1.1 第一节 认识计算机网络课件（57张幻灯片）

网络的组建与运行
第一节 认识计算机网络
什么是计算机网络
生活中的网络
电话网络，电视网络，卫星网络，GSM网络(全球移动通讯网络)

计算机网络的应用
应用举例 作用描述 功能概括
通过网络文件服务器可以把文件存储在 服务器 的 硬盘上，让 网 络 中 的 其他计算机访问; 通过网络打印机让人们能够共同分享打印设备硬件资源;通过访问网站可以获取所需要的信息; 通过因特网FTP文件下载，可以分享世界各地的文件数据资源; 数字图书馆、远程教育中的多媒体课件库可让人们获取更多的知识 用户通过网络可以共享各地主机上的数据、应用软件及硬件资源
资源共享
通过电子邮件可以使人们在网络上相互联系，通过使用计算机中安装的MSN、QQ和Yahoo Messenger等视频对话 系 统 工 具 可 实 现人与 人之 间 的 即时交流 计算机与计算机之间通过网络能够进行通信，相互传递数据，从而可以方便地实现信息交换、收集和处理 数据通信
现代战争中使用的自动作战指挥系统(C4ISR)，组成横向联通、纵横一体的信息网络指挥平台，能够把分散在不同空间位置的多种类型的作战部队和信息化武器实施一体化“无缝隙连接”。 “蓝色巨人”IBM构筑的名为“Grid Computing”( 网格计算)计划，将通过因特网把分散在各地的个人电脑连接起来，使每台个人电脑通过充分利用相互间闲置的电脑资源，提升各自的电脑处理能力，还将使成千上万的用户在大范围的网络上共享电脑处理功能、文件以及应用软件 分布式控制可以保证系统在部分硬件发生故障时仍能正常可靠地工作。分布式处理则可以通过适当的算法将庞大复杂的任务分配给该系统的多台计算机的CPU协同处理，从而均匀负荷，提高效率 分布控制及处理
什么是计算机网络
从计算机与通信技术相结合的观点出发，计算机网络是以计算机之间传输信息为目的而连接起来，实现远程信息处理并进一步达到资源共享的系统。

从资源共享的角度看，计算机网络是把地理上分散的资源，以能够相互共享资源(硬件、软件和数据) 的方式连接起来，并且各自具备独立功能的计算机系统之集合体。

从物理结构上看，计算机网络是在协议控制下，由若干计算机、终端设备、数据传输和通信控制处理机等组成的集合。
什么是计算机网络
综合上述观点，我们把计算机网络定义为:
凡是将分布在不同地理位置并具有独立功能的多台计算机，通过通信设备和线路连接起来，在功能完善的网络软件(网络协议及网络操作系统等) 支持下，以实现网络资源共享和数据传输为目的的系统，称为计算机网络。

从以下三方面来了解计算机网络的概念
计算机网络是一个多机系统。
计算机网络是一个互连系统
计算机网络是一个资源共享系统
资源共享
计算机网络的组成
计算机网络的功能
资源共享
硬件
软件
数据
数据通信
分布式控制及处理
计算机网络的分类
分类方式多种多样，一般我们按照网络规模来分类
其它分类方式
按通信介质可分为：
双绞线网
光纤卫星网
微波网等

按传输信号或传输方式可分为：
基带网
宽带网
按通信传播方式可分为：
点对点传播方式网
广播方式网


按网络的使用范围又可分为：
专用网
公用网
计算机网络的发展
第一阶段（1957~1968年）：联机系统
第二阶段（1968～1984年）：通信子网的出现
第三阶段（1984～1986年）：统一的网络体系结构
第四阶段（1986年至今）: 网络广泛应用与进一步发展阶段
网络的组建与运行
第二节 不同的连接策略
问题
张三和李四是邻居，想把家里的计算机连接起来，组建一个家庭间的局域同。要求组同后能够共享打印机、能联网打游戏。
这个局域网应该用什么样的连接方式？ 用什么传输介质？ 用什么连接设备？

