第7章 计算机网络及其应用

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（7）路由器（ROUTER）
路 由 器
路 由 器
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路 路 由 由 计算机网络及其应用 器 器
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7.5 计算机网络的分类
计算机网络有很多种分类方式，一 般可以按照网络拓扑结构、地理范围、 使用范围、传输速度和传输介质进行分 类。
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（4）网桥（BRIDGE）
存储－转发设备；工作在OSI模型的第二层 接收整个帧传递到数据链路层做校验和检查； 向下传到物理层，以便转发到不同的网络；
网 网 本地网桥 桥 桥
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（5）交换机（SWITCH）
交换机（Switch）可以把一个网络从 逻辑上划分成几个较小的段，交换机属于 OSI模型的数据链路层，并且它还能够解析 出MAC地址信息。从这个意义上讲，交换 机与网桥相似。但事实上，它相当于多个 网桥。
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OSI参考模型
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OSI模型各层的功能
1.物理层:规定了激活、维持、关闭通信端点之 间的机械特性、电气特性、功能特性以及过程特 性。该层为上层协议提供了一个传输数据的物理 媒体。数据的单位称为比特（bit）。属于物理 层定义的典型规范代表包括：EIA/TIA RS-232、 EIA/TIA RS-449、V.35、RJ-45等。 2.数据链路层:数据链路层在不可靠的物理介质 上提供可靠的传输。该层的作用包括：物理地址 寻址、数据的成帧、流量控制、数据的检错、重 发等。数据的单位称为帧（frame）。数据链路 层协议的代表包括：SDLC、HDLC、PPP、STP、帧 中继等。
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TCP/IP模型示意图
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7.3 计算机网络的通信介质
通信介质分为有线传输介质和无线传 输介质。 有线传输介质有双绞线、同轴电缆和 光纤等； 无线传输介质主要有微波、卫星、红 外线等。
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7.2.1
OSI模型
1984年，国际标难化组织 ISO(International Standard Organization)公布 了开放系统互连参考模型OSI(Open System Interconnection Reference Model) 。 所谓“开放”是指只要遵循OSI标准，一 个系统就可以和位于世界上任何地方的、 同样遵循这一标准的其他系统进行通信。
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（3）集线器
HUB
10BASE-T 10BASE-T
10BASE-T
HUB
HUB
HUB
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（3）集线器
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（4）网桥（BRIDGE）
网桥有单个的输入端口和输出端口， 它与中继器的不同之处就在于它能够解析 它收发的数据，是连接相同网络体系结构 的计算机网络的设备。 网桥属于OSI模型的数据链路层，因 而，它能够进行流量控制、纠错处理以及 地址分配。网桥能够依据MAC地址解析它 所收到的帧，并能指导如何把数据传送到 目的地。
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非屏蔽与屏蔽双绞线
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双绞线连接示意图
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（2）同轴电缆
它由一根铜芯和环绕的绝缘体组成，外层 还有金属丝套，以减少电磁干扰。整个电缆由一 层保护壳覆盖。一般有粗缆和细缆之分。
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的节点。 服务器（主机）：和其他节点共享资源 ( 即提供 资源)的在Internet上具有固定IP地址的节点。如文 件服务器、打印机服务器、通信服务器、Web服务器、 数据库服务器。 网络连接设备：实现网络的远程传输、网络间的 互联互通所需要的连接与转换设备。常见的网络连 接设备有网卡、中继器、网桥、路由器、交换机等。
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7.2.2
TCP/IP模型
TCP/IP参考模型是计算机网络的始祖ARPANET 和其后继的因特网使用的参考模型。ARPANET是由美 国国防部DoD(U.S.Department of Defense)赞助的 研究网络。 TCP/IP是一组用于实现网络互连的通信协议。 Internet网络体系结构以TCP/IP为核心。基于 TCP/IP的参考模型将协议分成四个层次，它们分别 是：网络接口层、网际互连层、传输层、和应用层。
通信子网 终端控制器
CCP
CCP
通 信 链 路
主机
CCP
节点
CCP CCP
用户资源子网 主机 终端
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7.2 计算机网络体系结构
计算机网络的体系结构是计算机网络 的各层及其协议的集合，是计算机网络及 其部件所应完成的功能的精确定义。 当前最重要的两个计算机网络体系结 构是OSI参考模型和TCP/IP参考模型。
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计算机网络的组成
计算机网络通常由三个部分组成：资 源子网、通信子网和通信协议。 通信子网：计算机网络中实现网络通信 功能的设备及其软件的集合； 资源子网：计算机网络中实现资源共享 功能的设备及其软件的集合。
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计算机网络的组成
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（1）双绞线
双绞线（Twisted Pair）是目前的局域网布 线应用最广泛的传输介质，一般用于星型网络的 布线，每条双绞线通过两端安装的RJ45连接器 (俗称水晶头)与网卡和集线器(或交换机)相连，最 大网线长度为100米(不包括千兆位以太网中的应 用) 。 双绞线由两根具有绝缘保护层的铜导线组 成。双绞线有屏蔽式（STP）和非屏蔽式（UTP） 两种。
