计算机网络基础 模块01-计算机网络概述

图1-2 采用资源子网与通信子网组成的两级网络结构
1.1 计算机网络的产生与发展
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3 第三代计算机网络——标准化网络
为解决不同公司之间的网络不能互连互通的问题，国 际标准化组织（International Standard Organization，ISO） 于1977年设立专门的机构进行研究，并于不久后提出了
是单向的，即沿一个方向从一个节点传到另一
个节点；每个节点都需安装中继器，以接收、放 大信号。
这种结构的优点是结构简单，建网容易，便 于管理。其缺点是若单个工作站发生故障，则整 个网络瘫痪；并且当节点过多时，将影响数据传 输效率，非常不利于扩展。
图1-6 环型拓扑结构
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
1.1 计算机网络的产生与发展
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4 第四代计算机网络——以下一代Internet为中心的新一代网络
第四代计算机网络是从20世纪80年代末开始出现的。当时局域网技术已经逐
步发展成熟，光纤、高速网络技术及多媒体、智能网络等技术相继出现，整个网络就像一
个对用户透明的大的计算机系统，发展为以Internet为代表的互联网。20世纪90年代，
机系统的可靠性。当网络中的某一台计算机出现故障时，可以立即由另一台计算机代替其 完成所承担的任务。这种技术在许多领域得到广泛应用，如铁路、工业控制、空中交通、 电力供应等。
4 均衡负荷与分布式处理
当网络中某台主机负荷过重时，通过网络和一些应用程序的管理，可以将任务传送 给网络中其他计算机进行处理，以均衡工作负荷，减少网络延迟，充分发挥网络系统 上各主机的作用，提高整个网络的工作效率。这种处理方式称为分布式处理，既可以处
1.1 计算机网络的产生与发展
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5 Internet在
中国的发展
1.2 计算机网络的定义与功能
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随着计算机技术的不断发展，计算机网络的内涵也在不断变化，人们对计算机网络有
着不同的理解和定义。从资源共享的角度看，通常将计算机网络定义为：将地理位 置不同的具有独立功能的计算机或由计算机控制的外部设备，通过通信设备 和线路连接起来，在网络操作系统的控制下，按照约定的通信协议进行信息 交换，实现资源共享的系统。
从1946年世界上第一台计算机ENIAC的诞生到现在网络的全面普及，计算
机网络的发展大体可以分为以下4个阶段。
第一代计算机 网络
面向终端的计 算机网络
第二代计算机 网络
以通信子网为 中心的网络
第三代计算机 网络
标准化网络
第四代计算机 网络
以下一代Internet为 中心的新一代网络
1.1 计算机网络的产生与发展
资源子网
终端
通信处理机
通信线路 通信子网
主机
资源子网与通信子网
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
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1.3.2 计算机网络的拓扑结构
网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种 设备的物理布局，即用什么方式把网络中的 计算机等设备连接起来。将工作站、服务器 等网络设备抽象为点，称为“节点”；将通 信介质抽象为线，称为“链路”。由节点和 链路构成的抽象结构就是网络拓扑结构。
公 用 网 络 ， 分 别 是 中 国 公 用 计 算 机 互 联 网 CHINANET ， 中 国 金 桥 信 息 网 CHINAGBN （China Golden Bridge Net），中国教育和科研计算机网CERNET（China Education and Research Network），中国科学技术网CSTNET（China Science Technology Net）。
3）信息资源
信息资源是一种非常重要和宝贵的资源。互联网就是一个巨大的信息资源宝库，其信 息资源涉及各个领域，内容极为丰富。每个接入互联网的用户都可以在任何时间以任何形
式去搜索、访问、浏览及获取这些信息资源。
1.2 计算机网络的定义与功能
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3 提高系统的可靠性
在某些对实时性和可靠性要求较高的场合，通过计算机网络的备份技术可以提高计算
4 树型结构
在实际建造一个较大型的网络时，往往 采用多级星型网络，将多级星型网络按层 次方式排列，即形成树型网络。因此，树 型拓扑可以看成是星型拓扑的扩展。
