计算机网络课件第一章 计算机网络概述

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计算机网络技术与应用简明教程
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1.1计算机网络的形成与发展
• 计算机网络的发展经历了一个由简单到复 杂的过程，从解决远程信息收集和处理的 联机系统开始，发展到以资源共享为目的 的计算机群。计算机网络发展的同时又促 进了计算机技术和通信技术的发展，使之 渗透到社会生活中的各个领域。其发展过 程可归结为以下四个主要阶段。
• 为了解决这个问题，在计算机内部增加了 通信处理功能，即将远端的输入输出设备 通过通信线路来与计算机主机相连。
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1.面向终端的计算机网络
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1.面向终端的计算机网络
• 配备了前端处理机和集中器的系统就是具 有通信功能的多机系统。其中前端处理机 和集中器均采用小型机。由于小型机具有 一定的内存和运算速度，除完成通信任务 外还可负责通信处理、信息压缩和代码转 换等功能，因而大大地减轻了主机的负担。 这种多机系统已具备了计算机网络的雏型。
它们之间不存在主从关系。这样的多台主
计算机互连的网络才是我们目前通称的计
算机网络。
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2.计算机-计算机网络
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2.计算机-计算机网络
• 第二代计算机网络的典型代表是ARPA网 （ARPAnet）。20世纪60年代后期，美国 国防部高级研究计划署ARPAnet提供经费 给美国许多大学和公司，以促进多台计算 机互连的网络研究，最终导致一个实验性 的4节点网络开始运行并投入使用。ARPA 网后来扩展到连接数百台计算机，从欧洲 到夏威夷，地理范围跨越了半个地球。
• (3)各站点的分布处理能力较低。
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2.总线拓扑
• 总线拓扑结构采用一条信道作为传输媒体， 所有站点都通过相应的硬件接口直接连到 这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即 称为总线。任何一个站发送的信号都沿着 传输媒体传播，而且能被所有其它站所接 收。
• 环形拓扑的缺点：
• (1)节点的故障会引起全网故障。这是因为环上的 数据传输要通过接在环上的每一个节点，一旦环 中某一节点发生故障就会引起全网的故障。
• (2)故障检测困难。这与总线拓扑相似，因为不是 集中控制，故障检测需在网上各个节点进行，因 此就不很容易。
• (3)环形拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌 传递的方式，在负载很轻时，信道利用率相对来 说就比较低。
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2.总线拓扑
• 总线拓扑结构的优点： • (1)总线结构所需要的电缆数量少。 • (2)总线结构简单，又是无源工作，有较高
的可靠性。
• (3)易于扩充，增加或减少用户比较方便。
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计算机网络的发展阶段
• 1.面向终端的计算机网络 • 2.计算机-计算机网络 • 3.开放式标准化网络 • 4.网络计算的新时代
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1.面向终端的计算机网络
• 早期的计算机价格昂贵，是一种宝贵的资 源 ，只有少数的计算中心才拥有这种宝贵 的资源，要使用计算机的用户不得不千里 迢迢的到计算中心去上机 。
2.总线拓扑
• 总线拓扑的缺点：
• (1)总线的传输距离有限，通信范围受到限 制。
• (2)故障诊断和隔离较困难。
• (3)分布式协议不能保证信息的及时传送， 不具有实时功能。站点必须是智能的，要 有媒体访问控制功能，从而增加了站点的 硬件和软件开销。
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计算机网络的定义
• 地理上分布的 • 具有独立功能的 • 通过通信系统连接起来的
• 以实现信息交换、资源共享、协同工作为 目的的
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计算机网络的功能
• 计算机网络有许多功能，如可以进行数据 通信、资源共享等。其主要功能有：
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3.开放式标准化网络
• 第三代计算机网络是开放式标准化网络， 它具有统一的网络体系结构、遵循国际标 准化协议。标准化使得不同的计算机能方 便地互连在一起。标准化还将带来大规模 生产、产品集成化和成本降低等一系列好 处。
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4.网络计算的新时代
• 近年来，随着信息高速公路计划的提出与 实施，Internet在地域、用户、功能和应用 等多方面的不断拓展，以及Internet技术越 来越广泛的应用，计算机网络的发展已进
入了网络计算的新时代，换句话说就是以 网络为中心的时代。
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1.星形拓扑
• 星形拓扑结构具有以下优点：
• (1)控制简单。在星形网络中，任何一站点只和中 央节点相连接，因而媒体访问控制方法很简单， 致使访问协议也十分简单。
• (2)故障诊断和隔离容易。在星形网络中，中央节 点对连接线路可以逐一地隔离开来进行故障检测 和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不 会影响全网。
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3.开放式标准化网络
• 20世纪70年代后期人们认识到第二代计算 机网络的不足后，开始提出发展新一代计 算机网络的问题。国际标准化组织ISO于 1984年颁布了开放式系统互连基本参考模 型（OSI）的国际标准。
• 目前广泛使用的因特网（Internet），是在 原ARPAnet的基础上改进而发展过来的， 它对任何计算机厂商开放，只要遵循 TCP/IP协议的标准就可以接入Internet。
• 广域网WAN (Wide Area Network)也称远 程网，其分布范围可达数百至数千公里， 可覆盖一个国家或一个洲。
