第1章-计算机组网技术基础课件.ppt
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1、计算机网络技术基础1开课之前 o课程的性质与目的 o课程的主要内容 o学习要求o建议教材和参考书整 体 概 述THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW,P L E A S E S U M M A R I Z E T H E C O N T E N T第一部分计算机网络技术基础3课程的性质与目的o在计算机及计算机网络普及的今天,我们每个人都需要了解计算机网络的相关知识o随着信息高速公路的建设,计算机网络的应用必将渗透到社会的各个方面,对人们的生活和工作产生深刻的影响o通过本课程的学习,使同学们能够较全面地了解计算机网络基本原理,掌握计算机网络的基本概念和局域网
2、组网技术o培养实际动手能力,使同学们能够独立完成中小规模局域网的组建和管理,以适应未来工作要求计算机网络技术基础4课程的主要内容o计算机网络的基础知识o计算机网络体系结构o局域网组网技术o广域网组网技术o网络互连技术及互连设备oCisco交换机的配置oCisco路由器的配置计算机网络技术基础5学习要求o课上与课下结合o理论与实践结合o培养主动学习意识,具备知识自我更新能力计算机网络技术基础6第一章 计算机组网技术基础 本章主要内容o计算机网络的基本概念 o数据传输介质 o组网硬件设备、软件基础o计算机网络的体系结构 o局域网组网技术计算机网络技术基础7本章学习要点o掌握局域网的概念及组成;o在
3、了解数据传输介质的基础上,掌握双绞线的制作方法和网络硬件的连接方法;o掌握计算机网络体系结构的概念及有关模型;o了解网络拓扑结构的概念o了解局域网组网技术 计算机网络技术基础81.1 局域网概述 1 局域网的概念 q按照计算机网络的覆盖范围,计算机网络可分为局域网、城域网和广域网等3种类型。q局域网,顾名思义就是局部区域范围内的计算机网络,可以理解为一组物理位置上彼此相隔不远的计算机和相关设备的互联集合,该集合允许用户相互通信和共享软硬件资源。q按照传输速率,局域网可分为10M网、100M网、1000M网、10G网等。计算机网络技术基础91.1 局域网概述2 局域网的基本组成 o局域网由网络硬
4、件和网络软件组成。o局域网网络硬件一般由服务器、工作站、网卡、传输介质和网络互连设备等组成。o网络软件是实现网络功能比不可少的软件环境。网络软件包括网络操作系统、网络协议、网络管理软件和网络应用软件等。计算机网络技术基础101.2 数据传输介质 传输介质是网络中信息传输的物理通道。传输介质可根据其物理形态分为有线介质和无线介质两大类。有线介质常用的有双绞线、同轴电缆和光纤等;无线介质有微波通信、卫星通信、红外线和激光等。1 双绞线 计算机网络技术基础11双绞线o双绞线是目前最常用的一种局域网传输介质。o无屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP两类。o无屏蔽双绞线划分为五类:1、2类线是语音和低速数
5、据线,带宽4Mb/s;3类线为数据线,带宽为1016Mb/s;4类线为数据线,带宽20Mb/s;5类线是高速数据线,带宽100Mb/s。计算机网络技术基础12双绞线o双绞线采用RJ45接头与网卡或交换机的RJ45接口连接。o做好的双绞线如下图。计算机网络技术基础132 同轴电缆 同轴电缆由内、外两个同心导体构成,内导体是单股或多股线;外导体是一层网状金属柱面,在两者之间有绝缘材料充填和固定以保证内外导体同轴,最外层是橡胶或塑料保护层,如下图所示。计算机网络技术基础142 同轴电缆o以太网中使用的同轴电缆有细缆和粗缆两类。o细缆通过型头与安装有BNC接口网卡的工作站、服务器相连。计算机网络技术基
6、础153 光导纤维 q光纤是数据传输中最有效的一种传输介质,在现代通信系统和计算机网络中得到了广泛的应用。q光纤是一种由石英玻璃纤维或塑料制成的、直径很细、能传导光信号的媒体。q光纤的组成:光纤芯、包层和保护外层。计算机网络技术基础163 光导纤维q光纤分类:单模光纤和多模光纤。q通过光纤传输的每一条光束称作一个模,多模光纤直径比单模光纤大,可提供不止一束光线在光纤中传输,这些光有不同的入射角,在通过反射层反射时,它们有不同的反射角。计算机网络技术基础173 光导纤维q光纤非常细,计量光纤纤芯和反射层的单位是m,单模光纤的纤芯直径只有5m10m,多模光纤纤芯的直径在50m100m之间。q局域网