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计算机网络的概念 计算机网络体系结构 计算机网络的通信介质 网络互联设备 计算机网络的分类 局域网的组成 Internet技术
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主要内容(2)
7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 Internet接入方式 Internet的服务 内联网和外联网 网站的创建与网页的制作 计算机网络的最新发展
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（6）网关(gateway)
网关是用于连接两个异构的相互独立的网络 。可以支持不同协议之间的转换。网关有三 种类型，协议网关，应用网关，安全网关
网 关
网 关
X.25 网 网 计算机网络及其应用 关 关
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（7）路由器（ROUTER）
路由器（Router）是一种多端口设备， 用于连接两个运行相同/不同协议的网络。 它主要完成信息包的选路和流量控制等处 理。路由器属于OSI模型的网络层设备。 其与网关的主要差别在于路由器具有路由 功能。
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按网络拓扑结构分类 总线型
特点 结构简单，便于扩充 网络响应速度快，便于广播式工作 设备量少，价格低廉 节点多时，网络性能下降 任何节点故障可能导致网络失效
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学习目标
了解计算机网络通信的原理和概念； 了解各种网络互联设备的作用； 掌握Internet技术和各种接入方式； 掌握各种Internet工具和服务； 了解计算机网络的最新发展趋势。
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主要内容(1)
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7
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7.4 网络互连设备
网络通信设备是将网络终端中的信号 通过通信设备进行转换、强化放大等处理， 并在网络传输介质上进行传输的设备。 常见的网络通信设备由网卡、中继器、 网桥、集线器、交换机、路由器等。
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(1)网络接口卡
网络接口卡（NIC，网卡，网络适配 器）是一种连接设备，它能够使工作站、 服务器、打印机或其它节点通过网络介质 接受并发送数据。它们只传输信号而不分 析高层数据，它们属于OSI模型的物理层。
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OSI模型各层的功能
3.网络层:网络层负责对子网间的数据包进行路 由选择。网络层还可以实现拥塞控制、网际互连 等功能。数据的单位称为数据包（packet）。网 络层协议的代表包括：IP、IPX、RIP、OSPF等。 4.传输层:传输层是第一个端到端，即主机到主 机的层次。负责将上层数据分段并提供端到端的、 可靠的或不可靠的传输。此外，传输层还要处理 端到端的差错控制和流量控制问题。数据的单位 称为数据段（segment）。传输层协议的代表包 括：TCP、UDP、SPX等。
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7.1 计算机网络的概念
计算机网络：利用通信设备和线路将分布 在不同地理位置的、功能独立的多个计算 机系统互连起来，以功能完善的网络软件 实现网络中资源共享和通信的系统。
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计算机网络术语
节点：指连接到网络上的任何设备。 客户机（终端）：请求和使用来自其他节点资源
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OSI模型各层的功能
5.会话层:管理主机之间的会话进程，即负责建 立、管理、终止进程之间的会话。利用在数据中 插入校验点来实现数据的同步。 6.表示层:对上层数据或信息进行变换以保证一 个主机应用层信息可以被另一个主机的应用程序 理解。表示层的数据转换包括数据的加密、压缩、 格式转换等。 7.应用层:应用层为操作系统或网络应用程序提 供访问网络服务的接口。应用层协议的代表包括： Telnet、FTP、HTTP、SNMP等。
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（3）光纤
光纤（Optical Fiber）即光导纤维，是一种 细小、柔韧并能传输光信号的介质，一根 光缆中包含有多条光纤。光纤通信的主要 组成部件有光发送机、光接收机和光纤， 在进行长距离信息传输时还需要中继机。
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（4）微波
微波是指频率大过于1GHz的电波。如 果应用较小的发射功率(约lw)配合定向高增 益微波天线，每隔10-50英里 (约为16— 80km)的距离设置一个中继站就可以架构起 微波通信系统。
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计算机网络术语
连接介质：是将多台计算机或终端连接起来并 进行信号传输的介质。常见的连接介质有双绞线、 同轴电缆、光纤等有线介质和微波、红外线、通 信卫星等无线介质。 通信协议：网络上的计算机之间实现通信时， 需要彼此间遵守某些约定和规则，这个约定和规 则就是网络通信协议。 网络软件：网络软件包括网络操作系统、通信 协议软件包、网络监测与管理工具、网络应用软 件等。
第7章 计算机网络及其应用
内容摘要
在当今社会中，计算机网络起着非常重要 的作用。从某种意义上讲，计算机网络的发展水 平不仅反映了一个国家的计算机科学和通信技术 水平，而且已经成为衡量其国力及现代化程度的 重要标志。 本章阐述了计算机网络的定义、拓扑结构、 体系结构、OSI参考模型、TCP/IP协议、通信介 质及网络互联设备，讲述了Internet的基本概念、 IP地址和域名、接入方式及Internet的服务等 。
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（3）集线器
集线器（也称为HUB）只是一个多端口 的中继器。它有一个端口与主干网相连， 并有多个端口连接一组工作站。 Hub只与它的上联设备(如上层Hub、交 换机或服务器)进行通信，同层的各端口之 间不会直接进行通信，而是通过上联设备 再将信息广播到所有端口上。集线器属于 OSI模型中的物理层。
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(2)中继器
中继器是一种放大或模拟数字信号的 网络连接设备，用于延长信号的传输距离。 一个中继器只包含有一个输入端口和一个 输出端口，所以它就只能接收和转发放大 的数据流。使用中继器的好处是扩展网络 的成本较低。中继器属于OSI模型中的物理 层。
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