第一章 计算机网络概述教学内容：11 计算机网络的发展12 计算机网络的定义与组成13 计算机网络的功能和应用14 计算机网络的拓扑结构15 计算机网络的分类教学重点：计算机网络的拓扑结构计算机网络的功能和应用教学难点：计算机网络的功能和应用教学时间： 4 学时课程性质：计算机网络技术，以及相关的基础内容。基本理念：网络技术主要是以硬件和协议分析，以及相关的通信技术，网络互连和数据安全等各个方面的学习。教学思路：基础知识主要是以讲解为主，并通过例子加深对相 关知识的理解和运用。内容目标：本章是要通过学习，使学生了解网络的发展和定义， 以及相关功能和拓扑结构的掌握。实践分析：通过讲解和相似的例子比较分析，让学生能生动掌 握相关知识。问题思考：对一些重要的内容，对学生提出问题，使他们能够自己思考理解。具体问题：1、计算机网络的功能是什么？2、常见的网络拓扑结构有哪些？3、计算机网络的分类方式有哪些？4、谈谈网络对你生活的影响。第一章 概述【以公路交通网络为例子，简单说明计算机网络工作的特 点】第一节 计算机网络的发展过程计算机网络就像在计算机与计算机之间建起的一条条高 速公路，使得各种信息在上面快速传递，这种信息高速公路网 遍及世界各地，使得信息无所不在。现在人们的生活、工作、 学习和交往都已离不开计算机网络，已渗透到人类生活的各个 领域。以因特网(Internet)为代表的计算机网络发展迅猛，计算 机网络在现代信息社会中起到了越来越重要的作用，它突破了 时空的限制，使人们能够轻松进行全球范围内的电子信息通 信。现代计算机网络的概念，以及计算机网络概念的发展。 通信与计算机的结合计算机网络的产生。计算机网络涉及到通信与计算机两个领域。计算机与通信 日益紧密的结合，已对人类社会的进步做出了极大的贡献。计算机与通信的相互结合主要有两个方面：一方面，通信网络为计算机之间的数据传递和交换提供了 必要的手段；另一方面，数字计算技术的发展渗透到通信技术中，又提 高了通信网络的各种性能。当然，这两个方面的进展都离不开 人们在半导体技术上取得的辉煌成就。一第一代计算机网络第一代计算机网络产生于 20世纪50年代。人们将多台终 端(键盘和显示器)通过通信线路连接到一台中央计算机上，构 成“主机一终端”系统。在早期的计算机技术中，计算机和通信并没有什么关系。 电子计算机的数量很少，且非常昂贵。用户只能前往计算机房 去使用机器。这显然是很不方便的。直到一种叫做收发器的终端制作出来了。人们使用这种终 端首次实现了将穿孔卡片上的数据从电话线路上发送到远地 的计算机。此后，电传打字机也作为远程终端和计算机相连了。 用户可在远地的电传打字机上键入自己的程序，而计算机算出 的结果又可从计算机传送到远地的电传打字机打印出来。计算 机与通信的结合就这样开始了。由于当初计算机是为成批处理信息而设计的，所以当计算 机在和远程终端相连时，必须在计算机上增加一个接口才行。 显然，这个接口应当对计算机原来的硬件和软件的影响尽可能 地小些。这样，就出现了线路控制器(line controller)。 计算机通过线路控制器与计算机相连时调制解调器是必须加 入的，因为电话线路本来是为传送模拟的话音信号而设计的， 它不适合于传送计算机的数字信号。调制解调器的主要作用就 是：把计算机或终端的数字信号变换成可以在电话线路上传送 的模拟信号以及完成相反的变换。早期的线路控制器只能和一条通信线路相连，同时也只能 适用于某一种传送速率。根据资源共享观点对计算机网络的定义，这种“主机终 端”系统还算不上是真正的计算机网络，因为终端没有独立处 理数据的能力。但这一阶段进行的计算机技术与通信技术相结 合的研究，成为计算机网络发展的基础。二、第二代计算机网络第一代计算机网络只能在主机和终端之间进行通信。