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1.3.2按拓扑结构分类
• “拓扑”这个名词是从几何学中借用来的。 网络拓扑是指网络形状，或者是它在物理 上的连通结构。
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4.树形拓扑
• 树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一 棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分 支，每个分支还可再带子分支。树根接收 各站点发送的数据，然后再广播发送到全 网。树形拓扑的特点大多与总线拓扑的特 点相同，但也有一些特殊之处。
• 拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及 媒体访问控制方法紧密相关。在选择网络 拓扑结构时，应该考虑的主要因素有下列 几点：(1)可靠性。 (2)费用 。(3)灵活性。 (4)响应时间和吞吐量。
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1.3.2按拓扑结构分类
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4.网络计算的新时代
• 目前，电话、有线电视和数据通信等都有 各自不同的网络，随着多媒体网络的建立 和日趋成熟，三网融合甚至多网融合是一 个重要的发展方向 。
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计算机网络发展的热点和方向
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1.星形拓扑
• 星形拓扑是由中央节点和通过点到点通信 链路连接到中央节点的各个站点组成。中
央节点执行集中式通信控制策略，因此中
央节点相当复杂，而各个站点的通信处理
负担都很小。这种结构一旦建立了通道连
接，就可以无延迟地在连通的两个站点之 间传送数据。目前流行的专用交换机PBX (Private Branch exchange)就是星形拓扑 结构的典型实例。
（1）数据通信 （4）集中管理 （2）资源共享 （5）实现分布式处理 （3）远程传输 （6）负载平衡
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1.3计算机网络的分类
• 按网络覆盖范围分类 • 按网络的拓扑结构分类 • 按交换方式分类 • 按网络传输技术分类 • 按节点之间的关系分类 • 按网络服务对象分类
• (3)方便服务。中央节点可方便地对各个站点提供 服务和网络重新配置。
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1.星形拓扑
• 星形拓扑结构的缺点：
• (1)电缆长度和安装工作量可观。因为每个站点都 要和中央节点直接连接，需要耗费大量的电缆， 安装、维护的工作量也骤增。
• (2)中央节点的负担较重，形成瓶颈。一旦发生故 障，则全网受影响，因而对中央节点的可靠性和 冗余度方面的要求很高。
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1.3.1按网络覆盖范围分类
• 局域网LAN (Local Area Network)是将小 区域内的各种通信设备互连在一起的网络。
• 城域网MAN (Metropolitan Area Network) 其目的是在一个较大的地理区域内提供数 据、声音和图像的传输。
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3.环形拓扑
• 环形拓扑网络由站点和连接站点的链路组 成一个闭合环。每个站点能够接收从一条 链路传来的数据，并以同样的速率串行地 把该数据沿环送到另一端链路上。这种链 路可以是单向的，也可以是双向的。
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3.环形拓扑
• 环形拓扑的优点：
• (1)电缆长度短。环形拓扑网络所需的电缆 长度和总线拓扑网络相似，但比星形拓扑 网络要短得多。
• (2)增加或减少工作站时，仅需简单的连接 操作。
• (3)可使用光纤。光纤的传输速率很高，十 分适合于环形拓扑的单方向传输。
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3.环形拓扑
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2.计算机-计算机网络
• 但是，第二代计算机网络有不少弊病，不 能适应信息社会日益发展的需要。其中最 主要的缺点是，第二代计算机网络大都是 由研究单位、大学、应用部门或计算机公 司各自研制的，没有统一的网络体系结构。 为实现更大范围内的信息交换与共享，把 不同的第二代计算机网络互连起来十分困 难。因而，计算机网络必然要向更新的一 代发展。
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2.计算机-计算机网络
• 第二代计算机网络是多台主计算机通过通 信线路互连起来为用户提供服务，即所谓 计算机-计算机网络。这类网络是20世纪60 年代后期开始兴起的，它和以单台计算机
为中心的远程联机系统的显著区别在于：
这里的多台主计算机都具有自主处理能力，
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主 编:田增国 副主编:吕运朋 孙鹏
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第一章 计算机网络概述
教学目标 教学重点 教学过程
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教学目标
• 理解和掌握计算机网络的基本概念 • 了解计算机网络的发展过程 • 掌握数据通信的基础知识
• 1.移动计算网络 • 2. Ad-hoc • 3. ASON
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1.2计算机网络定义和功能
• 计算机网络是一个复合系统，它是由若干 地理上分散的、具有独立功能的计算机系 统通过各种通信手段相互连接起来，按照 网络协议进行数据通信，以实现信息交换、 资源共享或协同工作而形成的计算机系统 集合。
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教学重点
• 计算机网络的定义和功能 • 计算机网络的分类 • 计算机网络的通信基础
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教学过程
• 计算机网络的形成与发展 • 计算机网络定义和功能 • 计算机网络的分类 • 计算机网络的通信基础