计算机网络基础知识一课件.ppt
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- 计算机网络 基础知识 课件
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1、大学信息大学信息技术基础技术基础第十五讲第十五讲计算机网络基础知识(一)计算机网络基础知识(一)教学要求教学要求信息技术基础知识信息技术基础知识网络通信协议的基本概念,OSI/RM模型及各层的主要功能。计算机网络的定义、分类、组成与功能。局域网的主要拓扑结构。局域网组网的常用技术。局域网的特点和组成。主要内容主要内容网络基本概念网络基本概念14.1网络通信协议概念网络通信协议概念14.2局域网组网基本技术局域网组网基本技术14.315.1 网络基本概念网络基本概念网络基本概念网络基本概念网络的定义网络的定义网络的分类网络的分类网络的组成网络的组成网络的主要功能网络的主要功能15.1 计算机网络
2、计算机网络单机系统单机系统单机系统是指独立运行、与外界没有连接的单台计算机。早期的计算机和未联网的单台微型计算机,都属于单机系统。主机主机终端终端系统系统主机终端系统中,主机一般指大型计算机,具有很高的处理速度和很大的存储容量。终端是用户用以使用大型机的末端设备,通常由显示屏和键盘所组成。一台主机往往连接了许多终端,并共享主机的系统资源。网络系统网络系统计算机网络是20世纪70年代发展起来的一种新型的计算机连接方式,是本世纪计算机技术研究的热点之一。一、网络的定义(一)发展(一)发展15.1 计算机网络计算机网络v(二二)网络定义的基本内容网络定义的基本内容 用通信线路把分散布置的多台独立计算
3、机及专用外用通信线路把分散布置的多台独立计算机及专用外部设备互连,并配以相应的部设备互连,并配以相应的网络软件网络软件所构成的系统所构成的系统。建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共建立计算机网络的主要目的是实现计算机资源的共享,使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件享,使广大用户能够共享网络中的所有硬件、软件和数据等资源。和数据等资源。15.1 计算机网络计算机网络二、网络二、网络 的分类的分类(一)网络覆(一)网络覆盖的范围分类盖的范围分类(二)按拓(二)按拓扑结构分类扑结构分类(三)按信息(三)按信息交换方式分类交换方式分类(四)按网络(四)按网络中使用的操作中使用的操作系统分类
4、系统分类局域网局域网LAN(Local Area Network):是指那些联结距离近的计算机网。广域网广域网WAN(Wide Area Network):分布范围通常是几十到几千公里,可以跨越海洋,遍布一个国家甚至全球。总线型、星型、环型、树型和网状网线路交换网:线路交换网:预先分配带宽,建立端到端的物理通路。分组交换网:分组交换网:由网络节点计算机组成通信子网,各节点负责存储、转发及选择合适的路由。混合交换网:混合交换网:它是前两种交换技术的结合,一部分采用线路交换,另一部分使用分组交换,使信道得到更好利用。分为Novell NetWare网、Windows NT网和Unix网等15.1
5、计算机网络计算机网络三、计算机网络组成三、计算机网络组成 现代计算机网络可以认为是由互连的数据处理设备和数据通信控制设备组成。从逻辑功能上看,整个网络划分为资源子网和通信子网两大部分,这两部分连接是通过通信线路实现的。15.1 计算机网络计算机网络v计算机网络以资源共享为主要目的,网络计算机网络以资源共享为主要目的,网络用户通过终端对网络的访问分为用户通过终端对网络的访问分为本地访问本地访问和和网络访问网络访问两类。两类。本地访问是对本地主机资源的访问,在资源本地访问是对本地主机资源的访问,在资源子网内部进行,它不经过通信子网。子网内部进行,它不经过通信子网。终端用户访问远程主机资源称为网络访
