息,并决定是否向网络的其他段转发同一网段不转发同一网段不转发不同网段不同网段网桥转发网桥转发不同网段不同网段网桥转发网桥转发上海交通大学网络学院45交换机交换机取代集线器和网桥(交换机是使用硬件来完成以往网桥使用软件来完成过滤、学习和转发的任务。速度更快)交换和路由之间的主要区别就是交换发生在OSI参考模型的数据链路层,而路由发生在网络层。虚拟局域网只是给用户提供的一种服务。它通过设置用户群将分布在不同实际局域网内的计算机组合成一个工作群体,而不需要改变布线。 设置工设置工作组作组1 1A1B1C1LAN1A2B2C2虚拟局域网 1虚拟局域网 2交换机LAN2交换式集线器 IBM RS/6
21、000IBM RS/6000IBM RS/6000IBM RS/6000IBM RS/6000IBM RS/6000设置工设置工作组作组2 2上海交通大学网络学院46连接多个网络或网段的网络设备,在OSI模型的网络层上实现互连路由器不同网络之间数据格式转换和转发不同网络之间数据格式转换和转发维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径维护和更新路由表寻找一条最佳传输路径网络控制和管理网络控制和管理路路由器由器功能功能上海交通大学网络学院47网关网关的连接操作是在OSI模型的七层协议的传输层以上,用于连接使用不同通信协议或结构的网络。用于连接不同类型的局域网络,具有路由功能,能够处理不同网络操作系统、不
22、同协议的转换在TCP/IP网络中,IP路由器又叫IP网关。每一个节点都有自己的网关。IP报头指定的目的地址不在同一网络区段中,就会将数据报传送给该节点的网关,如果网关知道数据报的去向,就将其转发到目的地。上海交通大学网络学院48上海交通大学网络学院49局域网的网络系统软件组成o 服务器平台(服务器操作系统)o 网络服务软件(例SERVER U)o 工作站重定向软件o 传输协议软件 网络操作系统的水平决定了整个网络的水平,是计算机软件加网络协议的集合上海交通大学网络学院506.6 广域网的概念 广域网(Wide Area Network ,简称WAN)通常由两个以上的局域网构成,是一种跨地区的数
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