计算机网络技术 全套课件PPT文档格式.pptx

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计算机网络的定义、分类和拓扑结构的基本知识,1计算机网络的产生与发展,面向终端的计算机网络出于军事和商业应用的需要，美国空军和航空公司分别利用前端处理机（FEP）或通信处理机（CCU）将远程计算机通过通信线路互连在一起，形成了第一代计算机网络。

分组交换网络美国国防部高级研究计划署出于军事的需要，于1969年投资开发成功采用分组交换技术的计算机网络ARPANET，标志第二代计算机网络的诞生。

网络体系结构和协议标准化阶段1984年，国际标准化组织ISO正式颁布了著名的开放系统互连参考模型OSI/RM，标志第三代计算机网络的开始。

以高速化、综合化为特征的网络自1993年美国政府宣布建立国家信息基础设施NII（信息高速公路）开始，可以将Internet、CATV（有线电视网）、电话、商务、娱乐、信息提供商、教育等各方面综合在一起，标志第四代计算机网络的开始。

2计算机网络的概念,计算机网络需要定义下面三个问题：

组建计算机网络的目的（为什么要组建计算机网络）？

资源共享、数据交换。

计算机网络由什么样的计算机组成？

地理位置分散，具有独立功能的计算机系统。

使用什么将计算机连接在一起？

通信设备和通信线路。

参考定义一：

计算机网络是指为了进行资源共享和数据交换而将地理位置分散、具有独立功能的多台计算机系统通过通信设备和通信线路连接在一起的综合系统。

参考定义二：

将地理位置分散、具有独立功能的多台计算机系统通过通信设备和通信线路连接起来，实现资源共享和数据交换的系统就称为计算机网络。

3计算机网络的分类,可以根据计算机网络采用的传输技术、使用范围或传输介质等对计算机网络进行分类，但最常见还是按计算机网络所覆盖的地理范围进行分类，一般分为：

局域网（LocalAreaNetwork,LAN）将有限范围内（4km，如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机互联起来构成的计算机网络，一般可分为共享式局域网和交换式局域网。

城域网（MetropolitanAreaNetwork,MAN）一个城域网可视为数个局域网相连而成，通常分布在同一城市内（4km20km）。

广域网（WideAreaNetwork,WAN）通常利用公用网络（公用数据网、公用电话网或卫星通信）进行组建，将分布在不同国家和地区的计算机系统连接起来的计算机网络，覆盖的地理范围从几十公理到几千公理。

4网络协议,网络协议是指为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。

网络协议主要由以下三个要素组成：

语法：

定义怎么做。

包括用于协调和差错处理的控制信息，需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种应答。

语义：

定义做什么。

即数据与控制信息的表示形式。

定时关系（同步）：

定义何时做。

包括速度匹配和排序，即有关事件实现顺序的详细说明。

5计算机网络拓扑结构,计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学的方法，将网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，这个由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。

计算机网络的拓扑结构主要有总线型、环型、星型以及混合型四种。

（1）总线型拓扑结构,优点：

结构简单，施工方便，成本较低，可靠性较高，易于扩充。

缺点：

传输距离有限，介质访问控制复杂，故障诊断和隔离较困难。

（2）环型拓扑结构,优点：

电缆用量小，误码率较低，适用于光纤通信。

可靠性较差，不易扩充，故障诊断困难。

（3）星型拓扑结构,优点：

可靠性较高，便于结构化布线，易于管理。

对中央节点具有较高的依赖性，线缆用量大。

（4）混合型拓扑结构,混合型拓扑结构是一种综合性的拓扑结构，组建混合型拓扑结构的网络有利于发挥网络拓扑结构的优点，克服相应拓扑结构的局限性。

6计算机网络的传输介质,传输介质是指在通信网络中发送方和接收方之间的物理通路和传输信息的载体。

传输介质的种类很多，但基本可以分为两类。

一类是有线介质，如同轴电缆、双绞线、光纤等；

另一类是无线介质，如无线电、微波、红外线等。

（1）同轴电缆,同轴电缆一般分为粗同轴电缆和细同轴电缆两种，粗同轴电缆的直径为1cm,细同轴电缆的直径为0.5cm，两种同轴电缆的特征阻抗都是50。

同轴电缆的组网技术比较成熟，常见于早期的以太网。

由于同轴电缆较硬、折曲困难、重量重，不适于楼宇内的综合布线，已淡出计算机网络市场。

（2）双绞线,双绞线由8根细铜线组成，其中每两根线通过相互绞合成螺旋状而形成一对，分为非屏蔽双绞线UTP和屏蔽双绞线STP两种。

非屏蔽双绞线使用标准的RJ-45连接器，具有尺寸小、重量轻，价格便宜、容易安装和便于维护的特点，非常适合于楼宇内部的结构化布线，是目前组网的首选。

（3）光缆,光缆可分为单模光纤和多模光纤，单模光纤适合长距离传输，多模光纤适合短距离传输。

光缆传输速度高达2Gb/s，传输距离较同轴电缆和双绞线要远，且不受电磁干扰和无线电干扰，更不会成为雷击的接入点，安全性较高。

由于光缆生产工艺较复杂，成本较高，常用于骨干网段。

（4）无线介质,无线电：

可以穿透墙壁，也可以到达普通网络线缆无法到达的地方，具有相当坚实的工业基础。

无线电的频率大部分都已被电视、广播、政府和军队系统占用，只有900M5.8GHz间的几个频段可用于计算机网络通信。

微波：

通信一般分地面微波通信和卫星通信两种，微波对环境与天气的影响不是很敏感，其保密性也较无线电高得多。

但是由于微波的透过性较差，传输时要求在发送端与接收端之间不能能存在障碍物的阻隔。

红外线：

不需要天线，一般局限在较小的区域内，通常要求发送器要指向接收器，价格相对比较便宜。

激光：

传输和微波一样，要求在发送方与接收方之间不能有障碍物阻隔。

课程小结,本次课介绍了计算机网络的基本知识，要求同学们重点掌握计算机网络的定义、分类以及各自的特点，理解并掌握网络拓扑结构和通信协议的基本概念，了解常见传输介质的基本特性，为进一步学习打好基础。

知识回顾,1、什么是计算机网络?