第二 代网络则实现了计算机和计算机之间的通信。20 世纪 60 年代，计算机的应用日趋普及，许多部门，如 工业、商业机构都开始配置相应的计算机系统。这些地理位置 上分散的计算机之间，很自然地需要进行信息交换。这种信息 交换的结果是多个计算机系统连接而成为一个计算机通信网 络。计算机各自具有独立处理数据的能力，并且不存在主从关 系。计算机通信网络主要用于传输和交换信息，而资源共享程 度不高，并且没有成熟的网络操作系统软件来管理网上的资 源。【例如现在的 WIN 操作系统， IE 之类的网络浏览器】由于此时己产生了通信子网和用户资源子网的概念，第二 代计算机网络也称为两级结构的计算机网络。美国的 ARPANet 就是第二代计算机网络的典型代表。ARPANet为Internet的产 生和发展奠定了基础。三第三代计算机网络当时，许多计算机生产商纷纷开发出自己的计算机网络系 统，并形成各自不同的网络体系结构。网络体系结构与网络协议的国际标准化已成为迫切需要 解决的问题。并且在 1977 年，国际标准化组织 (ISO ，International St andards Organiza tion)制定了著名的计算机网络体系结构 国际标准开放系统互连参考模型 (OSIRM，Open System Interconnection / -Reference Model)。OSI / RM 对网络技术 的发展产生了极其重要的影响。第三代计算机的主要特征是全网中所有的计算机遵守同 一种协议，强调以实现资源共享(硬件、软件和数据)为目的。 Internet 充分体现了这些特征，全网中所有的计算机遵守同一 种 TC/IP 协议。四、第四代计算机网络在前面协议的基础之上形成的高级协议。【比如，Interact实现了全球范围的电子邮件、WWW、文 件传输、图像通信等数据服务的普及，但电话和电视仍各自使 用独立的网络系统进行信息传输。】并且提供了，宽带综合数字网络。“宽带”是指网络具有极高的数据传输速率，可以承载大 数据量的传输。【不同的时期，宽带的概念也会不同，总的来说，是越来 越快】“综合”是指信息媒体，包括语音、数据和图像可以在网 络中综合采集、存储、处理和传输。所以说，第四代计算机网络有综合化和高速化的特点。而且，计算机网络的反展方向，是朝着开放、综合、高速、 智能的方向发展，并且会广泛的应用于经济、军事、科技、教 育与文化等诸多领域。第二节 计算机网络的定义和形成 一、计算机网络的定义前面我们介绍了计算机网络的发展过程，同时，计算机网 络在不同的过程也会有不同的定义。计算机网络定义为：将相互独立的计算机系统以通信线路 相连接，按照全网统一的网络协议进行数据通信，从而实现网 络资源共享的计算机系统的集合。主要包括了四个方面。(1) 计算机相互独立：从分布的地理位置来看，它们是独 立的，既可以相距很近，也可以相隔千里。从数据处理功 能上来看，也是独立的，它们既可以连入网内工作，也可 以脱离网络独立工作，而且连网工作时，也没有明确的主 从关系，即网内的一台计算机不能强制性地控制另一台计 算机。(2) 通信线路相连接：各计算机系统必须用传输介质和互 连设备实现互连，传输介质可以使用双绞线、同轴电缆、 光纤、微波、无线电等。(3) 全网采用统一的网络协议：全网中各计算机在通信过 程中必须共同遵守“全网统一”的通信规则，即网络协议。(4) 资源共享：计算机网络中一台计算机的资源，包括硬 件、软件和信息都可以提供给全网其他计算机系统共享。、计算机网络的组成计算机网络必须具有数据处理和数据通信两种能力。也就是说，计算机网络可以从逻辑上被划分成两个子网： 资源子网和通信子网1资源子网资源子网完成网络的数据处理功能，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。