第10章 计算机网络

图6.1
1970年，卡恩最初的ARPANET设计
主 机1
通信控制机
主 机2
本地终端1
本地终端2
远程终端 3
远程终端4
面向终端的典型计算机网络
计算机系统联入网络的优点： 1. 2. 3. 共享资源 提高可靠性 分担负荷
4.
实现实时管理
今后计算机网络具有的几个特点：
1.开放性的网络体系结构
2.向高性能发展
10.1.3
1.
2. 3.
网络传输介质
双绞线
同轴电缆 光缆
4.
无线通信
双绞线的通信距离一般在100米的范围内，
常用的双绞线类型有：
类别
1类
2类
3类
4类
5类
最大的数据传 输速度
56Kb ps
1Mbps
16M bps
20Mb ps
100M bps
· 100Base－T 使用双绞线电缆，最大网段长度为
（3）数字数据---数字信号传送
用一定电压值表示“0”和“1”，对数字数据 进行数字信号编码后传送。
（4）模拟数据---数字信号传送
计算机应用中采用A/D 、 D/A转换装置来 实现 模---数、数---模转换。
2.
同步与异步通信
计算机网络通信采用同步和异步两种方式。
同步方式是一种传送效率较高的通信方式， 可以成块地传送数据或字符。 两种同步方法： （1）二进制位的同步 （2）数据帧的同步 异步方式 在传送每一个字符以前要加上一位起 始位（“1”），字符后加一位校验位和1 到2位的停止位（“1”）。
传输速率较高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主要用于大的主
机和高速外围设备的联网。
（3）计算机交换机（CBX）
指采用线路交换技术的局域网。
三种局域网的主要性能比较
特性 局部区域网 HSLN CBX
传输介质
双绞线、电缆、 光纤 总线、环形、 星形
CATV电缆
双绞线
拓扑结构
总线
星形
传输速率 交换技术
接入网的设备数
1-20Mb/s
分组 几百-几千
系统 A
应用层 表示层
系统 B 应用层 表示层 对等协议
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
会话层
传输层 网络层 数据链路层 物理层
物理介质 ISO/OSI 模型
2.IEEE802网络协议 是局部网络最为流行的一种标准，只覆 盖OSI模型的最低两层，是基于局域网 的体系结构特点而制定的。
3.TCP/IP协议
细同轴电缆
总线型网络架设结构
树形结构
网状结构
网状结构
10.1.5
1.
网络数据通信
数据的传送 （1）模拟数据---模拟信号传送
利用传感器获得的声音、压力、温度等模拟 量可转换为电压或电流的变化，通过电话线进行传 送。
（2）数字信号---模拟信号传送
发送端进行调制，使数字信号变成模拟信号 进行传送，接收端再进行解调。
物理介质
计算机通信协议的层次结构
几个具体协议
1.ISO/OSI参考模型
层次 7 名称 应用层
6
5 4 3 2 1
表示层
会话层 传输层 网络层 数据链路层 物理层
就是直接提供服 负责将收到的数 主要的服务是管 务给使用者的应 据转换为计算机 理会话控制，包 用软件。 内的表示方法或 括建立、识别、 特定程序的表示 结束用户之间的 方法，如文本压 连接等。 实现发送端和接 用于从发送端向 完成帧的装配、 物理层定义了通 缩、加密解密等。 收端之间的数据 接收端传送分组。 分解及差错处理， 信设备的机械的、 分组传送。 主要来控制两个 实现以帧为单位 电气的、功能的、 实体间路径的选 的数据块交换。 规程的特征。 择。
应用层
表示层
会话层 传输层 网络层 数据链路层
TCP/UDP
IP
物理层
数据链路
10.1.7


计算机网络的应用

资源共享 信息传输与集中处理 均衡负荷与分布处理 综合信息服务
计算机网络还具有以下几方面的应用： （1）远程登录 （2）传送电子邮件 （3）电子数据交换 （4）联机会议
10.2
局域网
E类
11110
目前尚未使用
240.0.0.0～247.255.255.255
Internet的信息服务方式可分为基本服务和 扩充服务两种。 1.基本服务方式
基本服务方式是指TCP/IP协议所包括 的基本功能，主要有以下三种： （1）电子邮件
（2）文件传输 （3）远程登录
2.
