大学计算机基础-课件资料-华南理工大学-(6)PPT课件下载推荐.ppt

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资源子网负责全网的数据处理业务，向网络用户提供各种网络资源和网络服务。

通信子网由通信控制处理机、通信线路及其它通信设备组成，负责完成网络数据传输、转发等通信处理任务。

华南理工大学计算机教学团队,12,10.1.3网络的基本组成（3）,计算机网络系统主要由网络通信系统、网络操作系统、网络应用系统组成。

网络通信系统提供节点间的数据通信功能，涉及到传输介质、拓扑结构以及介质访问控制等一系列核心技术，决定着网络的性能。

网络操作系统对网络资源进行有效管理，提供基本的网络服务、网络操作界面、网络安全性和可靠性等，是实现用户透明性访问网络必不可少的人机接口。

网络应用系统是根据应用要求而开发的基于网络环境的应用系统。

例如各行各业中所开发的办公自动化、生产自动化、企业管理信息系统、电子银行系统、决策支持系统、医疗管理服务系统、电子商务和辅助教学等应用系统。

华南理工大学计算机教学团队,13,10.2网络分类,计算机网络分类的方法很多,从不同的角度观察网络系统,划分网络系统,可以得到不同的分类结果。

华南理工大学计算机教学团队,14,10.2.1按覆盖范围划分,1.局域网（LocalAreaNetwork,LAN）是指覆盖范围在10km以内的网络。

通常在学校、企业、大型建筑物中使用。

局域网的特点是传输速度快、可靠性高。

2.广域网（WideAreaNetwork,WAN）是指城市与城市之间、国家与国家之间、城市与国家之间连接而成的网络。

它所覆盖的地理范围可达几十公里、几百公里甚至遍及世界，形成国际性的远程网络。

3.城域网（MetropolitanAreaNetwork,MAN）覆盖范围在局域网和广域网之间，通常是指城市内部连接而成的网络，如政府网。

华南理工大学计算机教学团队,15,10.2.2按网络的工作模式划分

（1）,1.客户机/服务器网在客户机/服务器（Client/Server）网络中，使用一台计算机来协调和提供服务给网络中的其他节点。

服务器提供被访问的资源，如网页、数据库、应用软件和硬件等，如图10.5所示。

服务器节点协调和提供某种服务，客户机节点获取这些服务。

华南理工大学计算机教学团队,16,10.2.2按网络的工作模式划分

（2）,客户机/服务器系统的优点：

可以高效地运用于大型网络，有强大的网络管理软件监控网络活动。

主要缺点是：

安装和维护系统的费用较高。

华南理工大学计算机教学团队,17,10.2.2按网络的工作模式划分（3）,2.对等网在对等网络（Peer-to-Peer）模型中，每个节点既是客户机也是服务器。

例如，一台微型计算机能够获取另一台微型计算机上的文件，同时也能为其他微型计算机提供文件，如图10.6所示,华南理工大学计算机教学团队,18,10.2.2按网络的工作模式划分（4）,对等网络模型有很多优点：

首先，这种网络很容易建立且造价不高；

其次，在节点数低于10的时候，这种小型网络通常工作良好；

另外，不同于客户机/服务器网络模型，对等网络模型的操作不依赖某个单独的中心节点。

缺点：

当节点数不断增加时，对等网络模型的性能有所下降；

没有强大的网络管理软件来监控大型网络活动。

华南理工大学计算机教学团队,19,10.3数据传输,华南理工大学计算机教学团队,20,10.3.1传输介质

（1）,1有线传输介质

（1）双绞线传输双绞线由两根分别包有绝缘材料的铜线螺旋型地绞在一起，芯线为软铜线，线径为0.41.4mm不等，两线绞合的目的是减少相邻线对间的电磁干扰，可以传输模拟和数字信号。

双绞线分为无屏蔽双绞线（UnshieldedTwistedPair，简称为UTP）和屏蔽双绞线（ShieldedTwistedPair，简称为STP），如图10.7所示。