张三和李四组网需求分析:
1、连网计算机数：2台或者2台以上。
2、需要网络提供和享受的服务: 能够共享打印机和文件及联网游戏，能上因特网。
3、用户分布距离：很近是邻居，100m 。
4、网络传输速半要多快：10Mbps- 100 M ps。
5、一定时间内是否有扩展需要：暂时没有。
6、经费预算情况如何：费用尽量低。

根据需求选择网络
根据网络中计算机的数量级用户所要求提供的服务，网络连接的方式通常分为以下两种
网络连接的传输介质
传输介质是信息数据运输的通道。网络中的计算机就是通过这些传输介质实现互相通信。
不同的传输介质的特性也不同，以下是三种常见的有线传输介质
网络连接的传输介质
不同的传输介质，所需要的连接器也是不同的
网络连接的传输介质
不同的连接器，网络接口适配器（“网卡”）也是不同的
网络连接的传输介质
无线传输介质

不同传输介质的性能
网络中的连接设备
网络中的拓扑结构
网络中，设备间的连接方式被称为网络拓扑

主要的网络拓扑结构有以下四种：
总线形
星形
环形
网状形
1. 星形拓扑结构

2. 环形拓扑结构

3. 总线形拓扑结构

网络的组建与运行
第三节 网络中的数据通信
贝尔与他的电话
1876年3月10日，贝尔通过送话机喊道:“沃森先生，请过来! 我有事找你！在实验室里的助手沃森听到召唤，像发疯一样，跃出实验室，务向贝尔喊话的寝室去，他一路大叫着：“我听到了贝尔在叫我! 我听到了贝尔在叫我......”



我们的数据是如何在网络中进行传输的呢？

亚历山大·格雷厄姆·贝尔，
苏格兰人，生于1847年，
电话的发明者。





铁片 电磁铁 电话线 电磁铁 铁片


S N




































S N




利用上面的原理，贝尔发明了电话……











































































































































通信
通信：将信息从A点传送到B点。
简单的通信系统：两个纸杯+一根线







更复杂的通信系统：电话线+调制解调器+两台电脑
通信信号
信息的传递是通过发送信号实现的，那么信号如何表示？又如何进行传递呢？
信号：是数据在传输过程中电信号的表现形式。
数字信号
数字信号只有两种状态，数字上用“0”和“1”表示，电路上用“低”，“高”电平表示。

是用两种不同的电平去表示0、1序列的电压脉冲信号表示。



A：01000001
A
01000001













0 1 0 0 0 0 0 1
数字波形
01000001
A




基带传输
在数据通信中，表示计算机二进制的序列的数字信号是典型的矩形脉冲信号;

矩形脉冲信号的固有频带称做基本频带，简称为基带，矩形脉冲信号就叫做基带信号;

在数字通信信道上，直接传送基带信号的方法称为基带传输。

模拟信号
信号电平是连续变化的。
模拟信号
数字信号
模拟信号
利用模拟信道传输数据信号的方法称为频带传输；
MODEM原理
为什么家里开通宽带的时候，会有一个MODEM（“猫”）附赠给我们呢？




modem
modem




















调制与解调
调制：将数字信号转换为模拟信号的过程
解调：将模拟信号反解为数字信号的过程

调制解调器：MODEM
信道与带宽
信道（channel）：是通信双方之间以传输介质为基础传递信号的通路，由传输介质及两端的信道设备组成。

根据传输介质的不同又分为
信道与带宽
带宽（bandwidth）：是指通信信道的传输容量。


宽带网：是指具备较高通信速率和较高吞吐量的计算机网络.
数据传输速率
定义
数据传输速率在数值上，等于每秒钟传输二进制比特数，单位为比特/秒，记做bps（每秒钟传送二进制的位数）。

Kbps、Mbps、Gbps与Tb/s，其中：
1Kbps ＝ 103bps
1Mbps ＝ 106bps
1Gbps ＝ 109bps
1Tbps ＝ 1012bps

