武汉大学计算机基础 第五讲 计算机网络基础知识

树型： 树型：
是总线型拓扑的扩展。是 是总线型拓扑的扩展。 在总线网络上加上分支形 成的。 成的。 特点：属于分层网， 特点：属于分层网，组网 灵活，易于扩展。 灵活，易于扩展。并与故 障隔离， 障隔离，但对根结点的依 赖性太大。 赖性太大。
网状拓扑结构
特点 可靠性高 结构复杂， 结构复杂，不易管理和维护 线路成本高 适用于大型广域网 因为有多条路径， 因为有多条路径，所以可以 选择最佳路径，减少时延， 选择最佳路径，减少时延， 改善流量分配， 改善流量分配，提高网络性 能，但路径选择比较复杂
环型： 环型：
各个节点首位相连形 成一个闭合的环。 成一个闭合的环。 特点： 特点：每个节点地位 平等，抗故障性能好。 平等，抗故障性能好。 但任意一个结点或一 条线路出问题将导致 整个网络瘫痪。 整个网络瘫痪。
星型： 星型：
每个结点均以一 条单独的线路与 中央结点相连。 中央结点相连。 特点：结构简单， 特点：结构简单， 各节点间相互独 但线路太多。 立。但线路太多。
5. 计算机网络的体系结构和协议
为实现计算机之间的数据通信、 物理网 为实现计算机之间的数据通信、协同工作和资源共享等功能将各自 独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。 独立的计算机在物理上互相连接起来,是实现网络通信的基础。 协议三要素 一套关于信息传输顺序， 协议 一套关于信息传输顺序，信息格式 和信息内容等的约定。 和信息内容等的约定。 例:甲乙两个人通电话 语法：电话号码； 语法：电话号码； 语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作； 语义：响铃（表示有电话打进），乙接电话，通话等一系列的动作； ），乙接电话 同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。 同步：甲先拨电话，响铃，乙接听电话，等一系列的通话时序。
开放系统互连OSI参考模型
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层 互连物理传输媒体
应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 链路层 物理层
资 源 子 网
通 信 子 网
双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。 双向箭头线表示概念上的通信线路，空心箭头表示实际通信线路。
特点
功能
分类
客户机/服务器（Client/Server）模式 户机/服务器（ ）
对等网：网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。 对等网：网络中的所有计算机都具有同等地位，没有主次之分。网络上任何一个 节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。 节点机所拥有的资源都作为网络资源，可被其他节点机上的用户共享。 客户机/服务器模式 网络中有几台计算机专门充当服务器， 服务器模式： 客户机 服务器模式：网络中有几台计算机专门充当服务器，为整个网络提供共享 资源和服务。 资源和服务。
在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。 在电磁波频谱中，目前可用于通信的有无线电波、微波、红外、可见光。 无线电波
地面微波通信
卫星微波通信
3、计算机网络的分类（续） 计算机网络的分类 分类（
按 通 信 距 离
局域网： 局域网：几百米到十几公里 （LAN） 一栋或几栋大楼内 ） 域网： 域网：几十公里到 百公里 （MAN） 一 ） 或 内 域网（ ）：几百公里 域网（WAN）：几百公里 ）：几百公里……
语法： 语法：数据与控制信息的结构或格式 语义： 语义：用来说明通信双方应当怎么做 同步：详细说明事件如何实现 同步：
网络体系结构： 网络体系结构：
网络协议可以使不兼容的系统互相通信。 网络协议可以使不兼容的系统互相通信。