6、问,终端用户访问远程主机资源称为网络访问,它必须通过通信子网。它必须通过通信子网。15.1 计算机网络计算机网络 代表着网络的数据处代表着网络的数据处理资源和数据存储资源,理资源和数据存储资源,负责全网数据处理和向网负责全网数据处理和向网络用户提供资源及网络服络用户提供资源及网络服务。务。(一)资源子网(一)资源子网主计算机(Host):通过通信线路与通信子网的通信控制处理机相连接,普通用户终端通过主计算机入网。主计算机不仅为本地用户访问网络其他主计算机设备和共享资源提供服务,而且要为网络中其他用户(或主机)共享本地资源提供服务。终端(Terminal):终端是用户访问网络的界面,它可以是简单
7、的输入、输出终端设备,也可以是带微处理器的智能终端,具有存储预处理信息的能力。15.1 计算机网络计算机网络v(二)通信子网 由负责数据通信处理的通信控制处理机(Communication Control Processor)和传输链路组成的独立的数据通信系统。它承担着全网的数据传输、加工和变换等通信处理工作。通信控制处理机:一种在数据通信系统和计算机网络中具有处理通信访问控制功能的专用计算机。通信控制处理机在网络拓扑中被称为网络节点。15.1 计算机网络计算机网络n通信子网的软件必须遵循共同的网络规则(网络协议)。它应提供链路及节点存储器的管理。还必须提供与主处理器、终端、终端集中器及信息交
8、换的接口。n传输链路:为主机与通信控制处理机、通信控制 处理机与通信控制处理机之间提供通信信道。计算机网络系统中的资源可分成三大类,即计算机网络系统中的资源可分成三大类,即数据资源数据资源、软件资源软件资源和和硬件资源硬件资源。相应地,资源共享也分为数据共。相应地,资源共享也分为数据共享、软件共享和硬件共享。享、软件共享和硬件共享。15.1 计算机网络计算机网络该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的该功能用于实现计算机与终端、计算机与计算机之间的数据传输,这是计算机网络的最基本的功能,也是实现数据传输,这是计算机网络的最基本的功能,也是实现其它功能的基础。其它功能的基础。数据通信数据
9、通信(一一)资源共享资源共享(二)(二)四、计算机网络的功能四、计算机网络的功能15.1 计算机网络计算机网络指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。指网络中的负荷被均匀地分配给网络中的各计算机系统。当某系统的负荷过重时,网络能自动地将该系统中的一部当某系统的负荷过重时,网络能自动地将该系统中的一部分负荷转移至负荷较轻的系统中去处理。分负荷转移至负荷较轻的系统中去处理。负荷均衡负荷均衡和分布处理和分布处理(三)(三)当网络中的某一台计算机发生故障时,可选择其他系统代为当网络中的某一台计算机发生故障时,可选择其他系统代为处理,以保证用户的正常操作,不会因局部故障而导致系统处理,以保证用
10、户的正常操作,不会因局部故障而导致系统瘫痪。瘫痪。提高系统的可靠性和可用性提高系统的可靠性和可用性(四)(四)15.2 网络通信协议网络通信协议 网络通信协议网络通信协议为确保网络中数据有为确保网络中数据有序通信而建立的一组序通信而建立的一组规则、标准或约定就规则、标准或约定就称为称为网络通信协议网络通信协议(Protocol)。为了使网络中两个节为了使网络中两个节点之间进行对话,必点之间进行对话,必须在它们之间建立通须在它们之间建立通信工具信工具(即接口即接口),使,使彼此之间能进行信息彼此之间能进行信息交换。交换。15.2 网络通信协议网络通信协议(二)通信接口(二)通信接口(一)基本概念
11、(一)基本概念 15.2 网络通信协议网络通信协议v(1 1)硬件装置的功能是实现节点之间的信)硬件装置的功能是实现节点之间的信息传送。息传送。v(2 2)软件装置的功能是规定与实现双方进)软件装置的功能是规定与实现双方进行通信的约定协议。行通信的约定协议。语义语义部分,用于规定协议中协议元素的含义,部分,用于规定协议中协议元素的含义,即即“讲什么讲什么”。语法语法部分,用于规定双方对话的格式。部分,用于规定双方对话的格式。变换变换规则,用于规定通信双方的应答关系,规则,用于规定通信双方的应答关系,即即“时序时序”。15.2 网络通信协议网络通信协议(三)协议的层次结构及其分层原则(三)协议的