信息交换方式






























传统电话工作原理


















1
IP电话工作原理动画演示












1
1
















1






1






2







2

















1






2






3






3






3
A1
B1
C1
A2
B2
C2
分组交换技术
A

数　　据
B
C






P1
P2
P3
P4
P5
甲
乙
数　　据
分组交换技术动画演示
网络的组建与运行
第四节 网络协议
学习目标
理解什么是网络协议
理解协议分层模型的基本思想方法
了解OSI七层模型
能描述TCP/IP协议的基本概念，思想和功能
网络协议
协议：协议是关于信息传输顺序，信息格式和信息内容等的约定。通信双方遵守相同的协议，通信过程才能够完成。

网络协议：为网络数据交换而制定的规则、约定与标准。
局域网中的网络协议
NETBEUI：安装简单，无须配置。不具备跨网段的功能。体积小，效率高，速度快。

IPX/SPX：在复杂网络环境下适应性强，可跨网段，具有路由功能。安装无须配置。适用于Novell网络。

TCP/IP：安装时需要复杂的配置；支持任意规模的网络；接入因特网的主机都安装了TCP/IP协议。
网络协议软件的选择
网络规模小，只是为了文件传输和共享设备，这时最好选用占用内存较小和带宽利用率较高的协议————NETBEUI

若使用Netware网络操作系统，在局域网中联机打游戏，那么使用IPX/SPX协议是不错的选择。

若要规划一个高效率、可互连性与扩展性强的网络，并与Internet相连，那么就选择TCP/IP 协议。
安装网络协议软件
前提：确保你的网卡和驱动程序已正确的安装。

控制面板=>网络与共享中心
分层模型基本思想
——邮局寄信
写信件
装信封，写地址

邮局分拣信件

邮件装成邮包

邮包装成集装箱

集装箱装邮车

读信件

按地址投递信件

邮局分拣信件

邮包拆成邮件

集装箱卸邮车
集装箱拆成邮包

中转站


分层体系结构
要实现网络之间的数据通信，网络协议的模型结构也可以采用一种分层的方式来进行描述。对等层之间执行相同的操作，较低的层向其上一层提供服务。我们把这个过程用一个抽象的图来描述，从而得出一种功能层次化结构的模型：

系统A
实体A
第三层
第二层
第一层
3-4层接口


3-2层接口


2-1层接口

系统B
实体B
第三层
第二层
第一层
3-4层接口


3-2层接口


2-1层接口
应用层协议
第三层协议
第二层协议
第一层协议
（物理层协议）
传输介质
OSI七层模型
OSI七层模型是ISO在1984年提出的标准网络层次结构模型，其含义是“开放”，“系统”和“互连”

OSI层次模型的优点：
OSI模型使网络部件能够标准化、模块化，各层功能相对独立，易于研发和维护。更易于理解，为复杂的硬件和协议组件的关系提供一个简单的解释。
OSI模型是网络世界中一种通用的概念模型，一套普遍适用的规范集合，让全球范围内的计算机平台可以进行开放式通信


OSI七层模型
应用层
为用户的应用进程提供网络通信服务
识别并证实目的通信方的可用性
使协同工作的应用程序之间实现同步
判断是否为通信过程申请了足够的资源
处理被传送数据的表示问题，即信息的语义
直接面向用户，为用户提供各种网络服务

应用层协议的例子：
远程登录协议Telnet、文件传输协议FTP、
超文本传输协议HTTP、域名服务DNS、
简单邮件传输协议SMTP、邮局协议POP3

处理网络应用
表示层
数据表示形式的控制层，其主要功能是把应用层提供的信息变换为能够共同理解的形式，提供字符代码、数据格式、控制信息格式、加密等的统一表示。
处理在通讯时所需要的语法和文法。

数据表示
会话层
对不同开放系统中两个进程间通信的过程进行管理和协调
不参与数据传输
向表示层（Presentation）应用进程提供资料表示，如信息编码、数据转换、数据压缩与恢复等。将不同系统的不同表示方法转换成标准形式

