計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 徐州師范大學(xué)馬秀飛電氣信息教研室 504A實(shí)驗(yàn)（8機(jī)時(shí)） ? 雙絞線電纜制作和測試 ? 對等網(wǎng)的組建? Windows 2000 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)配置及診斷 ? 用交換機(jī)組網(wǎng)第1章 引論?

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 徐州師范大學(xué)

馬秀飛

電氣信息教研室 504A

實(shí)驗(yàn)（8機(jī)時(shí)） ? 雙絞線電纜制作和測試 ? 對等網(wǎng)的組建

? Windows 2000 服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)配置及診斷 ? 用交換機(jī)組網(wǎng)

第1章 引論

? 本章內(nèi)容

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展 ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念 ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能 ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的組成 ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

1.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和發(fā)展 ? 早期的計(jì)算機(jī)應(yīng)用模式——單機(jī)

? 大、中、小型機(jī)—龐大，昂貴，資源無法共享 ? 計(jì)算機(jī)構(gòu)成了一個(gè)個(gè)的信息―孤島‖ ? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生始于1950’s，產(chǎn)生的原因： ? 資源共享的需求（計(jì)算能力、外設(shè)、軟件、） ? 大型項(xiàng)目的合作（進(jìn)行工程項(xiàng)目協(xié)作） ? 人與人之間的信息溝通（數(shù)據(jù)通信）

? 從體系結(jié)構(gòu)來觀察，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可分為三個(gè)階段（三代網(wǎng)絡(luò)）：

– 以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)

―計(jì)算機(jī)－終端‖系統(tǒng)

– 以通信子網(wǎng)為中心的主機(jī)互連

―計(jì)算機(jī)－計(jì)算機(jī)‖網(wǎng)絡(luò)

– 體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

層次化結(jié)構(gòu)，并對每層進(jìn)行了精確定義

1. 以主機(jī)為中心的聯(lián)機(jī)終端系統(tǒng)

? 特征：終端(Terminal)共享主機(jī)(Host)的軟硬件資源

? 單臺(tái)主機(jī)：執(zhí)行計(jì)算和通信任務(wù)

? 多臺(tái)終端：執(zhí)行用戶交互

? (終端集中器/終端服務(wù)器)

? 連接方式：本地或遠(yuǎn)程

? 例子：飛機(jī)訂票系統(tǒng)

? HOST(航空公司總部)

? Terminals(訂票點(diǎn))

? 通信線路(電話線路)

? 缺點(diǎn)

? 主機(jī)負(fù)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(jìn)

? 終端集中器( 近/ 遠(yuǎn)距)

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

? 特征

? 多個(gè)主機(jī)聯(lián)機(jī)終端網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，形成了多主機(jī)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò) ? 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)從― 主機(jī)－終端‖ 轉(zhuǎn)變?yōu)楱D 主機(jī)－主機(jī)‖

主機(jī)－主機(jī)網(wǎng)絡(luò)的演變

? 演變階段1

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

? 兩層網(wǎng)絡(luò)概念的出現(xiàn)

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

? 建立在通信子網(wǎng)基礎(chǔ)上的主機(jī)集合——(外層) ， 提供計(jì)算資源

兩層網(wǎng)絡(luò)的概念結(jié)構(gòu)

? 演變階段2

? 通信子網(wǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大

? 私有 → 社會(huì)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(diǎn)

? 降低用戶系統(tǒng)建設(shè)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(shí)期由美國軍方建立的實(shí)驗(yàn)性網(wǎng)絡(luò)

? 最初4個(gè)節(jié)點(diǎn)→70’s的60多個(gè)節(jié)點(diǎn)

? 地域跨越美洲、歐洲

? 具有現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的許多特征，例如

? 分組交換

? 分層次的網(wǎng)絡(luò)體系

? 較為完善的通信協(xié)議

3. 體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)

? 為什么需要標(biāo)準(zhǔn)化？

? 準(zhǔn)化的原動(dòng)力

? 而兼容性和互操作性的最終目的仍是資源共享

? 標(biāo)準(zhǔn)化的時(shí)機(jī)？

? 先制定標(biāo)準(zhǔn)再開發(fā)還是先開發(fā)再制定標(biāo)準(zhǔn)？

? 各廠商、研究機(jī)構(gòu)、大學(xué)在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、方法、理論等方面的研究日趨成熟是基礎(chǔ)

網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化過程的演變

? 廠商標(biāo)準(zhǔn)：IBM-SNA ，DEC-DNA 等

? 缺點(diǎn)：適用范圍：兼容性？

技術(shù)壟斷：競爭？

標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一：用戶利益？

? 國際標(biāo)準(zhǔn)（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(luò)模型，規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)的框架：7 個(gè)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(fù)雜，幾乎沒有與之完全符合的網(wǎng)絡(luò)

? 事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)：TCP/IP(因特網(wǎng)的骨干協(xié)議)

? 從體系結(jié)構(gòu)上看，它是OSI 參考模型的簡化（5層）

4. 因特網(wǎng)時(shí)代的到來

? 因特網(wǎng)的出現(xiàn)標(biāo)志著網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來

? 因特網(wǎng)是全球性的網(wǎng)絡(luò)

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

? 網(wǎng)絡(luò)數(shù)達(dá)到105數(shù)量級, 主機(jī)數(shù)達(dá)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(jì)劃‖ 目標(biāo)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(dá)到100Mbit/s~10Gbit/s

1.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)定義的主要觀點(diǎn)：

? 能的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的集合 。

? 設(shè)備組成的系統(tǒng) 。

? 觀點(diǎn)3：互相通信且共享資源的系統(tǒng) 。

? 歸納與綜合

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)：相互連接的自治計(jì)算機(jī)的集合

?