12、层次结构及其分层原则 协议分层是描述协议软件的基本结构,也是网络协议分层是描述协议软件的基本结构,也是网络系统的重要内容之一。系统的重要内容之一。不同层次的协议完成不同任不同层次的协议完成不同任务务,各层次之间协调工作实现网络通信。,各层次之间协调工作实现网络通信。层次结构有如下特征:层次结构有如下特征:结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。结构中的每一层都规定有明确的任务及接口标准。把用户的应用程序作为最高层。把用户的应用程序作为最高层。除了最高层外,中间的每一层都向上一层提供服除了最高层外,中间的每一层都向上一层提供服务,又是下一层的用户。务,又是下一层的用户。把物理通信线路作为最低
13、层。它使用从高层传送把物理通信线路作为最低层。它使用从高层传送来的参数,是提供服务的基础。来的参数,是提供服务的基础。15.2 网络通信协议网络通信协议(四)协议层次的划分(四)协议层次的划分 为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信,以便为使不同计算机厂家生产的计算机能相互通信,以便在更大范围内建立计算机网络,国际标准化组织在更大范围内建立计算机网络,国际标准化组织(ISO)(ISO)在在1978 1978 年提出年提出“开放系统互连参考模型开放系统互连参考模型”,即著名的,即著名的OSI/RM(Open System Interconnection/Reference OSI/RM(Ope
14、n System Interconnection/Reference Model)Model)。15.2 网络通信协议网络通信协议二、二、OSI/RM模型模型物理层物理层对于每一层,对于每一层,OSI 至少制定至少制定两个标准:两个标准:服服务定义务定义和和协议协议规范规范。前者给。前者给出了该层所提出了该层所提供服务的准确供服务的准确定义,后者详定义,后者详细描述了该协细描述了该协议的动作和各议的动作和各有关规程,以有关规程,以保证服务的提保证服务的提供。供。数据链路层数据链路层网络层网络层传输层传输层会话层会话层表示层表示层应用层应用层15.2 网络通信协议网络通信协议(一)开放系统互连模
15、型 所谓所谓“开放开放”,是强调对,是强调对OSI标准的遵从,标准的遵从,“开开放放”并不是指特定的系统实现的具体的互联技术或并不是指特定的系统实现的具体的互联技术或手段,而是对标准的共同认识和支持。从手段,而是对标准的共同认识和支持。从OSI的观的观点看,一个系统是开放的,是指它可与世界上任何点看,一个系统是开放的,是指它可与世界上任何地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。地方的遵守相同标准的其它任何系统进行通信。15.2 网络通信协议网络通信协议中继开放系统表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层应用层表示层会话层网络层传输层数据链路层物理层开放系统 A开放系统 B应用层网络层数据链路
16、层传输介质物理层报文报文分组报文帧比特协议数据单元报文6534217层次传输介质(二)层次功能简介15.2 网络通信协议网络通信协议1.物理层物理层物理层考虑的是如何准确地在传输介质上物理层考虑的是如何准确地在传输介质上传输二进制传输二进制位位(比特比特)。该层协议包括为建立、维护和拆除物理链路。该层协议包括为建立、维护和拆除物理链路所需的机械的、电气的、功能的以及规程的特性。所需的机械的、电气的、功能的以及规程的特性。2.数据链路层数据链路层该层用于提供该层用于提供相邻节点间透明、可靠的信息传输服务相邻节点间透明、可靠的信息传输服务。透明,意味着对所传输数据的内容、格式及编码不。透明,意味着
