【文档说明】计算机网络第2讲课件.ppt，共(53)页，1.171 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-76959.html

以下为本文档部分文字说明：

计算机网络第2讲学习目标了解：计算机网络产生和发展过程、计算机网络的不同工作模式、数据通信的基本概念、传输介质的类型及特性、多路复用的分类和特点；理解：计算机网络的定义和功能、计算机网络拓扑结构的特点、计算机网络的分类方法以及主要类型、计算机网络的性能指

标；掌握：不同的数据传输方式、数据编码的类型和基本方法以及数据交换的不同方式和特点。关键词汇协议-Protocol标准-Standard体系架构-Architecture通信-Communication传输介质-TransmissionMedia分组交换-PacketSwitchin

g1.1计算机网络的产生和发展计算机网络是计算机技术和通信技术紧密的结合的产物。计算机网络的发展历史可划分为四个阶段：面向终端的计算机通信网络分组交换网络开放式标准化网络Internet和高速网络41.面向终端的计算机通信网络（20世纪50年代）低速线路计算机前端处理机调

制解调器集中器调制解调器终端终端高速线路终端•以单个主机为中心；•各终端通过通信线路共享昂贵的中心主机的硬件和软件资源。1.第一个发明电话的人是（）？抢答题a).马可尼b).贝尔c).赫兹d).爱迪生2.分

组交换网络(20世纪60年代)7•第二代网络实现了不同计算机之间的通信，此阶段的网络主要是广域网，它从逻辑功能上分为：–资源子网：负责数据处理的主计算机与终端；–通信子网：负责通信处理的通信控制处理机与通信线路。•以20世纪60年代第一个远程分组交换

网ARPANET的问世为标志，ARPANET由美国国防部的高级研究计划署ARPA(AdvancedResearchProjectAgency)建立，为Internet的前身。8以网络为中心，主机处在网络外围。用户通过分

组交换网共享网络上的硬件和软件资源。ARPANET结构接口信息处理机接口信息处理机接口信息处理机主机接口信息处理机主机主机终端接口信息处理机主机终端终端93.开放式标准化网络(20世纪70年代)•1974年,IBM首次提出完整的计算机网络体系标准SNA

(系统网络体系结构)；•各个计算机生产商纷纷发展各自的计算机网络系统，各自为政的网络产品不利网络的发展；•DARPA开发了网络协议TCP/IP，1983年TCP/IP协议成为ARPANET上的标准协议；•1984年，国际标准化协会（ISO）提出“开放系统互联参考模型（OSI

）”来解决网络互联问题，OSI成为公认的网络体系结构基础。104.Internet和高速网络(20世纪90年代)•第四代网络是各种类型网络的全面互联，并向宽带化、高速化、智能化方向发展的时代。•这一阶段最有代表性的网络技术是Internet。•高速网络的发展引起人

们的广泛关注，其中包括宽带综合业务数字网、ATM技术、高速局域网、交换式局域网等。•基于光纤和IP技术的宽带城域网和宽带技术成为研究和应用的热点。2.下列关于最广泛使用的“因特网”的英文表述正确的是（）？抢答题a).INTERNE

Tb).internetc).InterNetd).Internet1.2计算机网络定义与功能计算机网络是指把若干台地理位置不同且具有独立功能的计算机，通过通信设备和线路互相连接起来,在相应软件(网络操作系统、网络协议、网络通信、管理和应用软件等)支持下以实现信息传输和资源共享的一种信息系

统。最简单定义：自主计算机的互联集合。12计算机网络特点连接到网络上的每台计算机本身应该是一个完整的系统，联网的计算机之间不存在制约关系；计算机之间的互联通过多种通信设备和有线或无线的通信线路实现；要有完善的网络操作软件（如操作系统

）支持，来控制协调网络资源的分配与共享；联网的计算机之间通过事先约定的通信协议来实现信息交换。13计算机网络的功能数据通信：提供电子邮件、IP电话等信息交换；资源共享：方便用户共享分散在各地的有用信息数据；共享网络上软件，节省软件费用；共享网络上费用昂贵的硬件设备；分布式数据处

理和负荷均衡提高可靠性：网络上计算机可以互为后备；可从网络上不同路径访问所需计算机，提高可靠性。141.3计算机网络的组成和拓扑结构计算机网络网络硬件网络软件客户机和服务器计算机网络连接设备网卡(NIC)集线器(HUB)网关、网桥、交换机MODEM和多路复用器路由器(Router)

网络传输介质网络操作系统和网络协议计算机网络的拓扑结构从拓扑学上看，计算机网络是由一组结点和链路组成。网络中结点与通信线路之间的几何关系反映网络中各实体间的结构。典型的拓扑结构:总线形环形星形树形网形混合型161.总线形结构简单灵活，非常易于扩充

。可靠性高，网络响应速度快。设备量少、价格低、安装使用方便。信道利用率高，便于广播式工作，但需注意的是，总线自身的故障对系统是毁灭性的。172.环形结构结构简单，传输延时确定。环中结点间的通信线路会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何一个结点出现线路故障，都

