计算机网络.pptx

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计算机科学导论计算机科学导论第第5章章计算机网络计算机网络2计算机计算机网络网络计算机科学导论3计算机计算机网网络络计算机科学导论计算机网络基础计算机网络基础计算机网络技术实现了资源共享，人们可以在办计算机网络技术实现了资源共享，人们可以在办公室、家里或其他任何地方，访问查询网上的任公室、家里或其他任何地方，访问查询网上的任何资源，极大地提高了工作效率，促进了办公自何资源，极大地提高了工作效率，促进了办公自动化、工厂自动化、家庭自动化的发展。

动化、工厂自动化、家庭自动化的发展。

计算机网络基础计算机网络基础利用通信设备和线路按不同的拓扑结构将地理位置不同的、功能独立的多个计算机系统连接起来，以功能完善的网络软件（网络通信协议、信息交换方式及网络操作系统等）实现网络中硬件、软件资源共享和信息传递的系统，称为计算机网络系统。

定义定义计算机网络基础计算机网络基础数据交换和通信资源共享提高系统的可靠性和可用性均衡负荷，相互协作分布式网络处理提高系统性价比，易于扩充，便于维护计算机网络的功能计算机网络的功能构成：

资源子网和通信子网构成：

资源子网和通信子网计算机网络基础计算机网络基础资源子网：

负责对数据信息的收集和处理资源子网：

负责对数据信息的收集和处理。

主机（Host）：

是网络中的主要资源，也是数据资源和软件资源的拥有者，一般都通过高速线路将它们和通信子网的节点相连。

终端控制器和终端。

终端控制器连接一组终端，负责这些终端和主计算机的信息通信，或直接作为网络节点。

终端是直接面向用户的交互设备，可以是由键盘和显示器组成的简单终端，也可以是微型计算机系统。

计算机外设：

主要是网络中的一些共享设备。

计算机网络基础计算机网络基础通信子网：

专门负责信息的传输通信子网：

专门负责信息的传输。

网络节点：

是通信子网与资源子网的接口，完成信息的交换和转发功能。

分类：

交换节点：

包括交换机、集线器、路由器以及负责网络中信息交换的设备等。

访问节点：

包括连接用户主机和终端设备的接收器、发送器等通信设备。

通信链路：

即通信信道。

包括：

双绞线、同轴电缆、光导纤维、无线电微波通信、卫星通信等。

信号转换设备：

对信号进行变换以适应不同传输媒体的要求。

如：

Modem、无线通信接收和发送器、用于光纤通信的编码解码器等。

计算机网络基础计算机网络基础由由路由器互联的大型、层次结构的互联网络路由器互联的大型、层次结构的互联网络计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础计算机网络基础远程终端通过Modem和公用电话网与主机连接，共享主机的资源。

并不是真正的网络。

1969年12月，Internet的前身美国ARPA网投入运行，这是一种分组交换网，它标志着我们常称的计算机网络的兴起。

20世纪80年代初，随着PC机应用的推广，各种基于PC互联的微机局域网纷纷出台，主要是共享文件服务器。

国际标准化组织ISO在1984年颁布了“开放系统互连基本参考模型”OSI国际标准，使计算机网络体系结构实现了标准化。

20世纪90年代以来，特别是1993年美国宣布建立国家信息基础设施NII后，计算机网络技术得到了迅猛的发展，Internet已经成为人类最重要的、最大的知识宝库。

1996年和1997年开始研究互联网2（Internet2）和下一代互联网。

计算机网络的发展计算机网络的发展按网络分布的地理范围划分：

按网络分布的地理范围划分：

局域网（LocalAreaNetwork，LAN）城域网（MetropolitanAreaNetwork，MAN）广域网（WideAreaNetwork，WAN）计算机网络的类型计算机网络的类型计算机网络基础计算机网络基础网网络分分类缩写写分布距离分布距离/m计算机分布距离算机分布距离传输速率范速率范围局域网局域网LAN约10房间4Mbit/s-1Gbit/m约100楼寓约1000校园城域网城域网MAN10000城市50Kbit/s-100Mbit/m广域网广域网WAN100000以上国家或全球9.6Kbit/s-45Mbit/m各类网络的特征参数各类网络的特征参数计算机网络基础计算机网络基础按拓扑结构划分：

按拓扑结构划分：

拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有：

星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。

计算机网络的类型计算机网络的类型计算机网络基础计算机网络基础14l客客户户机机使使用用专专门门的的、只只与与服服务务器器相相连连的的信信道道，客客户户机机之之间的通信需服务器转发间的通信需服务器转发。

l结结点点使使用用公公共共的的信信道道相相互互连连接，可以直接通信。

接，可以直接通信。

星形结构星形结构星形结构星形结构总线结构总线结构总线结构总线结构计算机网络基础计算机网络基础15l相相邻邻的的结结点点可可以以直直接接通通信信，不不相相邻邻的的结结点点需需其其他他结结点点转转发。

发。

l树树形形结结构构、分分级级服服务务与与控控制制。

每每个个分分枝枝结结点点是是一一台台服服务务器器，同时又是其上层结点的客户同时又是其上层结点的客户机机。

环形环形环形环形结构结构结构结构层次结构层次结构层次结构层次结构计算机网络基础计算机网络基础计算机网络的类型计算机网络的类型按按交换技术交换技术划分：

划分：

电路交换网络（circurtswitching）报文交换网络（messageswitching）分组交换网络（packetswitching）。

计算机网络基础计算机网络基础17计算机计算机网网络络计算机科学导论网络体系结构网络体系结构计算机网络采取分层设计计算机网络采取分层设计方法。

方法。

网络体系结构是网络体系结构是指计算机网络的分层，以及各层中的协议和层次指计算机网络的分层，以及各层中的协议和层次之间接口的集合。

网络协议是为网络数据交换制之间接口的集合。

网络协议是为网络数据交换制定的通信规则、约定与标准。

定的通信规则、约定与标准。

网络体系结构网络体系结构19771977年，国际标准化组织（年，国际标准化组织（ISOISO）为适应网络标准）为适应网络标准化发展的需求，制定了开放系统互联参考模型化发展的需求，制定了开放系统互联参考模型（OpenSystemInterconnection/ReferenceOpenSystemInterconnection/ReferenceModelModel，OSI/RMOSI/RM），从而形成了网络体系结构的国），从而形成了网络体系结构的国际标准。