7、最常用的多模光纤标识为62.5m/125m,其中62.5m指的是纤芯直径,而125m指的是反射层(包层)直径。典型单模光纤的纤芯直径是8m,当指定波长的光束在这种光纤中传输时,只有一种模能沿着纤芯传播。q多模光纤比单模光纤在传输距离上要短,但价格较便宜。计算机网络技术基础183 光导纤维q 优点 通信容量大,传输速率高。抗电磁干扰能力强,安全无辐射,安全保密性能好。传输衰减极小,误码率低,可实现长距离、无中继、高速数据传输。q 缺点 价格较贵。光纤的安装、连接和分接都较困难,且在分接时信号损失较大。计算机网络技术基础194 无线介质 o无线传输介质与有线传输介质的最大不同是:它不使用电能或光能
8、作为导体传输信号,而是利用电磁波通过空间来传输。o无线介质非常适合于那些难于铺设电缆的边远山区和沿海岛屿。o目前最常用的无线传输介质有:微波通信和卫星通信。计算机网络技术基础20微波通信q微波通信是把微波信号作为载波信号,用被传输的模拟信号或数字信号来调制它。q微波沿直线传播,由于地球表面是曲面,故每隔几十公里便需要进行中继,如下图。优点:调制技术成熟,通信容量大,传输频率宽,受外界干扰小,初建成本低;缺点:保密性差,误码率高。计算机网络技术基础21卫星通信q为了增加微波的传输距离,应提高微波中继站的高度。当将微波中继站放在人造卫星上时,便形成了卫星通信系统,可见卫星通信是一种特殊的微波通信系
9、统。优点:覆盖面积大,可靠性高,信道容量大,传输距离远,传输成本不随距离的增加而增大,主要适用于远距离广域网络的传输。缺点:卫星成本高、传播延迟时间长、受气候影响大,保密性较差。计算机网络技术基础221.6 组网技术基础 1 网络拓扑结构q对于复杂的网络结构设计,人们引入了拓扑结构的概念。q拓扑学是几何学中的一个分支。拓扑学首先把实体抽象为与其大小、形状无关的“点”,并将连接实体的线路抽象为“线”,进而研究点、线、面之间的关系。q拓扑设计是计算机网络设计的第一步。q网络拓扑结构直接关系到网络性能、系统可靠性与通信费用。计算机网络技术基础23 计算机网络拓扑结构 o网络拓扑结构的定义 q计算机网
10、络拓扑结构是指一个网络的通信链路和节点的几何排列或抽象的布局图形。q计算机网络拓扑是通过计算机网络中的各个节点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构,并反映出网络中各实体之间的结构关系。计算机网络技术基础24 计算机网络的拓扑结构o计算机网络拓扑结构的类型 点对点传输结构:q星型结构 q环型结构q树型结构 q网状型结构 广播传输结构:q总线型结构 计算机网络技术基础25 计算机网络的拓扑结构星型结构 星型结构是用每条线路将各个节点和中心节点相连的结构。中心节点控制整个网络的通信,任何两节点之间的通信都要通过中心节点。优点:结构简单,易于实现,便于管理。缺点:中心节点出故障时,整个网络系统就可能
11、瘫痪,可靠性差。计算机网络技术基础26 计算机网络的拓扑结构环型结构 环型结构是网络中的节点通过点到点通信线路连接成闭合环路的结构。环中数据将沿一个方向逐个节点的传送。优点:环型结构简单,网络中传输延时确定。缺点:环中任何一个节点出现故障,都可能造成网络瘫痪,而且环型结构的维护较复杂。计算机网络技术基础271.3 计算机网络的拓扑结构树型结构 树型结构的特点是节点按层次进行连接,信息交换主要在上、下节点之间进行,同层次的节点之间很少有数据交换。实际上,树型结构是星型结构的扩展,只是有多个中心节点。优点:通信线路连接简单,网络容易管理维护。缺点:资源共享能力差,可靠性也较差。计算机网络技术基础2
12、81.3 计算机网络的拓扑结构网状型结构 网状型结构的特点是网络中的节点之间的连接是任意的,无规律的。节点之间可能有多条路径选择,其中个别节点发生故障对整个网络影响不大。优点:系统可靠性高。缺点:网络系统结构复杂,一般成本较高。计算机网络技术基础291.3 计算机网络的拓扑结构总线型结构 总线型结构是网络中的各个节点连接在一条公共的通信线路上的结构,数据在总线上双向传输。优点:结构简单,可靠性较高和易于网络的扩充。缺点:节点的数量对数据传输速度影响较大,一旦网络出现故障,故障定位困难。计算机网络技术基础301.3 组网硬件设备 常用的网络组网硬件设备有:服务器、工作站、网卡、路由器和交换机(S
13、witch)等。1.3.1 服务器o服务器是指局域网络服务器计算机。专用网络服务器与普通计算机的主要区别在于:专用服务器具有更好的安全性和可靠性、更加注重系统的I/O 吞吐能力,一般采用双电源、热拔插、SCSI RAID硬盘等技术。计算机网络技术基础311.3 组网硬件设备1.3.2.工作站o当一台计算机连接到网络上时,它就成为网络上的一个节点,又称为网络工作站或网络客户,简称工作站(Work Station)。o工作站仅仅为它们的操作者服务,而服务器则为网络上的许多人共享它的资源提供服务。计算机网络技术基础321.3 组网硬件设备1.3.3 网络适配器(网卡)网卡的基本功能主要有3个方面:数