华南理工大学计算机教学团队,图10.7屏蔽双绞线和无屏蔽双绞线,21,10.3.1传输介质

（2）,

（2）同轴电缆同轴电缆（CoaxialCable）由一根内导体铜质芯线外加绝缘层、密集网状编织导电金属屏蔽层以及外包装保护塑橡材料组成，其结构如图10.8所示。

同轴电缆的特点：

高带宽及好的噪声抑制性。

同轴电缆的带宽取决于电缆长度，1km的电缆可以达到12Gbit/s的数据传输速率。

通常按特性阻抗数值的不同，将同轴电缆分为50同轴电缆和75同轴电缆。

50同轴电缆又称为基带同轴电缆或细缆。

75同轴电缆又称为宽带同轴电缆、粗缆或CATV电缆。

华南理工大学计算机教学团队,22,光纤通信的优点是：

通信容量非常大，抗雷电和电磁干扰性能好，传输距离远，传输速率高，单芯可实现传输，传输损耗小，中继距离长，无串音干扰，保密性好，体积小，重量轻。

10.3.1传输介质（3）,（3）光缆光缆中的光纤为光导纤维的简称，由直径8100m的细玻璃丝构成，四芯光缆剖面如图10.9所示。

华南理工大学计算机教学团队,23,10.3.1传输介质（4）,2.无线传输介质

（1）短波

（2）无线地面微波接力通信（3）卫星通信（4）VSAT卫星通信（5）红外线通信和激光通信,华南理工大学计算机教学团队,24,10.3.2带宽

（1）,带宽（bandwidth）是对通信信道容量的度量。

它表示在给定时间内有多少信息通过通信信道。

1语音带（Voiceband）又名语音级（voicegrade）或低带宽（lowbandwidth），被用做标准的电话通信，微机用标准的调制解调器和拨号服务时也使用该带宽。

典型的带宽从5Kbit/s96Kbit/s。

华南理工大学计算机教学团队,25,10.3.2带宽

（2）,2中带宽（Mediumband）用于指定的租用线路上，连接小型机和大型机，实现长距离的数据传输，一般不用于个人通信。

3宽带（Broadband）是用于高容量传输的带宽。

使用电缆或卫星连接的微机及其他较特殊的高速设备使用该带宽。

它能满足目前大多数通信需求，包括传输高质量的音频和视频。

典型的带宽是1.5Mbit/s，当然，也可能更宽,华南理工大学计算机教学团队,26,10.3.3协议

（1）,1人类活动的类比要理解计算机网络协议（NetworkProtocol）的概念，也许一个最容易的办法是先与某些人类活动进行类比，因为人类无时无刻不在执行协议。

例如，当你想要向某人询问时间的时候该怎么办？

图10.11左半部分显示了这个典型的交互过程。

华南理工大学计算机教学团队,27,10.3.3协议

（2）,网络协议：

定义了在两个或多个通信实体之间交换的报文格式和次序，以及在报文传输、接收或其他事件上所采取的动作。

计算机网络广泛地使用了协议，不同的协议用于完成不同的通信任务。

有些协议简单而直接，而有些协议复杂难懂。

掌握计算机网络领域知识的过程就是理解网络协议的构成、原理和工作的过程。

华南理工大学计算机教学团队,28,10.4网络拓扑结构,华南理工大学计算机教学团队,29,10.4.1拓扑的概念,计算机科学家通过采用图论演变而来的“拓扑”方法，把工作站（Workstation）、服务器（Server）等网络元素抽象为“点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，这样从拓扑学的观点看计算机网络系统，就形成了点和线组成的几何图形，从而抽象出了网络系统的具体结构。

采用拓扑学方法抽象出的网络结构称为计算机网络的拓扑结构。

网络拓扑结构对整个网络的设计、功能、可靠性及费用等方面有着重要的影响。

华南理工大学计算机教学团队,30,10.4.2网络拓扑结构

（1）,基本的网络拓扑结构有总线型、树型、星型、环型和网状型。

1总线型在总线型拓扑结构中，网络中的所有节点都直接连接到同一条传输介质上，这条传输介质称为总线，总线的两端是终结器，任何一台设备发送数据，都必须经过总线，如图10.12所示。