际标准。

网络互联模型网络互联模型OSIOSI为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框为开放式互连信息系统提供了一种功能结构的框架，它将整个网络的功能划分成七个层次，最高架，它将整个网络的功能划分成七个层次，最高层为应用层，面向用户提供应用服务；最低层为层为应用层，面向用户提供应用服务；最低层为物理层，连接通信媒体实现真正的数据通信。

层物理层，连接通信媒体实现真正的数据通信。

层与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的。

与层之间的联系是通过各层之间的接口来进行的。

两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层外，两个用户计算机通过网络进行通信时，除物理层外，其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而其余各对等层之间均不存在直接的通信关系，而是通过各对等层的协议来进行通信（用虚线连接）是通过各对等层的协议来进行通信（用虚线连接）。

网络体系结构网络体系结构网络体系结构网络体系结构（11）物理层物理层（physicallayerphysicallayer）利用理传输介质实现网络内）利用理传输介质实现网络内两个实体间的物理连接，实现比特流的透明传输；为数据两个实体间的物理连接，实现比特流的透明传输；为数据链路层提供数据传输服务。

物理层的数据传输单元是比特链路层提供数据传输服务。

物理层的数据传输单元是比特（bitbit）。

）。

（22）数据链路层数据链路层（datalinklayerdatalinklayer）在物理层提供比特流）在物理层提供比特流传输的基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与传输的基础上，通过建立数据链路连接，采用差错控制与流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链流量控制方法，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。

数据链路层的数据传输单元是帧。

路。

数据链路层的数据传输单元是帧。

（33）网络层网络层（networklayernetworklayer）通过路由选择算法为分组通）通过路由选择算法为分组通过通信子网选择适当的传输路径，实现流量控制与网络互过通信子网选择适当的传输路径，实现流量控制与网络互联的功能。

网络层的数据传输单元是数据分组联的功能。

网络层的数据传输单元是数据分组。

网络体系结构网络体系结构常将13层称为网络低层，47层称为网络高层（44）传输传输层层（transportlayertransportlayer）又称端到端协议层，是网）又称端到端协议层，是网络高层与网络络高层与网络低层之间低层之间的接口。

该层为分布在不同地理位的接口。

该层为分布在不同地理位置计算机的进程通信提供可靠的端置计算机的进程通信提供可靠的端-端连接与数据传输服务。

端连接与数据传输服务。

传输层的数据传输单元是报文。

传输层的数据传输单元是报文。

（55）会话层会话层（sessionlayersessionlayer）负责维护两个会话主机之间）负责维护两个会话主机之间连接的建立、管理和终止，以及数据的交换。

连接的建立、管理和终止，以及数据的交换。

（66）表示层表示层（presentationlayerpresentationlayer）负责通信系统之间的数）负责通信系统之间的数据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。

据格式变换、数据加密与解密、数据压缩与恢复。

（77）应用层应用层（applicationlayerapplicationlayer）实现协同工作的应用程）实现协同工作的应用程序之间的通信过程控制。

序之间的通信过程控制。

网络体系结构网络体系结构23完整的完整的OSI数据传递与流动过程数据传递与流动过程网络体系结构网络体系结构TCP/IPTCP/IP结构模型结构模型网络体系结构网络体系结构虽然虽然OSI/RMOSI/RM已已成为网络体系结构成为网络体系结构的标准模型，但因为其的标准模型，但因为其结构过于复杂，实际系统采用结构过于复杂，实际系统采用OSI/RMOSI/RM的并不的并不多。

使用多。

使用最最广泛的网络体系结构是传输控制协议广泛的网络体系结构是传输控制协议/网际协议网际协议（TransmissionControlProtocol/InternetProtocolTransmissionControlProtocol/InternetProtocol，TCP/IPTCP/IP）结构模型）结构模型。

TCP/IP实际上是一组协议，它包括上百个各种功能的协议，如远程登录、文件传输和电子邮件等，而TCP协议和IP协议是保证数据完整传输的两个基本的重要协议。

通常说TCP/IP是Internet协议簇，而不单单是TCP和IP。

25网络体系结构网络体系结构26TCP/IP协议栈协议栈网络体系结构网络体系结构InternetInternet上每台计算机都必须有一个唯一的地址，上每台计算机都必须有一个唯一的地址，这个地址称为这个地址称为IPIP地址。

地址。

在计算机内部在计算机内部IPIP地址是用地址是用3232位位（IPv4）（IPv4）或或128128位位（IPv6）（IPv6）表示。

表示。

从上网用户角度将从上网用户角度将IPIP地址分为：

地址分为：

动态地址和静态地址网络地址与分配网络地址与分配网络体系结构网络体系结构IP地址地址分类（分类（IPv4）网络体系结构网络体系结构子网的划分子网的划分划分子网的基本思想是：

借用主机号的一部分作为子网的子网号，划分出更多的子网IP地址，而对于外部路由器的寻址没有影响。

划分子网后，通过使用掩码，把子网隐藏起来，使得从外部看