可能造成网络瘫痪。为保证环的正常工作，需要较复杂的环维护处理。183.星形结构目前多采用集线器或交换机作为中心结点。结构简单，易于实现和管理。中心结点是全网可靠性的瓶颈，中心结点的故障可能造成全网瘫痪。194.树形结构

为星型结构的扩展，是一种分层网。不同层次的结点可是一台主机或一个网络。结构简单，成本低，结点扩充灵活，寻找链路路径方便。不同层次的网络可采用不同技术来实现。除叶结点外，任何结点或链路产生的故障会影响到整个网络。2

05.网形结构可靠性高，任意两个结点间存在两条或以上的通信路径。扩充性好，易形成更大的网络。系统配置灵活，不同链路可使用不同介质、传输速率和方式。结构和控制复杂，管理难度大，成本高，需使用路由选择算法。2122按通信介

质:有线网络和无线网络按传输技术:广播式网络和点到点式网络按网络覆盖区域:局域网(LAN：LocalAreaNetworks)城域网(MAN：MetropolitanAreaNetworks)广域网(WAN：WideAreaNetworks)按交换方式

:电路交换、报文交换、分组交换、快速分组交换（帧中继、信元交换）按网络应用规模:因特网、内部网、外部网1.4计算机网络的分类23局域网LAN(LocalAreaNetwork)有限范围(如一栋大楼/一个

校园)；数据传输率高、误码率低；分为共享局域网和交换局域网。广域网WAN(WideAreaNetwork)范围广(如国家、地区)；投资大、传输速度高、误码率高。城域网MAN(MetropolitanAreaNetwork)介于局域网和广域网之间的高速网

络；以光纤为主要传输介质；在技术上与局域网相似。1.4.2按网络的覆盖范围分类1.5计算机网络的工作模式目前，计算机网络中的许多应用服务，如E-mail、WWW、FTP等都采用客户机/服务器（Client/Server，C/S）模式，这种方式能降

低网络数据传输量，具有较高的效率。随着互联网的飞速发展，移动办公和分布式办公越来越普及，从而产生一种新的工作模式，即浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）模式。241.客户机/服务器（C/S）模式是由客户机、服务器构成的一种网络计算机环

境，它把应用服务分为两个部分：一部分运行在客户机上，另一部分运行在服务器上。主动启动通信的应用程序称为客户，被动等待通信的应用程序称为服务器，如下图所示。25客户机服务器请求响应C/S结构的特点通过C/S可充分利用两端硬件环境优势，将任务合理分配到客户端

和服务器端来实现，降低系统的通信开销。C/S结构的不足：在客户端需要安装专门的客户端软件，需要针对不同的操作系统系统开发不同版本的软件。任何一台计算机出现问题，都需进行安装和维护。当系统软件升级时，每台客户机都

需重新安装，维护和升级的成本非常高。262.浏览器/服务器（B/S）模式浏览器和服务器模式是随Internet技术的兴起，对C/S模式的一种改进结构。在B/S模式下，用户工作界面通过WWW浏览器来实现，极少部分事务在Brows

er实现，主要事务在Server实现，形成如下图所示的三层结构。Web用户浏览器Web服务器数据库服务器数据库27B/S模式工作过程客户端运行浏览器软件。浏览器以超文本形式向Web服务器提出访问数据库的要求。Web服务器接受客户端请求后，将改请求转化为SQL语法，并交给数据库服务器，数据库服务

器得到请求后，验证其合法性，并进行数据处理，然后将处理后的结果返回给Web服务器。Web服务器再一次将得到的所有结果进行转化，变成HTML文档形式，转发给客户端浏览器以Web页面形式显示出来。28B/S结构的特点客户端不用安装专门的软件，一般只要有操作系统和浏览器

就行。所有升级和维护的工作都在服务器上执行，不需对客户端进行任何改变，大大降低了开发和维护的成本。B/S对安全的控制能力相对弱,适用于交互性要求较多，安全性要求不是很高的应用环境。29因特网的核心部分因特网的边缘部分主机网络路

由器因特网的边缘部分与核心部分处在因特网边缘的部分就是连接在因特网上的所有的主机。这些主机又称为端系统(endsystem)。“主机A和主机B进行通信”，实际上是指：“运行在主机A上的某个程序和运行在主机B上的另

一个程序进行通信”。即“主机A的某个进程和主机B上的另一个进程进行通信”。或简称为“计算机之间通信”2.对等连接方式对等连接(peer-to-peer，简写为P2P)是指两个主机在通信时并不区分哪一个是服务请求方还是服务提供

方。只要两个主机都运行了对等连接软件（P2P软件），它们就可以进行平等的、对等连接通信。双方都可以下载对方已经存储在硬盘中的共享文档。对等连接方式的特点对等连接方式从本质上看仍然是使用客户服务器方式，只是对等连接中的每一个主机既是客户又同时是服务器。例如主机C请求D的服务

时，C是客户，D是服务器。但如果C又同时向F提供服务，那么C又同时起着服务器的作用。网络边缘网络核心运行P2P程序运行P2P程序DCEF运行P2P程序运行P2P程序1.6计算机网络的主要性能指标1.带宽计算机网络的带宽是网络信道能传送的“最高数据率”，单位是比特每秒(bit/s)或b/s。