华南理工大学计算机教学团队,31,10.4.2网络拓扑结构

（2）,总线拓扑结构的特点：

每个节点都可收到发送节点发出的信息故障定位困难。

任何时刻只能有一个站点发送数据典型的总线型网络是以太网（Ethernet）。

华南理工大学计算机教学团队,32,10.4.2网络拓扑结构（3）,2星型在星型拓扑结构中，每个用户节点都通过传输介质与中心节点相连，而且每个用户节点只能与中心节点交换数据。

在这种结构中，由中心节点执行集中的通信控制，因此要求中心节点的功能强，可靠性高。

图10.13是目前普遍使用的星型网络结构。

华南理工大学计算机教学团队,33,10.4.2网络拓扑结构（4）,星型结构的优点是：

便于集中控制，因为用户节点之间的通信必须经过中心节点。

易于维护和安装。

星型结构的缺点是：

对中心设备的依赖性很高，因为一旦中心设备瘫痪，整个系统便趋于瘫痪。

因此中心设备必须具有极高的可靠性。

华南理工大学计算机教学团队,34,10.4.2网络拓扑结构（5）,3树型树型结构如图10.14所示。

每个HUB与端用户的连接仍为星型结构，HUB的级联而形成树。

此处，HUB的级联层数是有限制的，一般只能是4级级联，并随厂商的不同而异。

华南理工大学计算机教学团队,35,10.4.2网络拓扑结构（6）,4环型环型结构在LAN中使用较多。

这种结构中的传输介质从一个端用户连到另一个端用户，直到将所有端用户连成环状，形成一个闭合的环，如图10.15所示。

在这种结构中，数据只能进行单向传输。

典型的环型网络有TokenRing和FDDI（FiberDistributedDataInterface）等。

华南理工大学计算机教学团队,36,10.4.2网络拓扑结构（7）,5网状型网状结构将网络上所有节点实现点对点的连接。

如图10.16所示。

网状拓扑结构具有较高的可靠性,但其结构复杂,实现起来费用较高,不易管理和维护,不常用于局域网。

华南理工大学计算机教学团队,37,10.4.2网络拓扑结构（8）,网状拓扑的优点：

（1）网络可靠性高。

（2）网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。

（3）网内节点共享资源容易。

（4）可改善线路的信息流量分配。

（5）可选择最佳路径，缩短传输延迟小。

网状拓扑的缺点：

（1）控制复杂，软件复杂。

（2）线路费用高，不易扩充。

华南理工大学计算机教学团队,38,10.5网络体系结构

（1）,计算机网络的体系结构是计算机网络层次结构及其协议的集合，或者是计算机网络及其部件所应完成的各种功能的精确定义。

ISO的OSI/RM模型是一个定义异构计算机连接标准的框架结构。

“开放”是指任何两个系统只要遵守参考模型和有关标准，都能实现互连。

OSI参考模型的系统结构是层次式的，由七层组成，从高层到低层依次是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层和物理层。

华南理工大学计算机教学团队,39,10.5网络体系结构

（2）,华南理工大学计算机教学团队,40,10.5网络体系结构（3）,1物理层（PhysicalLayer）物理层是OSI参考模型分层结构体系最基础的一层，它建立在传输介质上，实现设备之间的物理接口。

物理层的功能是实现实体之间的按位（bit）传输，保证按位传输的正确性，并向数据链路层提供一个透明的比特流传输。

华南理工大学计算机教学团队,41,10.5网络体系结构（4）,2数据链路层（DataLinkLayer）数据链路层的功能是实现系统实体间二进制信息块的正确传输，检测和校正物理链路产生的差错，将不可靠的物理链路变成可靠的数据链路。

在数据链路层中，需要解决的问题包括信息模式、操作模式、差错模式、流量控制、信息交换过程控制规程。

华南理工大学计算机教学团队,42,10.5网络体系结构（5）,3网络层（NetworkLayer）网络层也称通信子网层，是高层协议与低层协议之间的界面层，用于控制通信子网的操作，是通信子网与资源子网的接口。

