通信与计算机网络

2、计算机网络的形成和发展
计算机网络是计算机技术和通信技 术高度发展并相结合的产物，出现于二 十世纪60年代的初期，发展极快。一个 国家是否具有全国性的大型计算机网络， 已经成为衡量该国家科学技术的重要标 志。
计算机网络经历了从简单到复杂、 从低级到高级的发展过程。可概括为三 个阶段：
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的高速网络。城
某种协议统一起来
域网的设计目标 是要满足几十公 里范围内的大量
的一种高层技术。 广域网与广域网、 广域网与局域网、 局域网与局域网之
企业、机关、公
间的互连，形成了
司和社会服务部 门的计算机连网
局部处理与远程处 理、有限地域范围 资源共享与广大地
需求，实现大量
域范围资源共享相
用户、多种信息 传输的综合信息 网络。
以太网有主要有以下几种：
粗缆以太网 10BASE-5；细缆以太网 10BASE-2；细／粗同轴电缆混合网络； 双绞线以太网 10BASE-T；快速以太网 100BASE-T及高速以太网。目前高速以太 网数据传输率１０Gb/s。
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5、网络设备简介
¨ 网卡（NIC) ¨ 网络集线器(HUB) ¨ 以太网交换机 ¨ 以太网网络互联设备 ¨ 无线网络设备
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2020/12/19
通信与计算机网络
主要内容：
➢ 一、通信、网络的地位 ➢ 二、计算机及其网络的形成和发展 ➢ 三、计算机网络功能、结构和分类 ➢ 四、网络协议体系－－ OSI/RM模型 ➢ 五、局域网 ➢ 六、网络互联通信技术 ➢ 七、 TCP/IP协议 ➢ 八、网络安全和网络管理 ➢ 九、通信、网络发展趋势 ➢ 十、实例
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计 1、数据快速传送和集中处理
算
数据快速传送和集中处理是计算机网络的最基本功能。
机 2、资源共享
网
资源共享包括共享软件、硬件和数据资源，是计算
络
机网络最有吸引力的功能。
系 3、提高可用性和可靠性
统
一方面可均衡各台计算机的负载，大大提高每台计 算机的可用性；
的
另一方面，通过网络各台计算机彼此互为后备机，
广域网一般
跨城市、地区甚 至国家。此类网 络出于军事、国 防和科学研究的 需要，发展较早。
目前，许多
全国性的计算机 网络就属于这类 网络，例如中国 邮电部的 ChianNet网、 Chinapac网 和ChinaDDN等。
城域网是介于局
互联网其实不是一
域网与广域网之 间的一种大范围
种具体的物理网络 技术，它是将不同 的物理网络技术按
位是帧。
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五、局域网
1、局域网特征 2、IEEE 802标准 3、介质访问控制方法 4、以太网—最普及的局域网 5、网络设备简介
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1、局域网特点
a、范围有限，用户个数有限，仅用于办公 室、工厂、学校等内部网络。
b、高传输速率和低误码率。 c、传输介质较多，既可用通信线路（如电 话线），又可用专门的线路（如同轴电缆，光 纤，双绞线等）。 d、局域网侧重共享信息的处理，广域网侧 重共享位置准确无误及传输的安全性。
为应用程序间的通信提供控制结构， 包括建立、管理、终止连接（任务）
为不同系统的会晤实体建立端--端之 间透明、可靠的数据传输，并提供 端点间的错误校正和流控制。传输
的基本单位是报文
为更高层次提供独立于数据传输和 交换技术的系统连接，并负责建立、 维持和结束连接。传输的基本单位
是分组。
为数据（帧）块发送提供必要的同步、 差错控制和流控制。数据传输的基本单
按 简易终端：键盘打字之类终端；
照
终 端 设
复合终端：由多台输入输出设备组 成，但对终端的控制仍由控制电路实
备 现；
组
成 分 类
智能终端：终端控制器为可编程控 制器，通常为微机。
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• 通信子网
通信子网由网络节点、通信链路及信 号变换器等组成，负责数据在网络中的 传输与通信控制。
a. 网络节点：负责信息的发送和接受，信息的转 发等功能，通常网络节点本身就是一台计算机。
b. 通信链路: 通信链路是两个节点之间的一条通 信通道，常被称为信道。
c. 信号转换器: 信号变换器提供数字信号和模拟
信号之间的变换，如调制解调器。
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3、网络的分类
用于计算机网络进行分类的标准 很多。如按拓扑结构分类(星型、环 形、网状）、按网络协议分类、按信 道访问方式分类及按数据传输方式分 类等（有线网络、无线网络）。下面 是按照一种能反映网络技术本质的特 征的分类标准，即按计算机网络分布 的距离来分类。
