计算机通信网电子科技大学光纤重点实验室 廖丹1课程内容n计算机网络基本概念n数据通信基本概念n各种典型网络协议2学习目标n了解 计算机网络技术的基本概念； 数据通信的常用术语、性能参数。n理解 OSI、TCP/IP网络模型； 常用各类网络设备工作原理； 主要网络协议内容。3第1章 计算机网络概论电子科技大学光纤重点实验室 廖丹4本章内容.1.1 计算机发展历史 .1.2 计算机网络的组成 .1.3 计算机网络的功能 .1.4 计算机网络的分类 .1.5计算机网络的拓扑结 构 .1.6 计算机网络体系结构 .1.7 计算机网络协议相关 标准化组织5学习目标n 了解 计算机网络基本概念：网络定义、网络组 成、网络拓扑 网络标准化组织n理解 网络体系结构、协议 TCP/IP模型、OSI模型6计算机网络定义n什么是网络？n什么是计算机网络？ 利用通信线路 将 地理上分散的、具有独立功能的计算机系统 通信设备 按不同形式连接起来 以功能完善的网络软件 实现 资源共享 信息传递 的系统。 7计算机网络定义的解释n独立功能的计算机 断开网络后仍然可以进行数据处理的计算 机8计算机网络定义的含义n计算机网络涉及3方面问题 至少2台计算机互联 通信设备和线路介质 网络软件，是指通信协议和网络操作系统9Internet简介nInternet 基于TCP/IP协议的网际网10计算机网络发展历史n计算机-终端通信网络n共享资源为目的的计算机网络 层次结构 报文 资源子网和通信子网 TCP/IPn基于个人计算机的局域网 Ethernet、omni-net、z-net、pc-net、plan、 arcnetn标准化网络 OSI模型111.2 计算机网络的组成n按计算机技术 软件 硬件n功能 通信子网 资源子网12.1.2.1 计算机网络硬件组成n服务器 网络中提供服务的设备。 种类： 按照功能分类： 文件服务器、应用程序服务器、通信服务器 按照性能分类： 入门级服务器，PC服务器 工作组级服务器（中小企业业务部门使用） 企业级服务器（担当企业整体网络部署）n工作站 连接到网络中使用网络服务的计算机。13.1.2.1 计算机网络硬件组成n连接设备 完成信号转换和恢复的设备。n传输介质 网络中的通信线路。14选择传输介质考虑的因素n传输容量n信号衰减n抗干扰能力n安装难度n价格15.1.2.1 计算机网络软件组成n网络软件 网络操作系统： 运行在网络硬件基础之上的软件系统 为网络用户提供： 共享资源管理服务 基本通信服务 网络系统安全服务 及其它网络服务 网络协议软件 TCP/IP Novell IPX/SPX16.1.2.2 通信子网和资源子网n资源子网 功能：负责全网面向应用的数据处理，向用户提 供 数据处理能力 数据存储能力 数据管理 数据输入输出 其他数据资源 组成： 主机 终端17.1.2.2 通信子网和资源子网n通信子网 功能：网络通信。将各种计算机互联起来，完成 计算机之间数据的交换和通信处理。 组成： 通信线路 网络连接设备 网络通信协议 种类： 专用数据通信网 公用数据通信网18.1.3 计算机网络的功能n资源共享 数据 软件 硬件n数据通信n分布式处理n负载均衡n提高系统的可靠性和可用性19.1.4 计算机网络的分类n按网络覆盖的地理范 围 局域网 广域网 城域网n按传输介质 有线网、无线网n按网络传输技术 广播 点到点n按网络协议 Internetn网络操作系统 Windows Unixn应用范围 教育科研网 电子政务网20.1.4.2 按覆盖范围分类n局域网 Local area networkn广域网 Wide area networkn城域网 Metroploitan area network广域网城域网21.1.4.2 按覆盖范围分类分类特点覆盖范围典型分 布区域传输 速率局域网 LAN覆盖范围小 共享一条信道 网络出现故障概率较 小10米房间4Mbps2Gbps100米楼宇数千米校园城域网 MAN10千米城市50Kbps100Mbps广域网 WAN传输 速度通常低于 LAN 连接以非永久性布线 居多几十千米 几千千米城市、 国家、 洲、 全球9.6Kbps45Mbps22.1.4.3 按传输技术分类n信道种类 广播信道 多个节点共享一个通信信道，一个节点广播信 息，其它节点必须接受信息。 例如：局域网 点到点信道 一条通信线路只能连接一对节点。 如果2个节点间没有直接连接的线路，则需要 中间节点转接。23广播式网络n工作原理： A发送信息 所有计算机都能收听到信息 所有收到信息的计算机检查目的地址信息 和自己是否相符 相符，则接收 不相符，则丢掉ABCDA BA BA BA BA B24点到点式网络ABCA BA BA BA B25.1.5计算机网络的拓扑结构n什么是计算机网络拓扑结构 以计算机为点 以通信线路为线 构成的几何图形26物理拓扑、逻辑拓扑n物理拓扑 电缆的布线方式n逻辑拓扑 信号从网络一个点到达另一个点所采用的 路径27网络可采用的物理拓扑拓 扑优点缺点总 线网络中所有节点直 接连接到同一条传 输介质上1.需电缆长 度 短，布线容易 2.可靠性高 3.增加减少节点 方便1.系统范围受 限 2.故障检测 和隔 离困难环 型各个节点通过中继 器两两相连，构成 一个闭合的环。1.需介质较 短 2.链路单向 3.传输 延迟固 定 4.传输 机制较 简单 ，实时 性强 5.安装简便1.单点故障影 响到全网28总线型29环型RingDCBToken30星型31网络可采用的物理拓扑星 型每个节点通过点到 点链路接到中间节 点上1.容错性高 2.