主机间通信
传输层
为信源进程与信宿进程的通信提供数据传输服务；
屏蔽各类通信子网的差异，使应用层不受通信子网技术变化的影响。
进行数据分段并组装成报文流；传输单位为：报文
提供端到端的服务
提供“面向连接”（虚电路）和“无连接”（数据报）两种服务；
传输差错校验与恢复；
传输层是资源子网和通信子网的接口层。
传输层存在于主机当中

进程间的连接
网络层
使主机可以把分组发往任何网络并使分组独立地传送到目标主机。负责由一个站点到另一个站点的路径选择。
具体提供以下服务
路由选择和数据分组中转
流量控制和拥塞控制
差错检测与恢复
流量统计和记账
寻址和最短路径
数据链路层
数据链路可以粗略地理解为数据通道。
在物理线路上的两个相邻结点间提供可靠的数据传输，使相邻结点间的链路对网络层呈现为一条无错的链路。
数据传输单位是帧
所关心的问题包括：
物理地址、链路维护；
组帧：把数据封装在帧中, 按顺序传送；
定界与同步：产生/识别帧边界；
差错恢复：采用重传（ARQ）的方法；
流量控制：收发双方传输速率的匹配。
典型协议：多路访问控制协议(MAC，Multiple Access Control protocol)

介质访问（接入）
物理层
实现在物理媒体上透明地传送原始比特流。
定义了激活、维护和关闭终端用户之间机械的、电气的、过程的和功能的特性
机械特性：物理连接器的尺寸、形状、规格
电气特性：信号电平，脉冲宽度，频率，数 据传送速率，最大传送距离等
功能特性：接口引脚的功能作用
规程特性：信号时序，应答关系，操作过程

二进制传输
OSI七层模型
TCP/IP协议简介
TCP/IP起源于美国国防部高级研究规划署(DARPA)的一项研究计划——实现若干台主机之间的相互通信。

现在TCP/IP已成为Internet上通信的标准。

TCP/IP模型包括4个概念层次：
应用层（application）
传输层（transport）
网际层（internet）
网络接口（network interface）

TCP/IP协议简介
TCP/IP协议是互联网络信息交换、规则、规范的集合体。

TCP传输控制协议
规定了对传输信息怎样分层、分组和保证在线路上无差错传输。
IP网际协议
IP协议定义了Internet上计算机之间的路由选择，把各种不同网络的物理地址转换为 Internet 地址。
TCP/IP协议简介
应用层
表示层
会话层
传输层
物理层
数据链路层
网络层
OSI参考模型
应用层
传输层
网络接口
(数据链路层
+物理层)
网际层




TCP/IP结构模型
应用层
定义了面向应用的协议，网络应用依赖这些不同的应用协议，才能正常工作。
如电子邮件依赖POP和SMTP协议，文件传输依赖FTP协议等等。
传输层
有两个并列协议：TCP与UDP
网际层
IP协议
提供数据从一台设备传送到另一台设备的方法已经网络寻址方法。

●IP
●ICMP
●ARP
●RARP
网际层的四个主要协议
网际层
网际层的主要协议——IP。本层提供无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是寻找一条能够把数据报送到目的地的路径。
网际层的PDU称为IP数据报；
ICMP（Internet Control Message Protocol）
提供控制和传递消息的功能；
ARP（Address Resolution Protocol）
为已知的IP地址确定相应的MAC地址；
RARP（Reverse Address Resolution Protocol）
根据MAC地址确定相应的IP地址。

传输层
传输层的两项主要功能：
流量控制
可靠传输
传输层提供了TCP和UDP两种传输协议：
TCP是面向连接的、可靠的传输协议。它把报文分解为多个段进行传输，在目的站再重新装配这些段，必要时重新发送没有收到的段。
UDP是无连接的。由于对发送的段不进行校验和确认，因此它是“不可靠”的。