网络层的功能是向传输层提供服务，同时接受来自数据链路层的服务，提供建立、保持和释放通信连接手段，实现整个网络系统内连接，为传输层提供整个网络范围内两个终端用户之间数据传输的通路。

华南理工大学计算机教学团队,43,10.5网络体系结构（6）,4传输层（TransportLayer）传输层建立在网络层和会话层之间，实质上它是网络体系结构中高低层之间衔接的一个接口层，为系统之间提供面向连接和无连接的数据传输服务。

华南理工大学计算机教学团队,44,10.5网络体系结构（7）,5会话层（SessionLayer）会话层用于建立、管理以及终止两个应用系统之间的会话，会话最重要的特征是数据交换。

会话层的功能包括会话连接到传输连接的映射、会话连接的流量控制、数据传输、会话连接恢复与释放、会话连接管理与差错控制。

华南理工大学计算机教学团队,45,10.5网络体系结构（8）,6表示层（PresentationLayer）表示层向上对应用层服务，向下接受来自会话层的服务。

表示层要完成某些特定的功能，主要有不同数据编码格式的转换，提供数据压缩、解压缩，对数据进行加密、解密等。

华南理工大学计算机教学团队,46,10.5网络体系结构（9）,7应用层（ApplicationLayer）应用层是通信用户之间的窗口，为用户提供网络管理、文件传输、事务处理等服务。

应用层为网络应用提供协议支持和服务，应用层服务和功能因网络应用而异，如事务处理、文件传送、网络安全和网络管理等。

华南理工大学计算机教学团队,47,10.6网络互连

（1）,网络可通过连接设备实现互连。

典型的网络连接设备有6类：

中继器、集线器、网桥、路由器、交换机和网关。

华南理工大学计算机教学团队,48,10.6网络互连

（2）,1中继器中继器（repeater），又叫转发器，是物理层的互连设备，用于连接具有相同物理层协议的局域网，是局域网互连的最简单的设备。

由于信号在介质的传输过程中会衰减，而衰减的信号可能会被接收方错误理解，中继器可以将经过它的信号进行再生/放大，然后发送给网络的其余部分。

图10.18所示为中继器的作用实例。

华南理工大学计算机教学团队,49,10.6网络互连（3）,2.集线器集线器（hub）是一个多端口中继器，如图10.19所示。

集线器可通过多条传输介质连接多台网络设备，组建星型拓扑结构的局域网。

集线器的基本功能是信号分发，把一个端口接收的信号向所有端口分发出去。

华南理工大学计算机教学团队,50,10.6网络互连（4）,3网桥网桥（bridge）是数据链路层互连设备。

网桥是一个通信控制器，它可以根据信号的目的地址来允许或阻止信号的通过：

如果目的地址和发送端位于同一个网段中，则网桥不会让该信号送到别的段，这样可以允许多对机器在同一时间进行通信。

对于允许通过的信号，网桥也可以像中继器一样对信号进行再生/放大。

华南理工大学计算机教学团队,51,10.6网络互连（5）,路由器（router）是网络层的互连设备,实现网络层的互连，可以连接两个独立的网络：

局域网和城域网、局域网和广域网、广域网和广域网等，以形成互连网络。

图10.21所示为用路由器连接起来的互连网络示意图。

华南理工大学计算机教学团队,52,10.6网络互连（6）,华南理工大学计算机教学团队,53,10.6网络互连（7）,5.交换机交换机（switch）也称交换式集线器，是一种高性能的集线设备，外形上与集线器相似。

交换机与hub不同之处在于每个端口都可以获得同样的带宽，例如对于100Mb/s的交换机，每个端口都可以获得100Mb/s的带宽，而对于100Mb/s的集线器，则是所有端口共用100Mb/s的带宽。