具有哪些特点?

2、计算机网络按覆盖的地理范围分为哪几类?

3、计算机网络的拓扑结构主要有哪些?

4、计算机网络的传输介质主要有哪些?

教学内容：

1、掌握开放系统互连参考模型的基本知识；

2、了解IEEE802和TCP/IP体系结构。

开放系统互连参考模型的基本知识教学难点：

开放系统互连参考模型的基本知识,第2节网络体系结构,1标准化网络体系结构,随着ARPANET的飞速发展壮大，为了计算机网络技术的健康有序发展，国际标准化组织（ISO）于20世纪80年代颁布了用于连接异构计算机系统的标准化网络体系结构开放系统互连参考模型（OSI/RM）。

开放系统互连/参考模型（OSI/RM）,OSI/RM各层及其功能,物理层（Physicallayer，PH）：

负责透明地传输位流。

数据链路层（DataLinklayer，DL）：

在物理层提供服务的基础上，无差错地传输以帧为单位的数据。

网络层（Networklayer，N）：

在数据链路层提供服务的基础上，负责网络互连与分组的路由选择和拥塞控制。

传输层（Transportlayer，T）：

在网络层提供服务的基础上，提供可靠的端到端的服务。

会话层（Sessionlayer，S）：

在传输层提供服务的基础上，负责两个通信进程间的会话管理。

表示层（Presentationlayer，P）：

在会话层提供服务的基础上，负责表示语法和传输语法间的转换（数据压缩、数据加密）。

应用层（Applicationlayer，A）：

在表示层提供服务的基础上，向用户提供各种网络应用服务。

OSI/RM的数据封装和传递,2局域网体系结构,国际电气和电子工程师协会802委员会（IEEE802）于20世纪80年代制定了局域网和城域网的技术标准，称为IEEE802标准。

IEEE802标准被ISO作为国际标准，称之为ISO8802。

IEEE802标准定义的服务和协议限定在OSI/RM的最低两层，即物理层和数据链路层,并将数据链路层分为逻辑链路控制子层（LogicalLinkControl,LLC）和介质访问控制子层（MediaAccessControl,MAC）两个子层。

IEEE802参考模型,3TCP/IP体系结构,互联网之所以能够迅速发展，就是因为TCP/IP协议能够广泛适应和满足世界范围内数据通信的需要。

TCP/IP协议已被公认为Internet的工业标准或事实标准。

TCP/IP协议的特点：

免费开放的协议标准，独立于特定的网络硬件、特定的计算机硬件和特定的操作系统；

统一的网络地址分配方案，每个TCP/IP设备在网络中都有一个惟一的网络地址（IP地址）；

标准化的高层协议，可以提供各种标准化的应用服务。

TCP/IP体系结构与TCP/IP协议族,OSI/RM、IEEE802与TCP/IP体系结构,课程小结,本次课介绍了计算机网络体系结构的基本概念，要求同学们重点掌握OSI/RM的基本内容及各层的功能，了解IEEE802标准、TCP/IP体系结构与OSI/RM的关系，为进一步学习打好基础。

知识回顾,1、简述OSI/RM及其各层的功能。

2、简述IEEE802、TCP/IP与OSI/RM的相互关系。

1、了解局域网的特点；

2、掌握IEEE802参考模型的基本知识；

3、理解CSMA/CD、令牌环和CSMA/CA介质访问控制方法。

CSMA/CD、令牌环和CSMA/CA介质访问控制方法。

教学难点：

第3节局域网基本知识,1局域网简介,局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是一种在有限的地理范围内将大量计算机和各种设备连接在一起，实现数据传输和资源共享的计算机网络。

局域网特点：

局域网覆盖的地理范围通常不超过几公里，通常在一幢建筑或一个房间内，归一个单位所有；

传输速率高（10Mb/s1000Mb/s）、误码率低（通常低于10e-8）。

局域网协议简单、结构灵活、建网成本低、周期短、便于管理和扩充。

决定局域网性质的关键技术要素是其采用的拓扑结构、传输介质和介质访问控制方法。

（1）局域网拓扑结构,为了降低组网的复杂性，局域网通常采用单一类型的拓扑结构，主要有总线型（树型）、环型和星型三种。

局域网传输介质组建局域网可以采用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光线和无线电。

局域网介质访问控制方法介质访问控制方法是指将传输介质的频带有效地分配给网络中各站点有序使用的方法。

局域网常用的介质访问控制方法有载波侦听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、令牌环（TokenRing）和载波侦听多路访问/冲突避免（CSMA/CA）等方法。

2局域网体系结构,国际电气和电子工程师协会802委员会（IEEE802）于20世纪80年代制定了局域网和城域网的技术标准IEEE802标准，即ISO的国际标准ISO8802。

IEEE802参考模型各层功能,物理层负责信号的编码与译码、前