网络重新配置 简便 3.可以综合布线1.电缆 消耗大网 状每个节点和其他节 点直接相连1.容错性最高1.电缆 消耗最 大混 合结合了2种或2种以 上的标准拓扑1.结构灵活拓 扑优点缺点32.1.6 计算机网络体系结构n协议n网络体系结构nOSI模型nTCP/IP模型计算机网络 通信及网络服务软件系统 的 功能模块图33协议n定义： 计算机网络中实体之间有关通信规则约定的集合。n要素： 语法：数据编码、数据格式 语义：控制信息的内容，做出的动作及响应 时序：事件先后顺序和速度匹配n协议的实现： 与物理线路相关的由硬件电路实现 与应用相关的由软件实现34网络体系结构n计算机网络互联的实现需要解决多种问 题，e.g. 物理连接，包括：机械性连接、电气性连 接等等 如何在网络上找到通信的计算机 如何区分计算机上的程序 如何解决通信中的错误35网络体系结构n将网络互联中需要解决的问题“分而治 之”n分块-分层n层次结构模型n解决各层问题的方法，将其标准化，出 现了各个层次上的通信协议n网络体系结构： 网络层次结构模型+各层协议的集合 36网络采用层次结构的好处n各层之间相互独立。n灵活性好。n每层可以选择最为合适的实现技术，各 层实现技术改变，不会影响其他层。n易于实现和维护。n易于标准化的实现。37OSI模型应用层：为用户使用网络提供接口表示层：实现通信程序数据到网络传输数据的信息格式转换、数据加密、解密。 会话层：通过建立会话实现应用程序进程间的连接 。会话管理与数据传送同步。 传输层：通过差错控制、流量控制、顺序控制等，实现应用程序之间的连接。 网络层：在通信的源节点和目的节点间选择一条路径。 数据链路层：通过差错、流量控制可控制的数据“帧”，使有差错的物理线路变成无差错的数据链路。 物理层：物理连接标准、数据传输率、监控数据差错率 。38OSI模型数据传送过程传输层网络层数据链路 层物理层应用层表示层会话层传输层网络层数据链 路层物理层应用层表示层会话层DATA数据报分组帧DATAAHDATAAHDATAPHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHNHLHTHAHDATAPHSHNHAHDATAAHDATAPHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHTHAHDATAPHSHNHLHTHAHDATAPHSHNH39TCP/IP模型nARPnet网络通信实现过程中形成的一系列通 信协议。n分为4层 应用层 所有与应用程序有关的接口 传输层 可靠性、流量控制、重传 网络互联层 路由选择 网络接口层 物理接口和链路控制40TCP/IP模型数据传送过程n源主机A上应用程序 FTP按照FTP这个应用 层协议将一串数据包 装好，送给传输层。n传输层将数据分段， 包装，送给网络层n网络层在传输层数据 段基础上，增加目的 主机B、源主机A的IP 地址，形成IP数据报 ，送往网络接口层。n网络接口层，将IP数 据报封装上帧头，发 往目的主机B或IP路由 器。n目的主机B收到数据， 在数据链路层去掉帧 头，将IP包交给网络 层。n网络层检查IP包，去 掉包头，送给传输层 。n传输层判断数据段是 否正确，去掉传输层 头，将数据传送给应 用层。n应用层按应用层协议 解析数据。TCP/IP数据传送过程41.1.7 计算机网络协议相关标准 化组织n国际标准化组织，ISO 国际上最大的标准化组织，由各国标准化组织组 成。 代表作： ISO/IEC 7498（后来被ITU-T 采用为X.200 建 议），定 义了OSI模型n国际电信联盟，ITU 下设3个部门，其中ITU-T为电信标准化部门，原 名为CCITT，即国际电报、电话咨询委员会。 代表作： V系列、X系列标准。例如42.1.7 计算机网络协议相关标准 化组织n电器和电子工程师协会，IEEE 专业技术团体 代表作： IEEE802系列标准，用于局域网n美国国家标准学会，ANSI 美国自发标准情报交换机构，美国指定的ISO投 票组织。 EIA、IEEE均是ANSI成员。 代表作： EIA/TIA 568B、RS-232、RS-485 43.1.7 计算机网络协议相关标准 化组织nInternet有关标准化组织和管理机构 Internet协会，ISOC Internet体系结构委员会，IAB Internet工程任务组，IETF Internet研究任务组，IRTF Internet赋号管理局，IANA Internet网络名称与号码分配机构，ICANN WWW联盟，W3C Http协议44Internet有关标准化组织和管理 机构Internet协会 ISOCInternet体系结构委员会 IABInternet工程任务组 IETFInternet研究任务组 IRTF45RFCnIETF产生2种文件 Internet Draft ，即“互联网草案” 任何人都可以提交没有任何特殊限制，其他的成 员也可以对它采取一个无所谓的态度。 IETF 的一些很多重要的文件都是从Internet Draft 开始。 Internet Draft除非成为RFC，否则没有意义 RFC，Request for Comments，征求意见书正式存档 同一个标准的修订版，文档号与原来的标准不同 。 46RFCnRFC文档4个阶段 因特网草案，Internet Draft 提议标准，proposed standard 草案标准，draft standard 因特网标准，Internet standard47