结合的互联网。目 前世界上发展最快、 也是最热门的网络 就是Internet网
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各类计算机网络的特征参数，如下表：
网络分类 缩写
局域网
LAN
城域网 广域网 互联网
MAN WAN
分布距离大约
10m 100m 1km 10km
100km
1000km
处理机位于 同一 房间
建筑物
---
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六、网络互联通信技术
1、网络互联的基本概念及方法 2、公共传输系统
有线、无线
３、水利信息化通信技术
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1、网络互联的基本概念及方法
网间互联的复杂性取决于要互联的网的 帧、分组、报文和协议的差异程度。
一般LAN-LAN互联由于在传输层以下，大 多采用中继器和桥。网桥工作在数据链路层， 透明网桥用于同种类型的LAN的互联，改变封 装的网桥有能力改变每种通信协议所规定的 数据包的封装。交换式集线器工作在数据链 路层，它除普通集线器的功能外，还能以高 的数据速率实现不同类型的LAN的互联。
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三、网络的功能、结构和分类
1、网络的基本功能 2、网络的结构和组成 3、网络的分类
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1、网络的基本功能
计算机实质上是帮助人们进行信息处理的智能
工具。输入计算机的是信息，计算机输出的还是信息。
计算机网络是在计算机技术与通信 技术高度发展并结合的背景下，为解决 实践需要应运而生的。开发每个网络系 统都有极强的应用目的。每个不同的计 算机网络是为不同目的，解决不同需求 而设计的。因此，各个具体网络系统的 功能也不尽相同。但网络的主要功能是 相近的：
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具有通信功能的单机系统
远程用 户终端
通讯 设备
计算机 主机
计算机系统
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具有通信功能的多机系统
终端
低速线路
T
集
T
中
器
T
前 计算
置 处 理
机主 机
机
计算机系统
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计算机—计算机网络
主机
主机
主机
资源子网
通信子网
主机
T T
主机
通信设备 高速线路 低速线路
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互联设备的作用
OSI层次 互联设备
作用
寻址功 能
物理层
中继器、集 线器
在电缆段间复制比特，放大 电信号，扩展网络长度。
无地址
数据链 路层
网桥、交换 机
在LAN之间对存储转发数据 链路帧。
MAC地址
网络层 路由器 在异型网络间存储转发分组。 网络地址
传输层及 以上
网关
在第四层或第四层以上实现 不同网络体系间互联接口。
基
避免因故障导致系统瘫痪的情况，提高了系统的可靠性。
本 4、易于分布处理
功
对大型综合性问题可将任务分交给几台计算机，实
能
观分布处理的目的。因而使得它在经济、军事、生产管 理和科学技术等部门发挥了重要作用，在事务处理和过
程控制中扮演了越来越重要的角色。
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2、网络的结构与组成
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计算机网络
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局域网(LAN)
局域网的分布 范围一般在几 公里以内，最 大不超过10公 里，属于一个 地区或一个单 位组建的网络 。它是在小型 计算机和微型 计算机大量推 广使用之后才 逐渐发展起来 的。
广域网(WAN)
城域网(MAN) 互联网 (Internet)
决定局域网特征的主要技术：拓扑结构、 数据传输形式、介质访问控制方法。
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2、IEEE 802标准
· IEEE 802.1A 概述和系统结构。 · IEEE 802.1B 网络管理和网际互联。 · IEEE 802.2 逻辑链路控制。 · IEEE 802.3 CSMA/CD总线访问控制方法物理层技术规范。 · IEEE 802.4 令牌总线访问控制方法及物理层技术规范。 · IEEE 802.5 令牌环网访问控制方法及物理层规范。 · IEEE 802.6 城域网访问控制方法及物理层技术规范。 · IEEE 802.7 宽带技术。 · IEEE 802.8 光纤技术。 · IEEE 802.9 综合业务数字网（ISDN）技术。 · IEEE 802.10 局域网安全技术。 · IEEE 802.11 无线局域网。