交换机主要工作在数据链路层或网络层，工作在数据链路层的交换机称为二层交换机，工作在网络层的交换机称为三层交换机。

华南理工大学计算机教学团队,54,10.6网络互连（8）,6网关网络层以上的互连设备，统称网关（gateway）或应用网关。

网关是充当协议转换器的设备，通常是安装了必要软件的计算机，允许两个网络互连并通信，其中每个网络可以使用不同的协议。

按功能，网关大致分为以下3类：

协议网关：

能够将两个网络中使用不同传输协议的数据进行相互翻译转换。

应用网关：

是为特定应用而设置的网关，如各种代理服务器。

安全网关：

一般是使用了防火墙技术设置的网关，其用途是保护本地网络安全。

华南理工大学计算机教学团队,55,10.7网络操作系统,网络操作系统（NetworkOperatingSystem,简称NOS）是在网络环境下，实现对网络资源的管理和控制，并提供用户与网络资源之间接口的软件。

具体地讲，网络操作系统是使连网的计算机能够方便而有效地共享网络资源，为网络用户提供各种服务的软件与协议的集合。

华南理工大学计算机教学团队,56,10.7.1网络操作系统的类型

（1）,网络操作系统一般可以分为两类：

面向任务型与通用型。

前者是为某一特殊网络应用要求而设计的；

而后者能提供基本的网络服务功能，支持各个领域的应用需求。

通用型网络操作系统又可分为两类：

变形级系统与基础级系统。

变形级系统是在原有的单机操作系统基础上，通过增加网络服务功能而形成的；

基础级系统则是以计算机硬件为基础，根据网络服务的特殊需求，直接利用计算机硬件与少量软件专门设计的网络操作系统。

华南理工大学计算机教学团队,57,10.7.1网络操作系统的类型

（2）,网络操作系统的发展，经历了从对等结构向非对等结构演变的过程，如图10.22所示。

华南理工大学计算机教学团队,58,10.7.2网络操作系统的功能,网络操作系统除了应具备一般操作系统的进程管理、存储管理、设备管理和文件管理等功能之外，还应提供高效可靠的通信能力及多种网络服务功能。

华南理工大学计算机教学团队,文件服务打印服务数据库服务通信服务,信息服务分布式服务网络管理服务,59,10.8Internet基础,华南理工大学计算机教学团队,60,10.8.1TCP/IP协议结构

（1）,TCP/IP协议是Internet赖以存在的基础，Internet中计算机之间通信必须共同遵循TCP/IP通信协议。

TCP/IP协议的体系结构如图10.23所示。

华南理工大学计算机教学团队,61,10.8.2TCP/IP协议簇

（1）,1.网络接口层协议网络接口层上运行的是互连的局域网上的协议，如以太网（Ethernet）协议、令牌环网（TokenRing）协议等。

华南理工大学计算机教学团队,62,10.8.2TCP/IP协议簇

（2）,2.网际层协议网际层包含5个协议：

互联网协议（InternetProtocol，简称IP协议）、地址解析协议（AddressResolutionProtocol，简称ARP协议）、反向地址解析协议（ReverseAddressResolutionProtocol简称RARP协议）、互联网控制消息协议（InternetControlMessageProtocol,简称ICMP协议）和互联网组多播协议（InternetGroupMulticastProtocol，简称IGMP协议）。

华南理工大学计算机教学团队,63,10.8.2TCP/IP协议簇（3）,3.传输层协议传输层有两个主要协议：

传输控制协议（TransmissionControlProtocol,简称TCP协议）和用户数据包协议（UserDatagramProtocol,简称UDP协议）。

TCP协议提供可靠的基于连接的服务，能保证信息无差错地从发送端应用程序传送到目的主机上的应用程序。

TCP协议具有差错控制、数据包排序和流量控制等功能。

UDP协议提供不可靠的无连接的服务。

UDP协议只管数据包的发出，不考虑对方的接收情况。

因此，UDP速度快、可靠性低，而TCP的速度较慢，但可靠性较高。

华南理工大学计算机教学团队,64,10.8.2TCP/IP协议簇（4）,4.应用层协议为用户访问网络应用程序提供界面。

目前广泛使用的主要有超文本传输协议HTTP（HyperTextTransferProcotol）,简单邮件传输协议SMTP（SimpleMailTransferProtocol）,文件传输协议FTP（FileTransferProtocol）,用于远程登录的协议Telnet,域名系统DNS（DomainNa