【主机、终端、终端控制器、各种连网的共享外部设备、 软件和数据资源组成。】(1) 主机：包括大型计算机、中型计算机、小型计算机和微型计算机，它是资源子网的主要组成单元。(2) 终端：包括只具备简单输入、输出功能的普通终端和具有一定存储、处理能力的智能终端。它是网络用户 访问网络的界面。【现在的终端，主要还是由功能独立的主机组成】(3) 软件：包括本地系统软件、网络通信软件和用户应用程序。【包括各种协议，以及 IE，QQ 等软件】(4) 数据：包括公共数据库等。【以及相应的服务，FTP的信息，WWW的网页信息】2通信子网通信子网是由完成网络的数据传输的相应设备组成。通信子网由通信控制处理机(又称网络结点)【交换机之类的设备】、通信链路【物理链路，电话线，无线电等】及相关软件【实现功能的各种程序，软件】组成。(1) 通信控制处理机：实现通信控制功能。它主要起 到两个作用：一是：“入网接口”，完成将主机和终端连接到网络上； 二是：“数据转接”，完成在网络中将数据逐个结点地 转发，以实现数据从源结点正确传输到目的结点。【集线器、路由器、网络协议转换器等。】(2) 通信链路：它实现计算机网络中通信控制处理机 之间及通信控制处理机与主机之间的连接。【双绞线、同轴电缆、光纤、无线电、微波等传输介 质构成。】这里也要给出一个，通信链路的概念： 物理链路：是一条点到点的，中间没有任何交换结点的物 理线路。逻辑链路：则是数据链路中加载到物理链路之上的，控制 数据传输的规程。也可以说【物理链路之上的用于数据传输控制的硬件和软 件。】 逻辑链路是指具备数据传输控制能力的物理链路。物理链 路是基础，逻辑链路才能真正实现数据传输。后面我们会讲到的复用技术时：就是将一条物理链路可以 形成多条逻辑链路。第三节 计算机网络的功能与应用一、计算机网络的主要功能最初的目的是资源共享。但随着计算机网络技术的进步， 实现的功能也越来越多。1 资源共享计算机网络最主要的功能是实现资源共享。从用户的角度来看，网中用户既可以使用本地计算机的资源，又可以使用远程计算机上的资源，这里说的资源包括网内计算 机的硬件、软件和信息资源。【最初的网络，就是计算机硬件，处理能力的共享】而现在的，硬件资源包括硬盘、光盘，打印机、等； 软件资源包括各种文件、应用软件、电影以及数据库等。 【例如在，局域网中，共享打印机，或是共享电影等等】2 数据通信随着通信技术的发展，网络中的计算机与计算机之间 交换各种信息数据，也是计算机网络提供的最基本的功 能。这也就使数据通信更加的快捷方便。【这方面的应用可以说是最广泛的，QQ聊天，玩玩网络游戏，电子邮件等等】3分布式处理实际上也算是，计算机资源的共享具体来说，利用计算机网络技术，在网络操作系统的 调度和管理下，采用适当的算法，可以将一个大型复杂的 计算问题分配给网络中的多台计算机，由这些计算机分工 协作来完成。此时的网络就像是一个具有高性能的大中型计算机 系统，能很好地完成复杂的处理，但费用却比大中型计算 机低得多。【例如，有人用网络的分布处理，实现圆周率的计算， 或是一些，单机很难完成的大数据量的运算】4 提高系统的可靠性和可用性其实就是，计算机之间的数据信息的备份。当一台计 算机出现故障时，既可在网上的其他计算机中找到相关资 源的副本，还可以调度另一台计算机来接替完成计算任 务。这样，比起单机系统来，整个系统的可靠性大为提高。 另外，当一台计算机的工作任务过重时，可以将部分任务 转交给其他计算机处理，使整个网络各计算机负担比较均 衡，从而提高了每台计算机的可用性。二、计算机网络的主要应用计算机网络的应用已经非常的广泛了。 【工业、农业、国防、科研、文化教育以及日常生活】【电子邮