计算机网络原理与Internet技术(第一章)

 

第一章 计算机网络

1．1 概述

1、 计算机网络的概念

（1）       计算机网络是将地理位置不同但具有独立功能的计算机系统通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件实现网络资源共享的系统。（一些互连的、自治的计算机的集合）

（2）       网络软件是指网络协议、网络操作系统、网络应用软件等。

（3）       网络资源是指计算机的硬件资源、计算机的软件资源、计算机的数据资源。

（4）       从计算机网络的概念上可以看出，计算机网络包括计算机技术和通信技术，建立计算机网络的目的就是要实现资源共享。

2、 计算机网络在信息时代的作用

（1）       早期的计算机系统存在快速处理数据与数据传送缓慢的矛盾，产生了“信息孤岛”的现象。

（2）       计算机网络的产生解决了数据传送缓慢的问题，本质上是解决了资源共享的问题。

（3）       21世纪是一个以网络为核心的信息时代

这里的网络是指电信网络、有线电视网络和计算机网络。但三者目前正在逐渐合为一体。21世纪的工业经济向知识经济的转化要求经济全球化和信息化，这都要依靠计算机网络来完成。

（4）       可以预见计算机网络在人们的生活中将扮演越来越重要的角色。

（5）       但计算机网络技术是一把双刃剑。

（6）       在未来的几年中，网络的安全和网络的可靠性将是计算机网络技术发展的热点。

3、 计算机网络的发展过程

（1）       电路交换：是由交换设备负责在两个通信站点之间建立一条物理的专用线路，包括建立电路、传输数据和电路拆除三个阶段。数据传输前有延迟，电路建立后专用该电路，电路交换适应实时要求，

（2）       报文交换：属于存储交换。把待发的信息储存起来，待线路空闲时发出去。

（3）       分组交换：本质是存储转发，不用等待整个线路空闲，只要两个交换设备之间空闲即可传输信息。

1．2 计算机网络的组成

1、 计算机网络分为通信子网和资源子网

2、 把计算机网络中实现网络通信功能的设备及其软件的集合称为通信子网

（1）       硬件：接口设备、线路设备、交换设备、路由设备

（2）       软件：网络操作系统、网络协议、网络管理系统

3、 把计算机网络中实现资源共享的设备和软件的集合称为资源子网

（1）       硬件：服务器、工作站、打印机等。

（2）       软件：操作系统、应用软件系统等。

1．3 计算机网络的分类

1、 从网络的交换功能进行分类

（1）       电路交换

（2）       报文交换

（3）       分组交换

（4）       混合交换

2、 从网络的拓扑结构进行分类

所谓的拓扑结构是指计算机网络的硬件系统的布置形式。主要的拓扑结构有：总线、星型、树形、环型、网状。

 总线拓扑：

把各个计算机或其他设备均接到一条公用的总线上，各个计算机共用这一总线，而在任何两台计算机之间不再有其他连接，这就形成了总线的计算机网络。总线网络结构简单、易于安装且价格低廉，但总线网络一旦线路断开整个网络不能工作且发现问题和扩充很难。

 环行拓扑：

将各个计算机与公共的缆线连接，缆线的两端连接起来形成一个封闭的环，数据在环路上按固定的方向流动。信息流控制比较简单，用户多时也会有较好的性能。不易扩充和维护。

星型拓扑：

利用集中设备将终端连接起来，每个终端只与集中设备有一个连接。

网状拓扑：

容错能力最强的网络拓扑。

 树型拓扑：是星型拓扑的变体，通过集中设备的级连而成。

 混合型拓扑：

（1）       集中式网络：所有的信息必须经过中央处理设备。

（2）       分散式网络：是集中式网络的扩展，又称非集中式网络。

（3）       分布式网络：格状网，其中任何一个结点都至少和其他两个结点直接相连。

3、 从网络的作用范围分类

（1）       广域网：作用范围通常为几千公里。使用公用的、租用的线路来联网。

（2）       局域网：一般在一公里左右，是私有的，是为在个人计算机和服务器之间共享资源而设计的。最常用的网络拓扑为：总线形、环行、星型、树型。

（3）       城域网：作用范围在广域网和局域网之间，一般在5到50公里。是为将网络覆盖范围延伸到整个城市而设计的

（4）       互联网：

4、 从网络的使用范围进行分类

（1）       公用网：一般是国家的电信部门组建的网络。

（2）       专用网：某个部门组建的网络。

 内网、外网和专网。

5、 其他

（1）       基于服务器的网络和对等网络

（2）       共享网络和交换网络

1．4 计算机网络的主要性能指标

1、 带宽：单位时间内向传输设备中发送的数据量

2、 数率：吞吐量

3、 时延：电磁波在信道中传播所需的时间

（1）       传播时延=信道长度/电磁波在信道上传输的数率

（2）       发送时延=数据块长度/信道带宽

（3）       排队时延

 总时延=传播时延+发送时延+排队时延

4、 时延带宽积和往返时延

（1）       时延带宽积=传播时延 * 带宽

       当发送端连续发送数据时，第一个比特到达终点时，发送端一共发送的比特数。

（2）       往返时延带宽积：当发送端连续发送数据时，在收到对方的确认前，发送到信道上的比特数。

5、 其他

（1）       性能：用户数、传输媒体介质、软件

（2）       可靠性：故障频率、网络错误恢复时间、灾难事故

（3）       安全性：未授权访问、病毒

 1．5 其他内容

1、 模拟和数字

2、 频谱：信号所包含的所有分量的频率的集合并且通过频域图表示。

3、 基带与频带传输

使用数字信号传输数据时，数字信号几乎占有整个频带，也就是终端设备把数字信号转换成脉冲信号时，这个原始的电信号所固有的频带，称为基带传输。

采用模拟信号传输数据时，往往只占用有限的频谱，对应基带将其称为频带传输。

4、 传输模式

（1）       单工

（2）       半双工

（3）       全双工

 1．6 实践内容

采用星形拓扑，利用WINDOWS98 组建共享介质的对等网。

 1．7 复习题

1、 故障频率和网络故障恢复时间是网络（）的标尺。

2、 病毒是有关网络（）的问题。

3、 网络拓扑分为哪几种？

4、 三种传输模式的特点是什么？