1计算机网络复习提纲第一章.docx

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1计算机网络复习提纲第一章

第1章计算机网络概论

1.1计算机网络的发展历史

1.1.1第一代计算机网络——面向终端的计算机网络

最初是单用户系统。

20世纪50年代出现了批处理系统，该系统把通信技术引入了计算机系统，主机系统和远程终端通过数据通信技术相连。

20世纪60年代，出现了面向终端的计算机联机系统，利用中心计算机进行信息处理，终端不具备自主处理的功能。

该系统缺点：

中心计算机负荷较重，通信线路利用率低，可靠性差。

典型代表：

美国飞机票销售系统。

1.1.2第二代计算机网络——多台计算机相联的计算机网络

现代计算机网络的开始；

20世纪60年年代至70年代，出现了多台计算机相连的计算机网络。

这些计算机都有自主处理能力，不存在主从关系。

典型代表：

ARPANET。

ARPANET分成了两个基本的层次：

底层是通信子网，上层是资源子网。

通信子网：

通信子网由通信控制处理机、通信线路和其他通信设备组成，完成网络数据传输、转发等通信处理任务。

资源子网：

资源子网由主计算机系统、终端、终端控制器、连网外设、各种软件资源与信息资源组成，负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源与网络服务。

ARPANET缺点：

没有统一的网络体系结构。

1.1.3第三代计算机网络——开放式标准化网络

20世纪70年代后期至90年代初期，是计算机网络的成熟阶段。

1974年IBM-SNA（系统网络体系结构），1975年DEC-DNA（数字网络体系结构）

第三代开放标准化网络具有统一的网络体系结构。

典型的标准化网络体系结构国际标准化组织（ISO）于1984颁布的开放系统互联基本参考模型，简称ISO/OSI模型，保证了不同网络设备之间的兼容性和互操作性。

另一个是传输控制协议/网际协议体系结构（TCP/IP）。

20世纪80年代，研制出了域名系统（DNS）。

只说明了做什麼（WHATTODO）而未规定怎样做（HOWTODO）

1.1.4第四代计算机网络——互联网阶段

20世纪90年代开始，“Internet时代”。

互联网阶段计算机网络开始向宽带化、综合化和数字化方向发展。

典型代表：

Internet。

1.1.5计算机网络的发展方向

开放、集成、高性能、智能化。

1.2计算机网络的定义、功能、类型

1.2.1计算机网络的定义

定义：

计算机网络是将分布在不同地理位置上的具有独立和自主功能的计算机、终端及其他附属设备，利用通信设备和通信线路连接起来，并配置网络软件（如网络协议、网络操作系统、网络应用软件等）以实现信息交换和资源共享的一个复合系统。