树型拓扑的优点是易于扩展，可以延伸出许多 分支和子分支；故障隔离容易。其缺点是越靠近顶 部的节点，处理能力越强，其可靠性要求就越高。 由于对顶部节点的依赖性太大，所以如果顶部节点 发生故障，则全网不能正常工作。
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1 第一代计算机网络——面向终端的计算机通信系 统。这样的系统中除了一 台中心计算机（主机）， 其余终端均不具备自主处 理功能。
1.1 计算机网络的产生与发展
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20世纪60年代初美国航空公司与 IBM公司联合研制的预订飞机票系统， 由1个主机和2000多个终端组成，是 一个典型的面向终端的计算机网络。 但这种网络系统存在着一些缺点：如 果主机的负荷较重，会导致系统响应 时间过长；而且单机系统的可靠性一 般较低，一旦主机发生故障，将导致 整个网络系统的瘫痪。
微电子技术、大规模集成电路技术、光通信技术和计算机技术不断发展，为网络的发展提 供了进一步有力的支持。
1.1 计算机网络的产生与发展
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5 Internet在中国的发展
我国使用Internet第一人是被称为“中国Internet之父”的钱天白教授。1987年9月
20日，钱天白教授发出我国第一封 “越过长城，通向世界” 的电子邮件，揭开了中国人使 用Internet的序幕。1990年11月28日，钱天白教授代表中国正式在国际互联网络信息中心
为每个用户所独自拥有。因此，共享硬件资源就是让连接在网络上的用户可以共享使用网 络上各种不同类型的硬件设备。
共享硬件资源的好处是显而易见的。网上一个低性能的计算机，可以通过网络使用不 同类型的设备，既解决了部分资源贫乏的问题，同时也有效地利用了现有的资源，充分提 高了资源利用率。
1.2 计算机网络的定义与功能
的各种应用（也称服务），如收发电子邮件、 视频点播、视频会议、远程教学、远程医 疗等。
1.2 计算机网络的定义与功能
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2 资源共享
所谓资源共享就是共享网络上的硬件资源、软件资源和信息资源。
1）硬件资源
计算机的许多硬件设备是十分昂贵的，例如可以进行复杂运算的巨型计算机，海量 存储器，高速激光打印机，大型绘图仪和一些特殊的外设等。这些硬件设备不可能
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2）软件资源
互联网上有极为丰富的软件资源，如网络操作系统、应用软件、工具软件、 数据库管理软件等。共享软件功能允许多个用户同时调用服务器的各种软件资源，并
且保持数据的完整性和统一性。要实现这一功能，用户可以使用各种网络应用软件共享
远程服务器上的软件资源；也可以通过一些网络应用程序，将共享软件下载到本机 使用。例如，匿名FTP就是一种专门提供共享软件的信息服务。
1.1 计算机网络的产生与发展
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2 第二代计算机网络——以通信子网为中心的网络
如图1-2所示的分组交换网是以 由 接 口 信 息 处 理 机 （ Interface Message Processor，IMP）构成的 通信子网为中心，主机和终端都处 在网络的边缘，构成了用户资源子 网。用户不仅共享通信子网的资源， 而且还可共享用户资源子网中丰富 的硬件和软件资源。这种以通信子 网为中心的计算机网络通常被称为 第二代计算机网络。
终端
终端
主 机
终端
终端
终端
1.1 计算机网络的产生与发展
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2 第二代计算机网络——以通信子网为中心的网络
为了克服第一代计算机网络的缺点，提高网络的可 靠性和可用性，人们开始研究将多台计算机相互连接 的方法。
1969年12月，美国国防部高级研究计划署（Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA）的计算 机分组交换网ARPANET投入运行，它成功地连接了美 国加州大学洛杉矶分校、加州大学圣巴巴拉分校、斯 坦福大学和犹他大学四个节点的计算机。ARPANET的 诞生，标志着计算机网络的发展进入了一个新纪元， 也使计算机网络的概念发生了根本性的变化。
星型网络的特点是结构简单、组网容易，便于控 制和管理，网络延迟小。其缺点是中心节点负担较重， 容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高。这 种网络被广泛应用于学校实验室或企业办公室。