计算机网络是一个非常复杂的系统。 计算机网络是一个非常复杂的系统。为了设计这样 复杂的计算机网络， 复杂的计算机网络，大多数网络在设计时就提出了分 层的方法。 分层”可将庞大而复杂的问题， 层的方法。“分层”可将庞大而复杂的问题，转化为 若干较小的局部问题， 若干较小的局部问题，而这些较小的局部问题就比较 易于研究和处理，这样可以减少协议设计的复杂性。 易于研究和处理，这样可以减少协议设计的复杂性。 象这样的网络结构层次模型及各层协议的集合称为 计算机网络体系结构。 计算机网络体系结构。
其 他 外 设 打印机
2、计算机网络的基本组成
计算机网络由硬件和软件两大部分组成，包括： 连接介质 线缆（双绞线，同轴电缆，光纤等），无线信 道等 物理层连接设备 中继器，信号放大设备等 网络适配器 网卡 数据链路层连接设备 集线器(HUB)，交换机，网桥
计算机网络的基本组成（ 计算机网络的基本组成（续）
ISO/OSI体系结构参考模型 （续） 体系结构参考模型
传输层 定义如何提供可靠的数据传输服务 会话层 定义如何管理两个计算机系统连接间的会话关系 表示层 定义表示所传输信息的语法和语义 应用层 定义用户需要的各种应用
TCP/IP参考模型 参考模型
TCP/IP协议是一个协议族，一组协议相互配合， TCP/IP协议是一个协议族，一组协议相互配合，将不同的网络连 协议是一个协议族 接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层， 接成一个互连网络。整个体系的基础协议分为两层，分别对应于 ISO/OSI体系的网络层与传输层 其中TCP协议和IP 体系的网络层与传输层， TCP协议和IP协议是它们的 ISO/OSI体系的网络层与传输层，其中TCP协议和IP协议是它们的 代表，所以整体称之为TCP/IP协议。 TCP/IP协议 代表，所以整体称之为TCP/IP协议。 具有如下四个特点 四个特点： 具有如下四个特点： (1)开放的协议标准 可以免费使用， 开放的协议标准， (1)开放的协议标准，可以免费使用，并且独立于特定的计算机硬 件与操作系统； 件与操作系统； 独立于特定的网络硬件，可以运行在局域网、广域网中， (2) 独立于特定的网络硬件 ， 可以运行在局域网、 广域网中 ， 更 适用于网络互联； 适用于网络互联； 统一的网络地址分配方案， (3) 统一的网络地址分配方案， 使得网络中的每台主机在网中都 具有唯一的地址； 具有唯一的地址； 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。 (4) 标准化的高层协议，可以提供多种可靠的用户服务。
3、计算机网络的分类（续） 计算机网络的分类 分类（
按பைடு நூலகம்信技术分： 按通信技术分：
广播式网络：在广播式网络中， 广播式网络：在广播式网络中，所有计算机共享 一个通信信道。 一个通信信道。当网络中的一台计算机向另一台计算 机发送信息时，发送的信息中含有目的地址和源地址 机发送信息时， 所有计算机均收到该信息， 。所有计算机均收到该信息，当目的地址为本机地址 时接收该信息，否则丢弃该信息。 时接收该信息，否则丢弃该信息。 点到点通信：每条物理线路连接一台计算机。 点到点通信：每条物理线路连接一台计算机。
ISO/OSI体系结构参考模型 体系结构参考模型
为了解决异种机互连及通信问题，ISO/OSI模型是国际标准化组 为了解决异种机互连及通信问题，ISO/OSI模型是国际标准化组
织（ISO）提出的开放系统互连参考模型（Open Systems ISO）提出的开放系统互连参考模型（ Model） Interconnection Reference Model）。 从功能上划分为7 分别为： 从功能上划分为7层，分别为： 应用层 表示层 会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
分层的作用： 分层的作用：
发送主机的第N层所发送的包恰好由接收主 发送主机的第 层所发送的包恰好由接收主 机的第N层处理 它们被称为对等层， 层处理， 机的第 层处理，它们被称为对等层，它们 之间的通信遵循对等层协议，即第N层协议 层协议。 之间的通信遵循对等层协议，即第 层协议。 每层协议只是负责并完成一部分通信工作， 每层协议只是负责并完成一部分通信工作， 每层协议利用下层协议的功能， 每层协议利用下层协议的功能，并为上一层 提供服务，层层功能叠加， 提供服务，层层功能叠加，所以各层协议协 同工作才能完成全部通信工作。 同工作才能完成全部通信工作。