第二代晶体管计算机（1957－1963） 第一代电子管计算机（1946－1956）
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计
超级计算机
算
机
大型机
系
统
小型机
的
分
工作站
类
微型机（XT…P4)
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计算机的发展趋势
✓ 微型化、巨型化 ✓ 网络化 ✓ 多媒体 ✓ 第五代计算机
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2、开放式系统互联参考模型
OSI/RM（Open System Interconnect
/Reference Model)开放式系统互联参考模型， 是由国际标准化组织（ISO）制定的网络 协议层次模型，又称为ISO/OSI网络体系 结构 。为实现不同网络的互连，OSI/RM 模型把网络通信定义为7个层次。
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OSI/RM模型层次结构
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提供给用户对OSI环境的访问和分布式信息 服务。应用层以下各层均通过应用层向应用 进程提供服务
应用层
表示层
由
低 层
会话层
到 高
传输层
ຫໍສະໝຸດ Baidu
层
网络层
数据链路层
物理层
提供物理链路，实现比特流的透明传输。
提供应用进程在数据表示（语法） 差异上的独立性
校园
传输速率 范围
4Mbps~10 Gbps
城市 国家 洲或洲际
50Kbps~10 0Mbps
9.6kbps~45 Mbps
9.6kbps~45 Mbps
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四、 网络协议体系—OSI/RM模型
1、协议的概念
所谓网络协议，是计算机之间 进行通信时，为保证数据有序地发 送和接收，而预先约定的规则（标 准或约定）。规则中明确规定了： 通信时数据的格式、传送时序及相 应的控制信息与应答信号。
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3、介质访问控制方法
三种常用的局域网的介质访问控制方 法。
¨
CSMA/CD（载波监听多路访问技术）
¨
令牌环
¨
令牌总线
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4、以太网—最普及的局域网
采用CSMA/CD载波监听多路访问技术 标准以太网符合IEEE 802.3协议规范。 网络使用效率高。
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一、 通 信息处理 信 网 络 信息 的 传输 地 位 信息采集
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二、计算机及网络发展历程
1、计算机发展历程及趋势 2、网络发展历程
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1、计算机发展历程
第五代人工智能（生物）计算机（？） 第四代大规模集成电路计算机(1980－今) 第三代集成电路计算机（1964－1979）
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资源子网
¨ 主计算机 在计算机网络中，主计算
机(host)负责数据处理和网络 控制，它与其他模块中的主机 联网以后，构成网络的主要资 源。网络服务器、普通PC机均 属主机算机（host).
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资源子网
¨ 终端: 终端是网络中用量最大，分布最广的 设备，直接面对用户，是用户进行网络操作、 实现人-机对话的工具。
计算机网络是由主计算机、 终端、网络节点、通信链路等网 络单元组成。从逻辑功能上看， 一个网络可分成两个子网：资源 子网和通信子网。
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主机
主机
主机
资源子网
通信子网
主机
T T
主机
通信设备 高速线路 低速线路
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• 资源子网
资源子网一般由计算机系统、终 端、终端控制器、连网外设、各种 软件资源和数据资源等组成。资源 子网负责全网的数据处理和向网络 用户提供网络资源及网络服务等。 这里将主要介绍资源子网中的主体 设备：计算机系统和终端。