? ―主控-從屬‖類型的系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)嗎？

? ―主機(jī)-終端‖系統(tǒng)（第一代網(wǎng)絡(luò)）呢？

?

? 有線方式：銅線、光纖

? 無線方式：紅外、無線電（微波）、衛(wèi)星

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與其它類似系統(tǒng)的比較

? 終端分時(shí)系統(tǒng)

? 各終端分時(shí)占用主機(jī)資源

? 終端無計(jì)算能力，對主機(jī)的依賴性極強(qiáng)

? 通信主要采用異步串行連接（本地或遠(yuǎn)程）

? 多機(jī)系統(tǒng)

? 專指同一機(jī)房中的許多大型主機(jī)互聯(lián)，組成功能強(qiáng)大、 能高速并行處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

? 緊耦合，主機(jī)間通信多采用共享存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)

? 分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)

? 在分布式OS 統(tǒng)一調(diào)度下，各計(jì)算機(jī)協(xié)調(diào)工作，共同完成一項(xiàng)任務(wù)，如并行計(jì)算。

? 用戶面對的是一臺(tái)邏輯上的計(jì)算機(jī)，組成分布式系統(tǒng)的

各計(jì)算機(jī)怎樣協(xié)同工作，對用戶透明。

? 用途主要是科學(xué)計(jì)算和事務(wù)處理，分布式數(shù)據(jù)庫。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與分布式系統(tǒng)

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)

? 非協(xié)調(diào)性的；

? 松散耦合的；

? 各計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)的：

? 在因特網(wǎng)中，域名服務(wù)系統(tǒng)（DNS) 是分布式系統(tǒng)的一項(xiàng)典型的應(yīng)用。 ? 分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)也需要網(wǎng)絡(luò)的支持。

1.3 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

? 數(shù)據(jù)通信(Communication Medium)

? 文件傳輸、IP 電話、email 、視頻會(huì)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(wù)(High Reliability)

? 利用可替代的資源，提供連續(xù)的高可靠服務(wù)

? 節(jié)省投資(Saving Money)

? 替代昂貴的大中型機(jī)系統(tǒng)

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

1.4 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的組成

? 硬件

? 網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)

? 端節(jié)點(diǎn)：計(jì)算機(jī)

? 轉(zhuǎn)接節(jié)點(diǎn)：交換機(jī)、集中器、復(fù)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(zhì)

? 邏輯：信道

? 關(guān)系類比——CATV 的電纜和頻道之間的關(guān)系

? 軟件

? 通信軟件（網(wǎng)絡(luò)協(xié)議軟件）

? 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)

? 網(wǎng)絡(luò)管理/安全控制軟件、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件

1.5 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)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(shù)：基帶，10-1000Mbps ，延遲低，出錯(cuò)率低（10）

? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線，環(huán)

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

? 范圍：中等，＜100KM

? 傳輸技術(shù)：寬帶/基帶

? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線

? 廣域網(wǎng)(Wide Area Network ， WAN)

? 范圍：大，＞100KM

? 傳輸技術(shù)：寬帶，延遲大，出錯(cuò)率高

? 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：不規(guī)則，點(diǎn)到點(diǎn)

三、按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

? 星形

? 有一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)，其它從節(jié)點(diǎn)與其構(gòu)成點(diǎn)到點(diǎn)連接 ? 樹形

? 一個(gè)根結(jié)點(diǎn)、多個(gè)中間分支節(jié)點(diǎn)和葉子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成

? 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（續(xù)）

? 總線

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

? 環(huán)形

? 所有節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)閉合的環(huán)，結(jié)點(diǎn)之間為點(diǎn)到點(diǎn)連接

? 按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類（續(xù)）

? 全連接

? 點(diǎn)到點(diǎn)全連接，連接數(shù)隨節(jié)點(diǎn)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(diǎn)數(shù)很少，距離很近的環(huán)境中使用。

? 不規(guī)則（網(wǎng)狀）

? 點(diǎn)到點(diǎn)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(diǎn)

因特網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)實(shí)例

? 點(diǎn)：

? 端接系統(tǒng)（PC 、服務(wù)器、PDA 等）

? 交換/節(jié)點(diǎn)設(shè)備（路由器、集中器、交換機(jī)等）

? 邊：

? 通信鏈路（光纖、線纜、無線鏈路等）

? 因特網(wǎng)服務(wù)提供商(ISP:I nternet S ervice P rovider )提供網(wǎng)絡(luò)接入

四、按通信傳播方式分類

? 點(diǎn)對點(diǎn)傳輸方式的網(wǎng)絡(luò)：以點(diǎn)對點(diǎn)的連接方式把各個(gè)計(jì)算機(jī)連接起來

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

? 廣播方式網(wǎng)絡(luò)： 一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)送的信息可被網(wǎng)絡(luò)上所有的計(jì)算機(jī)接收。

? 總線形、無線（微波、衛(wèi)星）

* 局域網(wǎng)絡(luò)通常使用廣播方式，廣域網(wǎng)絡(luò)通常使用點(diǎn)對點(diǎn)方式( 也有例外) 。

本章小結(jié)

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生和演變

? 三代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念和演化過程

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的概念

? 相互連接的自治計(jì)算機(jī)的集合

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能

? 通信、共享、可靠性、節(jié)約投資、分布處理

? 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類

? 按地域分布、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳播方式等