路由设备 路由器(router) 网络层软件 IP协议软件等 传输层软件 TCP和UDP协议软件 应用软件 各种应用的服务器软件和客户机软件，如 HTTP Server软件和www浏览器软件。
计算机网络操作系统
网络操作系统：具有网络功能的操作系统 网络操作系统 具有网络功能的操作系统 复杂性——要对全网资源进行管理，以实现整个系统的资源 要对全网资源进行管理， 复杂性 要对全网资源进行管理 共享。实现计算机之间通信与同步。 共享。实现计算机之间通信与同步。 并行性——每个节点机上的程序都可以并行执行，一个作业 每个节点机上的程序都可以并行执行， 并行性 每个节点机上的程序都可以并行执行 可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。 可以分配到本地的节点机上，也可以分配到远程节点机上。 安全性——可对不同用户规定不同的权限；提供身份验证机 可对不同用户规定不同的权限； 安全性 可对不同用户规定不同的权限 保证数据传输的安全和保密。 制；保证数据传输的安全和保密。 提供高效可靠的网络通信能力 提供多种网络服务 对等式网络操作系统
第五讲 计算机网络基础
计算机网络简介
计算机网络的定义 计算机网络的组成 计算机网络的分类 计算机网络的拓扑结构 网络体系结构与网络协议
1、计算机网络的定义和功能
定义：计算机网络就是将地理位置不同、 定义：计算机网络就是将地理位置不同、 具有独立功能的多个计算机系统通过通信设 备和线路， 备和线路，并以功能完善的网络软件实现网 络资源共享的系统。 络资源共享的系统。 功能： 功能： 资源共享。 包括： 资源共享 。 包括 ： 硬 软件、 件 、 软件 、 数据和信 息资源共享。 息资源共享。 相互通信. 相互通信.
ISO/OSI体系结构参考模型 （续） 体系结构参考模型
物理层 定义传输介质的物理特征和介质中传送的数字信 号表示形式，以构成连接参与通信的计算机之间的物理 信道 数据链路层 定义数据通信方式和数字数据在传输中的编码形 式，分组方式等，以构成参与通信的计算机之间的数字 数据传输链路。 网络层 定义信息如何在网络中选择路径，由信源端到达 信宿端
网络操作系统
Novell Netware
Unix Linux
3、计算机网络的分类
根据不同的标准， 根据不同的标准，计算机网络可以分成 不同的类型。 不同的类型。
按通信介质分： 按通信介质分：
有线网：如双绞线网、同轴电缆网、 有线网：如双绞线网、同轴电缆网、光纤网
双绞线
同轴电缆 光纤和光端设备
无线网
层次模型的通信方式
他要收购我 的公司？！ ◎＃￥＃％ 打电话告 诉他，我 要收购他 的公司
你好，我的老板想收购 你们公司，请转告你们 老板
ISO/OSI参考模型 参考模型
为了解决异种机互连及通信问题， 年代后期国际标准化组织 为了解决异种机互连及通信问题，70年代后期国际标准化组织 (ISO)制定了 制定了OSI参考模型。 参考模型。 制定了 参考模型 该模型采用了三级抽象，即体系结构、 该模型采用了三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说 明。 体系结构部分定义OSI的层次结构、各层关系及各层可能的服 的层次结构、 体系结构部分定义 的层次结构 务； 服务定义部分详细说明了各层所提供的功能； 服务定义部分详细说明了各层所提供的功能； 协议规格部分的各种协议精确定义了每一层在通信中发送控制 信息及解释信息的过程。 信息及解释信息的过程。
4、计算机网络的拓扑结构 计算机网络的拓扑结构
资源子网
通信子网
通信子网中各台计算机连接的形式 和方法称为网络的拓扑结构。 和方法称为网络的拓扑结构。
计算机网络的拓扑结构： 计算机网络的拓扑结构：
总线型 星型 环型 树型 网状
总线型： 总线型：
通过一根传输线路将 网络中的所有结点连 接起来， 接起来，这根线路称 为总线。 为总线。 特点：结构简单灵活， 特点：结构简单灵活， 连接方便，价格便宜， 连接方便，价格便宜， 易实现、易维护、 易实现、易维护、易 扩充。 扩充。但故障诊断困 难。