17、对所传输数据的内容、格式及编码不做任何限制;可靠,表示在该层设置有相应的检错和做任何限制;可靠,表示在该层设置有相应的检错和纠错设施。数据传输的基本单位是纠错设施。数据传输的基本单位是帧帧(Frame)。15.2 网络通信协议网络通信协议3.网络层网络层用于源站点和目标站点间的信息传输服务,其基本用于源站点和目标站点间的信息传输服务,其基本传输单位是传输单位是分组分组(Packet)。信息在网络中传输时,。信息在网络中传输时,必须进行必须进行路由选择路由选择、差错检测差错检测、顺序顺序及及流量控制流量控制。网络层还应为传输层提供服务。网络层还应为传输层提供服务。4.传输层传输层网络层还应为传输
18、层提供服务。传输层的功能网络层还应为传输层提供服务。传输层的功能是实现主机到主机间的连接,为主机间通信提是实现主机到主机间的连接,为主机间通信提供透明的数据传输通路,其基本传输单位是供透明的数据传输通路,其基本传输单位是报报文文(Message)。15.2 网络通信协议网络通信协议5.会话层会话层又称为会晤层。它为不同系统内的应用之间又称为会晤层。它为不同系统内的应用之间建立会话连接,使它们能按同步方式交换数据建立会话连接,使它们能按同步方式交换数据;并能有序地拆除连接,以保证不丢失数据。;并能有序地拆除连接,以保证不丢失数据。6.表示层表示层表示层向应用进程提供信息表示方式,对不同表示层向应
19、用进程提供信息表示方式,对不同表示方式进行转换管理等,使采用不同表示方式表示方式进行转换管理等,使采用不同表示方式的系统之间能进行通信,并提供标准的应用接口的系统之间能进行通信,并提供标准的应用接口、公用通信服务,如数据加密、正文压缩等。、公用通信服务,如数据加密、正文压缩等。7.应用层应用层应用层包括面向用户服务的各种软件,应用层包括面向用户服务的各种软件,例如例如数据块存取协议数据块存取协议、电子邮件协议电子邮件协议以以及及远程登录协议远程登录协议等。等。15.3 局域网基本技术局域网基本技术15.3 局域网基本技术局域网基本技术一、局域网的特点一、局域网的特点v 从硬件角度看,从硬件角度
20、看,LAN是是电缆电缆、网卡网卡、工作站工作站、服务器服务器和其它连接设备的集合体;从软件角度看,和其它连接设备的集合体;从软件角度看,LAN在网络操作系统在网络操作系统(NOS)的统一指挥,提供文件、的统一指挥,提供文件、打印、通信和数据库等服务功能。从体系结构来考察,打印、通信和数据库等服务功能。从体系结构来考察,LAN由一系列层和协议标准所定义。由一系列层和协议标准所定义。LAN所涉及的技所涉及的技术也很多。术也很多。局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起局域网是将小区域内的各种通信设备互连在一起的通信网络。的通信网络。15.3 局域网基本技术局域网基本技术小区域可以是一建筑物内,一
21、个校园或者大至数千米小区域可以是一建筑物内,一个校园或者大至数千米直径的一个区域。直径的一个区域。数据通信设备是广义的,包括计算机、终端和各数据通信设备是广义的,包括计算机、终端和各种外围设备。种外围设备。传输的误码率低。传输的误码率低。整个网络为某个单位或部门所有,仅供该单位内部使用整个网络为某个单位或部门所有,仅供该单位内部使用。局局域域网网具具有有的的四四个个特特点点服务器是向所服务器是向所有客户机提供有客户机提供服务的机器,服务的机器,装备有网络的装备有网络的共享资源。共享资源。局域网中的计算机统称局域网中的计算机统称为主机,根据它们在网为主机,根据它们在网络系统所起的作用,可络系统所
22、起的作用,可划分为划分为服务器服务器和和客户机客户机。客户机也称为客户机也称为工作站工作站(Working Station),是网,是网络用户直接处络用户直接处理信息和事务理信息和事务的计算机。的计算机。局域网的组成局域网的组成(一)主机(一)主机(Host)服务器客户机15.3 局域网基本技术局域网基本技术(二)网络适配器(二)网络适配器 网络适配器也叫做网络接口卡网络适配器也叫做网络接口卡NIC(Network InterfNIC(Network Interface Card)ace Card),通常被做成插件的形式插入到计算机的,通常被做成插件的形式插入到计算机的一个扩展槽中,故也被称作
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