常用的带宽单位：千比每秒，即kb/s（103b/s）兆比每秒，即Mb/s（106b/s）吉比每秒，即Gb/s（109b/s）在时间轴上，信号的宽度随带宽的增大而变窄。352.延时延时由三个部分组成，即整个延时定义为传播延时、传输延时、排队延时之和。传播

延时：电磁波在信道中传播一定的距离而花费的时间。它等于信道距离除以电磁波速度的结果。传输延时：又称发送延时，是数据块发送时从结点进入到传输媒体所需要的时间。它等于数据块大小除以带宽的结果。排队延时：交换结点缓存队列中

分组排队所花费的时间。其大小取决于网络中当时的通信量。361.7计算机网络的应用及标准化组织计算机网络的应用网络教育电子商务电子政务远程医疗社交网络标准化组织：美国电气和电子工程师学会（IEEE）、美国国家标准学会（ANSI）、国际标准化组织（ISO）、国际电信联

盟（ITU）以及Internet协会。371.8数据通信基础数据通信是指两台或两台以上的计算机之间以二进制的形式进行信息传输与交换的过程。本节将介绍以下数据通信的基础知识。数据传输介质数据传输方式数据编码方式多路复用技术数据交换技术381.8.1数据传输

介质传输介质有两大类：有线介质和无线介质。常用的有线介质：双绞线、同轴电缆和光纤；常用的无线介质：微波、红外线、激光等。391.有线介质双绞线屏蔽双绞线STP(ShieldedTwistedPair)无屏蔽双绞

线UTP(UnshieldedTwistedPair)同轴电缆50同轴电缆75同轴电缆光纤多模光纤单模光纤40（1）双绞线（TwistPair）是网络上最常用的传输介质。是由两根具有绝缘保护的铜导线按照一定的密度相互缠绕而成。将一对或多对双绞线安置在一个套管中就

形成了双绞线电缆。根据是否有屏蔽性能，分为：屏蔽双绞线STP（ShieldedTwistedPair）非屏蔽双绞线UTP（UnshieldedTwistedPair）41双绞线性能传输特性可传输模拟和数字信

号。在网络中主要是传输数字信号。在局域网中，使用UTP在100米范围内数据传输速率可达100Mbps，而使用STP在100米范围内数据传输速率可达500Mbps，但通常的传输速率都不超过155Mbps。连通性支持点到点和多点连接，主要用于点到点的连接,用于星型

和环型拓扑结构。42双绞线性能地理范围覆盖的地理范围同数据传输速率有关，在100kbps的速率下可达1000米，而在10Mbps或100Mbps的速率下一般为100米左右。适合于短距离传输。抗干扰性其抗干扰能力取决一束线中相邻线对的扭曲长度及适

当的屏蔽。在低频传输时，其抗干扰能力相当于同轴电缆，在100kHz时，其抗干扰能力低于同轴电缆。价格:低于其他传输介质，并且安装、维护方便。43双绞线类型STP与UTP的不同之处在于在双绞线和外皮之间增加了一个铝箔屏蔽层，用来减少干扰和

串音。同时具有较高的数据传输速率。STP的价格要贵一些，安装也比UTP困难一些，必须使用特殊的连接器。铜线聚氯乙烯套层绝缘层(a)无屏蔽双绞线铜线聚氯乙烯套层屏蔽层绝缘层(b)屏蔽双绞线双绞线示意图4445RJ

45水晶头和插座46（2）同轴电缆（CoaxialCable）由一个空心外部圆柱形导体围裹一个内部的导体组成，如下图所示。内部导体是单股实心线或绞合线，外部导体可以是单股线或编织线。内部导体用规则的绝缘环或者固体绝缘材料固定，外部导

体用屏蔽罩覆盖。47同轴电缆类型同轴电缆有两种类型：50欧姆：主要用于传输数字信号，根据电缆直径的不同又可分为粗同轴电缆和细同轴电缆，其中细同轴电缆的抗干扰能力好，传输距离较远。75欧姆：传输模拟信号，如CATV电缆。不同类型的同轴电缆不能混用，否则信号不能正确传输，网络也就

不能正常工作。49同轴电缆性能传输特性50欧姆的同轴电缆仅用于数字信号的传输，其速率最高可达10Mbps。75欧姆的同轴电缆既可用于传输数字信号，也可用于传输模拟信号，速率可达20Mbps。连通性适用于点到点的连接和多点

连接。在每段50欧姆的同轴电缆上可连接几百台设备，在75欧姆的同轴电缆上可连接几千台设备，但在高速数据传输速率下，设备数目限制在20～30台。50同轴电缆性能地理范围在以太网中，50欧姆细同轴电缆最大传输距离为185米，粗同轴电缆可达1000米。75欧

姆同轴电缆可达几公里。抗干扰性对高频信号具有较好的抗干扰能力。价格其价格和维护费用介于双绞线和光纤之间。细缆的安装相对简单。粗缆的安装复杂，且还要配上收发器。51