14、据转换;数据缓存;通信服务。市场上常见的网卡种类繁多。按所支持的带宽分有10Mbps网卡、100Mbps网卡、10/100Mbps自适应网卡和1000Mbps网卡;按网卡提供的网络接口分有RJ-45接口(双绞线接口)、BNC接口(细缆接口)、AUI接口(粗缆接口)及它们的组合;按组网类型网卡又分为以太网卡、令牌环网卡、FDDI网卡和ATM网卡等。计算机网络技术基础331.3.4 网络互连设备1.路由器o路由器(Router)是实现异种网络连接的互连设备,工作在OSI的第三层。在Internet环境下,使用TCP/IP协议,对应第三层的网络协议是IP协议。IP协议把由路由器互连的各个网络看成一个
15、“链路”。o每个路由器和主机在网络中的每一个连接都分配有一个IP地址,IP地址是网络中寻址的依据,路由器中配置有路由表,对每个可能的目的地址,给出应该送往的下一个路由器的地址,也称为转发端口或下一跳。计算机网络技术基础341.3.4 网络互连设备2 交换机 o交换机(Switch)是一个互连设备,是在第二层实现连接。o交换机有多个端口,每个端口可以连接一台计算机或一个网段。o交换机是一个多端口的网桥,每个端口都有桥接功能,它能够在任意一对端口间转发帧,每一个端口属于一个冲突域。交换机内可以同时存在多个转发帧的数据通道,交换机以MAC子层为基础进行帧的转发。计算机网络技术基础351.4 组网软件
16、基础1.4.1 网络通信协议o在网络中包含多种计算机系统,它们的硬件和软件各不相同,要实现共享计算机网络的资源,以及在网络中交换信息,就需要实现不同系统的实体间的相互通信。o两个实体要想实现通信,它们必须具有相同的语言,交流什么、怎样交流及何时交流等,必须遵守有关实体间某些相互都能接受的一些规则,这些规则的集合称为协议(Protocol)。o为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即称为网络通信协议。o网络通信协议一般由语法、语义和同步三要素组成。计算机网络技术基础361.4 组网软件基础1.4.2 网络操作系统o计算机网络操作系统是网络环境下的操作系统。网络操作系统是使网络中各台计算机
17、设备能够共享网络资源,进行数据传输,为网络用户提供服务的网络协议和有关软件的集合。o网络操作系统支持网络通信协议,提供可靠的网络通信能力,应能够支持不同的传输介质,支持各种网络协议的网卡,同时提供通过应用程序接口编程,对低层到高层网络协议功能的支持。o网络操作系统是组建网络的关键因素之一。目前流行网络操作系统有:Windows、Unix、Linux等。计算机网络技术基础37 1.5 计算机网络体系结构 本节学习要点:o了解网络体系结构的基本概念;o了解开放系统互连参考模型;o了解TCP/IP体系结构和TCP/IP协议;计算机网络技术基础381.5 网络体系结构的基本概念 1 网络的层次结构 q
18、计算机网络是一个复杂的系统。为了降低系统设计和实现的难度,把计算机网络要实现的功能进行结构化和模块化的设计,将整体功能分为几个相对独立的子功能层次,各个功能层次间进行有机的连接,下层为其上一层提供必要的功能服务。这种层次结构的设计称为网络层次结构模型。q网络层次结构模型的好处是:各层之间相互独立,各层实现技术的改变不影响其他层,易于实现和维护,有利于促进标准化,为计算机网络协议的设计和实现提供了很大方便。计算机网络技术基础391.5 网络体系结构的基本概念2 网络协议 q网络中的两个实体要实现通信,它们必须具有相同的语言,交流什么、怎样交流及何时交流等,必须遵守有关实体间某些相互都能接受的一些
19、规则,这些规则的集合称为协议。q为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定即为网络协议。q网络协议一般由语法、语义和时序三要素组成。计算机网络技术基础401.5 网络体系结构的基本概念3 网络体系结构 o计算机网络的层次及各层协议的集合,即是网络体系结构(Architecture)。具体地说,网络体系结构是关于计算机网络应设置哪几层,每个层次又应提供哪些功能的精确定义。计算机网络技术基础41 开放系统互连参考模型 1 开放系统互连参考模型的形成 o为了使不同体系结构的计算机网络都能互连,国际标准化组织ISO于1977年提出了一个试图使各种计算机在世界范围内互连成网的标准框架,即著名的开放系
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