扩展服务方式 扩展服务方式是指在TCP/IP协议基本功能 的支持下，由某些专用的应用软件或用户 软件提供的接口方式。它们主要有以下四 类： （1）基于电子邮件的服务 电子公告牌系统（BBS） 新闻群组 电子杂志 （2）名录服务 （3）索引服务 （4）交互式服务
网卡 网络适配器也称网卡，是计算机之间相互通信的 接口，也是计算机和网络之间的逻辑链路，是使 计算机具有网络服务功能的基本条件之一。目前 常用的网卡类型有：10Mbps、100Mbps、 10/100Mbps自适应网卡等几种。
网间连接器 网间连接器允许两个微机局域网互联， 以形成更大规模、更高性能的网络系统。 常用的网间连接设备有以下三个： （1）中继器(repeater)
100m； 传输速度为10Mbps；
· 100Broad－36 使用同轴电缆（RG－59／U CATV），最大网段长度为3600m，是一种宽带传 输方式； · 1000Base－F 使用光纤传输介质，传输速率为 10Mbps，传输距离3000m。
10.1.4
网络拓扑结构
网络的拓扑结构是指网络的连线及工作站点的分 布形式。 常见的网络拓扑结构有： 星形结构 环形结构 总线结构 树形结构 网状结构
为了使不同厂家生产的计算机能在共同网 络环境下运行而设计的，Internet上的计 算机均要求采用TCP/IP协议，UNIX操作系 统把TCP/IP协议作为核心组成部分。
IEEE
于1963年1月1日 由AIEE(美国 电气工程师学会)和IRE(美国无线电工程 师学会)合并而成 TCP/IP协议 （传输控制协议/网间协议） (Open System Interconnection，OSI)开放 系统互连模型 。
3.
传输速率
数据通信中的传输速率单位是b/s(bps),称 为比特率。常用的标准有1200b/s,2400b/s, 4800b/s,9600b/s,19200b/s,56kb/s等。 波特率是与比特率不同的两个概念，它是指 每秒钟电位变化的次数。只有用二进制信号 表示二进制数据时，两者的值才相等。
IP地址
每类地址范围
类别 A类 首字节 0 网络号 7位 主机号 24位 0.0.0.0～127.255.255.255
B类
10
14位
16位
128.0.0.0～191.255.255.255
C类
110
21位
8位
192.0.0.0～223.255.255.255
D类
1110
多播地址
224.0.0.0～239.255.255.255
在通信过程中，双方对通信的各种约定称为通信 控制规程或协议。
协议通常由以下三部分组成： 语义部分，用于决定双方对话的类型。 语法部分，用于决定双方对话的格式。 变换规则，用于决定通信双方的应答关系。
协议的分层
主机 A 第 n 层协议 第n层 第 n-1 层协议 第 n-1 层 第 1 层协议 第1层 第1层 第 n-1 层 第n层 主机 B
第10章
计算机网络
10.1
一.
计算机网络概述
概念：
把地理位置分散的，功能上独立自治的 计算机系统，通过通信链路连接在一起， 构成的以资源共享为目的的系统称为计 算机网络。
二.计算机网络的发展过程
三个阶段：
1. 2. 具有通信功能的单机系统 具有通信功能的多机系统
3.
计算机网络
计算机网络的形成与发展
远程网桥
网关 网关不仅具有路由的功能，而且能处理因 不同网络操作系统而引起的不同协议间的 转换问题。
10.3.4
WWW浏览器
WWW的全称是World Wide 名称为“万维网”。
Web，中文
WWW服务器上存储的是HTML(Hypertext Markup Language ）文档。 WWW浏览器 又称Web浏览器，能追踪并以统 一的方式显示网络中的HTML文档。
TCP/IP协议的特点： （1）支持不同操作系统的网上工作站和主机。 （2）支持异种机互联。 （3）适用于各种类型局域网、广播式卫星网、 无线分组交换网等。 （4）很强的支持异种网互联能力。 （5）支持网上运行的数据库管理系统，为实
现网络环境上的分布式数据库提供基础。
TCP/IP应用层有以下三个重要服务软件： （1）简单远程终端协议TELNET （2）网际文件传送协议FTP （3）简单的邮件传送协议SMTP ISO/OSI-RM TCP/IP 应用
50Mb/s 分组 几十
9.6-64kb/s 线路 几百-几千
10.2.3
局域网的基本组成
1.传输介质
2.网络工作站 3.网络服务器 4.网卡 5.网间连接器
6.网络系统软件
网络服务器 一般采用高档微机或专用服务器计算 机，是微机局域网的核心部件，其效率直 接影响整个网络的效率。 作用： （1）运行网络操作系统，控制和协调网 络中各微机之间的工作，最大限度地满足 用户的要求，做出及时响应和处理。 （2）存储和管理网络中的共享资源。 （3）为各工作站的应用程序服务。 （4）对网络活动进行监督及控制，对网 络进行实际管理，分配系统资源等。
4.