要点：

1．计算机网络建立的主要目的是实现计算机资源的共享。

2．联网的计算机之间没有明确的主从关系。

3．通信设备是指网络上的任何设备。

4．计算机网络是计算机技术与通信技术结合的产物，也是硬件技术和软件技术结合的产物。

5．计算机之间的互联是指互联的计算机彼此之间能够交换信息。

1.2.2计算机网络的功能

1.快捷的数据通信

快捷地传递信息是计算机网络的基本功能，也是实现其他功能的基础。

2.有效的资源共享

计算机网络最早是从资源共享发展起来的，所以资源共享是计算机网络最重要的功能。

3.数据信息的集中处理和综合管理

4.均衡负荷，相互协作，分布处理

5.资源的可扩充性

计算机网络中的主机资源是通过通信线中松耦合互联的，不受共享存储器、内部系统总线互联等紧耦合系统的能力限制，易于扩充。

6.提高系统的可靠性、可扩展性和可用性

1.2.3计算机网络的类型

1.按通信介质分类

有线网络和无线网络。

无线网络特点：

移动性好、保密性高、抗干扰能力强、架设与维护容易等。

无线网络缺点：

费用较高、易受环境因素的影响、安装实施要求的技术高。

2.按传输技术分类

在通信技术中，通信信道有两种类型：

广播通信信道与点到点通信信道。

在广播通信信道中，多个节点共享一个通信信道。

而在点到点通信信道，一条通信线路只能连接两个节点

根据网络的通信传播方式分类，相应的计算机网络分为广播方式传播网和点对点传播方式网。

前者适合距离较小，主机工作站较少的情况（如局域网），后者适合较大型的网络或者远程网络（如广域网）。

3.按数据组织形式分类

集中式计算机网络、分布式计算机网络以及分布集中式计算机网络。

（1）集中式：

优点：

系统响应时间短、可靠性较高、管理相对简单

缺点：

系统独立性差、适应能力差

（2）分布式

优点：

独立性强、使用灵活方便

缺点：

系统安全性较差、系统管理比较复杂

（3）分布集中式：

成功典例：

局域网。

4.按网络的使用对象分类

公用网络和专用网络。

5.按网络覆盖的地域分类

局域网（LAN），城域网（MAN），广域网（WAN）和互联网。

（1）局域网

LAN是小规模的计算机网络，一般地理范围在10km以内。

特点：

短距离工作；

个人或位自建，出于私用；

具有较高宽带，信息传输速率高。

数据传输可靠，误码率低，误码率通常为10e-7到10e-12。

；

多采用总线型，环型及星型拓扑结构。

（2）城域网

MAN规模介于LAN和WAN之间，一般在10km至100km的区域，是公用网络性质

IEEE专门为MAN定义了一个标准IEEE802.6，称为分布式队列双总线（DQDB）。

（3）广域网

广域网一般是一个公用网络，覆盖的地域可达100km以上。

特点：

一般由主机和通信子网组成；

一般为点对点网络（一种交换式网络）；

使用最多的是分组交换；

LAN的通信协议结构包括物理层和数据链路层两层，重点是数据链路层如何解决共享信道的多点接入控制，而WAN的通信协议结构在LAN通信协议结构上还要加上网络层，除上述分组转发外，WAN还有路由选择的问题；

拓扑结构多为网型和树型，或者它们的混合；

常采用多路复用技术。

（4）互联网

互联网是由路由器互联在一起的物理网络的集合，是网络的网络。

采用不同通信协议的网络之间进行数据传输是互联网中最常用、最广泛的应用。

互联网使用了TCP/IP协议族解决这些问题。

Internet是使用TCP/IP协议族覆盖全球范围的当今最大的开放的计算机网络的网络。

1.3计算机网络的组成和拓扑结构

1.3.1计算机网络基本组成

一个典型的计算机网络主要是由计算机系统、数据通信系统、网络软件三大部分组成。

计算机系统是网络的基础，为网络内的其他计算机提供共享资源；数据通信系统是连接计算机系统的桥梁，它提供各种信息交换技术；网络软件是网络的组织者和管理者，为网络用户提供各种服务。