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图1-5 星型拓扑结构
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
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3 环型结构
环型结构是由各节点首尾相连形成的闭合
环型线路，如图1-6所示。环型网络中的数据传送
计算机网络自20世纪60年代末诞生以来，以异常迅猛的速度发展，被越来越广泛地应
用于政治、经济、军事、生产及科学技术的各个领域。计算机网络的主要功能体现在如
下几个方面。
1. 数据通信
2. 资源共享
3.提高系统的可靠性
4.均衡负荷与分布式处理
1.2 计算机网络的定义与功能
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1 数据通信
组建计算机网络的主要目的之一就是使分布在 不同地理位置的计算机用户能够相互通信。在计算 机网络中，计算机与计算机之间，或计算机与终端 之间可以快速、可靠地相互传递各种信息，如数据、 程序、文件、图形、图像、声音、视频流等。利用 计算机网络的数据通信功能，人们可以使用网络上
理大型任务，减轻计算机负荷，又提高了系统的可用性。
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
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1.3.1 计算机网络的组成
典型的计算机网络从逻辑功能 上可以分成两个子网：资源子网 和通信子网。 资源子网
1）主机 2）终端（Terminal） 3）网络软件
通信子网
1）通信控制处理机 2）通信线路和通信设备
学
了解计算机网络的发展历史。
熟悉计算机网络的分类和应用。
习
掌握计算机网络的定义和功能。
目
了解计算机网络发展的新技术。
掌握计算机网络的组成与拓扑结构。
标
1.1 计算机网络的产生与发展
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计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物。纵观计算机网络的发展
历史可以发现，计算机网络和其他事物的发展一样，也经历了从简单到复杂，从低级到高级 的过程。在这一过程中，计算机技术与通信技术紧密结合，相互促进，共同发展，最终产生 了计算机网络。
常见的网络拓扑结构有总线型、星型、 环型、树型、网状型和混合型拓扑结构等。
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
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1 总线型结构
总线型拓扑结构由单根电缆组成，该电缆连接网络中所有节点。在总线 型拓扑结构中，所有节点共享总线的全部容量。网络上的每个节点都被动 地侦听接收到的数据。
总线型拓扑结构简单、便于扩 充、价格相对较低、安装使用方便。 但是由于单信道的限制，一个总线 型网络上的节点越多，网络发送和 接收数据的速率就越慢。
（InterNIC）的前身DDN-NIC注册登记了我国的顶级域名CN。
1994年4月，北京中关村地区及清华大学，北京大学组成的NCFC网开通了与国际 Internet的64Kb/s专线连接，同时启用了中国最高域名（CN）服务器。这时，中国才算 真正加人了国际Internet的行列。此后我国又陆续建成了与Internet互联的四大主干
图1-4 总线型拓扑结构
1.3 计算机网络的组成与拓扑结构
2 星型结构
在星型结构中，每个节点都通过一条点对点链路
与公共中心节点相连，如图1-5所示。任意两个节
点之间都必须通过中心节点，并且只能通过中心节点 进行通信。公共中心节点通过存储—转发技术实现两
个节点之间的数据帧的传送，其设备可以是集线 器，也可以是交换机。
计算机网络技术基础
2
第1章
01 计算机网络 概述
章节导读
目前，计算机网络的广泛使用， 改变了传统意义上的时间和空间的 概念，对社会的各个领域，包括对 人们的生活方式产生了革命性的影 响，促进了社会信息化的发展进程。
本章主要讲解计算机网络的基础 知识，包括计算机网络的产生与发 展、定义、功能、组成、分类、应 用以及常见拓扑结构，还涉及了计 算机网络发展的新技术。
一个使各种计算机能够互连的标准框架——开放式系统 互连参考模型(Open System Interconnection/Reference Model，OSI/RM)，简称OSI模型。
OSI模型是一个开放体系结构，它将网络分为7层， 并规定每层的功能。分层设计方法可以将庞大而复杂的 问题转化为若干较小且易于处理的子问题。 OSI参考模 型的出现，意味着计算机网络发展到第三代，即标准化 网络。