数据通信方式
按照数据传送方向，通信方式可分为单工通信、 半双工通信和全双工通信三种。 （1）单工通信 通信线路上的数据只能按单一方向传送。 （2）半双工通信 一个通信线路上允许数据双向通信但不 允许同时双向通信。 （3）全双工通信 一个通信线路上允许同时进行双向传送 数据。
10.1.6
网络协议
3.计算机网络的智能化，多方面提高 网络的性能和综合的多功能服务， 更加合理进行网络各种业务的管理， 真正以分布和开放的形式向用户提供 服务。
10.1.2 计算机网络的组成与分类
1.
计算机网络的组成 （1）主机(host)
用于科学计算与数据处理的计算机系统。
（2）结点(node)
是在通信线路和主机之间设置的通信线路 控制处理机，主要分担数据通信、数据处理的控制 处理功能。
域名
表6.2 组织性顶级域名
表6.3
地理性顶级域名
IP地址 IP地址由四段组成，每段取值范围都是1 到255，与DNS名对应。IP地址从左到右表 示的范围是从大到小。例如： 166.111.89.41中，166.111表示清华大 学，89表示计算机系，41表示king主机。 因此，上面例子中的DNS名也可写成 sun@ [166.111.89.31]
星形结构
优点：整体可靠性高；故障诊断容易；对节点的要求不高。
缺点：所需电缆多；过分依赖中央节点。
环形结构
优点：所需电缆少； 适合于光纤。 缺点：整体可靠性差；故障诊断困难；对节点要求高。
总线结构
优点：所需电缆少，布线容易；单个节点可靠性高。 缺点：故障诊断困难；对节点的要求较高。
总线型网络的设备
（2）网桥(bridge)
（3）网关(gateway)
中继器 当网络线路长度超过所用电缆段长度时， 可使用中继器来延长，也可以使用中继器 改变网络拓扑结构。
衰减的信 号
放大的信 号
中继器对信号的放大
中继器 中继器
中继器 中继器
利用中继器对电缆段的扩展
网桥
用于连接两个同类型的局域网（运行相 同网络操作系统的LAN）
（3）通信线路(line) （4）调制解调器(modem)
2.
计算机网络的分类 局域网和广域网。 环形网、星形网、 总线形网等。
按通信距离分： 按拓扑结构分：
按通信传输介质分：
双绞线网、 同轴电缆网、 光纤网 卫星网
按信号频带占用方式分： 基带网 宽带网
局域网和广域网的概念
局域网（LAN）： 网络的服务区域在 一个局部范围（一般几十 千米）之内的网络。 广域网（WAN）：服务区域不局限于某 一个地区，而是一个相当 广阔的地区的网络。
10.2.1 局域网的概念 局域网是指将小区域内的各种通信设 备互联的通信网络。
局域网的典型特性： （1）高数据传输率（0.1-100Mb/s) （2）短距离（0.1-25km) （3）低误码率（10-8-10-11）
10.2.2
局域网的分类
（1）局部区域网 最普通的一种，主要有总线结构、 环形结构和星形结构三种网络拓扑结构。 （2）高速局域网（HSLN）
使用IE浏览器
10.3 Internet简介
10.3.1 Internet信息服务方式
域名地址：Internet上的电子地址由域名系统 （DNS）创建，域名是从左到右构造，表示范 围从小到大。 一个名字由若干元素或标号组成，由“@” 和“.”组成，最右边的标号表示域名。如：
sun@king.cs.tsinghua.edu.cn