1.计算机系统

根据其在网络中的用途可分为服务器和工作站（客户机）两种。

2.数据通信系统

（1）网卡（网络适配器）

计算机与网络互联的接口设备。

（2）传输介质（数据信号传输的物理通道）

常用的传输介质：

双绞线，同轴电缆，光纤，微波和卫星等。

（3）网络互连设备

实现网络中各种计算机之间的连接、网与网之间的互联及路径的选择。

常用的互连设备有：

集线器（数据链路层）、中继器（物理层）、网桥（数据链路层）、路由器（网络层）、网关（应用层）、调制解调器（物理层）和交换机（数据链路层）等。

集线器的主要作用：

进行信号转发；

中继器的主要作用：

便于在网上远程传输数据，将在传输介质上传输的信号放大；

网桥的主要作用：

连接使用相同传输介质、通信协议和寻址方式的计算机网络；

路由器的主要作用：

连接局域网和广域网，判断网络地址和选择路径；

网管的主要作用：

用于不同网络之间的连接；

调制解调器的作用：

在通信过程中实现模拟信号和数字信号的相互转换；

交换机的主要作用：

是一个多端口网桥，主要功能有物理编址、网络拓扑结构、错误校验、帧序列同步以及流量控制。

3.网络软件

通常网络软件包括：

网络操作系统、网络协议和协议软件、网络通信软件和网络管理软件及网络应用软件。

（1）网络操作系统

建立在单机操作系统之上，管理网络并实现资源共享。

主要部分存放在服务器上。

四大主流：

UNIX，Linux，NetWare和Windows2000/2003。

（2）网络协议和协议软件

实现网络协议功能的软件，主要用于实现网络通信。

典型协议：

TCP/IP、IPX/SPX和NetBIOS/NetBEUI。

（3）网络通信软件和网络管理软件及网络应用软件

1.3.2计算机网络拓扑结构

拓扑学是一种研究与大小、距离无关的几何图形特性的方法。

1.拓扑的概念

把工作站、服务器等网络单元抽象为“点”，把网络中的传输介质抽象为“线”。

这种采用拓扑学方法抽象出来的网络结构成为计算机网络的拓扑结构。

拓扑结构中的节点表示的是网络单元。

分为转节点和访问节点。

拓扑结构中的链路是两个节点间的链接。

分为物理链路和逻辑链路。

拓扑结构中的通路是指从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。

网络拓扑是由网络节点设备和通信介质构成的网络结构图。

2.常见的网络拓扑结构

总线型网络、环形网络、星型网络、树型网络和网状网络。

（1）总线型网络结构

优点：

信道利用率较高，结构简单，价格相对便宜。

缺点：

同一时刻只能有两个网络节点相互通信。

特点：

距离越远，信号越弱。

（2）环型网络结构

特点：

信息按固定方向流动：

顺时针或逆时针。

优点：

在一次通信过程中信息在网中传输的最大延迟是固定的，传输控制机制较为简单，实时性强。

缺点：

一个节点出现故障可能会终止全网的运行，可靠性差。

（解决方法：

采用具有自愈功能的双环结构）

（3）星型网络结构

特点：

中心节点必须有较高的性能和可靠性

优点：

结构简单，建网容易，控制相对简单。

缺点：

属于集中控制，主节点负荷过重，可靠性低，通信线路利用率低。

（4）树型网络结构

特点：

是星型网络结构的特例，是一种多星级结构，分级的集中控制式网络。

优点：

总长度短，成本较低，节点易于扩充。

缺点：

除了叶结点及其相连的线路外，任何一个结点或者其相连的线路故障都会使系统受到影响，可靠性差。

（5）网状网络结构

分为全连接网状和不完全连接网状两种形式。

全连接网状结构：

每一个节点和网中的其他节点均有链路连接。

不完全连接网状结构：

两节点之间不一定有直接的链路连接，它们之间的通信依靠其他节点转接。

优点：

节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少，局部故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高；网络扩充和主机入网比较灵活简单。

缺点：

网状网络结构的关系复杂，建网和网络控制机制复杂。

1.4计算机网络的应用

1.4.1计算机网络在人们生活中的应用

校园网，远程教育，电子政务。

1.4.2计算机网络在商业中的应用

电子银行，银联系统，证券期货交易，电子数据交换（EDI），电子商务。

补：

Internet协议标准以RFC文档形式发表，RFC（requestforcomments）的意思是请示评注。

并不是所有的RFC文档都是Internet协议标准，任何人都可通过RFC发表对Internet某些技术的建议，但只有其中的一部分最终才能成为真正的标准。

RFC文档总体上可以分为3类：

标准化进程中的（StandardsTrack）、最好的当前实践BCP（BestCurrentPractice）和非标准的（Non-Standards）。

标准化进程中的RFC描述正在标准化的协议。

一个Internet协议标准是由Internet草案（Internetdraft）开始，然后还要历经三个成熟水平阶段：

建议标准（proposedstandard）、草案标准（draftstandard）和最终的因特网标准（Internetstandard），这三个阶段有相应的RFC文档。

一旦最终成为因特网标准，就被分配一个STD序号STD#。

BCP类的RFC文档是某些操作规则或IETF处理工作方式的标准，它们被给予一个BCP序号BCP#。

例如说明标准化程序的RFC2026（BCP9）就是一例。

非标准的RFC文档包括实验的（Experimental）、报告的（Informational）和历史的（Historic）。

实验的RFC文档可以是IRTF下属研究组RG或IETF下属工作组WG的研究结果报告或个人的成果。

报告的RFC文档来自各个方面，不代表一个Internet团体的一致意见或推荐，包括对常见操作问题的回答等。

历史的RFC文档可以是被新的文档代替或标准化进程中被中止的。

标准化组织：

国际标准化组织（ISO）

因特网工程任务组（IETF）

国际电信联盟（ITU）

电气和电子工程师协会（IEEE）

美国国家标准协会（ANSI）

电子工业协会（EIA）